本書從兩個部分介紹了工業革命的發展歷程和智能制造的具體應用。第一部分介紹了人類歷史發展中先進的制造模式，主要內容包括：生產方式的變遷、先進制造模式的應用對象、先進制造模式的進化、先進制造模式的比較；第二部分介紹新工業革命與智能制造，其中包括新工業革命前夜、工業4.0、工業互聯網、智慧云制造等內容。
本書梳理和闡述了先進制造模式的演化過程，總結提出了一種面向復雜產品（系統）的未來智能制造模式，展望了未來智能制造的愿景。本書作者是長期活躍在先進制造與自動化領域一線的研究者與實踐者，這本書是作者的先進制造思想的凝練，也是先進制造模式與理論實踐的總結與提高，是一本十分值得讀的好書。
朱文海，研究員，中國仿真學會理事、航天科工集團限競制造專業組副組長、復雜產品只能制造系統技術國家重點實驗室技術總負責人。
part I 先進制造模式的演變
第 1 章 人類文明的進化?/?002
1.1 農業文明 / 004
1.2 工業文明 / 019
1.3 文明的度量 / 041
第 2 章 生產方式的變遷?/?046
2.1 手工生產方式 / 048
2.2 大批量生產方式 / 052
2.3 多品種、小批量生產方式 / 056
2.4 小結 / 059
第 3 章 先進制造模式的應用對象與理論基礎?/?061
3.1 離散制造企業 / 062
3.2 核心競爭力 / 066
3.3 價值鏈管理 / 073
3.4 現代生產力要素 / 079
3.5 小結 / 082
第 4 章 先進制造模式的進化?/?083
4.1 制造企業需求的演變 / 083
4.2 先進制造模式的概念 / 087
4.3 先進制造模式的進展 / 090
4.4 制造業信息化的發展歷程 / 119
4.5 小結 / 123
第 5 章 先進制造模式的比較?/?124
5.1 先進制造模式對比要素的選擇 / 124
5.2 先進制造模式對比 / 128
5.3 小結 / 131
P ART II 新工業革命與智能制造
第 6 章 新工業革命前夜?/?134
6.1 大計算、大連接和大數據的智能時代 / 136
6.2 認識大數據 / 148
6.3 理解工業大數據 / 163
6.4 未來制造業的生態環境 / 175
6.5 迎接挑戰 / 182
第 7 章 工業 4.0 淺析/186
7.1 工業 4.0 簡介 / 187
7.2 工業 4.0 的實質 / 192
7.3 對工業 4.0 的粗淺認識 / 196
7.4 小結 / 199
第 8 章 工業互聯網淺析?/?201
8.1 工業互聯網的內涵 / 201
8.2 工業互聯網平臺 / 206
8.3 復雜系統的脆弱性 / 213
8.4 對工業互聯網的粗淺認識 / 221
8.5 小結 / 224
第 9 章 智慧云制造?/?226
9.1 智慧云制造的內涵 / 226
9.2 智慧云制造系統 / 229
9.3 智慧云制造模式的深入思考 / 235
9.4 系統工程方法論 / 243
9.5 小結 / 247
第 10 章 智慧云制造平臺?/?249
10.1 典型智能制造平臺的比較分析 / 249
10.2 從架構的視角 —— 一種智能制造平臺的 描述 / 251
10.3 智慧云制造平臺業務架構 / 253
10.4 智慧云制造平臺系統架構 / 255
10.5 智慧云制造平臺數據架構 / 260
10.6 智慧云制造平臺技術架構 / 262
10.7 小結 / 265
第 11 章 展望/267
11.1 技術的未來：一種推測 / 267
11.2 亟待深入開展的工作 / 271
