本书以智能制造当前所呈现出的数据与知识驱动柔性敏捷主导虚实互映融合云网边端协同绿色低碳先行五个发展趋势特征为主线，围绕产品设计研发、生产制造、数字化工厂、运维与服务、供应链的全生命周期智能化，通过阐述智能制造工程的基本概念与技术体系、基础理论与典型模式，重点探讨了产品研发智能增强、生产制造智能场景、数字化工厂建设、智能运维与服务升级、供应链协同管控五个维度下关键概念与技术，并给出智能制造的新模式与跨学科发展趋势。全书体系完整、重点突出、主线清晰，从理论、方法与技术的体系化视角，构建起智能制造工程新工科专业核心课程知识体系。
本书可作为高等院校智能制造工程新工科专业本科生的教材，以及机械工程相关专业本科生和硕士研究生的参考教材，也可供智能制造专业的技术人员阅读参考。
本书配有以下教学资源：教学课件、教学大纲、教学视频和习题答案，欢迎选本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册后下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。

本书立足于智能制造工程新工科专业的专业基础课程，并结合校企协同、产教融合的研究型教学与项目制学习的教学创新需求，以满足高等院校培养制造强国战略所需智能制造领域紧缺人才之急需。本书从概念理论、方法技术、企业实践的体系化视角，为国内智能制造工程新工科专业基础导论课、创新实践课等提供了系统的教学内容，打破传统智能制造导论、关键技术、实践应用等内容介绍的人为割裂，按照新工科理念，强调前沿技术趋势的实践与应用以及跨学科内容整合，围绕产品设计、生产制造、运维服务、供应链管理、数字化工厂等的智能化发展，共享制造、人本制造和认知制造等新兴制造模式，以及工业元宇宙、具身智能、脑机接口、原子制造、量子计算、6G通信等前沿技术，构建涵盖智能制造工程的理论基础、核心技术体系、最新发展趋势与实践等的系统化教材内容。

在新一轮科技革命和产业变革中，智能制造已成为世界各国抢占发展机遇的主攻方向。国家制造强国战略明确指出以创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本为基本方针，其中人才是推动制造强国战略最基础、最根本的因素。随着智能制造学科的发展，如何将新工科教育理念、跨学科知识体系融入专业课程与教材建设中，成为培养多元化、交叉创新的复合型智能制造工程专业人才需要解决的关键问题。因此，适应新工科专业特色的教材建设迫在眉睫。
本书编写组以北京理工大学智能制造工程新工科专业教学团队为主体，联合电子科技大学（深研院）、北京航空航天大学、浙江大学、香港理工大学等高校的教师，以及中国五洲工程设计集团有限公司、北京奔驰汽车有限公司等企业的专家，在充分调研与分析当前已有的智能制造概论著作与教材的基础上，遵循以学生为中心、以能力为导向的教学理念，紧扣新工科专业在新时期下面向卓越工程人才的培养需求、目标、特色，结合智能制造工程专业培养方案和课程体系，确定教材知识边界、章节脉络、教材形态。
本书立足于智能制造工程新工科专业的专业基础课程，并结合校企协同、产教融合的研究型教学与项目制学习的教学创新需求，以满足高等院校培养制造强国战略所需智能制造领域紧缺人才之急需。本书从概念理论、方法技术、企业实践的体系化视角，为国内智能制造工程新工科专业基础导论课、创新实践课等提供了系统的教学内容，打破传统智能制造导论、关键技术、实践应用等内容介绍的人为割裂，按照新工科理念，强调前沿技术趋势的实践与应用以及跨学科内容整合，围绕产品设计、生产制造、运维服务、供应链管理、数字化工厂等的智能化发展，共享制造、人本制造和认知制造等新兴制造模式，以及工业元宇宙、具身智能、脑机接口、原子制造、量子计算、6G通信等前沿技术，构建涵盖智能制造工程的理论基础、核心技术体系、最新发展趋势与实践等的系统化教材内容。
