本书为新工科智能制造工程、工业工程专业核心教材。它紧扣智能制造技术落地与管理模式创新双主线，贴合教育部2025年“四新”教材建设相关要求，兼具前沿性、实用性与学科融合性。

本书打破技术内容与管理内容割裂的传统编写模式，融合工业4.0前沿成果，收录多家标杆企业实操案例，采用“理论—方法—案例—实践”递进式架构，同步夯实学生技术认知，塑造综合管理思维。

全书按“基础—管理—系统—创新—实践”分为五章，依次讲解智能制造核心技术、数据驱动运营管理、跨层级系统集成、产业体系创新与行业落地实践，覆盖数字孪生、AI调度、CPS、绿色制造、工程伦理等重点内容，结合汽车、航空、电子等行业实例解析智能化改造方案，并前瞻仿生制造、自主决策等未来方向。

全书内容贴合本科核心课程教学，配套丰富行业案例，可支撑课堂授课、课程设计与综合实训，着力培育兼具技术功底与管理视野的复合型智能制造新工科人才。

第1章?智能制造基础

1.1?数字化与智能化制造技术体系

1.1.1?CAD/CAM/CAE一体化与智能化设计技术

1.1.2?智能工艺规划（AI-CAPP）与知识推理

1.1.3?虚拟样机与增强现实建模

1.1.4?数字孪生与虚拟仿真工厂技术

1.2?智能制造装备与感知技术

1.2.1?工业机器人与协作机器人技术标准

1.2.2?智能检测、视觉识别与传感融合

1.2.3?柔性与自适应制造系统（FMS/AMS）

1.2.4?增材制造与自优化控制技术

1.2.5?智能控制、边缘计算与工业物联网（IIoT）

1.3?智能制造工艺与绿色制造

1.3.1?精密与超精密智能加工

1.3.2?绿色智能制造与低碳工艺

1.3.3?复合工艺与人机协同制造

1.3.4?微纳制造与智能材料

1.3.5?表面工程与再制造智能化技术

1.4?智能制造系统集成技术

1.4.1?MES与智能调度系统架构

1.4.2?工业互联网与互联工厂

1.4.3?数字孪生系统与实时仿真优化

1.4.4?云制造与平台化协同制造

第2章?智能制造管理

2.1?智能制造战略管理

2.1.1?智能制造竞争力模型与指数

2.1.2?技术路线图与智能制造战略规划

2.1.3?全球智能制造网络与生态协同

2.1.4?国家智能制造政策与标准体系

2.2?智能生产与运营管理

2.2.1?智能精益生产体系（Lean+AI）

2.2.2?大规模个性化定制（Mass Customization2.0）

2.2.3?敏捷制造与动态排程优化

2.2.4?产能规划与数据驱动决策

2.3?智能供应链协同管理

2.3.1?智能供应链架构与数字孪生供应链

2.3.2?供应商关系智能评价与协同决策

2.3.3?库存优化与预测算法

2.3.4?智能物流与物流4.0技术

2.4?智能质量管理体系

2.4.1?数字化质量管理与六西格玛2.0

2.4.2?QFD与人工智能融合优化设计

2.4.3?在线检测与边缘智能分析

2.4.4?智能追溯系统与全生命周期质量链

第3章?智能制造系统

3.1?工业4.0与智能制造技术体系.

