前言

Foreword

我國制造行業經過幾十年的發展，已經取得了跨越式的進步，行業規模不斷擴大，整體實力不斷增強。目前，我國已是全球規模最大、門類最全的制造業國家，也是全球唯一一個擁有聯合國工業分類中的全部工業類別的國家。盡管如此，我國制造業仍然面臨一些問題，例如能耗較高、產品附加值較低、資源消耗較高等。我國制造業需要不斷優化制造過程，向高效化、綠色化發展。

高效化是指當市場或原材料有可能發生變化時，企業能夠對產品質量、消耗成本、產量等綜合性生產指標進行調控，提高產品的附加值，實現利潤的最大化；綠色化是指企業高效地利用能源和資源，減少能源或資源消耗，減少污染物排放，實現環境保護。

制造業的高效化、綠色化發展離不開先進技術的支持。目前，人工智能已經成為提高制造業整體競爭力的關鍵技術，智能制造已經成為制造業發展的必然趨勢。縱觀全球制造業的發展史，隨著基于機械技術的蒸汽機和反饋調速器的到來，全球開始了第一次工業革命；隨著電力和以電氣技術為基礎的控制系統的出現，全球開始了第二次工業革命；隨著集散型控制系統（Distributed Control System,DCS）及可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC）的研發，全球開始了第三次工業革命。

通過對這3次工業革命進行研究可以發現，提升工業競爭力和革新工業生產方式的關鍵是發展先進技術。在蒸汽時代和電氣時代，控制系統是蒸汽機和發電設備的必備要素，其能夠利用邏輯控制技術等對機器的動力系統進行有效控制。而在計算機技術獲得發展后，其與控制技術結合升級而成的DCS和PLC技術，則可以有效地提高大規模生產線的自動化水平。

目前，隨著云計算、人工智能、工業互聯網、移動互聯網等技術的迅猛發展，人類社會進入了第四次工業革命階段。發達國家正在通過推進工業化戰略和強化制造業創新來打造新的競爭優勢，例如，美國的“先進制造業領導力戰略”、德國的“國家工業戰略2030”、英國的“英國工業2050戰略”等以重振制造業為核心的發展戰略，均以智能制造為主要抓手。同時，部分發展中國家也開始主動參與全球產業勞動力再分工，試圖在全球新一輪產業競爭中搶占制高點。

發達國家充分利用其原本在信息技術領域的突出優勢，快速開展智能制造業的相關建設。例如，美國國家科學基金會指出，人工智能具有讓美國工業革新的潛能，能夠給先進制造業帶來新希望，其圍繞人工智能領域先后批準了18個人工智能研究所。

為保證未來能夠更加靈活高效地工作和生產，德國于2017年9月啟動人工智能平臺“學習系統”，并于2018年11月發布《聯邦政府人工智能戰略》，提出了德國發展人工智能技術的三大核心目標、12個行動領域及相關促進措施。2020年12月，德國聯邦政府根據當前德國人工智能領域的發展情況對《聯邦政府人工智能戰略》進行了調整，聚焦人工智能領域的人才、研究、技術轉移和應用、監管框架及社會認同，提出了一系列新舉措。2021年，英國發布《英國工業2050戰略》，強調以科技改變生產，推動信息通信技術、新材料與產品和生產網絡深度融合，改變產品的設計、制造、提供、使用方式，提振制造業。

第四次工業革命使全球產業競爭迎來了新的調整，中國工程院“新一代人工智能引領下的智能制造研究”課題組發表了題為《中國智能制造發展戰略研究》的研究報告。該報告提出新一代智能制造推動了我國智能制造技術和智能制造應用水平進入世界前列，是我國智能制造邁進第二階段（2025—2035年）的重要標志。

智能制造是基于先進制造技術與新一代信息技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等產品全生命周期，具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業質量、效益和柔性的先進生產方式，是促進制造業整體競爭力迅速提升的核心技術，也是我國為實現制造強國目標確立的主攻方向。我國制造業想要實現跨越式發展，必須結合智能制造，深度融合云計算、人工智能、移動互聯網、大數據等信息技術，以智能制造驅動制造業的數字化轉型。

本書立足于我國智能制造產業的發展現狀與趨勢，全面闡述5G、人工智能、大數據、物聯網、VR/AR、邊緣計算、工業機器人等新技術在智能制造領域的融合與創新應用，系統介紹了當前我國智能制造領域的新技術、新業態、新模式，試圖為讀者描繪一幅5G時代的智能制造新圖景，為傳統制造業企業數字化轉型升級提供有益的借鑒與參考。本書內容豐富、語言通俗易懂，不僅適合制造業企業的管理者、智能制造領域的研究者及高校師生閱讀，也適合對智能制造感興趣的普通讀者翻閱。

作者

2023年4月9日