智能制造（理念系统与建模方法）

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第3章 智能制造系统的组成 智能制造系统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，在制造过程中能以一种高度柔性的方式，借助新一代信息和人工智能技术模拟人类专家的智能活动进行基于大数据的分析、推理、判断、构思和决策等，从而取代或者延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在这一过程中，智能制造系统的构成与制造企业的功能和生产组织方式密切相关。 智能制造系统将按照现代制造企业的生产组织方式和智能制造的理念提升或塑造企业，具有自动化、数字化、智能化、集成优化和绿色化等特征。根据智能制造技术体系的总体框架(图2.19)和智能企业业务流程协作框架(图2.21)可知，智能制造系统包括智能研发与设计系统、智能生产系统、智能管理与服务系统等，以及面向流程工业的智能制造系统。 3.1制造企业的功能和生产组织方式 制造企业的本质在于它能够为社会提供产品，有效地增加社会财富。制造的含义是利用一定的资源将原材料按照特定的要求转化为产品的过程。这种转化包括物态、功能和价值3个层次。如果制造企业的生产没有实现产品的价值，尽管转化也造成了新的功能或具有了价值，但是由于使用价值不能发挥其作用，而只能视为是对社会资源的占有。因此，必须强调制造过程的有效性，即产品的市场价值，然后才是生产转换过程的效率。 为了实现转化过程和产品的商品价值，企业的组织结构必须要有相应的智能部门。图3.1是制造企业的一般模型。如图所示，纵向是生产管理功能，主要是信息的流动； 横向是物态的转化功能，是物料和信息的同时流动。为了保证这些功能的实现，制造企业的组织结构一般包含厂部、计划科、生产科、检验科、总务科、人事科、设计科、工艺科、供应科、销售科和生产车间等。 图3.1制造企业的一般模型 制造企业的组织结构除与企业功能有关外，还取决于生产过程。例如，我国大型制造业通常都有铸造、锻造、热处理、大件加工、轴套加工、齿轮加工、箱体加工、板材加工、装配、运输、动力等不同性质的生产车间和部门。它们在生产过程中追求大而全，几乎产品的每一部分以及配套部件都由自己生产，但在技术、成本、质量和效益方面都比不上专业化工厂。此外，生活保障体系也是影响企业组织结构的一个重要因素。许多大中型企业在计划经济体制下具有自己的学校、医院、托儿所等，不仅给工厂的社会后勤功能带来许多弊病，同时也占用了大量的精力和资源，造成生产率降低，加重了企业的负担。 3.1.1传统制造企业的生产组织方式 传统制造企业的生产组织方式是以泰勒提出的以劳动分工和计件工资制为基础的分工方式，它可以克服单件生产方式的弱点。传统生产组织方式对社会结构、劳动分工、教育制度和经济发展都产生了巨大的推动作用。传统制造企业的生产组织方式的特点是： ①最大的分工和简单的工作； ②最小的智能工作内容； ③众多的从属关系。 如图3.2所示，技术、人员素质和生产组织在传统制造企业的生产组织方式中没有集成，这种组织方式更强调工人要服从领导，并且每个工人通常只熟悉一种技能，同时只独立完成一种任务。工人与工人之间缺乏协同合作。 图3.2传统制造业的生产组织方式 在传统制造企业的建立过程中，生成组织和工艺技术通常是各自独立进行设计的。首先从工程和经济方面考虑，在理想化的制造环境中进行技术规划； 然后再进行生产组织方式的规划。它是先从硬件着手，然后进行软件设计，再加入用户界面，最后实现制造系统的目标。由于技术规划的强制性，这种先技术、后组织的方法存在很多局限性和缺点，限制了生产组织设计的范围和最优方法的应用。 另外，在传统制造企业的生产组织方式中，工作设计原则是劳动效率最高，即单位时间内的产出最大。这种生产组织方式以技术为中心，在工作内容方面则是任务单一、分工明确、没有决策内容，并且生产技能单一，在人机工程方面是人附属于设备。 3.1.2现代制造企业的生产组织方式 随着市场竞争的加剧以及信息技术对传统企业的渗入，传统的制造业生产组织方式已经不能满足要求。企业结构不仅在宏观上必须做出调整(如企业分布化、集团化、虚拟化等)，在微观上也要改革。