前言

我國正面臨著從工業制造大國向工業制造強國的轉變，用人工智能改造和提升傳統工業是一條必經之路，也是解決目前國內企業適應市場變化能力弱的一個重要手段。智慧工業是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能開展自主分析、推理、判斷、構思和決策等活動。通過集成新一代人工智能技術，工業生產過程融合了人機物的多元智慧，極大地擴大、深化了人機物共融認知交互。人機物信息驅動的智能設備正逐步取代人類專家在制造過程中的低級腦力勞動，促使人與環境、設備能夠進行更深層次的循環交互學習提升。通過相應系統的優化集成以及制造過程的數字化、網絡化和智能化，智慧工業正賦予以產品、生產過程、服務為核心的各個工業生產環節日益完善的智慧，不斷提升企業的產品質量、效益和服務水平。

智慧工業的實現有賴于對生產現場信息的實時感知能力，以支持生產系統進行工業現場的數據融合分析、智能優化決策和自主精準執行。智能感知能力以智能工廠為載體、以關鍵制造環節智能化為核心、以端到端數據流為基礎、以網絡互聯為支撐，構建精細化感知網絡。在此基礎上，智能工廠能夠基于數字孿生模型對制造過程中的裝備、物流信息進行精細化感知，從而獲得制造大數據，再基于大數據分析構建知識圖譜，為制造過程決策、控制和調度提供有效的知識和決策支撐。另外，隨著生產模式從大規模制造、多品種小批量生產進入大規模個性化定制生產，要求工業制造具備自適應重構能力，以快速應對多變的市場需求。上述過程均需要通過集成人的不完全信息決策能力強、計算機的計算能力和存儲能力強、制造裝備的執行力強等優勢，形成人機物三元融合驅動的智慧工業理論與技術體系。

近年來，《中國制造2025》《“十四五”智能制造發展規劃》等舉措明確以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，推動智能制造快速發展。作者所在團隊也承擔了科技創新2030——“新一代人工智能”重大項目（2018AAA0101800）、國家重點研發計劃項目（2020YFB1713300、2019YFB1703700）、中國工程院發展戰略咨詢項目（2021-ZD-CQ-3）和重慶市技術創新與應用發展專項重點項目（cstc2019jscx-mbdxX0056）等任務，開展了一系列相關研究和探索工作，取得了一定的理論與應用成果。為滿足我國智能制造發展規劃要求，針對智慧工業所包含的智能感知、大數據分析和知識圖譜、智能決策和控制、智能裝備、智能物流、數字孿生和生產調度、智能產線重構等技術，本書結合作者研究成果和行業先進成果對相關技術方法以及應用案例進行了詳細介紹。

本書的具體撰寫分工如下：第1章由王時龍、王四寶撰寫；第2章由郭宇、劉檢華撰寫；第3章由王時龍、楊波、郭宇撰寫；第4章由王時龍、黃濤撰寫；第5章由張正文、唐倩、馬馳、伊浩撰寫；第6章由王時龍、馬馳撰寫；第7章由劉檢華、王時龍、楊波撰寫；第8章由王時龍、楊波撰寫。

本書的撰寫得到了國內外許多同行專家的鼓勵、支持和幫助，也參考了許多專家學者的研究成果，在此表示衷心的感謝！

智慧工業目前仍處于快速發展階段，許多理論、方法和技術尚未完全成熟和定型，加之作者水平有限，書中難免存在不妥之處，懇請各位讀者給予批評和指正。

2021年7月