高端裝備智能制造是一類極其重要的新質(zhì)生產(chǎn)力，其發(fā)展水平是國家綜合實力的重要標(biāo)志。為了加強卓越工程師培養(yǎng)，組織編寫了一批戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材，我們有幸承擔(dān)了高端裝備制造領(lǐng)域系列教材中《智能制造信息平臺技術(shù)》教材的編寫任務(wù)，本書系統(tǒng)介紹了支撐高端裝備智能制造過程的信息系統(tǒng)技術(shù)，在內(nèi)容組織上既包含了賦能不同智能制造服務(wù)的智能制造信息平臺構(gòu)成原理，又包含了智能制造信息平臺的共性開發(fā)技術(shù)，在寫作方法上，創(chuàng)新性地使用了產(chǎn)業(yè)前沿案例分析和問題啟發(fā)等多種思維拓展方式。
智能制造信息平臺是一類滿足智能制造活動和智能服務(wù)需求的綜合性信息系統(tǒng)，面向不同的智能制造活動和智能服務(wù)需求，產(chǎn)生了不同類型的智能制造信息平臺。在系統(tǒng)歸納分析產(chǎn)業(yè)界代表性的信息平臺基礎(chǔ)上，本書將智能制造信息平臺劃分為智能產(chǎn)品信息平臺、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計運維信息平臺、智能工廠信息平臺、智慧供應(yīng)鏈信息平臺和產(chǎn)業(yè)生態(tài)信息平臺，旨在探索不同平臺之間的差異化應(yīng)用與協(xié)同集成，推動智能制造系統(tǒng)的高效構(gòu)建與價值創(chuàng)造。
智能產(chǎn)品信息平臺主要用于支持產(chǎn)品全生命周期管理，包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、運維、退役等各個環(huán)節(jié)。它能夠為用戶提供個性化的智能服務(wù)，如故障診斷、遠程維護與數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品功能升級，從而為企業(yè)打造基于產(chǎn)品全生命周期的服務(wù)型制造模式奠定技術(shù)基礎(chǔ)。產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計運維信息平臺專注于產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、運維階段的智能化支撐，集成智能設(shè)計、虛擬仿真、研發(fā)協(xié)同、智能運維等功能模塊，能夠基于大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，快速生成設(shè)計方案，并通過多學(xué)科協(xié)同仿真與優(yōu)化，實現(xiàn)從產(chǎn)品概念設(shè)計到詳細設(shè)計、再到制造工藝設(shè)計的一體化解決方案。智能工廠信息平臺通過集成制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、生產(chǎn)計劃與調(diào)度系統(tǒng)（APS） 以及車間實時監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），實現(xiàn)從訂單管理、物料供應(yīng)、生產(chǎn)調(diào)度到設(shè)備管理的全流程、透明化、可視化管理，能通過先進的數(shù)據(jù)分析和建模技術(shù)，實現(xiàn)工廠資源的動態(tài)配置與優(yōu)化調(diào)度，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運作和生產(chǎn)計劃的柔性應(yīng)變。智慧供應(yīng)鏈信息平臺對采購、物流、庫存、銷售等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行實時采集與動態(tài)分析，形成對整個供應(yīng)鏈的全局視圖，能夠基于大數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)，對市場需求進行精準(zhǔn)預(yù)測，并通過智能調(diào)度與供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化，有效降低供應(yīng)鏈風(fēng)險、縮短供應(yīng)周期，提高整體供應(yīng)鏈的靈活性與響應(yīng)速度。