本書從人工智能技術的演進和發展\人工智能技術體系人工智能技術角度，闡述在機電產品、研發設計、經營管理、生產制造、客戶服務、經營決策中的應用，制造業企業實施人工智能的策略等。為人工智能技術在制造業中的應用落地給出一些方向和建議
隨著物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術的發展，人工智能技術呈現爆發式增長，成為國際競爭的戰略制高點，深刻影響著人類社會的政治、經濟、文化、法律等。同時人工智能技術也將深刻改變制造業的核心競爭力，成為新一輪產業變革的核心驅動力，并將催生出新的研發模式、新產品、新業態、新的生產方式、新的服務模式。人工智能技術與智能制造的深度融合必將成為制造業轉型升級并向高質量發展的新引擎，因此受到各國政府的高度重視，各國也出臺了一系列國家戰略和規劃。
部分世界科技強國對人工智能的戰略部署
美國：2016年10月，美國政府發布《為人工智能的未來做好準備》以及《國家人工智能研究和發展戰略計劃》兩份重要報告。前者探討了人工智能的發展現狀、應用領域以及潛在的公共政策問題；后者提出了美國優先發展人工智能的七大戰略及兩方面的建議。2018年5月，白宮舉辦人工智能峰會，邀請眾多業界、學術界和政府代表參與，并組建人工智能特別委員會，以加大聯邦政府在人工智能領域的投入，努力消除創新與監管障礙，提高人工智能創新的自由度與靈活性。2019年，美國政府公布了
《國家人工智能研究和發展戰略計劃：2019更新版》，將此前的戰略擴展至8個，增加了擴大公私合作伙伴關系，加速人工智能發展這一新戰略。
日本：日本政府和企業界非常重視人工智能的發展，不僅將物聯網、人工智能和機器人作為第四次工業革命的核心，還在國家層面建立了相對完整的研發促進機制，并將2017年確定為人工智能元年。雖然相對中美而言，日本在人工智能和機器人行業的資金投入并不算高，但其在戰略方面的反應并不遲鈍。2015年1月，日本政府發布了《機器人新戰略》，擬通過實施“五年行動計劃”實現三大核心目標，即“世界機器人創新基地”“世界的機器人應用國家”“邁向的機器人新時代”，使日本完成機器人革命，以應對日益突出的社會問題，提升日本制造業的國際競爭力。2017年3月，日本人工智能技術戰略委員會發布《人工智能技術戰略》報告，闡述了日本政府為人工智能產業化發展所制定的路線圖和規劃。
印度：2018年上半年，印度政府智庫發布《國家人工智能戰略》，旨在實現“AI for All”的目標。該戰略將人工智能應用重點部署在健康護理、農業、教育、智慧城市和基礎建設與智能交通五大領域上，以“AI卓越研究中心”與“國際AI轉型中心”兩級綜合戰略為基礎，加強科學研究，鼓勵技能培訓，加快人工智能在整個產業鏈中的應用，終實現將印度打造為人工智能發展模本的宏偉藍圖。
歐盟：2018年4月，歐盟委員會發布政策文件《歐盟人工智能》，該報告提出歐盟將采取三管齊下的方式推動歐洲人工智能的發展：增加財政支持并鼓勵公共和私營企業應用人工智能技術；促進教育和培訓體系升級，以適應人工智能為就業帶來的變化；研究和制定人工智能道德準則，確立適當的道德與法律框架。2018年12月，歐盟委員會及其成員國發布主題為“人工智能歐洲造”的《人工智能協調計劃》。這項計劃除了明確人工智能的核心倡議外，還包括具體的項目，涉及高效電子系統和電子元器件的開發，以及人工智能應用的專用芯片、量子技術和人腦映射領域。
德國：德國是先推出“工業4.0”戰略的國家，這是一個革命性的、基礎性的科技戰略，擬從基礎的制造層面上進行變革，從而實現工業發展質的飛躍。“工業4.0”囊括了智能制造、人工智能、機器人等領域的諸多相關研究與應用。2018年7月，德國聯邦政府發布《聯邦政府人工智能戰略要點》文件，要求聯邦政府加大對人工智能相關重點領域的研發和創新轉化的資助，加強同法國人工智能的合作建設，實現互聯互通；加強人工智能基礎設施建設，將對人工智能的研發和應用提升到全球領先水平。
法國：2018年3月，法國發布了《法國人工智能發展戰略》，將著重結合醫療、汽車、能源、金融、航天等優勢行業來研發人工智能技術，并宣布到2020年投資15億歐元用于人工智能研究，為法國人工智能技術研發創造更好的綜合環境。法國的人工智能發展戰略注重搶占核心技術、標準化等制高點，重點發展大數據、超級計算機等技術。在人工智能的應用上，關注健康、交通、生態經濟、性別平等、電子政府以及醫療護理等領域。
英國：英國是歐洲推動人工智能發展積極的國家之一，也一直是人工智能的研究學術重陣。2018年4月，英國政府發布了《人工智能行業新政》報告，涉及推動政府和公司研發、加大STEM教育投資、提升數字基礎設施、增加人工智能人才和領導全球數字道德交流等方面的內容，旨在推動英國成為全球人工智能領導者。
