前言

以新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為特征的智能制造正在全球引發(fā)新一輪工業(yè)革命。

2015年5月19日，國務(wù)院正式發(fā)布了《中國制造2025》。“以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向。”這個(gè)行動(dòng)綱領(lǐng)發(fā)出了向制造強(qiáng)國進(jìn)軍的動(dòng)員令，吹響了向智能制造發(fā)起主攻的沖鋒號。

自2014年起，為了探討智能系統(tǒng)的原理、方法與實(shí)現(xiàn)路徑，本書作者與其他七位專家一起花費(fèi)兩年多時(shí)間研討與撰寫，于2016年9月出版了“走向智能叢書”之《三體智能革命》，該書奠定了一種頗具中國特色的智能理論基礎(chǔ)和構(gòu)建智能系統(tǒng)的方法論，首次提出了“物理實(shí)體、意識(shí)人體、數(shù)字虛體”的“三體智能模型”，并以“狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、學(xué)習(xí)提升”的“二十字箴言”作為評判智能系統(tǒng)的基本特征。《三體智能革命》出版后，在業(yè)界獲得了普遍的好評并得到了中國工程院等權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，對國內(nèi)智能制造的研究與應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。

如果說《三體智能革命》是站在社會(huì)的宏觀視角，以各行各業(yè)智能系統(tǒng)演進(jìn)的大視野對智能理論進(jìn)行了深入研究和比較宏觀的論述，那么本書則是站在企業(yè)微觀視角，將三體智能模型中的基本邏輯用于對智能制造的深入研究。我們的理解是，正是因?yàn)閿?shù)字虛體與其他兩體的交匯與融合，才讓機(jī)器有了智能，才有了今天的智能制造。于是，“走向智能”就有了一個(gè)非常具體的延伸——“從數(shù)字化車間走向智能制造”。

《三體智能革命》是“走向智能叢書”的開篇之作，而本書則是“走向智能叢書”的續(xù)篇。因此在本書撰寫過程中，承襲和沿用了《三體智能革命》中的若干學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和術(shù)語。本書也是兩位作者的第二次合作寫作。

本書以“取勢、明道、優(yōu)術(shù)、利器、實(shí)證”五大篇章，深入剖析智能制造的根源、本質(zhì)、技術(shù)路徑與發(fā)展趨勢，全面探討中國制造企業(yè)應(yīng)該如何制訂智能制造戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)，重點(diǎn)闡述離散行業(yè)數(shù)字化車間的建設(shè)及注意事項(xiàng)等實(shí)戰(zhàn)內(nèi)容，并給出若干實(shí)施案例，力圖體現(xiàn)戰(zhàn)略結(jié)合戰(zhàn)術(shù)，理論結(jié)合實(shí)踐。

“取勢篇”重點(diǎn)介紹企業(yè)實(shí)施智能制造前，需先深刻了解智能制造產(chǎn)生的大背景及未來發(fā)展趨勢。要點(diǎn)在于我們應(yīng)該如何發(fā)揮自身優(yōu)勢，既“師夷之長”，又揚(yáng)長補(bǔ)短，在這次制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中少走彎路并取得成功。其中第一章是在德、美、中、日這些工業(yè)強(qiáng)國和大國都不約而同地提出了相近的智能制造戰(zhàn)略，掀起史上最大的智能制造浪潮大背景下，深入剖析了其背后深層次的原因及發(fā)展趨勢。第二章指出我們既要積極學(xué)習(xí)德國工業(yè)4.0的先進(jìn)理念以及其構(gòu)思精巧的“工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型（RAMI 4.0）”，同時(shí)也要了解其恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用場景。第三章介紹了美、德、日、中智能制造戰(zhàn)略齊頭并進(jìn)，各具特色，同時(shí)對這些不同戰(zhàn)略進(jìn)行了分析、比較與要點(diǎn)提煉，特別對“一智各表”的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，力圖說明“智能”一詞的不同內(nèi)涵。

“明道篇”強(qiáng)調(diào)人始終是智能制造的主導(dǎo)因素。制造企業(yè)在制訂智能制造落地戰(zhàn)略時(shí)，不僅要在先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備上有所突破，更應(yīng)該充分挖掘人與管理的價(jià)值與潛力，才能確保智能制造的成功落地。其中第四章論述了“人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略”、“三體智能模型”和“人-信息-物理系統(tǒng)”，以及中國“以人為本”的東方哲學(xué)思想與西方先進(jìn)技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)交匯與融合。第五章闡明在向智能化轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵階段，比設(shè)備、軟件更重要的是企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略以及與智能制造相適應(yīng)的企業(yè)文化。

