前 言
智聯生產線是以信息物理融合為特征的新一代智能生產線。智聯生產線為應對日益?zhèn)�性化的消費需求，實現高質、高效、透明、柔性生產提供了條件，又為生產線的設計、建設、運營、管控帶來嚴重挑戰(zhàn)。在信息物理融合的背景下，數據與模型成為驅動生產線智能管控的重要使能因素。本書面向智聯生產線數據模型耦合不足、強擾動、數據殘缺、模型不精確等問題，以調度優(yōu)化與協(xié)同控制為抓手，報道數據/模型混合驅動的智聯生產線協(xié)同認知與控制理論，數據/模型混合驅動的智聯生產線自主協(xié)同調度方法，數據/模型混合驅動的智聯生產線自主協(xié)同控制與優(yōu)化技術，智聯生產線自主智能協(xié)同驗證等方面的研究成果，為智聯生產線的自主智能協(xié)同調度與控制提供理論指導和技術參考。
全書共分5章。第一章題為智聯生產線模型，包括智聯生產線領域模型和形式化模型兩個部分。在領域模型方面介紹了智聯生產線的構成要素、要素間的組織結構、數據與模型、信息物理融合機制、數據使能的服務生成等內容。在形式化模型方面，提出了生產任務、生產資源、資源配置形式化模型，并基于形式化模型提出了智聯生產線柔性度量方法。第二章題為智聯生產線調度優(yōu)化，一方面系統(tǒng)總結了深度強化學習在求解車間調度問題時，智能體決策機制、中間調度方案、狀態(tài)、動作和回報等元素的典型設計模式以及模式組合，另一方面針對更復雜的柔性作業(yè)車間調度問題，提出了基于深度強化學習的碳敏感調度模型，從而既能夠優(yōu)化完工時間等傳統(tǒng)生產目標又能夠優(yōu)化碳排放等新型生產目標。第三章題為智聯生產線自主智能協(xié)同控制，針對不同場景下的人機物控制建模方法、工業(yè)場景下的多模態(tài)數據分析和三維目標檢測、虛實融合操作等問題進行了研究。從數據/模型混合的不同層次，結合深度學習、強化學習、虛擬現實等新一代人工智能技術，提出了數據/模型混合驅動智聯生產線控制模型結構、算法設計及系統(tǒng)應用案例。第四章題為智聯生產線生產效能評估，提出了基于關鍵事件的制造資源實時數據主動感知與集成架構，構建了多策略組合賦權與指標靈敏度分析的數據/模型混合驅動效能評估方法，建立了智聯生產線生產效能評估指標體系及評估模型，支持通過云端服務進行智聯生產線效能評估。第五章題為智聯生產線生產管控系統(tǒng)，集成生產運營、工藝設計、制造執(zhí)行和質量檢測數據，構建了孿生數據庫；形成一套數字化生產與集成測試生產線數字孿生模型，實現裝配過程場景復現、仿真分析與虛實同步監(jiān)控；針對生產訂單排產、設備物聯、安全巡檢等問題，融合三維場景、業(yè)務系統(tǒng)與物理設備，構建生產訂單動態(tài)排產系統(tǒng)、設備物聯掉線系統(tǒng)、現場異常事件預警與追蹤系統(tǒng)，實現訂單動態(tài)排產、設備實時監(jiān)控、現場異常事件快速反饋、預警與追蹤。在PCB微孔鉆削智聯生產線實際應用表明，該管控系統(tǒng)能夠有效提升生產過程的數字化、透明化、敏捷化水平，保障生產線的高效生產與產品的快速交付。
本書由華南理工大學王世勇副教授，北京理工大學甘明剛教授，深圳大學石紅雁副教授，中國科學院沈陽自動化研究所庫濤研究員合著，華南理工大學研究生李嘉賢、馮俊祺、林穎、權世文，北京理工大學研究生馬千兆、徐海濤、夏明月、張少卿、朱軼兵，深圳大學研究生李永輝、周倩、胡旭朋、彭思元、黃嘉奇，中國科學院沈陽自動化研究所研究生李進、劉鑫宇、周建承、彭志辰、邵鑫喆、王天樹、俞寧，中國電器科學研究院股份有限公司余和青、馬芳等為本書實例整理和編寫提供了支持和幫助，在此對以上同志的辛苦付出表示衷心的感謝。全書由甘明剛教授審校。
本書是國家重點研發(fā)計劃“網絡協(xié)同制造和智能工廠”重點專項項目：數據/模型混合驅動的生產線自主智能協(xié)同基礎理論（2020YFB1708500）的研究成果總結，在此特向科學技術部表示衷心的感謝。
本書的編寫不僅集成了作者對智聯生產線自主智能協(xié)同長期的觀察、思考、研究、實踐，還參考了國內外一些研究學者的思想觀點，在此謹向他們表示感謝。同時，特別感謝北京理工大學、華南理工大學、中國科學院沈陽自動化研究所、深圳大學、中國電器科學研究院股份有限公司等單位在項目研究和本書撰寫過程中給與的大力支持和指導。
由于作者水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。