前言

試想，駕一葉扁舟，迎著滔天巨浪前行，需要何等的氣魄！更何況，我們正處于代表科技革命的人工智能和代表工業革命的智能制造兩大浪潮奔涌而來的交匯點。

進入21世紀，新一輪的科技革命和工業革命風起云涌。人工智能、物聯網、云計算、大數據等新興信息技術主導了生產方式、生產模式乃至產業格局的新變革，推動了以互聯網為基礎，以數字化、網絡化、智能化為核心的智能制造模式以及相關產業的快速發展。發達工業國家試圖以智能制造鞏固其制造業的領先地位，而中國則期望以智能制造促進制造業轉型升級和提升國際競爭力。這是時代發展所需，也是時代形勢所迫。

盡管人工智能已經經歷過兩次高潮，智能制造也曾經高舉高打，但是當前這一輪無論人工智能還是智能制造的浪潮比以往更為強烈勁猛、更為聲勢浩大，以至于都成為國家戰略的一部分。因此，人工智能、智能制造已經再次成為研究和應用實踐最主流的領域和方向。

本書作為“人工智能出版工程”的一個重要組成部分，雖然從題目上看涉及人工智能和智能制造兩大熱點領域，但是實事求是地講，通過一本書全景式地闡述人工智能和智能制造的全部，完全是不可能的。本書主體立場是從制造業務看待人工智能的發展，最終還是落腳在智能制造領域。從這個意義上講，智能制造就是各種適用的人工智能技術在制造中的應用。

智能制造技術整體上不能說是全新的技術。人工智能技術的研究成果一直影響著包括制造業在內的大多數行業。僅就制造業舉例而言，人工智能領域所研究的約束滿足求解（Constraint Satisfaction Problem）是計算機輔助設計中的參數化設計或變量化設計方法的理論基礎。專家系統也催生了設計型專家系統和診斷型專家系統等。還有很多設計、制造、運維中的分析、決策、規劃、優化等問題，都或多或少地在借鑒或融合人工智能的概念、理論、方法和技術。換句話說，智能制造技術的覆蓋面非常廣泛。

正因為如此，本書的結構與內容也經歷過顛覆和修改，原本曾設想全方位介紹，面面俱到，但最后還是因為知識和能力有限，再加上“多”與“精”不可兼得，最終決定，本書采取“大題小作”的方式，選擇若干點開展論述。

本書包括7章。緒論（第1章）介紹人工智能和智能制造的發展，一方面為有人工智能背景的讀者解釋與制造相關的基本知識，另一方面為有制造背景的讀者展示人工智能技術。本書緒論之后的6章在寫作思路上分為三個模塊，每個模塊包括兩章。第一個模塊包括定性立體建模（第2章）和不確定性多學科設計優化（第3章），屬于人工智能與設計的融合，分別涉及定性推理和不確定性推理。第二個模塊包括設計理性知識建模（第4章）和復雜產品研制工程知識管理（第5章），屬于知識工程范疇。第三個模塊包括智能裝配序列規劃（第6章）和制造過程智能計算（第7章），這部分內容屬于人工智能與制造的融合，分別涉及智能優化算法和機器學習算法。

本書是筆者及其所領導的研究團隊長期從事智能制造研究與實踐的總結：一方面展示在利用人工智能技術解決工程實際問題方面的努力；另一方面展示從工程需求出發對人工智能技術的改進和完善。

在此列出為本書內容做出直接貢獻的人員：中國航天科技集團李連升博士、杜俊鵬博士、姜浩博士和曾森碩士，中國航天科工集團朱玉明博士和胡旭潔博士，中國標準化研究院孫兆洋博士，江南大學的張朝陽博士，華北電力大學王永博士，大同大學周建慧博士，河北工程大學孟欣佳博士，騰訊萬旭碩士，中國商飛占紅飛碩士和王寬碩士，目前在讀的付超、侯永柱、王瑞文、張強、何龍龍、李青宗、任煥榮等博士。同時，向沒有列出名字但在本書寫作過程中給予各方面幫助和支持的同事、學生表示感謝。

特別感謝電子工業出版社的趙麗松老師和牛平月老師在本書撰寫過程中的指導和幫助。

作為研究成果，不可避免存在不完善的地方或者見解，書中內容的表述也會存在不妥當的地方，筆者衷心希望各位專家學者和廣大讀者不吝批評和指正。

劉繼紅

于北京航空航天大學