制造业传统的生产组织方式是按照泰勒的分工原则建立的，并一直沿袭至今，虽有不断改进，但本质上没有变化。 目前，传统的车间制造方式正在向柔性的自动化生产方式转变。新技术要求有新一代的工人人员、新的工作设计和新的生产组织方式。每个人在工作时都要在一定程度上具备制订计划、判断决策、分析复杂系统的能力，创造不断学习新的生产技术知识的机会以及提高相互合作的品质。如图3.3所示，企业集成不仅是技术上的集成，更重要的是技术、生产组织和人员素质3者的集成。现代制造业的生产组织将改变传统的管理结构和泰勒分工方式，不仅用自动化实现了人机分离，而且给工人更多的自由和可能去进行创造性劳动。因此，以“人”为中心的、现代生产组织原则将遵循“尽可能适应人的心理需要”的观点： ①高素质的工作人员从事熟练技术工作； ②较多的智能工作内容； ③管理层次较少，基层的自主性增强。 图3.3现代制造业的生产组织方式 在社会技术系统的设计方面，同样需要适应新形势的变化。现代社会技术系统的设计原则包括： ①建立相对独立的生产组织单元，把一组任务(任务块)交给一个相对独立的生产组织单元，在以模块方式相互连接的网络中建立生产过程的组织； ②制造过程和生产组织统一，生产组织单元对产品的数量和质量全面负责； ③生产单元中，各工序之间的内部关系平等，这是相互理解和支持的决定性条件； ④可以自动调节波动和干扰，避免以失控的形式从一个生产组织单元转移到另一个单元； ⑤单元负责人与所有成员相互合作，确保相对独立的生产组织单元的自我调节以及与外界的联系。 此外，现代社会技术系统的设计原理还提出了正确的工作设计问题。它强调在劳动中促进人类个性的发展，以人为本，并通过外界的和内在的因素激发工作人员的劳动效率。现代工作设计与传统工作设计的主要区别在于从以技术为中心过渡到以人为中心。现代企业不仅仅是生产产品，而且还要营造一个符合劳动者心理和生理需要的环境，为参与生产的人提供发展才能的机会。 3.2智能研发与设计系统 产品研发与设计是产品形成的创造性过程，是带有创新特性的个体或群体性活动。通过智能数据分析手段获取设计需求，通过智能创成方法进行概念生成，通过多学科协同创新设计和集成、智能仿真和优化策略实现产品的性能提升，辅之以智能并行协同策略实现设计制造和用户使用信息的有效反馈，从而大幅缩短产品研发周期，提高产品设计品质。 3.2.1研发与工艺设计系统概述 伴随着信息时代的来临，在某种意义上也可以认为世纪之交全球正在进入数字化时代，2012年，工业互联网的提出开启了智能互联时代。数字化时代是过去50年，特别是最近30年技术发展的一个历史阶段，智能互联时代则是未来的发展趋势，其主要特征是数字化和智能技术在生产、生活、经济、社会、科技、文化、教育和国防等各个领域不断扩大应用，并取得日益显著的效益。 数字化技术是指以计算机硬件、软件、信息存储、通信协议、周边设备和互联网络等为技术手段，以信息科学为理论基础，包括信息离散化表述、扫描、处理、存储、传递、传感、执行、物化、支持、集成和联网等领域的科学技术集合。数字化技术作为一种通用信息工程技术，具有分辨率高，表述精度高，可编程处理，处理迅速，信噪比高，传递可靠、迅速，便于存储、提取和集成、联网等重大技术优势，这些技术优势给各个领域专业技术的改造、革新提供了崭新的手段。 数字化技术和各种专业技术融合形成了各种数字化专业技术，如数字化设计技术、数字化制造技术、数字化视听技术等。相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是智能制造的基础。 计算机图形学与产品设计技术的结合产生了以数据库为核心，以图形交互技术为手段，以工程分析计算为主体的一体化的计算机辅助设计(CAD)系统。将CAD的产品设计信息转化为产品的制造、工艺规划等信息，使加工机械按照预定的工序和工步的组合和排序选择刀具、夹具、量具，确定切削用量，并计算每个工序的机动时间和辅助时间，这就是计算机辅助工艺规划(CAPP)。将包括制造、检测、装配等方面的所有规划，以及面向产品设计、制造、工艺、管理、成本核算等所有信息数字化，转换为计算机能理解的语言，并被制造过程的全阶段所共享，从而形成了所谓的CAD/CAE/CAPP/CAFD(计算机辅助夹具设计)/CAM，这些系统构成了面向产品研发的数字化设计系统。 