參考文獻/275
近年來，云計算、大數據、人工智能、移動互聯網，特別是以工業4.0 為代表的智能制造和工業互聯網等研究與應用實踐正如火如荼地進行 著。與這些主題相關的研究成果、整體解決方案、最佳實踐等有關的報 道、文獻、書籍如雨后春筍般出現。各式各樣的高層論壇、工業展令人 眼花繚亂、目不暇接。其中，首屈一指，備受學術界、科研機構、制造 企業關注的當屬德國“工業 4.0”。自它被提出以來，就披上了第四次“工 業革命”的華麗外衣。一瞬間，花樣百出的工業機器人、自動運輸機械（AGV）、立體倉庫，以及各式各樣的全面解決方案、平臺紛紛亮相，強烈 地吸引著大家的眼球，給關注者帶來了巨大的震撼。仿佛一夜之間，工業4.0 指日可待。如果說今天各大公司、科研機構提出的解決方案和最佳實 踐代表了對工業 4.0 詮釋或注解，所有成功的案例無不二至，大都使用了 多種多樣的工業機器人。在過去的幾年里，“互聯網經濟”“共享經濟”“機 器換人”呼聲曾是那樣喧囂，但實踐證明，建立在簡單的“機器換人”概 念上的、片面的智能制造只能使制造執行端更加高效和自動化，不可能從 根本上解決智能制造的核心問題。智能制造是一項復雜的系統工程，涉及 企業的人、組織、管理、技術、知識、環境等諸多生產要素，而建立幾條 自動化生產線只能解決局部自動化問題。
科學技術的飛速發展，帶動了制造業的發展，制造企業的生產規模和生產效率都有了極大的提高。強大的制造業為人們創造出多種多樣、功能 齊全、品質卓越的產品，顯著提高了人類的生活水平。大家都知道：制造 業是國民經濟和國家安全的重要支柱。沒有強大的制造業，一個國家的經 濟將無法實現快速、健康、穩定的發展，人民生活水平難以普遍提高。沒 有強大的制造業，也就沒有今天的計算機、存儲設備、網絡交換機，以及 互聯網協議、工業軟件，根本談不上互聯網基礎設施，就不會有今天的消 費互聯網平臺，更不要奢談什么“共享經濟”了。最值得一提的是，沒有 強大的制造業，中國將如何實現從制造大國走向制造強國？面對美國對中 興和華為的“制裁”，當下的互聯網企業、快遞公司是否有能力為制造業提 供“卡脖子”的高技術與尖端產品，幫助像華為這樣的制造企業繼續昂首 挺胸走向全球呢？
回顧歷史，不難發現，歷史是何其驚人的相似。記得二十多年前，863 自動化領域 CIMS 主題專家在國內研究和推廣計算機集成制造系統 （CIMS）技術時，特別是我國先后獲得國際工業領先獎和大學領先獎之 際，歐、美發達國家的計算機系統、大型應用軟件、自動化工藝設備公司 已紛紛進軍中國市場。各種講座、展覽接連不斷，熱鬧非凡。20 世紀 90 年代，北京第一機床廠（工業領先獎）、清華大學 CIMS 國家工程研究中心（ERC）（大學領先獎）等企業和高校在研究、探索和實踐 CIMS 時，大型 數字化設計 / 分析工具（CAD/CAE/CAPP/CAM）、自動化生產線、自動運 輸機械、立體倉庫等就已閃亮登場，解決方案大行其道。只是，當時的技 術、產品水平與當今無法同日而語罷了。那時，中國的互聯網還處于概念 萌芽期，國際上智能制造還在概念醞釀中，所有應用也局限在企業內的某個局部。今天，工業 4.0、大數據、智能制造、工業互聯網等接二連三地“閃亮登場”，面對花樣繁多的工業智能裝備和完整解決方案，許多制造企 業既看到了新的希望，又感到難以抉擇。制造企業都迫切希望能通過數字 化轉型，快速實現核心競爭力提升。一些企業甚至有些“迫不及待”，恨 不得“揠苗助長”。解決方案提供商更是伺機搶灘，占領利潤制高點，從 而推波助瀾。曾幾何時，學術界、工業界、解決方案提供商都暴露出“亢 奮”的情緒。然而，“豐滿的理想、骨感的現實”給了大家當頭一棒。著 名預言家雷?庫茲韋爾在《機器之心》一書中說道：“技術界的‘新貴’ 威脅著要排擠那些老技術，其追隨者過早地宣布了勝利的消息。盡管新技 術能帶來一些獨特的益處，但仔細思考之后會發現其功能和質量方面存在 著關鍵元素缺失的問題。”我們都知道，實現最初的突破之后，任何新技 術都有一段緩慢發展的階段。對制造業而言，新技術從概念提出到成熟應 用需要走過一段很長的路。
