序言

制造业是国民经济的基础，其兴衰直接关系到我国的竞争力和国家安全。受经济全球化和市场多元化影响，社会和用户对于产品的需求愈发趋于多样化、个性化和动态化，造成产品种类不断增加、生产批量不断减少、需求响应周期越来越短，迫使制造企业智能化转型升级。在这种趋势下，越来越多的制造企业开始意识到垂直集中式的生产调控模式已经无法适应当前用户主导、灵活多变的市场变化与需求。多品种变小批量、订单随机到达、参数需求个性化，以及制造车间资源异常、物流冲突、工艺不稳定等未知随机因素使得对制造系统的控制变得愈发复杂。因此，快速高效响应动态多变的生产需要，灵活组织与重构制造车间资源已经成为当前制造企业提升市场竞争力的重要手段。

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中明确了“智能制造”是国家战略发展的目标之一。为满足培养智能制造相关理论和专业技术人才的需要，本书将围绕智能制造系统，通过先进制造技术与“大云物智移”等新一代信息技术的深度融合，由制造模式的变革和制造系统的演变过程出发，引出智能制造系统理念、框架、建模方法、关键使能技术等内容，最后聚焦智能制造系统应用服务。本书内容重点突出关键技术、理论方法与应用实践这三部分。在关键技术方面，详细阐述了大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能等使能技术；在理论方法方面，详细阐述了智能制造系统涉及的智能单元结构模型设计、多智能体组织架构与协商方式、异构设备适配技术；在应用实践方面，选用混线生产车间调度案例与面向个性化定制的动态实时调度案例这两种典型应用场景，并设计典型实验算例对相关理论与方法进行分析验证，使得读者对智能制造系统有进一步理解与掌握。

本书的学术特色与创新主要包括以下几个方面：①对当前智能制造系统的特点及其关键使能技术进行系统的归纳和分析，对其涉及的技术体系进行全面的介绍；②对当前社会背景下制造企业面临的困境及出路进行具体总结，对智能制造系统及关键使能技术的实施所带来的效果细致讲解，为制造业开展智能制造提供理论指导和方法支撑；③结合实际案例分析智能制造技术及其使能技术的应用效果，理论与实际相结合，更具有说服力，有利于提高创新能力和实践能力。

随着5G、数字孪生、区块链等新一代信息通信技术与智能制造系统进一步深化融合，智能制造系统呈现出信息化、网络化、智能化等特征，是“工业4.0”等先进制造战略从概念走向实际的实践案例，其相关理论知识也在不断更新发展中。本书可作为高等院校机械、计算机、管理工程等专业本科生和研究生的必修课教材，也可为相关领域的管理人员、技术人员提供参考。希望本书的出版可以满足培养智能制造相关理论和专业技术人才的需要。同时，本书对提升智能制造系统抗扰动能力和响应能力具有一定的参考价值。

本书将以嵌入二维码的纸质教材为载体，通过移动互联网技术，连接视频、音频、作业、试卷、拓展资源、主题讨论等数字化资源，将纸质化教材与信息网络技术相融合，实现线上线下教材相结合，既保留了符合传统阅读方式的纸质教材，又融合了交互性好、简便易操作的数字课程版或平板电脑版等数字化教材。

感谢工信部“十四五”规划教材项目及国家重点研发计划（2020YFB1710500）对本书编写的支持，感谢教材编写组郭宇、陈蔚芳、叶文华、陈凯等老师，以及张毅、刘长春、桂勇、聂庆玮、张泽群、王立平、宋家烨等博士生的学术贡献。

由于编者学术水平有限，书中难免存在不足之处，恳请同行和读者批评指正。

唐敦华、朱海华
2021年04月