智能技术在设计链的各个环节使设计创新得到质的提升。智能设计技术应用现代信息技术，采用计算机模拟人类的思维活动，提高计算机的智能水平，从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中的各种复杂任务，成为设计人员的重要辅助工具，主要包括： 面向多源海量数据的设计需求获取技术、设计概念的智能创成技术、基于模拟仿真的智能设计技术、面向性能优化的智能设计技术等。 本节在讨论智能制造模式中产品创新设计与研发管理模式的基础上，讨论相关的产品设计与研发系统。 3.2.2产品创新设计与研发管理模式 1. 多学科协同创新设计与集成 在智能互联时代，多学科领域一体化性能样机建模与仿真技术是基于一体化建模语言的多学科建模与仿真集成环境,开展控制、机械、电子、软件等多学科领域一体化建模与仿真分析,实现产品多学科一体化快速原型设计。按照控制、机械、电子、软件等不同专业,建立用于多学科领域一体化功能建模与仿真分析的模型库。 在复杂产品性能样机的开发过程中,需要对设计过程中的技术、方法和工具进行集成,实现各学科领域知识的综合集成。尽管不同学科涉及的开发对象和领域等有所不同,但从设计和开发过程的管理角度看,都存在相同的分阶段的生命周期,如分析、设计、仿真、优化、组装和测试等阶段。所以,需要开发统一的产品协同开发方法实现全生命周期的产品开发,需要在统一的框架内研究。建模是人类对客观世界和抽象事物之间联系的具体描述,通过应用统一建模技术实现航天产品数字化性能样机统一建模与设计。基于数字样机的协同制造技术研究以型号产品生产制造流程为主线,贯穿工艺协同审查、工艺规划、工艺设计、工装设计、虚拟制造仿真、零部件数字化制造实现等各主要环节,以数字样机作为产品制造依据。 在复杂产品数字性能样机的全生命周期协同设计与制造过程中,一般以科研生产流程为主线,结合各类设计模型,需要建立满足面向全生命周期、基于数字样机的一体化设计工作流程和综合集成服务平台,以多学科协同集成设计与仿真流程,实现数字性能样机一体化设计与仿真过程中的研讨、设计、建模、优化、仿真、评审和决策,形成统一的满足面向全生命周期、基于数字样机数字化设计工作流程和支持总装厂和分系统厂(所)间的协同制造应用系统。总体设计部进行复杂产品的总体设计,并形成分系统的设计任务模型,以便于各总装厂进行工艺、工装和产品模型的设计,应用组织建模,建立部门及人员的组织模型，提供组织管理、角色定义、职级资格定义、用户扩展属性定义、组织扩展属性定义等功能。定义角色的各种与产品数据管理(PDM)中权限和任务等功能相关联的基本属性。应用数据建模,建立PDM中需要管理的产品数据的类型定义。提供对企业数据字典、对象类树、对象类属性定义及属性项的关联填写方法,提供文档模板定义及各类文档的编辑工具、浏览圈阅工具,提供关联视图定义个性化工作界面,提供对象目录定义动态地管理当前关注的对象集合。 图3.4多学科协同创新设计与集成 2. 产品创新设计与研发管理模式 创新管理模式是创新过程的制度化体现。到目前为止，有6代创新管理模式被广泛实践(图3.5)。第一代： 以技术创新为动力线性驱动； 第二代： 以市场需求为动力拉动； 第三代： 公司各部门更主动地参与创新过程； 第四代： 价值链上下游在创新过程中合作； 第五代： 客户参与部分创新过程(如beta版产品试用)； 第六代： “开放式创新”，企业从各种渠道获取创新思路和技术，同时对本公司不使用的技术，也通过一些方式让其他人使用。前三代创新模式基本是封闭的，完全由公司内部完成产品创新。后三代模式在创新过程中逐渐加入更多的外部元素，因此开放程度越来越高。随着互联网的普及，消费者的创新热情和创新能力彰显出更大的能量和商业价值，以“用户创造”为代表的创新民主化成为新趋势。 图3.5产品创新设计与研发管理模式 一般来说，无论采用哪种创新模式，产品创新的过程都主要包括图3.6所示的几个阶段。每个阶段分别完成如下任务。 图3.6产品创新设计过程 产品策划： 产品的初步创意的形成，并对创意进行筛选。主要解决以下问题： 确定产品的可行性、产品的特点，确定目标客户群是谁以及如何找到他们，确定产品在市场的定位。 