半個世紀以來，為了提升制造企業的生產能力、降低產品成本、提高 產品質量，為消費者提供豐富多彩的產品和服務，美、日、法、德等發達 國家根據制造業發展的需要，以及不斷變化的消費需求，制訂了許多發展 規劃，陸續開展了計算機集成制造（CIM）、并行工程（CE）、精益生產（LP）、敏捷制造（AM）等先進制造模式、技術研究和應用實踐，形成了 多種先進制造模式、技術體系和制造集成系統，為其本國制造企業贏得全 球化的市場競爭提供了強有力的理論、技術、集成系統產品和服務支持。 通過研究這些先進制造模式的產生、發展過程，不難發現它們之間的聯系 和清晰的進化脈絡，也更加體會了唯有科學技術才是能夠獲得疊加性進步 的力量。先進制造模式進化論思想為新的制造模式的提出奠定了基礎。隨著云計算、大數據、物（務）聯網、人工智能、移動互聯網等技術的進步，催生了德國“工業 4.0”、美國工業互聯網等，為未來的智能制造做好 了必要的思想和技術儲備。
研究總結先進制造模式，在嘗試解讀“工業 4.0”和工業互聯網時， 不得不令人對計算機集成制造（CIM）刮目相看，也更加重了對 CIM 理念 提出人約瑟夫?哈林頓博士的敬仰。早在 1973 年，哈林頓博士就提出： “企業的生產組織和管理應該強調系統觀點和信息觀點，即企業的各種生 產經營活動是不可分割的，需要統一考慮；整個生產制造過程實質上是 信息的采集、傳遞和加工處理的過程。”與當年的 CIM 相比，德國的“工 業 4.0”、美國的工業互聯網在制造模式上并沒有顛覆性的變化，差別大多 表現在技術和平臺（工具）的能力提升上。依據技術進化和重組創新的觀 點，每種先進制造模式中都能看到 CIM 的身影，新的制造模式是在舊的制 造模式基礎上的進化、重組優化的，這也恰恰印證了辯證法中事物發展的 普遍規律，即“螺旋式上升”。進化是一個過程，基于之前的成果創造更 先進的成果。為了更好地理解、研究和實踐“工業 4.0”、工業互聯網的理 念和技術，深刻領會未來智能制造的內涵與精髓，有必要對已有先進制造 模式、21 世紀制造業面臨的挑戰進行分析。對當前已有的先進制造模式進 行研究，旨在探索出一條高效繼承先進制造領域已有技術、基礎設施、集 成系統等成果，并進行擴展、優化和完善的有效途徑，持續發展以“工業4.0”、云制造等為代表的智能制造模式、技術體系，助力制造企業提升產 品創新能力，提高核心競爭力，構建企業、供應商、消費者協同優化的價 值網絡和價值創造空間，提升用戶的價值體驗，在全球化的激烈市場競爭 中立于不敗之地。
雖然 21 世紀才剛剛走過十幾個年頭，但生物、智能、納米等科學技術得到了迅猛發展，除了支撐制造企業創造豐富多彩的產品和服務，還使人 類的“生活方式”“價值空間”發生了巨大的變化，制造企業的生態環境 也隨之發生了巨大變化。探索新的生態環境下制造企業健康、蓬勃發展之 路，助力中國由制造大國邁向制造強國，研究、探索一種本土化、適應新 業態的智能制造模式、技術體系等是擺在我們面前的首要任務。
由于作者水平有限，書中難免有錯漏之處，敬請讀者指正。
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