“優(yōu)術(shù)篇”深度剖析CPS（賽博物理系統(tǒng)，也稱為信息物理系統(tǒng)）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)概念的本質(zhì)、緣起、發(fā)展方向及如何在制造企業(yè)中的落地。其中第六章重點(diǎn)介紹了源于美國、興于德國的CPS技術(shù)。欲做好智能制造和工業(yè)4.0，必先了解CPS，更是創(chuàng)造性地提出了“二維九格”定義法。第七章講述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，催生了新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式，同時(shí)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的屬性、意義及實(shí)現(xiàn)路徑等方面進(jìn)行了剖析。

“利器篇”把重點(diǎn)放在了車間的數(shù)字化建設(shè)上。智能制造的縱向集成發(fā)生在企業(yè)里，車間是企業(yè)將各種圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的主要場所。車間強(qiáng)則企業(yè)強(qiáng)，車間智則企業(yè)智。其中第八章以離散制造行業(yè)為例，基于“六維智能理論”，探討了智能制造如何在車間實(shí)施與落地。第九章介紹了車間設(shè)備的互聯(lián)互通，尤其是用數(shù)字化手段治理“聾、啞、傻”設(shè)備，通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可視化、智能化管理和預(yù)測性維護(hù)，并介紹了實(shí)施過程中的注意事項(xiàng)。第十章講述了MES系統(tǒng)對生產(chǎn)過程中的計(jì)劃、排產(chǎn)、物料、工具、設(shè)備、質(zhì)量等進(jìn)行全面的精細(xì)化管理。第十一章以工業(yè)大數(shù)據(jù)為主線講述了高級排產(chǎn)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及新一代人工智能等前沿技術(shù)在數(shù)字化車間的應(yīng)用及其前景展望。

“實(shí)證篇”強(qiáng)調(diào)了一個(gè)最淺顯的道理：知易行難。各種理念、理論最終的目的都是為了在企業(yè)落地，智能制造不能只停留在理論層面，成功的案例對于正在考慮智能制造實(shí)施方案的企業(yè)有很大的借鑒價(jià)值。其中第十二章收錄了海爾模具、寧夏共享集團(tuán)等四個(gè)智能制造的典型案例。寧夏共享集團(tuán)被李克強(qiáng)總理比喻為“傻大黑粗”轉(zhuǎn)型升級成為了“窈窕淑女”，被稱贊是“展示了‘中國制造2025+互聯(lián)網(wǎng)’的融合，是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的生動(dòng)體現(xiàn)。”

值得說明的是，本書希望能夠首開嚴(yán)格區(qū)分“智能”程度與所對應(yīng)術(shù)語之先河，對“Smart、Intelligent”兩個(gè)術(shù)語所描述的兩種不同“智能”現(xiàn)象加以較為嚴(yán)格的區(qū)分，期待能夠避免乃至消除業(yè)內(nèi)一直存在的“一智各表”的不利現(xiàn)象。作者在本書中自我約定并盡量做到：凡是涉及到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化“Smart”級別的“智能”，皆稱作智巧；凡是應(yīng)用了新一代人工智能所形成的“Intelligent”級別的“智能”，直接稱作智能。如此，英文術(shù)語與中文術(shù)語之間形成一一對應(yīng)，看到英文，就知道中文是什么，看到中文，也隨即知道英文是什么。希望從本書開始，在中文術(shù)語上消除對“智能”一詞在理解和應(yīng)用上的混淆。作者不求最好、最準(zhǔn)確，但求“智能”無歧義。

智能制造，任重道遠(yuǎn)。工業(yè)互聯(lián)，方興未艾。宏微并舉，注重落地。數(shù)字車間，務(wù)實(shí)起步。這正是本書想帶給讀者的主要信息。

受理論水平和資料獲取范圍所限，難免對迅猛發(fā)展的智能制造相關(guān)理論與技術(shù)存在闡述不到位甚至有不確切之處，希望廣大專家及讀者批評指正，不吝賜教，以利后期校正與修訂。

作者

2018年6月18日于北京