制造是人類創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的最基本的實(shí)踐活動(dòng)，是人類文明發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人類創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的生產(chǎn)方式和制造技術(shù)也在不斷地進(jìn)步與發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以后，制造企業(yè)面臨的社會(huì)環(huán)境、市場(chǎng)環(huán)境和技術(shù)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，突出表現(xiàn)在以下方面：
1）人類社會(huì)正面臨著能源與資源危機(jī)、生態(tài)與環(huán)境危機(jī)等挑戰(zhàn)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)和要求大幅提升。這就要求企業(yè)不僅要為社會(huì)提供實(shí)用的高質(zhì)量產(chǎn)品，還要承擔(dān)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展責(zé)任。提高資源效率，降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力增長(zhǎng)與不可再生資源要素全面脫鉤，達(dá)到人類與自然和諧共生，成為可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。因此，啟動(dòng)綠色工業(yè)革命成為世界發(fā)展的新趨勢(shì)。
2）企業(yè)面臨著日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。經(jīng)濟(jì)全球化使得每個(gè)企業(yè)必須面對(duì)世界各地其他企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，利用企業(yè)自身區(qū)位優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)將變得越來越困難。一方面，多樣化和個(gè)性化的產(chǎn)品與服務(wù)成為市場(chǎng)需求的主要特征，產(chǎn)品銷售從賣方市場(chǎng)變?yōu)橘I方市場(chǎng)；另一方面，市場(chǎng)需求的變化呈現(xiàn)快速性和不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)，產(chǎn)品的生命周期越來越短，客戶對(duì)產(chǎn)品的品種和規(guī)格需求越來越細(xì)化，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。這種對(duì)產(chǎn)品多樣性和個(gè)性化服務(wù)的需求，以及需求的動(dòng)態(tài)變化和不可預(yù)測(cè)，導(dǎo)致了通過大批量生產(chǎn)獲取利潤(rùn)的傳統(tǒng)制造模式，已經(jīng)不能滿足企業(yè)的生存和發(fā)展需要。這要求企業(yè)必須迅速適應(yīng)市場(chǎng)的變化，縮短產(chǎn)品研發(fā)和制造周期，提高生產(chǎn)率，降低成本，提供高質(zhì)量產(chǎn)品和個(gè)性化服務(wù)。
3）科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，管理理念日新月異，各種新技術(shù)，尤其是新一代信息技術(shù)在各行業(yè)得到廣泛而深入的應(yīng)用。通過三次工業(yè)革命，人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了空前繁榮的時(shí)代，不僅創(chuàng)造了巨大物質(zhì)財(cái)富，更是創(chuàng)造出豐富的知識(shí)財(cái)富，新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式和新理念不斷產(chǎn)生。這不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)制造企業(yè)向新型制造模式轉(zhuǎn)化，同時(shí)也為企業(yè)減耗增效、提升科技水平和競(jìng)爭(zhēng)力提供了理論支撐和技術(shù)手段。
這些變化在世界范圍內(nèi)引發(fā)了改進(jìn)制造模式的熱潮，制造業(yè)正朝著自動(dòng)化、柔性化、集成化、信息化和智能化的方向發(fā)展。敏捷制造、綠色制造、智能制造等新型制造模式的新思想、新理念相繼誕生并被應(yīng)用。運(yùn)用信息技術(shù)和智能技術(shù)對(duì)制造系統(tǒng)及其環(huán)境要素（包括人員、設(shè)備、組織、流程、市場(chǎng)、物質(zhì)流、資金流、能量流和信息流等）進(jìn)行集成優(yōu)化控制與管理，已被公認(rèn)為是解決制造業(yè)的ETQCS難題的有效手段，即以良好的環(huán)境意識(shí)（E，Environment）、最快的上市速度（T，Time to Market）、可靠的質(zhì)量（Q，Quality）、較低的成本（C，Cost）、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)（S，Service）來提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
在這樣的背景下，以智能為主題的第四次工業(yè)革命正在逐漸形成。此次工業(yè)革命的核心就是將新一代的信息技術(shù)和方法與傳統(tǒng)的制造過程進(jìn)行有機(jī)融合，形成一種支持新型制造模式的一體化智能制造系統(tǒng)。其中，新一代信息技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，是驅(qū)動(dòng)制造過程中其他技術(shù)的大腦和神經(jīng)中樞。黨的二十大報(bào)告指出，“必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力”“開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)。”智能制造正在世界范圍內(nèi)興起，是制造業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，正在帶動(dòng)裝備制造業(yè)整體技術(shù)水平大幅提升。
