前言

我国正面临着从工业制造大国向工业制造强国的转变，用人工智能改造和提升传统工业是一条必经之路，也是解决目前国内企业适应市场变化能力弱的一个重要手段。智慧工业是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能开展自主分析、推理、判断、构思和决策等活动。通过集成新一代人工智能技术，工业生产过程融合了人机物的多元智慧，极大地扩大、深化了人机物共融认知交互。人机物信息驱动的智能设备正逐步取代人类专家在制造过程中的低级脑力劳动，促使人与环境、设备能够进行更深层次的循环交互学习提升。通过相应系统的优化集成以及制造过程的数字化、网络化和智能化，智慧工业正赋予以产品、生产过程、服务为核心的各个工业生产环节日益完善的智慧，不断提升企业的产品质量、效益和服务水平。

智慧工业的实现有赖于对生产现场信息的实时感知能力，以支持生产系统进行工业现场的数据融合分析、智能优化决策和自主精准执行。智能感知能力以智能工厂为载体、以关键制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑，构建精细化感知网络。在此基础上，智能工厂能够基于数字孪生模型对制造过程中的装备、物流信息进行精细化感知，从而获得制造大数据，再基于大数据分析构建知识图谱，为制造过程决策、控制和调度提供有效的知识和决策支撑。另外，随着生产模式从大规模制造、多品种小批量生产进入大规模个性化定制生产，要求工业制造具备自适应重构能力，以快速应对多变的市场需求。上述过程均需要通过集成人的不完全信息决策能力强、计算机的计算能力和存储能力强、制造装备的执行力强等优势，形成人机物三元融合驱动的智慧工业理论与技术体系。

近年来，《中国制造2025》《“十四五”智能制造发展规划》等举措明确以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，推动智能制造快速发展。作者所在团队也承担了科技创新2030——“新一代人工智能”重大项目（2018AAA0101800）、国家重点研发计划项目（2020YFB1713300、2019YFB1703700）、中国工程院发展战略咨询项目（2021-ZD-CQ-3）和重庆市技术创新与应用发展专项重点项目（cstc2019jscx-mbdxX0056）等任务，开展了一系列相关研究和探索工作，取得了一定的理论与应用成果。为满足我国智能制造发展规划要求，针对智慧工业所包含的智能感知、大数据分析和知识图谱、智能决策和控制、智能装备、智能物流、数字孪生和生产调度、智能产线重构等技术，本书结合作者研究成果和行业先进成果对相关技术方法以及应用案例进行了详细介绍。

本书的具体撰写分工如下：第1章由王时龙、王四宝撰写；第2章由郭宇、刘检华撰写；第3章由王时龙、杨波、郭宇撰写；第4章由王时龙、黄涛撰写；第5章由张正文、唐倩、马驰、伊浩撰写；第6章由王时龙、马驰撰写；第7章由刘检华、王时龙、杨波撰写；第8章由王时龙、杨波撰写。

本书的撰写得到了国内外许多同行专家的鼓励、支持和帮助，也参考了许多专家学者的研究成果，在此表示衷心的感谢！

智慧工业目前仍处于快速发展阶段，许多理论、方法和技术尚未完全成熟和定型，加之作者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请各位读者给予批评和指正。

2021年7月