前 言

制造業(yè)是國民經濟的物質基礎和支柱產業(yè)，是衡量國家綜合國力和競爭力的重要標志。隨著科學技術的飛速發(fā)展，制造產品越來越復雜、生命周期越來越短，對制造系統(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動態(tài)變化越加明顯的現代生產系統(tǒng)，越加需要制造系統(tǒng)能基于實時制造過程信息實現對生產系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化和控制。近年來，隨著物聯網技術的迅猛發(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，這種以主動感知多源制造信息和科學決策方法驅動的智能物聯制造技術有力地推動著制造系統(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)革命中占領先機。如近期德國提出的《工業(yè)4.0》戰(zhàn)略規(guī)劃，其目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式，實現工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新，“智能工廠”和“智能生產”是工業(yè)4.0的兩大主題。美國提出的《工業(yè)互聯網》戰(zhàn)略的核心內容是對物理設備網絡與數據信息分析進行密切結合，通過對制造領域的不同環(huán)節(jié)植入迥異化的傳感器，結合互聯網、大數據、云計算等技術，主動感知實時數據，并通過數據和決策模型對生產系統(tǒng)進行精準控制，促進工業(yè)的轉型升級�！吨袊�制造2025》也明確要求要以促進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，實現制造業(yè)由大變強的歷史跨越。
本書以“物物互聯，感知制造，動態(tài)決策”為導向，聚焦物聯制造執(zhí)行過程的主動感知與動態(tài)優(yōu)化決策的核心問題，展開與其相關的基本理論、共性方法、優(yōu)化模型和算法的闡述，體現了現有先進制造系統(tǒng)從自動化、數字化向智能化和智慧化發(fā)展的趨勢，為提升制造執(zhí)行過程的透明性和對制造過程進行全方位的跟蹤、分析、優(yōu)化和控制提供了較好的基礎知識。在本書的編寫過程中突出了基礎理論和應用實踐。在基礎理論方面，本書力求清晰闡述智能物聯制造系統(tǒng)與動態(tài)決策涉及的基礎共性問題，包括物聯制造系統(tǒng)的體系構架、運作機理、智能決策方法、實時信息驅動的制造系統(tǒng)優(yōu)化控制策略與模型等，使讀者在智能物聯制造系統(tǒng)與動態(tài)決策的基礎理論方面得到提升。在應用實踐方面，本書注重理論聯系實際，在對每個關鍵理論與方法進行闡述后，均附以典型的算例和案例來對理論與方法進行分析與驗證，力圖使讀者能夠進一步加深對理論的理解與掌握。
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)的詳細結構規(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章介紹了物聯制造系統(tǒng)的研究對象、內涵、特征以及未來的發(fā)展趨勢。第２章介紹了智能決策方法的原理，并詳細介紹了灰色理論、遺傳算法、博弈決策、深度學習和分布式決策方法。第３章闡述了物聯制造系統(tǒng)智能控制的需求分析、參考體系構架、工作邏輯和關鍵技術。第４章針對多源制造信息感知技術展開論述， 包括制造系統(tǒng)多源信息源分析、主動感知模型、主動獲取技術、傳輸方法、系統(tǒng)設計與實現。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配送方法， 構建了主動配送模型和配送體系， 實現了對配送任務的智能決策并設計了原型系統(tǒng)。第７章闡述了物聯制造執(zhí)行系統(tǒng)主動發(fā)現與配置方法的體系構架、加工資源制造服務UDDI、服務主動發(fā)現策略與技術，以及系統(tǒng)動態(tài)配置方法。第８章針對制造系統(tǒng)性能實時分析與診斷展開論述， 包括性能分析的體系構架、生產過程的關鍵事件、事件建模和實時性能分析。第９章闡述了制造系統(tǒng)運行過程的協(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，設備、物料、任務、實時調度、過程監(jiān)控各類Agent，并基于JADE的Agent平臺進行案例仿真。第10章針對制造服務組合優(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，對典型零部件智能車間進行案例分析。
本書是在中國科協(xié)智能制造學會聯合體指導下，由中國機械工程學會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。中國科協(xié)智能制造學會聯合體致力于增強我國智能制造技術創(chuàng)新能力、促進我國制造業(yè)向中高端邁進。中國機械工程學會是中國科協(xié)智能制造學會聯合體成員單位和秘書處單位，是我國成立較早、規(guī)模最大的工科學會之一，是我國機械行業(yè)非常重要的對外交流渠道，承擔了行業(yè)和政府部門委托的大量合作任務,擔負著學術交流、人才培養(yǎng)和對外交流等多項工作。在本書的編寫過程中，中國機械工程學會常務副理事長張彥敏對本書高度重視，多次與相關領導協(xié)調，為確保本書編寫和推廣工作的順利進行提供了重要的支持；中國機械工程學會繼續(xù)教育處副處長王玲多次精心安排相關領域專家研討，為編寫工作的高效、高質推進和完成付出了巨大的精力；中國機械工程學會綜合技術處副處長楊麗在