實(shí)現(xiàn)智能制造需要對(duì)制造過程及其控制與管理模式進(jìn)行重新審視和定義。本書編寫的主要目的是：通過介紹制造模式及其組織管理和信息化系統(tǒng)的演進(jìn)，分析制造系統(tǒng)各發(fā)展階段的特點(diǎn)，明晰現(xiàn)行制造系統(tǒng)與未來智能制造系統(tǒng)的差異，并且從信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems，CPS）的新視角設(shè)計(jì)了一種智能制造系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)，闡述了其各環(huán)節(jié)的功能和技術(shù)內(nèi)涵。
本書著重從信息化系統(tǒng)構(gòu)建的視角闡述了智能制造系統(tǒng)及其相關(guān)概念的演進(jìn)、構(gòu)成和技術(shù)內(nèi)涵。全書共9章，其中第1章緒論，介紹了智能制造產(chǎn)生的社會(huì)和技術(shù)背景，闡述了智能制造的基本概念、智能制造的目標(biāo)以及發(fā)展方向；第2章制造系統(tǒng)概述，介紹了制造系統(tǒng)的概念和分類，制造系統(tǒng)及其組織管理模式的演進(jìn)，進(jìn)而闡述了制造系統(tǒng)的作用和發(fā)展趨勢(shì)；第3章智能制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)，介紹了與智能制造系統(tǒng)密切相關(guān)的信息、系統(tǒng)、控制、管理、決策和信息物理系統(tǒng)的基本概念及其性質(zhì)與作用，為深入理解智能制造系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)內(nèi)涵奠定基礎(chǔ)；第4章企業(yè)信息化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與功能，介紹了企業(yè)信息化系統(tǒng)的發(fā)展歷程，分析了企業(yè)現(xiàn)行信息化系統(tǒng)存在的問題，以及與智能制造系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系；第5章智能制造系統(tǒng)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)，在介紹智能制造系統(tǒng)基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了美國(guó)、德國(guó)、日本智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)涵，著重闡述了中國(guó)智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、主要特征和基本功能；第6章基于信息物理系統(tǒng)的智能制造系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于CPS的智能制造系統(tǒng)的基本概念與體系架構(gòu)，詳細(xì)闡述了單元級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和企業(yè)級(jí)智能制造系統(tǒng)的構(gòu)成、共性技術(shù)及功能；第7章智能制造的核心技術(shù)，介紹了智能制造系統(tǒng)涉及的共性關(guān)鍵技術(shù)，包括智能數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)、狀態(tài)感知技術(shù)、控制優(yōu)化技術(shù)、科學(xué)決策技術(shù)以及虛擬制造與數(shù)字孿生技術(shù)；第8章智能制造系統(tǒng)建模基礎(chǔ)，從智能制造系統(tǒng)的建設(shè)與改進(jìn)出發(fā)，介紹了企業(yè)集成化建模的基本思想和相關(guān)技術(shù)方法，包括產(chǎn)品與資源建模、過程建模、功能建模和組織建模等；第9章智能制造系統(tǒng)應(yīng)用案例，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用案例介紹了智能制造產(chǎn)線的構(gòu)成，以及智能制造技術(shù)在提升產(chǎn)品質(zhì)量與服務(wù)水平方面的應(yīng)用。
本書的編者均來自東北大學(xué)智能技術(shù)與應(yīng)用研究所，均長(zhǎng)期從事企業(yè)信息化、自動(dòng)化等領(lǐng)域課題的研究開發(fā)工作，已完成了百余項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)和企業(yè)合作課題，在2019年，完成了“河鋼智能制造產(chǎn)線總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)”課題，為本書撰寫積累了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和大量的實(shí)際素材。
本書由李鴻儒教授和龐哈利教授統(tǒng)籌與規(guī)劃。具體分工為：李鴻儒負(fù)責(zé)撰寫第1、5章，龐哈利負(fù)責(zé)撰寫第2、3、4、8章（其中3.5節(jié)由賈明興撰寫），賈明興負(fù)責(zé)撰寫第6章（其中6.2.3節(jié)由袁平撰寫），尤富強(qiáng)負(fù)責(zé)撰寫第7章7.1～7.3節(jié)及7.5節(jié)，其中7.4節(jié)由陳春華撰寫，7.6節(jié)由牛大鵬撰寫，7.7節(jié)由龐哈利和尤富強(qiáng)共同撰寫，楊英華負(fù)責(zé)撰寫第9章。
本書是在借鑒了大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合編者的科研教學(xué)實(shí)踐編著而成的。衷心感謝這些參考文獻(xiàn)對(duì)本書編者的啟示和幫助。
智能制造涉及的技術(shù)領(lǐng)域極其廣泛，且正處于快速發(fā)展過程之中。由于掌握資料有限，加之編者水平有限，書中難免存在不足，敬請(qǐng)讀者諒解并歡迎批評(píng)指正。