Preface前言

新一轮工业革命的核心技术是智能制造——制造业数字化、网络化和智能化。作为中国制造强国战略、美国工业互联网和德国工业4.0的主攻方向，智能制造将先进信息技术（特别是新一代人工智能技术）和制造技术深度融合，以推进新一轮工业革命。当前，智能制造已经在全球掀起了新一轮的产业变革。数控系统是智能制造的核心元素，其智能化水平是实现智能制造装备、柔性制造单元、智能生产线、智能车间、智能工厂的基础支撑和保障。

伴随工业互联网、云计算和物联网技术的普及，新一代人工智能技术与制造技术的深度融合，具备自主感知、学习、决策、执行等能力的新一代智能数控系统成为数控系统主要发展趋势。智能数控系统能实现自主感知获取加工信息，自主学习生成知识，利用知识进行自主决策生成最优控制策略，自主执行所生成的控制策略实现对装备的最优控制。围绕制造业发展的重大需求，开发智能数控系统，不仅符合制造业网络化与智能化的总体发展趋势，更为解决当前制造业所面临的发展与转型升级的迫切需求提供智能元素和支撑平台，智能数控系统的研究与发展具有重要意义。

本书在总结作者团队30多年数控系统技术研究成果的基础上，结合国内外同行的研究成果撰写而成。全书分为9章，第1章分析数控系统的发展背景、智能数控系统的概念、国内外的发展现状、智能数控系统的发展趋势及应用前景； 第2章介绍了典型数控系统的基本组成与架构，并提出了智能数控系统的体系架构和基本特征； 第3章通过与传统封闭式数控系统的对比，论述了开放式数控系统的内部属性和外部特征，介绍了本书作者在开放式智能数控系统关键技术方面所开展的一些探索工作； 第4章介绍了数控系统在机床数字化转型中的“数字+”地位及分类，并着重介绍了高性能数控系统几种典型的关键技术； 第5章从“互联网+”层面对智能数控系统的大数据技术架构与应用进行了介绍，并从数据感知和数据存储方面介绍了大数据如何在数控系统中进行应用； 第6章从“互联网+”层面对智能数控系统的互联互通技术与应用进行了介绍； 第7章在“数字+”和“互联网+”的基础上，介绍了“智能+”数控系统的实现原理与关键使能技术； 第8章通过五个典型智能化案例（机床进给系统跟随误差建模、数控机床热误差建模、数控加工工艺参数优化、数控机床健康保障、智能断刀监测）来集中体现智能数控系统是如何借助智能化的方法帮助数控机床实现质量提升、工艺优化、健康保障、生产管理四大类功能，达到高精、高效、安全、可靠与低耗的目标； 第9章探讨了智能数控系统在柔性产线中的集成应用。

本书由陈吉红教授编写大纲、撰写初稿并完成了部分章节的修改完善，胡鹏程老师完成第1章的撰写，周会成教授完成第2~4章的撰写，杨建中教授完成第5~9章的撰写。许光达博士后参与部分章节的修改与完善工作。谢杰君、周浩、高嵩、惠恩明、蒋亚坤、黄德海、朱万强、张成磊、冯冰艳、黄斌、黄丽华等在书稿的撰写及文献资料的准备中做了大量工作。

本书既包含对智能数控系统理论、方法和技术的探讨，也在相关章节给出了部分应用案例，力求做到有一定的专业深度，同时兼顾相关人员的阅读参考。本书可供从事智能制造领域研究与工程技术人员参考，也可作为高等院校的人工智能、机械工程、自动化与信息工程等相关专业的教师、研究生的参考读物。

本书的完成得益于国家出版基金资助以及团队多年来承担或参与的多项国家自然科学基金项目、“高档数控机床与基础制造装备”专项、“973”项目、“863”项目、国家重点研发计划项目的资助，特此表示感谢！

本书在撰写过程中参考了大量的文献资料，由于精力所限，难以保证这些参考文献都是所引内容的原始出处，若有不妥之处，敬请原作者及读者谅解。另外，本书内容以团队前期研究为基础，难免存在对智能数控系统内涵理解不全，甚至存在争议之处，恳请各位读者予以批评指正。

作者

2021年2月