產(chǎn)業(yè)生態(tài)信息平臺通過開放式架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化接口，支持各類企業(yè)、研究機構(gòu)、服務(wù)商等多方主體的接入與互動，通過對整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的動態(tài)監(jiān)測與分析，促進不同企業(yè)間的資源整合與能力共享，幫助企業(yè)快速響應(yīng)市場變化，形成面向多主體、多場景、多層級的柔性制造生態(tài)系統(tǒng)。這些平臺既具有共性的技術(shù)架構(gòu)，又具有個性化的組件及其差異化的耦合關(guān)系；既能實現(xiàn)泛在感知、智能分析、自主決策等核心功能，又能在特定應(yīng)用場景中提供差異化的智能服務(wù)；不僅能夠作為獨立系統(tǒng)單獨使用，還可在統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)下集成應(yīng)用，從而支撐多種智能制造新模式的不斷涌現(xiàn)與發(fā)展。
智能制造信息平臺是一類面向復(fù)雜業(yè)務(wù)流程、動態(tài)需求變化且開放性高、智能性強的大型復(fù)雜信息系統(tǒng)，對信息平臺開發(fā)技術(shù)有很高的要求。本書在充分吸收和借鑒當(dāng)前信息平臺領(lǐng)域最新開發(fā)技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能制造信息平臺的獨特特征與應(yīng)用場景，從信息平臺的規(guī)劃、分析、設(shè)計、實現(xiàn)、測試及安全管理等方面，系統(tǒng)性地闡述了智能制造信息平臺開發(fā)的共性技術(shù)與方法。信息平臺規(guī)劃技術(shù)旨在全面梳理智能制造各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的需求，基于業(yè)務(wù)場景的需求分析與業(yè)務(wù)流程建模，規(guī)劃技術(shù)能夠?qū)��?fù)雜的業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為可操作的技術(shù)規(guī)范與功能模塊設(shè)計。信息平臺分析技術(shù)以數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)建模為核心，對生產(chǎn)、管理、供應(yīng)鏈等環(huán)節(jié)的海量數(shù)據(jù)進行深度挖掘，揭示不同業(yè)務(wù)單元之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性與動態(tài)演變規(guī)律，為智能分析與自主決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。信息平臺設(shè)計技術(shù)圍繞功能設(shè)計與架構(gòu)設(shè)計展開，是平臺開發(fā)中的核心環(huán)節(jié)。針對不同類型的智能制造信息平臺，本書提出不同的設(shè)計模式與架構(gòu)策略。信息平臺實現(xiàn)技術(shù)主要涵蓋代碼開發(fā)、算法實現(xiàn)、接口集成、分布式部署與并行計算等技術(shù)領(lǐng)域。信息平臺測試技術(shù)是確保智能制造信息平臺功能完整性、穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本書引入的信息平臺智能化測試，能夠在不同的生產(chǎn)負荷、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與業(yè)務(wù)需求下進行全方位測試與驗證。信息平臺安全技術(shù)是智能制造信息平臺開發(fā)中的重要保障環(huán)節(jié)。本書從信息平臺安全的防護技術(shù)、檢測技術(shù)、響應(yīng)技術(shù)和恢復(fù)技術(shù)四個方面系統(tǒng)闡述了智能制造信息平臺的安全防護體系。智能制造信息平臺的共性開發(fā)技術(shù)不僅能為智能制造信息平臺的開發(fā)與實施提供系統(tǒng)性的理論指導(dǎo)，還能在實際應(yīng)用中提升平臺的開發(fā)效率、功能擴展性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，從而更好地支撐智能制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級。
