序言

制造業是國民經濟的基礎，其興衰直接關系到我國的競爭力和國家安全。受經濟全球化和市場多元化影響，社會和用戶對于產品的需求愈發趨于多樣化、個性化和動態化，造成產品種類不斷增加、生產批量不斷減少、需求響應周期越來越短，迫使制造企業智能化轉型升級。在這種趨勢下，越來越多的制造企業開始意識到垂直集中式的生產調控模式已經無法適應當前用戶主導、靈活多變的市場變化與需求。多品種變小批量、訂單隨機到達、參數需求個性化，以及制造車間資源異常、物流沖突、工藝不穩定等未知隨機因素使得對制造系統的控制變得愈發復雜。因此，快速高效響應動態多變的生產需要，靈活組織與重構制造車間資源已經成為當前制造企業提升市場競爭力的重要手段。

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》中明確了“智能制造”是國家戰略發展的目標之一。為滿足培養智能制造相關理論和專業技術人才的需要，本書將圍繞智能制造系統，通過先進制造技術與“大云物智移”等新一代信息技術的深度融合，由制造模式的變革和制造系統的演變過程出發，引出智能制造系統理念、框架、建模方法、關鍵使能技術等內容，最后聚焦智能制造系統應用服務。本書內容重點突出關鍵技術、理論方法與應用實踐這三部分。在關鍵技術方面，詳細闡述了大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、人工智能等使能技術；在理論方法方面，詳細闡述了智能制造系統涉及的智能單元結構模型設計、多智能體組織架構與協商方式、異構設備適配技術；在應用實踐方面，選用混線生產車間調度案例與面向個性化定制的動態實時調度案例這兩種典型應用場景，并設計典型實驗算例對相關理論與方法進行分析驗證，使得讀者對智能制造系統有進一步理解與掌握。

本書的學術特色與創新主要包括以下幾個方面：①對當前智能制造系統的特點及其關鍵使能技術進行系統的歸納和分析，對其涉及的技術體系進行全面的介紹；②對當前社會背景下制造企業面臨的困境及出路進行具體總結，對智能制造系統及關鍵使能技術的實施所帶來的效果細致講解，為制造業開展智能制造提供理論指導和方法支撐；③結合實際案例分析智能制造技術及其使能技術的應用效果，理論與實際相結合，更具有說服力，有利于提高創新能力和實踐能力。

隨著5G、數字孿生、區塊鏈等新一代信息通信技術與智能制造系統進一步深化融合，智能制造系統呈現出信息化、網絡化、智能化等特征，是“工業4.0”等先進制造戰略從概念走向實際的實踐案例，其相關理論知識也在不斷更新發展中。本書可作為高等院校機械、計算機、管理工程等專業本科生和研究生的必修課教材，也可為相關領域的管理人員、技術人員提供參考。希望本書的出版可以滿足培養智能制造相關理論和專業技術人才的需要。同時，本書對提升智能制造系統抗擾動能力和響應能力具有一定的參考價值。

本書將以嵌入二維碼的紙質教材為載體，通過移動互聯網技術，連接視頻、音頻、作業、試卷、拓展資源、主題討論等數字化資源，將紙質化教材與信息網絡技術相融合，實現線上線下教材相結合，既保留了符合傳統閱讀方式的紙質教材，又融合了交互性好、簡便易操作的數字課程版或平板電腦版等數字化教材。

感謝工信部“十四五”規劃教材項目及國家重點研發計劃（2020YFB1710500）對本書編寫的支持，感謝教材編寫組郭宇、陳蔚芳、葉文華、陳凱等老師，以及張毅、劉長春、桂勇、聶慶瑋、張澤群、王立平、宋家燁等博士生的學術貢獻。

由于編者學術水平有限，書中難免存在不足之處，懇請同行和讀者批評指正。

唐敦華、朱海華
2021年04月