产品设计： 把经过筛选后的产品创意进一步设计成比较完善的产品概念，全面确定整个产品策略、外观、结构、功能，并确定生产系统的布局。清晰的产品设计为企业内部和外部的交流提供了基础，从而进行可行性分析。 产品开发： 这是产品从设计转化为具体产品的阶段，主要任务包括： 产品关键技术的研发，进行产品开发和解决工艺问题，并提出完整的测试方案、生产方案和产品规格。 产品测试： 主要包括产品功能测试、客户和市场测试。产品功能测试就是验证产品能否达到试验产品预先的功能及参数要求。客户和市场测试是测定创新产品满足客户需求的程度，并征求他们对样品的意见、对价格的应等。 产品发布： 根据产品的测试和对市场的预测决定全面推向市场,建立销售渠道进行大规模销售。 3. 基于移动互联网的产品创新设计与研发模式 1) 开放式创新(Open Innovation) Chesbrough首次阐述了“开放式创新”的概念和理论。他认为，在一个知识被广泛传播的扁平世界，公司不能仅依赖本公司的研发力量，应该在公开的市场获取创新灵感，同时对本公司不使用的发明，也应该通过一些措施让其他人使用。可以说，开放式创新模式主要体现了企业的创新思路来自外部以及创新成果能够被外部更好地利用的情景。 互联网的本质是开放和共享，因而为开放式创新提供了新的平台。Von Hippel认为，客户是创新的重要源泉，而互联网为客户的参与提供了渠道和便利条件。Dominik Mahra和Annouk Lieven认为，通过网络虚拟社区，企业可以以较低的成本获得领先用户。这些具有专业知识的领先用户可以参与产品的改进，而不是仅提出自己的需求，从而有效地参与到企业产品开发中。企业应该建立一个与开放源社区、客户支持中心不同的虚拟领先用户社区(Virtual Leading User Community,VLUC)，来更好地进行用户创新。在开放式创新中，用户成为企业的发明者或合作发明者，在创新系统中扮演了重要角色，企业可以通过用户参与创新进行创新资源的搜集。 2) 众包理论 2006年，Jeff Howe首次使用crowd sourcing(众包)一词，并对其内涵进行了阐述： “众包”是指一个公司或机构把过去由员工执行的工作任务，经由网络以自愿方式外包给非特定的大众做法。“众包”有3个基本特征： 基于互联网、开放式生产、自主参与和自主协作。 “众包”是基于个人的选择，其参与者具有自主性，体现出一种公众的参与式文化。Clay Shirky运用认知盈余的概念解释在互联网时代用户参与众包的原因。因为有大量受过教育，并拥有自由支配时间的人，他们有丰富的知识背景，同时有强烈的分享欲望，这些人将碎片时间汇聚在一起，产生巨大的社会效应。一些互联网公司(如Facebook)成功的关键是具备认知盈余的广大客户参与。他还强调“领先用户创新”思路，即并不是由产品的设计者，而是由该产品最活跃的使用者来推动产品创新。在追求“个性化”的时代，消费者越来越不甘于只做单纯的消费者、产品的接受者，他们越来越希望加入到产品的创新、设计、制作等过程中，拥有与众不同的个性化产品。以实现“用户创造”为主要价值诉求的众包，正成为处于激烈竞争中的企业进行产品创新的另一种模式。网络技术的发展为众包提供了技术条件和平台，在缩减与用户之间时间与空间距离的同时，也降低了参与的成本与门槛。 3) 长尾理论 长尾理论由美国学者Chris Anderson首先提出，他认为用户对产品性能的需求呈现长尾状的帕累托分布。在大工业时代，便宜的大众产品只有最通用的几种功能，而特别设计的小众产品是价格昂贵的奢侈品，仅供精英人群享用。在互联网时代，厂商可以设计很多价廉物美的个性化小众产品，然后通过互联网向分布广泛的消费者出售，也可以设计一款功能丰富的产品，为按长尾分布的广大消费者提供满意的产品。一些学者认为，实施长尾策略的公司有如下特征： ①都是依托互联网技术的企业,它们利用长尾理论开拓新市场，有利于避免同质化竞争； ②互联网的特征使得这些企业的产品或者服务的存储和传播成本降低； ③这些企业的成功都是建立在一个庞大的用户群的个性化需求基础上的； ④个性化需求定制和不断创新往往占据主导地位。 4) 精益创业 开放式创新和众包模式主要阐述了用户参与创新过程的价值。精益创业理论提出了一套严谨的方法，描述如何能够让客户在参与创新的过程中减少产品开发的失败，使开发的产品快速升级换代。