本書在吸收智能制造信息平臺技術(shù)最新發(fā)展和團隊前期研究成果基礎(chǔ)上，設(shè)計教材體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建知識圖譜，并遵循知識圖譜編寫各章節(jié)內(nèi)容。全書共8 章。第1 章主要介紹智能制造信息平臺的基本概念、發(fā)展演化過程、平臺技術(shù)結(jié)構(gòu)和智能制造信息平臺構(gòu)成。第2 章主要介紹智能產(chǎn)品信息平臺、研發(fā)生產(chǎn)運維信息平臺、智能制造工廠信息平臺、智能制造供應(yīng)鏈信息平臺、智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)信息平臺和智能制造信息網(wǎng)絡(luò)平臺的結(jié)構(gòu)和功能。第3 章主要介紹智能制造信息平臺總體架構(gòu)規(guī)劃、功能結(jié)構(gòu)規(guī)劃、技術(shù)選型規(guī)劃以及運行管理規(guī)劃等信息平臺規(guī)劃技術(shù)。第4 章主要介紹智能制造信息平臺的需求建模、過程建模、數(shù)據(jù)建模、對象建模和行為建模等信息平臺分析技術(shù)。第5 章主要介紹智能制造信息平臺的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計、表現(xiàn)層設(shè)計、業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計以及數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計等信息平臺設(shè)計技術(shù)。第6 章主要介紹智能制造信息平臺實現(xiàn)的框架技術(shù)、實現(xiàn)方法、編碼技術(shù)以及安裝維護技術(shù)等信息平臺實現(xiàn)技術(shù)。第7 章主要介紹智能制造信息平臺測試方法、測試自動化與智能化測試，以及如何進行有效的測試管理。第8 章主要介紹智能制造信息平臺安全的防護技術(shù)、檢測技術(shù)、響應(yīng)技術(shù)和恢復(fù)技術(shù)等信息平臺安全技術(shù)。最后，對全書進行總結(jié)與展望，并提出值得深入思考的戰(zhàn)略性和前沿性問題，包括智能制造信息平臺的演進發(fā)展規(guī)律、智能制造信息平臺的共性和個性特征、大模型促進智能制造信息平臺技術(shù)創(chuàng)新等，希望通過對這些問題的思考，更加深刻地領(lǐng)悟智能制造信息平臺的發(fā)展規(guī)律和技術(shù)創(chuàng)新路徑，為創(chuàng)新智能制造理論和技術(shù)打下更加堅實的基礎(chǔ)。
本書由合肥工業(yè)大學(xué)蔣翠清教授、曹杰教授、胡小建教授和楊善林教授主編。楊善林教授主持本書的知識體系和知識圖譜設(shè)計并指導(dǎo)全書編寫。各章的編寫分工如下：第1 章由蔣翠清、王釗編寫，第2 章由丁勇、靳鵬編寫，第3 章由余本功、廖寶玉編寫，第4 章由鐘金宏、胡小建編寫，第5 章由王國強編寫，第6 章由曹杰、錢洋編寫，第7 章由王浩、唐孝安編寫，第8 章由羅賀編寫，總結(jié)與展望部分由蔣翠清、王釗編寫，全書由蔣翠清統(tǒng)稿。本書為融媒體新形態(tài)教材，相關(guān)的核心課程建設(shè)、重點實踐項目建設(shè)及數(shù)字化資源和網(wǎng)絡(luò)互動資源分別由各章作者組織完成。
在本書在撰稿、審稿、編審和出版過程中，得到了很多的支持和幫助，在此表示最真誠的敬意和由衷的感謝！感謝所有的參考文獻作者，他們的研究成果對本書的編寫發(fā)揮了至關(guān)重要的作用！感謝審稿專家們，他們用深邃的科學(xué)眼光指出了書稿中的問題，他們認真負責(zé)的工作態(tài)度和學(xué)者風(fēng)范為我們樹立了榜樣！感謝機械工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)和編輯團隊，他們的辛勤付出和專業(yè)指導(dǎo)，為教材的順利出版提供了堅實的基礎(chǔ)！感謝國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項目“智能互聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)工程理論及應(yīng)用”（項目編號：72188101），該項目成果對本書的研究工作提供了重要支撐！
本書可以作為高等學(xué)校智能制造、信息系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)本科生、研究生學(xué)習(xí)信息平臺開發(fā)知識和技術(shù)的教材，也可作為從事智能制造、信息系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)工作的管理人員、技術(shù)人員和研究人員的參考書籍。
信息技術(shù)日新月異，智能制造領(lǐng)域新理論和新模式不斷涌現(xiàn)，智能制造信息平臺技術(shù)處在不斷發(fā)展演化之中，同時，由于編者水平有限，書中難免存在疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
編者
2024 年6 月于合肥