英國作為老牌的工業大國，在人工智能的問題上，布局頗為深遠。英國將大量資金投入人工智能、智能能源技術、機器人技術以及5G網絡等領域，更加注重實踐與實用，已在海洋工程、航天航空、農業、醫療等領域開展了人工智能技術的廣泛應用。同時，英國發展人工智能的另一個特點是注重人工智能人才的培養。
中國：中國高度重視人工智能發展，在各國緊鑼密鼓地制定人工智能發展戰略的時刻，中國也在加強頂層設計和人才培養。2015年5月，國務院印發《中國制造2025》，明確了9項戰略任務與重點，提出8個方面的戰略支撐與保障，目標是促進中國從制造大國向制造強國轉變。
2016年8月，國務院發布《“十三五”國家科技創新規劃》，明確將人工智能作為發展新一代信息技術的主要方向。2017年7月，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，該規劃包含了研發、工業化、人才發展、教育和職業培訓、標準制定和法規、道德規范與安全等方面，并確立了“三步走”戰略目標。
步，到2020年人工智能總體技術和應用與世界先進水平同步，人工智能產業成為新的重要經濟增長點，人工智能技術應用成為改善民生的新途徑，有力支撐進入創新型國家行列和實現全面建成小康社會的奮斗目標。1）新一代人工智能理論和技術取得重要進展。大數據智能、跨媒體智能、群體智能、混合增強智能、自主智能系統等基礎理論和核心技術實現重要進展，人工智能模型方法、核心器件、高端設備和基礎軟件等方面取得標志性成果。2）人工智能產業競爭力進入國際方陣。初步建成人工智能技術標準、服務體系和產業生態鏈，培育若干全球領先的人工智能骨干企業，人工智能核心產業規模超過1500億元，帶動相關產業規模超過1萬億元。3）人工智能發展環境進一步優化，在重點領域全面展開創新應用，聚集起一批高水平的人才隊伍和創新團隊，部分領域的人工智能倫理規范和政策法規初步建立。
第二步，到2025年人工智能基礎理論實現重大突破，部分技術與應用達到水平，人工智能成為帶動我國產業升級和經濟轉型的主要動力，智能社會建設取得積極進展。1）新一代人工智能理論與技術體系初步建立，具有自主學習能力的人工智能取得突破，在多領域取得引領性研究成果。2）人工智能產業進入全球價值鏈高端。新一代人工智能在智能制造、智能醫療、智慧城市、智能農業、國防建設等領域得到廣泛應用，人工智能核心產業規模超過4000億元，帶動相關產業規模超過5萬億元。3）初步建立人工智能法律法規、倫理規范和政策體系，形成人工智能安全評估和管控能力。
第三步，到2030年人工智能理論、技術與應用總體達到水平，成為世界主要人工智能創新中心，智能經濟、智能社會取得明顯成效，為躋身創新型國家前列和經濟強國奠定重要基礎。1）形成較為成熟的新一代人工智能理論與技術體系。在類腦智能、自主智能、混合智能和群體智能等領域取得重大突破，在國際人工智能研究領域具有重要影響，占據人工智能科技制高點。2）人工智能產業競爭力達到國際領先水平。人工智能在生產生活、社會治理、國防建設各方面應用的廣度和深度極大拓展，形成涵蓋核心技術、關鍵系統、支撐平臺和智能應用的完備產業鏈和高端產業群，人工智能核心產業規模超過1萬億元，帶動相關產業規模超過10萬億元。3）形成一批全球領先的人工智能科技創新和人才培養基地，建成更加完善的人工智能法律法規、倫理規范和政策體系。
為貫徹落實《新一代人工智能發展規劃》，工信部于2017年12月發布了《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃（2018—2020年）》。該計劃指出，通過實施四項重點任務，一系列人工智能標志性產品取得重要突破，在若干重點領域形成國際競爭優勢，人工智能和實體經濟融合進一步深化，產業發展環境進一步優化。
，人工智能重點產品規模化發展，智能網聯汽車技術水平大幅提升，智能服務機器人實現規模化應用，智能無人機等產品具有較強全球競爭力，醫療影像輔助診斷系統等擴大臨床應用，視頻圖像識別、智能語音、智能翻譯等產品達到國際先進水平。
第二，人工智能整體核心基礎能力顯著增強，智能傳感器技術產品實現突破，設計、代工、封測技術達到國際水平，神經網絡芯片實現量產并在重點領域實現規模化應用，開源開發平臺初步具備支撐產業快速發展的能力。
第三，智能制造深化發展，復雜環境識別、新型人機交互等人工智能技術在關鍵技術裝備中加快集成應用，智能化生產、大規模個性化定制、預測性維護等新模式的應用水平明顯提升，重點工業領域智能化水平顯著提高。
第四，人工智能產業支撐體系基本建立，具備一定規模的高質量標注數據資源庫、標準測試數據集建成并開放，人工智能標準體系、測試評估體系及安全保障體系框架初步建立，智能化網絡基礎設施體系逐步形成，產業發展環境更加完善。
近《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》中再次明確指出，“發展戰略性新興產業”“推動互聯網、大數據、人工智能等同各產業深度融合”。這對新時代加快推動人工智能技術發展，深化人工智能與制造業融合應用提出了新要求。
