前言

试想，驾一叶扁舟，迎着滔天巨浪前行，需要何等的气魄！更何况，我们正处于代表科技革命的人工智能和代表工业革命的智能制造两大浪潮奔涌而来的交汇点。

进入21世纪，新一轮的科技革命和工业革命风起云涌。人工智能、物联网、云计算、大数据等新兴信息技术主导了生产方式、生产模式乃至产业格局的新变革，推动了以互联网为基础，以数字化、网络化、智能化为核心的智能制造模式以及相关产业的快速发展。发达工业国家试图以智能制造巩固其制造业的领先地位，而中国则期望以智能制造促进制造业转型升级和提升国际竞争力。这是时代发展所需，也是时代形势所迫。

尽管人工智能已经经历过两次高潮，智能制造也曾经高举高打，但是当前这一轮无论人工智能还是智能制造的浪潮比以往更为强烈劲猛、更为声势浩大，以至于都成为国家战略的一部分。因此，人工智能、智能制造已经再次成为研究和应用实践最主流的领域和方向。

本书作为“人工智能出版工程”的一个重要组成部分，虽然从题目上看涉及人工智能和智能制造两大热点领域，但是实事求是地讲，通过一本书全景式地阐述人工智能和智能制造的全部，完全是不可能的。本书主体立场是从制造业务看待人工智能的发展，最终还是落脚在智能制造领域。从这个意义上讲，智能制造就是各种适用的人工智能技术在制造中的应用。

智能制造技术整体上不能说是全新的技术。人工智能技术的研究成果一直影响着包括制造业在内的大多数行业。仅就制造业举例而言，人工智能领域所研究的约束满足求解（Constraint Satisfaction Problem）是计算机辅助设计中的参数化设计或变量化设计方法的理论基础。专家系统也催生了设计型专家系统和诊断型专家系统等。还有很多设计、制造、运维中的分析、决策、规划、优化等问题，都或多或少地在借鉴或融合人工智能的概念、理论、方法和技术。换句话说，智能制造技术的覆盖面非常广泛。

正因为如此，本书的结构与内容也经历过颠覆和修改，原本曾设想全方位介绍，面面俱到，但最后还是因为知识和能力有限，再加上“多”与“精”不可兼得，最终决定，本书采取“大题小作”的方式，选择若干点开展论述。

本书包括7章。绪论（第1章）介绍人工智能和智能制造的发展，一方面为有人工智能背景的读者解释与制造相关的基本知识，另一方面为有制造背景的读者展示人工智能技术。本书绪论之后的6章在写作思路上分为三个模块，每个模块包括两章。第一个模块包括定性立体建模（第2章）和不确定性多学科设计优化（第3章），属于人工智能与设计的融合，分别涉及定性推理和不确定性推理。第二个模块包括设计理性知识建模（第4章）和复杂产品研制工程知识管理（第5章），属于知识工程范畴。第三个模块包括智能装配序列规划（第6章）和制造过程智能计算（第7章），这部分内容属于人工智能与制造的融合，分别涉及智能优化算法和机器学习算法。

本书是笔者及其所领导的研究团队长期从事智能制造研究与实践的总结：一方面展示在利用人工智能技术解决工程实际问题方面的努力；另一方面展示从工程需求出发对人工智能技术的改进和完善。

在此列出为本书内容做出直接贡献的人员：中国航天科技集团李连升博士、杜俊鹏博士、姜浩博士和曾森硕士，中国航天科工集团朱玉明博士和胡旭洁博士，中国标准化研究院孙兆洋博士，江南大学的张朝阳博士，华北电力大学王永博士，大同大学周建慧博士，河北工程大学孟欣佳博士，腾讯万旭硕士，中国商飞占红飞硕士和王宽硕士，目前在读的付超、侯永柱、王瑞文、张强、何龙龙、李青宗、任焕荣等博士。同时，向没有列出名字但在本书写作过程中给予各方面帮助和支持的同事、学生表示感谢。

特别感谢电子工业出版社的赵丽松老师和牛平月老师在本书撰写过程中的指导和帮助。

作为研究成果，不可避免存在不完善的地方或者见解，书中内容的表述也会存在不妥当的地方，笔者衷心希望各位专家学者和广大读者不吝批评和指正。

刘继红

于北京航空航天大学