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制造技术是人类社会生存、发展的前提和基础。自两次工业革命以来，人类制造技术获得了空前发展，生活水平也有了极大的提升，尽管当前以金融、文化、旅游等为要素的第三产业蓬勃发展，但制造业仍然是国民经济的基础与支柱，与国家安全也有着密不可分的联系，是今后我国经济“创新驱动、转型升级”的主战场。18世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。因此，各个国家都非常重视制造业乃至制造技术的更新换代，这在日本、德国、美国等传统制造强国中表现尤为明显。我国已经成为制造大国，但仍然不是制造强国。因此，打造中国制造新优势，实现由制造大国向制造强国的转变，对我国新时期的经济发展很重要，也很迫切。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。
随着嵌入式计算机技术、信息网络技术和物联网技术等技术的快速发展，当前国际制造业出现了新的发展趋势，国际制造业大国纷纷提出了自己的先进制造业发展规划，如德国的“工业4.0”战略计划、美国的“先进制造业伙伴关系”和“先进制造业国家战略”计划、英国的“高价值制造战略”，以及中国的“中国制造强国战略”等。随着未来制造业向着高度信息化、自动化、智能化的方向发展，现代制造系统的概念、模式和实施手段在不断地延伸和变化。
世界经济一体化、市场竞争的加剧及用户驱动对产品的生产提出了更高的要求，这使制造系统的生产组织模式必须从单纯的面向产品生产转变为面向市场和客户的需求，要求其能够针对瞬息变化的市场环境做出快速、有效的调整。制造系统内部运行环境也面临着挑战，不确定性随机事件频繁发生。为了应对这些挑战，在制造系统的协调和组织结构层面，要求其具有处理动态事件的自组织和自适应能力、加工复杂产品所需的柔性，以及应对干扰保持系统稳健性的能力；在制造系统调度层面，要求调度技术能及时响应干扰，并且能满足多目标的优化（如时间、质量、成本、柔性等）。因此，如何寻找合理的制造系统生产协调方式和调度技术来有效地应对动态的制造环境，并快速地适应各种动态变化的需求是现代制造系统在当前形势下必须考虑的关键问题。
为了满足现代制造系统对自组织性、自适应性和稳健性的需求，国内外众多专家学者针对制造系统的控制系统中的一些共性问题（如控制系统的自适应性、动态自组织性和稳健性等）进行研究，在网络化技术、计算机信息科学技术和人工智能技术发展的基础上，以制造系统关键需求和应对战略为源驱动力，从制造系统控制结构和组织模式等多方面入手，提出了很多新的先进制造系统的智能控制与协调组织模式，如多智能体制造系统（Multi-Agent Manufacturing System，MAMS）、分形制造系统（Fractal Manufacturing System，FrMS）、Holonic制造系统（Holonic Manufacturing System，HMS）、生物型制造系统（Biological Manufacturing System，BMS）等。这些智能制造系统控制协调模式基本上是相互独立的，并且针对制造需求也各不相同，没有一种智能控制模型能够适应所有类型的制造系统，各自均有自己的优越性、局限性和使用范围。然而，在对制造系统智能控制系统的结构和组织模型进行研究时，发现其中智能、自适应、自组织、敏捷、自律协同等很多具有生物学意义的关键词出现得越来越多，而生物系统的最基本特性恰恰是自组织与自适应，这引起了研究者的注意。地球上的生物系统经过漫长的自然进化，生命结构与功能一直在不断优化与完善，其复杂多样的控制结构、器官功能及内部各种协调机制在生命系统运作过程中所表现出来的适应性、高效性和可靠性等优良特性尤其值得我们在研究复杂的制造系统智能控制协调机制时借鉴和参考。
那么，生物系统内部的一些优良特性能够为现代制造系统建模提供什么样的启示呢？随着人工智能控制技术的发展，相关专家、学者对人体自身信息处理系统的研究也越来越多。通过对人体信息处理系统自适应、自组织、分布式信息处理等特点的研究，人们提出了很多不同的智能算法，如人工神经网络、遗传算法、人工免疫算法等。然而，在人体生理调节系统中起到重要作用的内分泌系统的信息处理机制的研究才刚刚起步，但其中的分布式调节机制却与现代制造系统中的很多控制情况相似。从生物控制论的角度解释了人体的一些自适应控制机制和规律，并对生物系统的子系统与工程控制中的一些系统结构与功能进行了对比，发现两者在很多方面具有惊人的相似性，并且都可以通过相同或相似的组成部分来描述其控制机制。如果从结构上将复杂制造系统与生物系统进行类比，我们会发现两者有很多相似之处，生物系统中的很多控制协调特性可以借鉴并用到制造系统中（见图1.1）。
图1.1 生物系统与制造系统的类比
因此，在这种情况下，对生物内分泌协调控制机制在现代智能制造系统协调控制中的应用进行了研究，提出了基于神经内分泌调节机制的类生物化智能制造系统（Bio-inspired Intelligent Manufacturing System，BIMS）的概念。这是以系统的自组织、小规模自治及自组织为主要特征，通过生物控制论、大系统建模、人工智能等多学科交叉的手段，实现快速响应和高效生产的新型智能制造系统。
生命系统是由最底层的细胞在微观上根据具体生命形态构成的基本组织，然后不同的组织根据外界刺激和生命体的需要构成具有一定功能的器官，再由不同功能的器官组成不同的生命形态。与生命系统类似，现代制造系统也是由许多基础的组成实体（如物料运输设备、机器人、AGV、加工设备及其他制造资源）构成的一个高度分散的自治式制造系统。表1.1中可以比较清晰地看出生物系统与制造系统之间存在着深度的相似之处，如细胞类比于制造资源（机床、AGV等），组织类比于制造单元，器官类比于车间，应激源类比于任务（订单）等。在制造业日趋信息化，而生命科学走向工程化的今天，这种相似性显得更加突出。因此，在搭建复杂而庞大的现代制造系统时，参考模拟生物系统的结构形式，赋予制造系统的组成实体或子系统一定的自治能力，不仅可以简化系统各单元的耦合关系，有效提高系统的开放性、灵活性、可重组性和可扩展性，而且可以有效提高整个系统的智能自组织能力和对环境的动态自适应能力。因此，本书受生物内分泌调节机制及其控制结构的启发，分别从激素的分泌、传递及反馈等方面对类生物化制造系统的控制结构及协调机制进行了相关研究。
表1.1 制造系统与生命系统的类比
综上所述，本书将“基于神经内分泌系统的智能制造系统控制与协调技术”作为主要研究方向，通过对大量国内外关于智能制造系统的最新研究成果进行研究和分析，实时把握其最新发展动向，密切关注大系统控制论、仿生智能控制、协调算法与智能机器等相关学科的最新研究进展。根据上述分析发现的制造系统存在的问题和实际需求，对类生物化制造系统中的基本组织模型、控制结构、调度算法及协调机制等方面进行深入研究，积极探索新的解决现代制造系统控制协调中的不足、优化制造系统性能的组织模式和控制协调方法，以便将基于神经内分泌系统的优良调控机制更快地推向实际应用，从而提高我国现代制造系统对动态化市场需求的快速敏捷的响应能力，使我国企业能够在全球化市场的激烈竞争中具有更大的优势。