縱觀一百多年來世界技術發展史，從來沒有一項技術像人工智能技術這樣受到各國政府的高度重視。
，人工智能技術成為國際競爭的新焦點。人工智能是引領未來的戰略性技術，世界主要發達國家把發展人工智能作為提升國家競爭力、維護國家安全的重大戰略。
第二，人工智能成為經濟發展的新引擎。人工智能作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，
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推薦序
前言
第0章 人工智能技術的演進和發展1
第1章 基于人工智能技術的智能工廠5
1.1 基于人工智能技術的智能工廠技術架構5
1.2 企業數字化是實現智能制造的基礎7
1.2.1 產品數字化7
1.2.2 運營管理數字化8
1.2.3 生產制造數字化10
1.3 人工智能技術是實現智能制造的原動力24
1.3.1 機器視覺25
1.3.2 語音識別和自然語言處理25
1.3.3 機器學習、深度學習、增強學習和遷移學習26
1.3.4 人工智能操作系統31
第2章 人工智能技術在智能產品中的應用35
2.1 智能產品綜述35
2.2 智能汽車36
2.3 智能機床41
2.4 智能機器人44
2.5 智能家電與智能家居47
2.5.1 智能家電47
2.5.2 智能家居49
第3章 人工智能技術在研發設計中的應用53
3.1 智能研發設計的目標53
3.2 基于數字孿生的產品研發設計55
3.2.1 數字孿生的定義56
3.2.2 產品數字孿生的概念56
3.2.3 產品數字孿生的特征57
3.2.4 基于數字孿生的產品研發設計系統58
3.2.5 基于數字孿生的產品研發設計的關鍵技術61
3.2.6 對數字孿生產品研發設計的幾點思考71
3.3 基于PLM的知識管理72
3.3.1 PLM的功能73
3.3.2 深化PLM和MDM的應用74
3.3.3 落實知識管理的重要舉措77
3.4 基于專家系統的產品配置管理78
3.4.1 產品配置管理78
3.4.2 產品配置專家系統和配置設計流程82
3.5 基于專家系統的CAPP、CAM系統建設84
第4章 人工智能技術在經營管理中的應用89
4.1 智能運營綜述89
4.2 智能運營系統的設計目標90
4.3 構建模型驅動的供應鏈計劃體系 92
4.3.1 供應鏈的計劃模型95
4.3.2 用戶畫像103
4.4 機器人流程自動化111
4.4.1 機器人流程自動化的技術架構111
4.4.2 機器人流程自動化的應用案例113
4.4.3 機器人流程自動化的優勢114
第5章 人工智能技術在生產制造中的應用115
5.1 智能生產綜述115
5.2 智能生產系統的設計目標116
5.3 數字孿生車間117
5.3.1 數字孿生車間的組成117
5.3.2 數字孿生車間的運行機制121
5.3.3 數字孿生車間的特點123
5.4 生產作業計劃126
5.4.1 車間工藝布局的劃分126
5.4.2 以工藝為對象的車間作業優化排序127
5.4.3 流水生產車間作業計劃131
5.5 機器視覺在生產中的應用134
5.5.1 機器視覺系統原理135
5.5.2 機器視覺在制造業中的應用138
5.5.3 機器視覺的優勢140
5.6 人工智能在生產工藝過程優化中的應用141
5.6.1 人工智能在鑄造生產中的應用141
5.6.2 人工智能在金屬熱處理中的應用146
5.7 人工智能技術在3D打印中的應用149
5.7.1 基于3D打印的創新設計150
5.7.2 基于3D打印的材料設計151
5.7.3 人工智能技術在3D打印質量控制中的應用151
第6章 人工智能技術在客戶服務中的應用153
6.1 在線智能服務系統的總體框架154
6.1.1 通信連接服務154
6.1.2 在線云服務平臺155
6.1.3 客戶服務端160
6.2 智能語音客服機器人161
6.2.1 智能語音客服機器人的總體架構161
6.2.2 智能語音客服機器人的系統163
6.2.3 智能語音客服機器人的優勢167
第7章 人工智能技術在經營決策中的應用169
7.1 大數據應用169
7.1.1 大數據平臺組成169
7.1.2 大數據平臺架構170
7.2 建立戰略管理體系175
第8章 擁抱人工智能技術181
8.1 做好人工智能技術應用發展規劃181
8.2 實施人工智能技術的策略183
第9章 人工智能技術發展的展望187
9.1 未來工廠188
9.1.1 未來的營銷188
9.1.2 未來的研發設計188
9.1.3 未來的經營管理189
9.1.4 未來的生產制造189
9.1.5 未來的客戶服務190
9.2 未來的居家生活190
結束語193
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