本书是“高等院校智能制造人才培养系列教材”之一，面向智能制造相关专业，以培养适应智能制造发展需求的人才。本书以离散型智能制造系统等作为主要研究对象，在分析智能制造的定义、特点与关键技术的基础上，介绍智能制造系统的发展过程、智能制造系统建模与仿真的概念和原理，阐述智能制造系统建模与仿真的模型元素、建模方法及其应用步骤，分析智能制造系统建模与仿真中的关键技术，介绍主流仿真软件的功能、特点及其使用过程。书中提供了多个智能制造（生产）系统建模与仿真的研究案例，通过案例展现了智能制造系统建模与仿真技术的功能及应用。本书不仅配有丰富的思考题和习题，还配套相关电子资源，以满足读者需求。本书是高等院校智能制造相关专业的教材，也可供智能制造系统设计、新产品研发、企业运营管理、设施规划等领域的技术人员和管理人员参考。

第1章 智能制造技术的产生及发展 1 1.1 智能制造的产生 3 1.1.1 智能制造的发展历程 3 1.1.2 我国制造业的发展形势 5 1.1.3 智能制造是建设制造强国的主攻方向 6 1.2 智能制造的概念及特征 7 1.2.1 智能制造的定义 7 1.2.2 智能制造的特征 9 1.2.3 智能制造的关键技术 11 1.3 推进智能制造对制造企业的价值 12 本章小结 13 思考题与习题 13 第2章 智能制造系统基础 14 2.1 先进制造系统的发展 16 2.1.1 计算机集成制造系统（CIMS） 16 2.1.2 敏捷制造系统（AMS） 20 2.1.3 智能制造系统（IMS） 24 2.2 智能制造系统架构 25 2.2.1 智能制造系统的综合特征 25 2.2.2 智能制造系统基本架构 26 2.2.3 智能制造系统研究的支撑技术 30 2.3 智能生产系统 31 2.3.1 智能生产系统的组成 31 2.3.2 智能生产系统的功能 36 2.3.3 智能工厂 39 本章小结 46 思考题与习题 46 第3章 离散事件系统基础 47 3.1 系统建模与仿真 49 3.1.1 系统、模型与仿真的概念 49 3.1.2 系统、模型与仿真的关系 51 3.1.3 系统仿真的必要性 52 3.2 离散事件系统 53 3.2.1 离散事件系统建模的基本元素 54 3.2.2 离散事件系统建模与仿真步骤 56 3.2.3 离散事件系统仿真程序的结构 59 3.3 系统仿真的调度策略 60 3.3.1 事件调度法 60 3.3.2 活动扫描法 64 3.3.3 进程交互法 66 3.3.4 消息驱动法 69 3.4 仿真时钟推进机制 71 3.5 离散型智能制造 76 3.5.1 离散型制造业的特点 76 3.5.2 离散型智能制造的发展 77 3.5.3 离散制造系统建模与仿真 86 本章小结 90 思考题与习题 90 第4章 制造系统的建模方法 91 4.1 面向对象技术 93 4.1.1 面向对象的基本概念 93 4.1.2 面向对象分析与设计 98 4.1.3 面向对象的建模语言 101 4.1.4 面向对象的建模技术 105 4.2 IDEF建模与设计 107 4.2.1 IDEF0建模方法 108 4.2.2 IDEF1x建模方法 114 4.2.3 IDEF1x建模步骤 118 4.3 Petri网建模理论 120 4.3.1 Petri网的基本概念 120 4.3.2 Petri网的运行规则 123 4.3.3 Petri网的事件关系分析 124 4.3.4 Petri网性能分析 127 4.4 排队系统模型 130 4.4.1 排队系统的基本概念 130 4.4.2 排队系统的建模方法 131 4.4.3 排队系统的仿真案例应用 135 4.5 库存系统模型 137 4.5.1 库存系统的基本知识 137 4.5.2 确定性库存模型 140 4.5.3 随机性库存模型 143 4.5.4 库存系统的仿真 145 4.6 基于Agent的智能制造系统中的应用 148 4.6.1 Agent及多Agent系统 149 4.6.2 基于Agent的智能制造车间设计 151 4.6.3 基于Agent的智能制造系统仿真 158 本章小结 162 思考题与习题 162 第5章 建模与仿真技术 165 5.1 建模与仿真的概念 168 5.2 制造系统建模与仿真的作用 171 5.3 建模与仿真技术的特点 174 5.4 建模与仿真的关键技术 176 5.5 仿真模型的校核、验证与确认 178 5.5.1 校核、验证与确认的基本概念 178 5.5.2 校核、验证与确认的基本原则 180 5.5.3 校核、验证与确认的实施过程 182 5.5.4 校核、验证与确认的技术与方法 185 5.6 建模与仿真技术的发展趋势 187 本章小结 188 思考题与习题 188 第6章 虚拟制造技术 189 6.1 虚拟制造概述 191 6.1.1 虚拟现实的概念 191 6.1.2 虚拟制造的定义及特点 192 6.1.3 虚拟制造的分类 193 6.1.4 虚拟制造在现代装备制造业的作用 195 6.2 虚拟制造系统 196 6.2.1 虚拟制造系统体系结构 197 6.2.2 虚拟制造系统的组成 199 6.2.3 虚拟制造系统的建模 201 6.3 虚拟样机技术 215 6.3.1 虚拟样机技术的基本概念 215 6.3.2 虚拟样机关键使能技术 217 本章小结 221 思考题与习题 221 第7章 信息物理系统基础 222 7.1 CPS的内涵 224 7.1.1 CPS的来源 224 7.1.2 CPS的定义 225 7.1.3 CPS的特征 225 7.2 CPS的体系结构 228 7.2.1 单元级CPS 229 7.2.2 系统级CPS 230 7.2.3 SoS级CPS 230 7.2.4 CPS体系结构的特点 232 7.3 智能制造系统中的CPS建模与仿真 232 7.3.1 CPS在智能制造系统中的框架 232 7.3.2 CPS的建模与仿真系统 235 本章小结 237 思考题与习题 237 第8章 面向智能制造的数字孪生 238 8.1 数字孪生建模技术 240 8.1.1 数字孪生的概念 240 8.1.2 数字孪生的模型 241 8.1.3 数字孪生模型构建准则 243 8.1.4 数字孪生模型构建理论体系 245 8.1.5 数字孪生的关键技术 248 8.2 数字孪生车间概念 253 8.2.1 数字孪生车间的概念模型 253 8.2.2 数字孪生车间运行机制 255 8.2.3 数字孪生车间的特点 256 8.3 数字孪生在智能制造中的应用 258 8.3.1 数字孪生在智能制造系统中的应用 258 8.3.2 制造企业数字孪生模型的组成 259 8.3.3 数字孪生在装配线上的应用 261 8.4 数字孪生和CPS的关联与区别 263 8.5 数字孪生和虚拟仿真的关联与区别 264 本章小结 265 思考题与习题 265 第9章 智能制造系统的仿真应用 266 9.1 仿真技术的发展状况 268 9.2 常用的仿真软件介绍 269 9.2.1 Flexsim 270 9.2.2 Arena 271 9.2.3 AutoMod 272 9.2.4 Plant Simulation 273 9.3 Witness仿真软件 274 9.3.1 Witness 用户界面 275 9.3.2 Witness 的建模元素 278 9.3.3 Witness仿真应用实例 294 本章小结 309 思考题与习题 310 参考文献 311