全书共计9章，由阎艳、王儒、胡耀光、杨军构思了全书的结构和大纲，并在编写组集体研讨的基础上确定了各章节的细分结构。第1、2章为智能制造工程的概述和理论基础、技术体系与典型生产模式，由胡耀光、阎艳、王儒编写。第3～7章围绕产品智能研发、生产制造、数字化工厂、智能运维与服务升级、供应链协同管控五个维度，分别从数据与知识驱动柔性敏捷主导虚实互映融合云网边端协同绿色低碳先行五个视角特征内容展开。第3、4章由阎艳、杨军牵头编写，其中第3章由阎艳、王儒编写，4.1节由赖丽娟编写，4.2节由杨军、孙勇、张东星、郭秋泉编写，4.3节由王儒、郑湃编写；第5章由马志伟、李园牵头编写，其中5.1节、5.2节由李园、孙谋、毛国庆、郭明哲编写，5.3.1节由郭东栋、杜文博、邹尚博编写，5.3.2节由贺凯编写，5.3.3节由张大舜、郭克编写；第6章由王佐旭牵头编写，其中6.1节由谭华春编写，6.2节由王佐旭、郭东栋、孙勇编写，6.3节由王佐旭、赖丽娟编写；第7章由张延滋编写。第8章介绍了共享制造、人本制造和认知制造三个代表性智能制造新模式，由彭涛、王浩楠编写。第9章选取工业元宇宙、具身智能、脑机接口、原子制造、量子计算、6G通信等前沿技术，探讨了新兴智能制造技术的跨学科发展趋势，由杨军、孙勇、张东星、郭秋泉编写。
本书在编写过程中得到了国内众多专家学者与兄弟单位的支持，感谢北京理工大学敬石开教授、广东工业大学冷杰武教授等参与编写探讨，感谢中国五洲工程设计集团有限公司、北京汽车股份有限公司、国机智能技术研究院有限公司、北京奔驰汽车有限公司对教学实践环节和教材案例研讨的大力支持，感谢北京理工大学对智能制造工程新工科专业教学改革的支持。感谢本书编写过程中引用的各类参考文献和资料的原作者及其单位。
鉴于编者对智能制造工程理论及技术理解有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

前言
第1章　智能制造工程概述 1
学习目标 1
知识点思维导图 1
1.1　智能制造工程的概念体系 2
1.1.1　智能制造的概念、行业发展与需求 2
1.1.2　智能制造工程的核心概念视图 7
1.2　制造系统的智能化演进 9
1.2.1　制造系统的概念与构成 9
1.2.2　制造系统自动化 14
1.2.3　制造系统数字化 15
1.2.4　制造系统网络化 18
1.2.5　制造系统智能化 19
1.3　智能制造驱动产品生命周期管理变革 20
1.3.1　产品生命周期管理的演进 20
1.3.2　智能制造重新定义产品边界研发设计视角 21
1.3.3　智能制造重新定义制造范式生产制造视角 24
1.3.4　智能制造重构产品运维模式运维服务视角 26
本章小结 27
习题 28
第2章　智能制造工程的理论基础、技术体系与典型生产模式 29
学习目标 29
知识点思维导图 29
2.1　智能制造工程的理论基础 30
2.1.1　控制论 30
2.1.2　系统工程理论 35
2.1.3　信息物理系统 42
2.2　智能制造工程的技术体系 45
2.2.1　智能制造系统架构 45
2.2.2　智能制造技术体系架构 47
2.2.3　智能制造标准体系建设框架 50
2.3　智能制造工程的典型生产模式 51
2.3.1　生产模式的定义与演进 51
2.3.2　大规模生产方式 54
2.3.3　大规模定制生产方式 55
2.3.4　个性化生产方式 57
本章小结 61
习题 61
第3章　数据与知识驱动的产品研发智能增强 62
学习目标 62
知识点思维导图 62
3.1　产品智能设计研发模式的演进 63
3.1.1　产品开发的基本认知 63
3.1.2　复杂系统设计 68
3.1.3　现代设计理论与方法 72
3.1.4　智能设计发展的新趋势 84
3.2　数据与知识驱动的智能增强技术 89
3.2.1　数据与知识驱动的关键基础智能技术 90
3.2.2　数据与知识融合驱动的集成应用智能技术 94
3.3　数据与知识驱动的产品智能设计场景 97
3.3.1　运载火箭一二级分离系统架构设计 97
3.3.2　自主移动机器人悬架系统结构设计 101
本章小结 104
习题 104
第4章　柔性敏捷主导的生产制造智能场景 105
学习目标 105
知识点思维导图 105
4.1　柔性敏捷制造系统 106
4.1.1　柔性制造系统 106
4.1.2　敏捷制造的内涵与特征 109
4.1.3　柔性敏捷制造的实现 111
4.1.4　柔性敏捷主导的智能企业实践案例 113
4.2　柔性成形工艺制造系统 116
4.2.1　柔性成形工艺与装备技术 116
4.2.2　柔性成形材料 120