该理论认为，在新产品和新技术市场前景不确定的情况下，应对不确定性的有效方法是小步试错。精益创业的思路是： 首先提出一个产品价值和增长的假设前提，预测将要发生的事情，接着再用实证进行验证，然后循环往复。其要点是： 尽早邀请客户参与产品研发、用最小可行产品(Minimum Viable Product，MVP)试探潜在客户的真正需求、用最合适的指标测量价值假设和增长假设、迭代开发产品、最终找到契合市场的产品(product to market fit)、好产品需要有自增长特性、如果在这个过程中不能找到产品市场位置，就转型。由此可见，“精益创业”是一种低成本运行、快速产出的新型组织形式，它有3个特征： 高效、不浪费、对市场快速反应。精益创业模式由敏捷软件开发方式演化而来，互联网为实施这些迭代创新模式提供了优越的条件。 4. 基于(移动)互联网的产品创新设计与研发方法 产品创新过程按策划、设计、开发、测试、发布这几个阶段进行分解，结合： ①互联网生态环境下产品创新的过程和方式； ②在产品创新的过程中客户如何参与到产品创新中； ③互联网生态环境下产品创新模式呈现什么样的特点和优势等问题，构建出在互联网生态环境下通信产品创新设计与研发的新方法。 1) 无缝开放式创新设计与研发方法 整体来说，公司研发团队分成两个层级(图3.7)： 大产品团队以及下面的若干个小产品功能团队。产品功能团队是日常运作核心，每个小团队包括产品经理、设计师、开发工程师、测试、运维、论坛客服等职能，少则3人，最多10人，完成一个功能从策划到发布的完整过程。在此基础上，构建无缝开放式创新(seamless open innovation)设计与研发方法。 图3.7无缝开放式创新设计与研发方法 首先，找到合适的领先客户是客户参与创新的关键步骤。领先用户有几个主要价值： ①明确的需求信息，他们可以清晰地描述出他们的需求，这是一般用户难以做到的； ②帮助公司开发新产品和服务的原型与概念； ③加速新产品的开发过程，并帮助公司降低成本。同时，辨识用户的需求，企业可以通过虚拟社区与客户及时沟通。互联网让企业从世界范围寻找领先客户，并使与他们的密切沟通变得快速和低成本。 用户愿意参与产品创新的动机多样化，一些学者的研究表明： 用户参与创新的动机有： ①经济回报； ②对创新的内在兴趣、心理需求； ③获得知识和技能； ④社会交往以及其他动机，如极低的加入门槛、关注度等。小米公司的案例证实了客户重视参与感和成就感，享受创新的过程、重视创新所创造的价值。 另外，现代消费者有大量的零碎时间，可以利用其认知盈余参与到他自己感兴趣创新的活动中，互联网让他们的奉献成本很低，对于公司来说，聚沙成塔效果显著。用户参与产品创新流程的一个显著特征是从“信息贡献者”向“过程参与者”的角色转变。在这一过程中，企业需要提供相应的平台，便于客户参与创新。互联网对用户创新的推动作用并非简单的提高效率和提供工具，它让用户之间的互动与协作关系出现了网下所不曾有过的新特征，如平等、受尊重、为社会创造额外价值等。 企业开发出“最小化可行产品”后，然后卷入用户全程参与策划、设计、开发、测试和发布的全过程，从而不断改进产品，实现产品的快速迭代升级。这种创新方式已经有几个版本的变种，如敏捷开发、精益创业等。产品快速迭代模式最重要的特点是在产品创新的全过程(而不是其他模式的产品创新部分阶段)实现众包。 该模式的主要特征是： ①小团队完成从策划到发布的整个流程，快速迭代、循环往复； ②用户全程参与产品创新的每个步骤； ③全面、高效地利用互联网生态环境。 2) 与传统开放式创新及传统产品创新管理流程的特征比较 在这个过程中，①产品创新全程对客户开放，利用互联网打通了公司的内部整个产品团队和客户之间的墙，而不是像传统的“开放式创新”仅主要解决创新思路来源和创新成果利用的问题； ②产品创新过程的迭代开放和循环往复性，让产品创新过程的每个阶段无缝对接，而不是传统产品创新管理的阶段性、线性化过程。表3.1显示了无缝开放式创新、传统开放式创新及传统产品创新管理流程的特征比较。 表3.1无缝开放式创新、传统开放式创新及传统产品创新管理流程的特征比较 无缝开放式创新传统开放式创新传统产品创新管理流程 不仅创新思路来自客户和其他外部人员，产品创新全过程都把客户卷入进来，整个产品开发团队在产品开发各阶段都与客户无缝合作。 