前 言

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量國(guó)家綜合國(guó)力和競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，制造產(chǎn)品越來越復(fù)雜、生命周期越來越短，對(duì)制造系統(tǒng)的透明性和靈活性提出了新的需求。傳統(tǒng)制造模式和決策方法難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化越加明顯的現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)，越加需要制造系統(tǒng)能基于實(shí)時(shí)制造過程信息實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和控制。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和在制造業(yè)中的不斷滲透，制造過程已由傳統(tǒng)的“黑箱”模式向“多維度、透明化泛在感知”的模式發(fā)展，這種以主動(dòng)感知多源制造信息和科學(xué)決策方法驅(qū)動(dòng)的智能物聯(lián)制造技術(shù)有力地推動(dòng)著制造系統(tǒng)向透明化、智能化、綠色化、智慧化的方向全面發(fā)展。
在這種背景下，各國(guó)制造業(yè)只有不斷創(chuàng)新制造模式和管理決策方法才能在新一輪全球工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。如近期德國(guó)提出的《工業(yè)4.0》戰(zhàn)略規(guī)劃，其目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”是工業(yè)4.0的兩大主題。美國(guó)提出的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》戰(zhàn)略的核心內(nèi)容是對(duì)物理設(shè)備網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)信息分析進(jìn)行密切結(jié)合，通過對(duì)制造領(lǐng)域的不同環(huán)節(jié)植入迥異化的傳感器，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，主動(dòng)感知實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)和決策模型對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，促進(jìn)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。《中國(guó)制造2025》也明確要求要以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，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，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越。
本書以“物物互聯(lián)，感知制造，動(dòng)態(tài)決策”為導(dǎo)向，聚焦物聯(lián)制造執(zhí)行過程的主動(dòng)感知與動(dòng)態(tài)優(yōu)化決策的核心問題，展開與其相關(guān)的基本理論、共性方法、優(yōu)化模型和算法的闡述，體現(xiàn)了現(xiàn)有先進(jìn)制造系統(tǒng)從自動(dòng)化、數(shù)字化向智能化和智慧化發(fā)展的趨勢(shì)，為提升制造執(zhí)行過程的透明性和對(duì)制造過程進(jìn)行全方位的跟蹤、分析、優(yōu)化和控制提供了較好的基礎(chǔ)知識(shí)。在本書的編寫過程中突出了基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐。在基礎(chǔ)理論方面，本書力求清晰闡述智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)決策涉及的基礎(chǔ)共性問題，包括物聯(lián)制造系統(tǒng)的體系構(gòu)架、運(yùn)作機(jī)理、智能決策方法、實(shí)時(shí)信息驅(qū)動(dòng)的制造系統(tǒng)優(yōu)化控制策略與模型等，使讀者在智能物聯(lián)制造系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)決策的基礎(chǔ)理論方面得到提升。在應(yīng)用實(shí)踐方面，本書注重理論聯(lián)系實(shí)際，在對(duì)每個(gè)關(guān)鍵理論與方法進(jìn)行闡述后，均附以典型的算例和案例來對(duì)理論與方法進(jìn)行分析與驗(yàn)證，力圖使讀者能夠進(jìn)一步加深對(duì)理論的理解與掌握。
本書由張映鋒教授任主編，陶飛教授、孫樹棟教授、周光輝教授、呂景祥博士任副主編，程穎博士、楊宏安副教授、朱海平教授參與編寫。本書章節(jié)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、初稿統(tǒng)稿、終稿終審工作由張映鋒教授組織完成。本書第１章介紹了物聯(lián)制造系統(tǒng)的研究對(duì)象、內(nèi)涵、特征以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。第２章介紹了智能決策方法的原理，并詳細(xì)介紹了灰色理論、遺傳算法、博弈決策、深度學(xué)習(xí)和分布式?jīng)Q策方法。第３章闡述了物聯(lián)制造系統(tǒng)智能控制的需求分析、參考體系構(gòu)架、工作邏輯和關(guān)鍵技術(shù)。第４章針對(duì)多源制造信息感知技術(shù)展開論述， 包括制造系統(tǒng)多源信息源分析、主動(dòng)感知模型、主動(dòng)獲取技術(shù)、傳輸方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第５章介紹了底層制造資源智能化建模的需求分析、智能導(dǎo)航、智能決策、云端化接入方法以及原型系統(tǒng)。第６章介紹了智能物料精準(zhǔn)配送方法， 構(gòu)建了主動(dòng)配送模型和配送體系， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)配送任務(wù)的智能決策并設(shè)計(jì)了原型系統(tǒng)。第７章闡述了物聯(lián)制造執(zhí)行系統(tǒng)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)與配置方法的體系構(gòu)架、加工資源制造服務(wù)UDDI、服務(wù)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)策略與技術(shù)，以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置方法。第８章針對(duì)制造系統(tǒng)性能實(shí)時(shí)分析與診斷展開論述， 包括性能分析的體系構(gòu)架、生產(chǎn)過程的關(guān)鍵事件、事件建模和實(shí)時(shí)性能分析。第９章闡述了制造系統(tǒng)運(yùn)行過程的協(xié)同優(yōu)化方法，包括協(xié)同優(yōu)化體系，多Agent系統(tǒng)的通信與交互，設(shè)備、物料、任務(wù)、實(shí)時(shí)調(diào)度、過程監(jiān)控各類Agent，并基于JADE的Agent平臺(tái)進(jìn)行案例仿真。第10章針對(duì)制造服務(wù)組合優(yōu)選的問題建模、QoS管理和智能決策方法展開論述。第11章以汽車和航空航天行業(yè)為代表，對(duì)典型零部件智能車間進(jìn)行案例分析。
本書是在中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體指導(dǎo)下，由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)組織編寫的普通高等教育新工科•智能制造系列規(guī)劃教材之一。中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體致力于增強(qiáng)我國(guó)智能制造技術(shù)創(chuàng)新能力、促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)向中高端邁進(jìn)。中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)是中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體成員單位和秘書處單位，是我國(guó)成立較早、規(guī)模最大的工科學(xué)會(huì)之一，是我國(guó)機(jī)械行業(yè)非常重要的對(duì)外交流渠道，承擔(dān)了行業(yè)和政府部門委托的大量合作任務(wù),擔(dān)負(fù)著學(xué)術(shù)交流、人才培養(yǎng)和對(duì)外交流等多項(xiàng)工作。在本書的編寫過程中，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)張彥敏對(duì)本書高度重視，多次與相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)，為確保本書編寫和推廣工作的順利進(jìn)行提供了重要的支持；中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)繼續(xù)教育處副處長(zhǎng)王玲多次精心安排相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜已杏懀瑸榫帉懝ぷ鞯母咝�、高質(zhì)推進(jìn)和完成付出了巨大的精力；中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)綜合技術(shù)處副處長(zhǎng)楊麗在