4.2.3　柔性成形的发展趋势 122
4.2.4　柔性辊压成形制造系统案例 122
4.3　人机交互与协作 131
4.3.1　人机交互方式 131
4.3.2　人机协作 132
4.3.3　电动汽车老化电池拆卸人机协作案例 137
本章小结 138
习题 139
第5章　虚实互映融合的数字化工厂建设 140
学习目标 140
知识点思维导图 140
5.1　数字化工厂画像 141
5.1.1　数字化工厂的定义与内涵 141
5.1.2　数字化工厂的典型特征 142
5.1.3　数字化工厂建设内容 143
5.2　数字化工厂的实施路径 146
5.2.1　现状及需求分析 146
5.2.2　实施目标及策略 147
5.2.3　转型实施步骤 148
5.2.4　效果评价体系 149
5.3　数字化工厂建设典型案例 150
5.3.1　车辆制造企业数字化工厂建设案例 150
5.3.2　某研发试制中心数字化建设案例 154
5.3.3　某弹药压药生产线数字化建设案例 156
本章小结 158
习题 158
第6章　云网边端协同的智能运维与服务升级 159
学习目标 159
知识点思维导图 159
6.1　云网边端智能运维与服务一体化架构 160
6.1.1　运维服务 160
6.1.2　智能运维服务 163
6.1.3　云网边端智能运维服务一体化架构 166
6.2　制造系统的设备故障预测与健康管理 171
6.2.1　设备故障预测与健康管理 171
6.2.2　故障预测关键技术 175
6.2.3　剩余寿命预测方法 176
6.2.4　机械设备健康状态评估发展趋势 177
6.2.5　北京奔驰预测性维护案例 178
6.3　智能产品服务系统 182
6.3.1　产品服务系统和智能产品服务系统的概念 182
6.3.2　智能制造中的智能产品与智能服务 185
6.3.3　智能产品服务系统的开发流程 186
6.3.4　广汽智能服务系统设计应用案例 189
本章小结 192
习题 192
第7章　绿色低碳先行的供应链协同管控 193
学习目标 193
知识点思维导图 193
7.1　绿色低碳供应链的重要性和背景 194
7.1.1　环境可持续与供应链管理 194
7.1.2　绿色低碳技术的发展 199
7.2　全过程绿色低碳供应链的协同优化 203
7.2.1　绿色采购与供应商管理 203
7.2.2　绿色生产 205
7.2.3　绿色运输与分销 207
7.2.4　绿色回收 211
7.3　绿色低碳供应链的协同管控策略 214
7.3.1　协同管控策略框架 214
7.3.2　数字化 绿色化 协同化供应链的科学内涵 215
7.3.3　利用信息技术实现协同 216
7.3.4　政策支持 217
7.4　全链条供应链的碳资产管理 218
7.4.1　碳足迹的评估与监测 219
7.4.2　碳资产的管理与贸易 222
7.4.3　行业领先企业碳管理案例 223
7.5　绿色低碳供应链协同管理案例 227
7.5.1　企业绿色供应链集成方案 227
7.5.2　企业数字化绿色化协同策略 229
7.5.3　企业零碳政策 230
本章小结 231
习题 231
第8章　智能制造新模式 232
学习目标 232
知识点思维导图 232
8.1　共享制造 233
8.1.1　共享制造的起源 233
8.1.2　共享制造的内涵 234
8.1.3　共享制造的案例 238
8.1.4　共享制造的挑战 241
8.2　人本制造 242
8.2.1　人本制造的起源 243
8.2.2　人本制造的内涵 244
8.2.3　人本制造的案例 247
8.2.4　人本制造的挑战 248
8.3　认知制造 249
8.3.1　认知制造的起源 249
8.3.2　认知制造的内涵 250
8.3.3　认知制造的案例 253
8.3.4　认知制造的挑战 254
本章小结 255
习题 255
第9章　新兴智能制造跨学科发展趋势 256
学习目标 256
知识点思维导图 256
9.1　工业元宇宙 257
9.2　具身智能 259
9.3　脑机接口 262
9.4　原子制造 263
9.5　量子计算 264
9.6　6G通信 265
本章小结 266
习题 266
参考文献 267