创新过程采用小团队，每个创新步骤无缝对接，迭代开发、循环往复，速度快、容错性较好、成本低， 充分利用互联网生态环境和最新社交媒体工具，聚焦互联网新生代客户群的生活方式传统开放式创新强调两个创新开放点： ①创新思路来源于公司外的客户和其他人； ②公司不用的创新成果转让给第三方产品策划、设计、开发、测试、发布阶段呈现线性流程。创新过程是公司内部行为，与客户有明显的“墙”。另外，产品创新各阶段往往分别由不同部门完成，部门之间也有“墙”。因此，封闭性强、周期长、成本高 3) 互联网时代的“无缝开放式创新”的特征 (1) 开放众包充分挖掘利用客户的认知盈余。 在产品开发过程中，重新分解创新功能，广泛地邀请客户成为志愿者(付很少一部分费用)参与产品创新的众包过程，让客户在产品创新的每个阶段都起到重要作用，实现产品创新团队与客户的无缝合作。 (2) 迭代创新快速推出新产品。 产品创新采用小团队完成从策划到发布的全过程，实现全流程无缝对接和管理，迭代开发、循环往复，速度快、容错性较好、成本低。在快速迭代的每个阶段都“开放众包”，让大量客户参与产品创新设计过程。 (3) 充分利用互联网生态环境。 充分利用最新的互联网工具和平台，让产品设计、制作、发布以致销售的过程都在互联网环境下完成。 新一轮科技革命，特别是移动互联网、人工智能、物联网、大数据、云计算等新兴信息技术的普及，带动了几乎所有领域发生了以绿色、智能、服务化、网络化为特征的群体性技术革命。 产品和制造技术更加复杂，出现了全球化、智能化、服务化、协同化发展趋势。生产组织方式（生产模式）转变为运用全球资源的智能制造模式，在企业内部以数据为中心实现预测型生产系统，如订单和成本预测等；产品模式向智能产品与服务系统演变，以智能产品为承载，融合全流程的服务管理和全生命周期的数据管理，为客户提供硬件、网络和软件服务的整体或个性化解决方案，如租赁服务；商业模式向服务型制造演变，可以由制造企业之间分工合作完成制造过程，相互之间提供制造服务，如外包等，也可以将制造环节的生产性服务独立出来，建立以生产性服务为经营核心的企业，在产品生命周期内为制造企业和最终消费者提供服务，如运营、维护服务；在产品和服务的全球化开发、生产、运营和维护过程中多主体紧密协作，价值链从企业为客户提供产品向提供个性化产品和服务转变，在提供服务的过程中以自组织方式整合企业内部、合作伙伴、用户、领域专家、云平台服务商、竞争企业等各类服务资源和智慧要素，协同为客户创造价值。 在智能制造模式下，制造企业拥有丰富的设备实时运行状态、运营环境状态、业务运营状态、人员状态、社交网络数据以及客户反馈数据等大数据信息，通过对这些数据的分析和挖掘可以了解问题产生的过程、造成的影响和解决的方式，这些信息被抽象化建模后转化成知识，再利用知识去认识、解决和避免问题，实现预测性生产与决策。智能制造模式将改变“传统以库存管理为基础的制造运作管理理论”为“基于能力管理的预测性服务型制造”，知识成为服务型制造企业运作的基础，数据作为产生知识的主要途径，将成为企业的核心资产。 因此，本书以智能制造理念为起点，讲述以移动互联网、人工智能、物联网、大数据、云计算等为代表的新兴信息技术对传统制造企业的渗透、支持和冲击，给制造业带来的挑战和机遇，以及智能制造技术及系统的发展与沿革，并且系统地介绍智能制造的理念、系统及建模方法和技术等内容。 刘敏，同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系，博士，教授，博士生导师 近年，在国内外学术期刊和国际会议发表论文200余篇，SCI/EI摘引100余篇次，研究了智能制造、大数据分析预测、基于互联网的服务优化调度与配置等基础理论、方法和技术，申报国家发明专利10余项，授权6项、软件著作权9项。多次担任国际学术会议的分会主席及程序委员会委员，受到人民邮电报、上海商报和常熟日报等媒体采访，担任上海市企业信息化促进中心理事和专家。先后获得CAA技术发明一等奖（2015）、菲尼克斯电气奖教金（2013）、同济大学攀登高层次人才基金（2011）、上海市科技进步二等奖、863计划CIMS先进工作者、上海市政府津贴、浙江省优秀毕业生等荣誉。