本书面向“双循环”新发展格局国家重大战略需求，提出制造循环工业系统（MCIS）“三传一反”管理理论，将具有供需关系的制造企业之间，通过资源、能源、物流和信息等载体要素连接与交换，构成以制造业为核心具有立体网状结构特征的生态系统（ECOSystem），进行有组织制造，解决高端制造“防卡”，畅通高质循环“防堵”，实现立体循环增效，有力支撑现代化产业体系高质、高效循环。 本书系统论述了制造循环工业系统的理论、技术、管理和平台。在循环理论方面，深入介绍了制造循环工业系统的“三传一反”理论、基于图与复杂网络的循环模式、基于博弈的制造循环管理机制设计，从战略层面展示如何实现高端制造的“防卡”。在循环技术方面，重点探讨产品质量与结构设计、面向服役场景的装备智能运维、高端制造风险应对与系统布局，从技术层面应对关键挑战。在循环管理方面，系统描述了综合资源配置计划、多目标生产调度、界面连接与物流优化管理、能源高效利用与低碳管理，从运作层面展示如何实现高质制造“防堵”。在循环平台方面，重点介绍工业互联网平台、数据制造循环机制与技术、设计仿真平台等，以平台为载体推动循环增效。 本书可供高等院校工业与系统工程、工业智能与系统优化、自动化与信息技术、管理科学与工程、材料科学与制造工程、物流优化与控制、能源与环境工程等专业的本科生、研究生使用，也可供从事流程工业的智能化、生产管理、质量管理、信息化建设等方向相关工作的技术人员和研究人员使用。

高等院校教师

前言
第1章概论1
11制造循环工业系统的背景1
111“双循环”新发展格局1
112新发展格局下的制造业2
113国家政策和企业实践3
12制造循环工业系统的相关概念4
121制造业集群4
122制造循环工业系统6
123循环模式7
13内容概述8
第2章制造循环工业系统“三传一反”理论13
21现代化产业体系的内涵和特征13
22制造循环工业系统“三传一反”理论提出的背景16
221制造业发展面临的挑战16
222生态系统“三传一反”18
223化工生产过程的“三传一反”20
224制造循环工业系统“三传一反”理论概要22
23钢铁～装备制造循环工业系统23
231钢铁～装备主循环24
232钢铁工业微循环25
233装备制造微循环29
本章小结32
思考题32
参考文献33
第3章基于图与复杂网络的循环管理模式34
31图与复杂网络的基础理论34
311图的基础理论34
312超图的基础理论37
313复杂网络的基础理论39
32基于图论的立体网状结构管理模式44
321金刚石和石墨的结构对比44
322制造循环工业系统的立体网络结构45
323制造循环立体网状结构的度量指标46
33基于复杂网络的动态演化管理模式49
331动态演化模式和机制分析49
332动态演化路径及驱动因素51
本章小结53
思考题54
参考文献54
第4章基于博弈的制造循环管理机制设计55
41制造循环工业系统博弈管理机制设计55
411制造循环工业系统多主体关系55
412博弈与机制设计视角下的制造循环工业系统57
42制造循环工业系统多主体博弈理论及应用59
421制造循环工业系统多主体博弈理论59
422制造循环工业系统多主体博弈应用64
43制造循环工业系统机制设计68
431制造循环工业系统机制设计基础理论68
432制造循环工业系统机制设计典型应用75
本章小结78
思考题78
参考文献78
第5章制造循环驱动的产品质量与结构设计80
51钢铁质量设计81
511钢铁材料质量解析81
512钢铁材料质量设计85
52面向下游装备制造需求的钢铁产品质量设计88
521面向需求的钢铁质量设计方法88
522汽车板质量设计应用92
53装备产品的结构优化设计95
531装备产品结构优化设计内容95
532结构拓扑优化方法98
54循环驱动的结构优化设计及应用99
541基于钢铁材料的装备产品结构设计99
542汽车板结构优化设计应用103
本章小结108
思考题109
参考文献109
第6章面向制造循环工业系统的智能运维111
61面向制造循环工业的运维智能决策111
611设备维修规划111
612备件管理113
613维修决策115
62面向制造循环工业的运维操作执行117
621运维资源117
622维修成本119
623运维调度121
63面向制造循环工业的运维智能发现123
631智能监测124
632故障诊断126
633寿命预测127
64面向制造循环工业的运维智能感知128
641数据获取129
642特征提取131
643数据融合132
本章小结135
思考题135
参考文献136
