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| 編輯推薦： |
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本书结合人工智能、人机物融合智能、信息物理系统、工业互联网等技术的发展，重点研究新型智能制造系统中人的角色、人机物关系以及人机物融合与协同机制等理论、技术和方法，形成人机物共融制造模式和系统，促进新一代智能制造理论、技术和工程实践的创新发展。
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| 內容簡介： |
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本书以新一代智能制造理念为起点，介绍了新一代信息技术对传统制造业企业的支持、渗透、冲击和融合，包括制造范式和制造模式的变革、制造系统的发展、产品服务方式和商业模式的演变；探讨了人机物共融制造模式、人机物共融的智能制造机理和人机物协同感知、认知和决策过程模型；提出了有色金属工业人机物共融制造模式和人机物共融的智能制造系统体系结构，给出了基于知识图谱的人机物融合框架以及基于信息物理系统的人机物协同决策框架；探讨了支持产供销一体化计划、主工艺跨层域优化控制、关键装备预测性维护与调度生产联合优化的人机物协同决策过程模型；搭建了基于人机物共融制造模式的智能网络协同制造平台并提供验证案例。本书可供自动化、机械工程、管理工程、计算机等领域的管理人员、技术人员参考，也可作为以上领域相关专业高年级本科生和研究生的选修教材。
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| 目錄：
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第1章 从传统制造到人机物共融制造 001
1.1 概述 002
1.1.1 制造业的发展 002
1.1.2 制造业生产类型的划分 004
1.1.3 有色金属工业的发展状况 013
1.1.4 人机物共融制造模式 014
1.2 本书的内容安排 016
第2章 人机物共融制造模式的产生 019
2.1 制造范式和制造模式的演变 020
2.1.1 制造范式的演变过程 020
2.1.2 制造模式模型 027
2.1.3 人机物共融制造模式的形成 028
2.2 人机物共融智能制造系统的产生 036
2.2.1 机械化和电气化时代的制造系统 037
2.2.2 信息化时代的智能制造系统 039
2.2.3 数字经济时代的智能制造系统 042
2.3 产品服务系统的演变 051
2.3.1 工业互联网环境中产品结构的变化 051
2.3.2 产品服务系统平台 055
2.4 持续的商业模式创新 060
2.4.1 商业模式概念 060
2.4.2 商业模式变革 061
第3章 人机物共融制造模式 065
3.1 工业互联网的核心理念和技术 066
3.1.1 系统建模与仿真 066
3.1.2 大数据分析建模 069
3.1.3 信息融合技术 074
3.2 工业4.0 的核心理念和技术 081
3.2.1 数字孪生 081
3.2.2 数字主线 088
3.2.3 信息物理系统 089
3.3 人机物共融智能理论 091
3.3.1 人机融合智能理论 091
3.3.2 人机物共融系统 094
3.4 人机物共融制造模式及机理 098
3.4.1 人机物共融制造模式模型 098
3.4.2 人机物共融的智能制造机理 099
3.4.3 人机物协同感知、认知和决策 101
第4章 有色金属工业人机物共融制造系统 105
4.1 有色金属工业智能制造的需求 106
4.1.1 行业挑战及发展方向 106
4.1.2 传统信息系统构成 108
4.2 有色金属工业人机物共融的智能制造系统 112
4.2.1 有色金属工业人机物共融的智能制造系统架构 113
4.2.2 基于知识图谱的人机物融合框架 118
4.2.3 基于信息物理系统的人机物协同决策模型 123
4.2.4 基于多种用户界面的人机物交互模式与接口 134
4.3 可持续商业模式创新 138
4.3.1 商业模式变革的概念框架 138
4.3.2 可持续商业模式变革 139
4.4 产品服务系统 140
第5章 有色金属工业人机物协同决策模型 143
5.1 产供销一体化计划运营决策 145
5.1.1 有色金属产品和原料价格预测方法 147
5.1.2 原料采购计划优化 152
5.1.3 订单延迟预测模型 153
5.1.4 供应链仿真模型 156
5.2 关键工序跨层域优化控制 159
5.2.1 铜熔炼工艺过程机理模型 160
5.2.2 闪速炉熔炼过程机理和预测模型 170
5.2.3 各装备及关键设备状态监测模型 173
5.2.4 熔炼过程的优化控制模型 176
5.3 调度生产预测性运营与优化 178
5.3.1 多炉协同作业优化模型 179
5.3.2 关键设备预测性维护模型 186
5.3.3 维护调度优化模型 194
第6章 智能网络协同制造系统应用 199
6.1 智能网络协同制造系统建设背景 200
6.1.1 有色金属工业智能网络协同制造系统平台的建设需求 200
6.1.2 系统建设内容 200
6.1.3 系统建设路线 204
