前言

本書旨在對原書《現代集成制造系統概論：理念、方法、技術、設計與實施》（2004年出版）進行修訂、更新、補充，結合近年來全球有關智能制造理念的科研實踐，同時更名為“智能制造：理念、系統與建模方法”。原書用于研究生課程“現代集成制造系統概論”。該課程是20世紀90年代中期開始為系統工程專業開設的，其宗旨是使研究生掌握計算機集成制造系統和現代集成制造系統的理論、方法、技術，具有設計與實施制造系統的能力。原書自2004年出版后作為研究生課程“現代集成制造系統概論”的教材一直使用至今。

隨著信息、機械、自動化、系統工程和管理等學科的發展，特別是以移動互聯網、大數據、人工智能、物聯網、云計算等為代表的新一代信息技術推進了智能制造(Smart Manufacturing)技術的快速發展，結合課題組獲得的豐碩科研成果，我們感到必須加深與拓寬課程的內容，特別是需要編寫能反映新一代信息技術環境下智能制造技術沿革、新內涵以及相關成果的教學參考書。因此，對原書內容進行了調整，增加了“新一代信息技術的發展及其對制造業的影響”“制造模式的變革”“制造系統的發展及智能制造的概念”“智能制造的技術構成及新一代信息技術支撐的智能工廠體系結構”“智能制造系統的組成”“面向智能制造的參考體系結構”等相關內容。本書對原課程目標進行了改革和更新，使研究生能夠在及時獲取新一代信息技術環境下智能制造領域中的最新理念、系統、方法與技術的基礎上，掌握從事制造系統相關工程設計與實施需要的基本能力。

本書以智能制造理念為起點，講述新一代信息技術對傳統制造業企業的滲透、支持和沖擊，給制造業帶來的挑戰和機遇，以及智能制造技術及系統的發展與沿革，并且系統介紹了智能制造的理念、技術、系統及建模方法等內容。在編寫過程中，我們以國內外最新的研究成果和實踐經驗充實本書的內容；以系統論、方法論為指導，提升本書的學術水平，強化課程的科學性和系統性。我們將多年來科研中遇到的問題、獲得的成果加以總結、系統化，并與國家的智能制造戰略指導思想融合，較全面、系統地闡述了“智能制造理念、系統與建模方法”。本書可使讀者直接面對國民經濟建設主戰場，在實施“中國制造2025”“新一代人工智能”以及“信息化和工業化深度融合”的重大戰略中發揮作用。相信本書的出版具有很好的學術價值。

本書共7章。第1章對智能互聯時代的制造業、制造模式的變革、制造系統的發展及制造系統的建模方法論進行綜述，并為本書內容的展開進行鋪墊；第2章分別從德國“工業4.0”的智能制造技術、美國工業互聯網的智能制造技術和“中國制造2025”的智能制造等角度介紹智能制造模式，并探討包括智能產品、智能制造過程、智能管理和服務、智能制造模式、智能制造基礎關鍵技術等內容的智能制造技術體系、面向網絡協同的智能工廠架構和智能企業協作框架；第3章介紹智能制造系統的基本組成，包括智能研發與設計系統、智能生產系統、智能管理與服務系統以及面向流程工業的制造系統；第4章介紹面向制造系統集成的支撐平臺；第5章介紹制造系統的建模方法體系，包括建模方法論、多種系統參考體系結構、建模方法和建模工具的應用等內容；第6章討論制造系統的總體設計技術；第7章介紹制造系統的基礎關鍵技術。

本書既注重系統性和科學性，又注重實用性；既有綜合性，又有專門深入的論述。其主要特色是：系統介紹新一代信息技術環境對制造業的影響、智能制造模式的產生和發展，以及當前流行的智能制造觀，如“工業4.0”“工業互聯網”和“中國制造2025”等；詳細介紹智能制造技術體系及其系統構成，包括智能研發與設計系統、智能生產系統、智能管理與服務系統、產品智能服務系統等內容；系統介紹智能制造系統的建模方法體系，如建模方法論、參考體系結構和建模方法工具等；注重智能制造系統強調的關鍵技術，如制造系統的基礎理論和支持技術、信息技術、計算機輔助技術、集成平臺技術、制造過程控制技術，以及制造技術的新發展等，較全面地闡述實際系統開發中已采用或正在興起的技術。本書涉及面廣、內容豐富，努力反映出國家智能制造和新一代人工智能的戰略部署及實施情況。

本書受到國家自然科學基金項目“互聯網與大數據環境下面向高端裝備制造的智能工廠運營優化(No.71690234)”和“面向MRO（維護、維修、運行）網絡環境的維護服務協同優化與調度研究(No.61573257)”的資助。本書的編寫經過多輪研究生教學實踐的檢驗，效果較好。全書由劉敏和嚴雋薇策劃、編寫并統稿，特別感謝戴毅茹和凌衛青在本書前一版中做了大量工作，以及馬玉敏提出寶貴的修改建議。本書得到同濟大學電子與信息工程學院系統工程專業博士生章鋒、李玲、徐高威等同學的協助，他們為本書多個章節的素材編寫工作付出了辛勤勞動，謹在此對他們表示衷心的感謝。

本書涉及的范圍比較廣，討論的問題比較新，也比較復雜，書中難免有不足之處，歡迎廣大讀者批評指正。

作者

2018年5月