前 言
智聯(lián)生產(chǎn)線是以信息物理融合為特征的新一代智能生產(chǎn)線。智聯(lián)生產(chǎn)線為應(yīng)對日益?zhèn)�性化的消費(fèi)需求，實現(xiàn)高質(zhì)、高效、透明、柔性生產(chǎn)提供了條件，又為生產(chǎn)線的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營、管控帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在信息物理融合的背景下，數(shù)據(jù)與模型成為驅(qū)動生產(chǎn)線智能管控的重要使能因素。本書面向智聯(lián)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)模型耦合不足、強(qiáng)擾動、數(shù)據(jù)殘缺、模型不精確等問題，以調(diào)度優(yōu)化與協(xié)同控制為抓手，報道數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動的智聯(lián)生產(chǎn)線協(xié)同認(rèn)知與控制理論，數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動的智聯(lián)生產(chǎn)線自主協(xié)同調(diào)度方法，數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動的智聯(lián)生產(chǎn)線自主協(xié)同控制與優(yōu)化技術(shù)，智聯(lián)生產(chǎn)線自主智能協(xié)同驗證等方面的研究成果，為智聯(lián)生產(chǎn)線的自主智能協(xié)同調(diào)度與控制提供理論指導(dǎo)和技術(shù)參考。
全書共分5章。第一章題為智聯(lián)生產(chǎn)線模型，包括智聯(lián)生產(chǎn)線領(lǐng)域模型和形式化模型兩個部分。在領(lǐng)域模型方面介紹了智聯(lián)生產(chǎn)線的構(gòu)成要素、要素間的組織結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)與模型、信息物理融合機(jī)制、數(shù)據(jù)使能的服務(wù)生成等內(nèi)容。在形式化模型方面，提出了生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)資源、資源配置形式化模型，并基于形式化模型提出了智聯(lián)生產(chǎn)線柔性度量方法。第二章題為智聯(lián)生產(chǎn)線調(diào)度優(yōu)化，一方面系統(tǒng)總結(jié)了深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)在求解車間調(diào)度問題時，智能體決策機(jī)制、中間調(diào)度方案、狀態(tài)、動作和回報等元素的典型設(shè)計模式以及模式組合，另一方面針對更復(fù)雜的柔性作業(yè)車間調(diào)度問題，提出了基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的碳敏感調(diào)度模型，從而既能夠優(yōu)化完工時間等傳統(tǒng)生產(chǎn)目標(biāo)又能夠優(yōu)化碳排放等新型生產(chǎn)目標(biāo)。第三章題為智聯(lián)生產(chǎn)線自主智能協(xié)同控制，針對不同場景下的人機(jī)物控制建模方法、工業(yè)場景下的多模態(tài)數(shù)據(jù)分析和三維目標(biāo)檢測、虛實融合操作等問題進(jìn)行了研究。從數(shù)據(jù)/模型混合的不同層次，結(jié)合深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實等新一代人工智能技術(shù)，提出了數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動智聯(lián)生產(chǎn)線控制模型結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計及系統(tǒng)應(yīng)用案例。第四章題為智聯(lián)生產(chǎn)線生產(chǎn)效能評估，提出了基于關(guān)鍵事件的制造資源實時數(shù)據(jù)主動感知與集成架構(gòu)，構(gòu)建了多策略組合賦權(quán)與指標(biāo)靈敏度分析的數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動效能評估方法，建立了智聯(lián)生產(chǎn)線生產(chǎn)效能評估指標(biāo)體系及評估模型，支持通過云端服務(wù)進(jìn)行智聯(lián)生產(chǎn)線效能評估。第五章題為智聯(lián)生產(chǎn)線生產(chǎn)管控系統(tǒng)，集成生產(chǎn)運(yùn)營、工藝設(shè)計、制造執(zhí)行和質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)建了孿生數(shù)據(jù)庫；形成一套數(shù)字化生產(chǎn)與集成測試生產(chǎn)線數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)裝配過程場景復(fù)現(xiàn)、仿真分析與虛實同步監(jiān)控；針對生產(chǎn)訂單排產(chǎn)、設(shè)備物聯(lián)、安全巡檢等問題，融合三維場景、業(yè)務(wù)系統(tǒng)與物理設(shè)備，構(gòu)建生產(chǎn)訂單動態(tài)排產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備物聯(lián)掉線系統(tǒng)、現(xiàn)場異常事件預(yù)警與追蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)訂單動態(tài)排產(chǎn)、設(shè)備實時監(jiān)控、現(xiàn)場異常事件快速反饋、預(yù)警與追蹤。在PCB微孔鉆削智聯(lián)生產(chǎn)線實際應(yīng)用表明，該管控系統(tǒng)能夠有效提升生產(chǎn)過程的數(shù)字化、透明化、敏捷化水平，保障生產(chǎn)線的高效生產(chǎn)與產(chǎn)品的快速交付。
本書由華南理工大學(xué)王世勇副教授，北京理工大學(xué)甘明剛教授，深圳大學(xué)石紅雁副教授，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所庫濤研究員合著，華南理工大學(xué)研究生李嘉賢、馮俊祺、林穎、權(quán)世文，北京理工大學(xué)研究生馬千兆、徐海濤、夏明月、張少卿、朱軼兵，深圳大學(xué)研究生李永輝、周倩、胡旭朋、彭思元、黃嘉奇，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研究生李進(jìn)、劉鑫宇、周建承、彭志辰、邵鑫喆、王天樹、俞寧，中國電器科學(xué)研究院股份有限公司余和青、馬芳等為本書實例整理和編寫提供了支持和幫助，在此對以上同志的辛苦付出表示衷心的感謝。全書由甘明剛教授審校。
本書是國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”重點(diǎn)專項項目：數(shù)據(jù)/模型混合驅(qū)動的生產(chǎn)線自主智能協(xié)同基礎(chǔ)理論（2020YFB1708500）的研究成果總結(jié)，在此特向科學(xué)技術(shù)部表示衷心的感謝。
本書的編寫不僅集成了作者對智聯(lián)生產(chǎn)線自主智能協(xié)同長期的觀察、思考、研究、實踐，還參考了國內(nèi)外一些研究學(xué)者的思想觀點(diǎn)，在此謹(jǐn)向他們表示感謝。同時，特別感謝北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、深圳大學(xué)、中國電器科學(xué)研究院股份有限公司等單位在項目研究和本書撰寫過程中給與的大力支持和指導(dǎo)。
由于作者水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。