6.2 人机物共融的智能网络协同制造平台体系架构 209
6.2.1 智能网络协同平台体系架构 209
6.2.2 设备/ 工序/ 车间数字孪生模型 214
6.2.3 数据互联/ 服务共享/ 流程管理的跨域集成框架 223
6.3 基于HCPS 的业务协同决策支持系统 233
6.3.1 产供销一体化计划 234
6.3.2 主工艺跨层域优化控制 254
6.3.3 设备智能维护与调度联合优化决策 261
6.4 平台支持技术 264
6.4.1 门户管理 264
6.4.2 后台管理 264
参考文献 265
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| 內容試閱：
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信息、机械、系统工程和管理等学科的发展，特别是以工业互联网、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术的出现，促进了智能制造理论的快速发展，现有生产方式和制造模式亟待革新。
人、信息、物理三元融合系统突破了信息物理二元系统的局限性，形成人机物融合智能，人和设备作为智能部件存在于万物互联的计算系统之中。在人机物融合的智能环境中，各类传感器采集的客观数据和人类五官感知到的主观信息有效地结合起来，融合人的先验知识，形成人机物感知融合；信息处理阶段将人的认知方式与计算机的计算能力有机融合起来，构建包括各种工业模型和数据模型的数字模型，实现人机物认知协同；人机物协同决策将人在决策中体现的价值效应加入数字模型逐渐迭代的算法之中相互匹配，形成有机化与概率化相互协调的优化判断，实现人、信息、物理系统的协同优化和决策，并将性能评估结果反馈至物理系统；智能控制层面根据人机物协同决策结果修正数字模型的参数，通过修正后的参数控制和执行物理系统。人机物感知融合、模型融合和决策融合贯穿在人机物协同决策的全过程，不断提高信息系统自主决策的准确率，以及设备、工艺、流程等物理对象的自主决策和运行优化能力，逐渐减少人参与决策的比例，为制造系统的智能化发展带来难得的机遇。
人机物融合智能与制造系统相结合，在制造领域形成了人机物交互、人机物协同和人机物融合等层面的人机物共融智能制造环境，催生了人机物共融制造模式。在制造企业的生产过程中，业务流程、服务和数据等产品/ 制造/ 管理信息，分布在设备、工序、车间和企业等不同层级，以及采购、生产、运营服务等不同业务部门之间，形成了产品/ 制造/ 管理等企业信息的跨层域分布；同时，产品种类多和工艺差异导致生产工艺多、流程长，设备与装置更加复杂；更进一步，全流程不确定性影响因素多，决策效率低。这些因素使得研发面向企业流程精细管控的智能网络协同制造平台面临三大挑战性难题：①如何实现企业数据、服务和流程管理的跨域集成？②如何实现流程跨层域协同优化控制与预测运营？③如何构建覆盖企业全流程精细管控的智能协同制造平台？这些问题成为了企业智能制造系统构建的瓶颈，需要研究面向智能制造环境的人机物融合框架、人机物交互机理、人机物协同决策模型的理论与方法，构建支持产供销一体化计划、主工艺跨层域优化控制、关键装备预测性维护与调度生产联合优化协同决策的人机物共融智能制造系统。在产品运营过程，将产品融入平台或生态系统或服务解决方案，以产品即服务的形式销售，形成产品运营服务平台，支持产品的智能运营和服务。在新型商业模式的形成过程中，结合新一代信息技术的发展，持续地变革商业模式，连接企业的合作伙伴。
本书共6 章。第1 章对制造业的发展、制造业生产类型的划分、有色金属工业的发展状况、人机物共融制造模式进行综述，并为全书内容的展开进行铺垫；第2 章介绍制造范式的演变过程、制造模式模型及变革、制造系统的发展历程、产品服务方式的演变、商业模式及创新过程；第3 章结合人机物融合智能的思想，系统地介绍人机物共融系统、人机物共融制造模式及机理，以及建模、信息融合、数字孪生、信息物理系统等支撑技术；第4 章结合有色金属工业智能制造的需求，探讨有色金属工业人机物共融的智能制造系统、可持续的商业创新以及产品服务系统；第5 章探讨支持产供销一体化计划、主工艺跨层域优化控制、关键装备预测性维护与调度生产联合优化的人机物协同决策模型，支持有色金属工业的智能网络协同制造；第6 章结合有色金属工业网络协同制造的需求，给出有色金属工业人机物共融的智能网络协同制造平台体系架构，建立企业各级设备、工序和工艺的数字模型，并设计给出产供销一体化、主工艺跨层域优化控制与预测运行等协同决策功能。
本书受到国家重点研发计划项目“面向有色金属冶炼流程精细管控的网络 协同制造关键技术与平台研发”（2019YFB1704700）、国家自然科学基金项目（62273261） 和“湖南省科技创新计划”（2021RC4047） 的资助。感谢项目执行过程中加拿大工程院沈卫明院士的指导，以及项目组韩瑜教授、李勇刚教授和王学雷教授的共同协作。在编写过程中，得到同济大学电子与信息工程学院系统工程专业博士研究生刘清、王子淳、汪韩、王晨泽等同学的协助，浙大城市学院李飞副教授对书稿进行了校正，在此表示衷心感谢。
由于本书涉及范围比较广，所讨论问题比较新也比较复杂，难免会有不足之处，诚挚地欢迎广大读者批评指正。
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