第7章高端制造风险应对与系统布局137
71制造循环工业系统中的高端制造及风险应对137
711制造循环工业系统中的高端制造138
712高端制造业风险应对142
72高端制造业中的风险识别与传播143
721高端制造业中的风险分类与识别143
722高端制造业风险在制造循环工业系统中的传播机理146
73高端制造“防卡”机制设计与系统布局151
731关键风险节点识别与治理151
732关键节点“防卡”机制设计156
733高端制造系统规划与柔性布局设计160
本章小结163
思考题163
参考文献164
第8章制造循环工业系统的综合资源配置计划165
81综合资源配置计划概述165
811综合资源配置计划的研究背景165
812综合资源配置计划的基本概念166
813综合资源配置计划的解决思路167
82基于“三传一反”的主循环资源配置计划168
821主循环资源配置计划问题168
822主循环资源配置计划应用175
83基于优化决策的微循环生产资源配置计划176
831微循环资源配置计划问题177
832微循环资源配置计划应用181
本章小结182
思考题182
参考文献183
第9章制造循环工业系统的多目标生产调度185
91优化与博弈调度方法185
911调度理论187
912调度模型与算法190
92制造循环工业系统多目标调度方法及应用198
921钢铁微循环多目标调度199
922基于优化决策的钢铁～装备主循环多目标调度200
923基于博弈决策的钢铁～装备主循环多目标调度200
本章小结202
思考题202
参考文献202
第10章制造循环工业系统界面连接与物流优化管理206
101制造循环工业系统中的物流界面连接206
102钢铁制造工业物流优化管理208
1021原料物流计划调度209
1022半成品物流计划调度210
1023成品物流计划调度213
103装备制造工业物流优化管理215
1031装备制造物流系统规划设计216
1032装备制造物流系统优化调度217
104钢铁～装备界面连接物流设计与优化220
1041钢铁～装备界面连接物流规划设计220
1042钢铁～装备界面连接物流优化调度225
思考题227
参考文献228
第11章制造循环工业系统能源高效利用与低碳管理230
111制造循环工业能源管理现状与循环路径230
1111能源背景与管理现状230
1112能源循环管理路径235
112钢铁企业微循环能源解析与优化239
1121钢铁企业微循环能源解析239
1122钢铁企业微循环能源优化调度244
113钢铁～装备制造循环能源解析与优化248
1131钢铁～装备制造循环能源解析248
1132钢铁～装备制造循环能源优化249
本章小结250
思考题250
参考文献251
第12章面向制造循环的工业互联网平台与技术253
121工业互联网驱动制造循环253
122面向制造循环的工业互联网平台255
1221互联网络技术发展历程255
1222面向制造循环的工业互联网架构257
123工业互联网“端边云”协同技术258
1231“端边云”协同概念258
1232“端边云”协同技术架构259
1233“端边云”协同优化技术261
124工业互联网通信技术264
1241通信技术概述264
1242工业互联网通信优化265
1243通信技术应用案例268
125工业互联网安全技术270
1251安全理论概述271
1252安全关键技术273
1253应用案例278
本章小结278
思考题279
参考文献279
第13章制造循环工业系统数据循环机制与技术281
131数据循环机制281
132基于标识解析的数据映射283
1321标识解析体系架构284
1322标识解析的关键技术286
1323标识解析的主要应用289
133基于区块链的数据流通291
1331区块链概述292
1332区块链的关键技术295
1333区块链的主要应用298
134基于隐私计算的数据安全303
1341隐私计算的关键技术303
1342隐私计算的主要应用309
1343隐私计算挑战与难题310
本章小结311
思考题311
参考文献312
第14章制造循环工业系统设计仿真平台314
141设计仿真平台理论与技术315
1411系统建模与仿真理论315
1412计算机图形学317
142设计仿真平台构建320
1421钢铁制造全流程设计仿真平台321
1422装备制造设计仿真平台323
1423基于“三传一反”的制造循环工业系统设计仿真平台325
本章小结329
思考题329
参考文献329
总结与展望331