前言

我国正处在由制造大国向制造强国转型的关键时期，推动制造业高质量可持续发展是现代化建设的必然要求。当前，我国制造业面临低端供给过剩、高端供给不足、创新能力不强等诸多挑战，亟须深化新一代信息技术与制造业全要素、全产业链、全价值链融合发展，实现产业转型升级，推进企业数字化、网络化和智能化制造能力的提升。《“十四五”智能制造发展规划》明确提出： 推进智能制造，要立足制造本质，紧扣智能特征，以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统，推动制造业实现数字化转型、网络化协同、智能化变革。智能产线作为信息物理深度融合的制造系统，是应对诸多挑战与实现生产方式转变的必然途径。通过泛在的物联感知和网络协同技术，使制造设备高度互联、制造数据深度集成与产线动态重构，实现生产过程的自主感知、状态评估、自适应运行及智能优化控制。

相对于传统的自动化产线，智能产线是基于工业物联网在物理底层部署各类智能传感设备，包括智能终端、嵌入式系统等，将现场实时状态数据进行边缘侧处理，并与分布式控制系统、数据采集系统、制造执行系统、数字孪生等软件系统集成交互，并基于人工智能等技术实现生产过程的高效管控优化。本书提出的智能产线运行优化技术包括产线状态数据实时采集与云边协同计算技术、产线多级批量生产任务的集成规划与优化技术、智能产线生产物流的主动感知与协同调度技术、刀具磨损状态智能监控与寿命预测技术、工件加工质量的误差分析/溯源与预测技术、复杂数控加工装备的健康状态综合评价技术等。这些关键技术是实现智能产线的重要组成部分，是构建自组织、自学习、自适应、自优化生产系统的核心技术。

本书共有8章。第1章简述了智能制造产生的背景，综述了智能产线的国内外研究现状，给出了智能产线的定义和关键使能技术； 第2章介绍了产线状态数据的实时采集与云边协同计算技术； 第3章提出了产能约束下的多级批量生产任务集成规划方法； 第4章构建了智能产线生产物流主动感知与协同调度模型； 第5章介绍了刀具磨损监控与寿命预测技术； 第6章分析了工件多工序加工质量的误差分析、溯源与预测技术； 第7章描述了多源信息融合的复杂加工装备状态评价模型； 第8章搭建了基于数字孪生的智能产线可视化系统。

本书由长安大学惠记庄教授负责组织和指导工作。第1章由惠记庄教授负责编写; 第2章、第4章、第7章由张富强副教授负责编写； 第3章由朱斌教授负责编写； 第5章由丁凯教授负责编写； 第6章由刘永生教授负责编写； 第8章由王帅博士负责编写。本书是对长安大学工程机械学院智能制造研究所硕士生和博士生近五年研究成果的整理和总结，特别感谢雷景媛、高士豪、罗丹、蔡世阳、张林朋、许锋立等研究生为本书作出的学术贡献。

本书的部分内容得到了以下研究项目的资助： 国家自然科学基金项目(51605041、51705030)、陕西省科技重大专项(2018zdzx010101)和陕西高等教育教学改革研究重点攻关项目(19BG010)。  

由于新一代信息技术与先进制造技术的交叉融合还在不断深化中，智能制造的相关理论与技术还在不断发展和完善，书中难免存在不妥之处，恳请各位专家与读者给予批评和指正。

作者

2023年5月