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高端裝備智能制造是一類極其重要的新質生產力，其發(fā)展水平是國家綜合實力的重要標志。為了加強卓越工程師培養(yǎng)，組織編寫了一批戰(zhàn)略性新興領域“十四五”高等教育教材，我們有幸承擔了高端裝備制造領域系列教材中《智能制造信息平臺技術》教材的編寫任務，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，在內容組織上既包含了賦能不同智能制造服務的智能制造信息平臺構成原理，又包含了智能制造信息平臺的共性開發(fā)技術，在寫作方法上，創(chuàng)新性地使用了產業(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需求，產生了不同類型的智能制造信息平臺。在系統(tǒng)歸納分析產業(yè)界代表性的信息平臺基礎上，本書將智能制造信息平臺劃分為智能產品信息平臺、產品研發(fā)設計運維信息平臺、智能工廠信息平臺、智慧供應鏈信息平臺和產業(yè)生態(tài)信息平臺，旨在探索不同平臺之間的差異化應用與協(xié)同集成，推動智能制造系統(tǒng)的高效構建與價值創(chuàng)造。
智能產品信息平臺主要用于支持產品全生命周期管理，包括產品設計、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，如故障診斷、遠程維護與數(shù)據驅動的產品功能升級，從而為企業(yè)打造基于產品全生命周期的服務型制造模式奠定技術基礎。產品研發(fā)設計運維信息平臺專注于產品設計、開發(fā)、運維階段的智能化支撐，集成智能設計、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)據分析和人工智能技術，快速生成設計方案，并通過多學科協(xié)同仿真與優(yōu)化，實現(xiàn)從產品概念設計到詳細設計、再到制造工藝設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）、生產計劃與調度系統(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、生產調度到設備管理的全流程、透明化、可視化管理，能通過先進的數(shù)據分析和建模技術，實現(xiàn)工廠資源的動態(tài)配置與優(yōu)化調度，保障生產系統(tǒng)的高效運作和生產計劃的柔性應變。智慧供應鏈信息平臺對采購、物流、庫存、銷售等環(huán)節(jié)的數(shù)據進行實時采集與動態(tài)分析，形成對整個供應鏈的全局視圖，能夠基于大數(shù)據預測技術，對市場需求進行精準預測，并通過智能調度與供應鏈協(xié)同優(yōu)化，有效降低供應鏈風險、縮短供應周期，提高整體供應鏈的靈活性與響應速度。產業(yè)生態(tài)信息平臺通過開放式架構與標準化接口，支持各類企業(yè)、研究機構、服務商等多方主體的接入與互動，通過對整個產業(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架構，又具有個性化的組件及其差異化的耦合關系；既能實現(xiàn)泛在感知、智能分析、自主決策等核心功能，又能在特定應用場景中提供差異化的智能服務；不僅能夠作為獨立系統(tǒng)單獨使用，還可在統(tǒng)一的技術架構下集成應用，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雜業(yè)務流程、動態(tài)需求變化且開放性高、智能性強的大型復雜信息系統(tǒng)，對信息平臺開發(fā)技術有很高的要求。本書在充分吸收和借鑒當前信息平臺領域最新開發(fā)技術成果的基礎上，結合智能制造信息平臺的獨特特征與應用場景，從信息平臺的規(guī)劃、分析、設計、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)的共性技術與方法。信息平臺規(guī)劃技術旨在全面梳理智能制造各業(yè)務環(huán)節(jié)的需求，基于業(yè)務場景的需求分析與業(yè)務流程建模，規(guī)劃技術能夠將復雜的業(yè)務需求轉化為可操作的技術規(guī)范與功能模塊設計。信息平臺分析技術以數(shù)據分析與系統(tǒng)建模為核心，對生產、管理、供應鏈等環(huán)節(jié)的海量數(shù)據進行深度挖掘，揭示不同業(yè)務單元之間的內在關聯(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)據基礎。信息平臺設計技術圍繞功能設計與架構設計展開，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，本書提出不同的設計模式與架構策略。信息平臺實現(xiàn)技術主要涵蓋代碼開發(fā)、算法實現(xiàn)、接口集成、分布式部署與并行計算等技術領域。信息平臺測試技術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，能夠在不同的生產負荷、網絡環(huán)境與業(yè)務需求下進行全方位測試與驗證。信息平臺安全技術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、檢測技術、響應技術和恢復技術四個方面系統(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，還能在實際應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)字化轉型與智能化升級。
本書在吸收智能制造信息平臺技術最新發(fā)展和團隊前期研究成果基礎上，設計教材體系結構，構建知識圖譜，并遵循知識圖譜編寫各章節(jié)內容。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、平臺技術結構和智能制造信息平臺構成。第2 章主要介紹智能產品信息平臺、研發(fā)生產運維信息平臺、智能制造工廠信息平臺、智能制造供應鏈信息平臺、智能制造產業(yè)生態(tài)信息平臺和智能制造信息網絡平臺的結構和功能。第3 章主要介紹智能制造信息平臺總體架構規(guī)劃、功能結構規(guī)劃、技術選型規(guī)劃以及運行管理規(guī)劃等信息平臺規(guī)劃技術。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)據建模、對象建模和行為建模等信息平臺分析技術。第5 章主要介紹智能制造信息平臺的應用架構設計、表現(xiàn)層設計、業(yè)務邏輯層設計以及數(shù)據訪問層設計等信息平臺設計技術。第6 章主要介紹智能制造信息平臺實現(xiàn)的框架技術、實現(xiàn)方法、編碼技術以及安裝維護技術等信息平臺實現(xiàn)技術。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、檢測技術、響應技術和恢復技術等信息平臺安全技術。最后，對全書進行總結與展望，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創(chuàng)新等，希望通過對這些問題的思考，更加深刻地領悟智能制造信息平臺的發(fā)展規(guī)律和技術創(chuàng)新路徑，為創(chuàng)新智能制造理論和技術打下更加堅實的基礎。
本書由合肥工業(yè)大學蔣翠清教授、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計并指導全書編寫。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，相關的核心課程建設、重點實踐項目建設及數(shù)字化資源和網絡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)揮了至關重要的作用！感謝審稿專家們，他們用深邃的科學眼光指出了書稿中的問題，他們認真負責的工作態(tài)度和學者風范為我們樹立了榜樣！感謝機械工業(yè)出版社的領導和編輯團隊，他們的辛勤付出和專業(yè)指導，為教材的順利出版提供了堅實的基礎！感謝國家自然科學基金基礎科學中心項目“智能互聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)工程理論及應用”（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校智能制造、信息系統(tǒng)相關專業(yè)本科生、研究生學習信息平臺開發(fā)知識和技術的教材，也可作為從事智能制造、信息系統(tǒng)領域相關工作的管理人員、技術人員和研究人員的參考書籍。
信息技術日新月異，智能制造領域新理論和新模式不斷涌現(xiàn)，智能制造信息平臺技術處在不斷發(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