3.1.1?信息物理融合系统（CPS）架构

3.1.2?人工智能驱动的制造智能化

3.1.3?标准互认与跨系统集成机制

3.1.4?智能制造安全与可信体系

3.2?智能工厂建设与运行

3.2.1?工厂数字化与自动化改造

3.2.2?智能产线与自适应制造单元

3.2.3?能源管理与碳排放监控系统

3.2.4?人机协作与智能工作空间

3.3?数据驱动的制造决策

3.3.1?制造大数据采集与分析方法

3.3.2?预测性维护与设备健康管理

3.3.3?知识图谱与智能推荐系统

3.3.4?数字孪生决策与自优化算法

3.4?服务型智能制造

3.4.1?产品服务系统（PSS）与价值共创

3.4.2?云端运维与远程服务

3.4.3?个性化定制与用户参与设计

3.4.4?共享制造与平台化生态

第4章?智能制造体系创新

4.1?技术创新与生态共创

4.1.1?智能制造技术预见与趋势分析

4.1.2?开放式创新与产业协同平台

4.1.3?专利布局与创新保护策略

4.1.4?技术转移与产业孵化机制

4.2?组织与管理创新

4.2.1?扁平化与网络化组织设计

4.2.2?跨职能与数据驱动团队协同

4.2.3?学习型与创新型组织体系

4.2.4?文化与数字思维转型路径

4.3?智能人因与人机融合工程

4.3.1?人机协同与工效学设计

4.3.2?技能矩阵与智能培训系统（AR/VR）

4.3.3?智能辅助决策与认知增强

4.3.4?安全与伦理约束机制

4.4?可持续与绿色智能制造

4.4.1?碳足迹核算与智能优化

4.4.2?数字化循环经济体系

4.4.3?智能绿色供应链管理

4.4.4?能效监测与AI节能控制技术

第5章?智能制造实践与未来发展

5.1?行业智能化应用案例

5.1.1?汽车行业智能工厂建设实践

5.1.2?航空航天智能制造应用

5.1.3?电子信息产业柔性智造案例

5.1.4?装备制造业服务型转型

5.2?企业智能制造实施路径

5.2.1?智能制造成熟度评估体系

5.2.2?分阶段实施与数字化转型策略

5.2.3?投资收益与价值创造分析

5.2.4?风险识别与智能预警机制

5.3?产教融合与人才培养

5.3.1?智能制造实训基地与虚拟实验平台

5.3.2?1+X证书与能力标准体系

5.3.3?双师型师资与数字化教学体系

5.3.4?校企联合创新与协同育人

5.4?未来智能制造发展趋势

5.4.1?下一代智能制造与自主决策系统

5.4.2?量子计算与超算在制造中的应用

5.4.3?生物制造与仿生制造技术

5.4.4?空间制造与行星工业前景

5.5?智能制造的政策环境与国际合作

5.5.1?国家智能制造战略与政策体系

5.5.2?区域与行业智能制造示范工程

5.5.3?国际智能制造体系比较

5.5.4?智能制造的伦理与治理框架

参考文献

前言

在全球产业变革与技术迭代的双重驱动下，制造业正加速从“规模效率优先”向“精准价值创造”转型。劳动力成本攀升、市场需求碎片化、资源环境约束收紧等现实挑战，与人工智能、数字孪生、5G等新一代信息技术的突破式发展深度交织，推动智能制造成为各国抢占产业制高点的核心战略。从德国“工业4.0”、美国“先进制造伙伴计划”到中国“中国制造2025”，智能制造已从早期的“技术单点突破”迈入“体系化协同发展”的新阶段，成为驱动全球制造业升级的关键引擎。

然而，智能制造的落地实践与价值释放，离不开科学管理的支撑与赋能。相较于传统制造模式，智能制造项目具有技术集成度高、跨部门协作需求强、实施周期长等显著特点，其复杂性远超以往，仅靠技术堆砌无法实现真正的转型目标。唯有通过有效的管理，才能打通数据壁垒、优化资源配置、协调生态协同，让智能技术深度融入设计、生产、运维、服务全生命周期，最终实现效率提升、成本优化与模式创新的核心价值。

如今，数据驱动、人工智能等新技术与制造场景深度融合，显著提升生产质效并重构了生产技术体系，更推动管理模式从“经验决策”转向“算法驱动”。在此背景下，市场对既懂前沿技术又通晓智能管理的复合型人才需求日益迫切，高校人才培养与企业转型实践，均亟须一套涵盖技术、管理、创新、实践的一体化知识逻辑提供支撑。因此，系统梳理智能制造的时代背景，构建适配的管理逻辑与方法体系，已成为产业发展与教育改革的共同诉求，这也正是本书编写的初衷与价值所在。

本书遵循从基础认知到体系构建再到能力落地的递进式编写逻辑，以夯实基础、聚焦管理、构建系统、驱动创新、落地实践为主线，完整覆盖智能制造从技术突破到价值实现的全过程需求。编写过程中严格遵循“理论够用、实践导向、创新引领”原则，先通过智能制造基础模块夯实技术底座，明确数字化、智能化技术体系的核心构成；再以智能制造管理模块搭建管理框架，实现技术与管理的深度耦合；随后通过智能制造系统模块完成体系集成，形成从装备到平台的系统认知；进而以智能制造体系创新模块突破发展瓶颈，覆盖技术、组织、生态等多维度创新；最终以实践与未来发展模块落地应用场景，完成理论学习到实践应用再到趋势预判的闭环。这种逻辑设计既符合认知规律，又紧扣产业转型中“技术落地需管理支撑、系统运行需创新驱动”的核心痛点。

与同类图书相比，本书的核心特色体现在两个方面：一是技术与管理深度融合，突破重技术轻管理的传统框架，将人工智能、数字孪生等技术贯穿于管理全流程，体现智能制造的系统性；二是内容前沿且务实，融入《“十四五”智能制造发展规划》等最新政策、工业互联网平台协同等产业实践，同步更新汽车、航空航天等行业案例，兼顾理论性与实操性。

在编写思路上，我们遵循从基础到进阶、从理论到实践的认知规律：先通过技术基础模块建立核心概念认知，再通过管理与系统模块深化逻辑理解，最后通过创新与实践模块落地应用能力。阅读过程中可结合虚拟仿真平台或企业案例展开，帮助读者实现知识转化；读者阅读时建议优先掌握核心技术原理，再通过案例分析强化知识应用，形成认知、理解与应用的完整链路。

本书的编写离不开多方支持，感谢所在高校提供的教学调研与学术交流平台，感谢行业内专家提出的宝贵修改意见，也感谢参考文献作者的研究成果为教材提供理论支撑，更感谢编写团队成员的通力合作。由于编者水平有限，书中难免存在不足，敬请广大读者、同行教师与行业专家批评指正。

本书的出版得到2025年西安理工大学本科教材建设项目经费（No.105-251022603）的支持，本书的研究成果得到2025年度教育部人文社会科学研究青年基金项目（No.25YJC630113）、2025年度陕西省教师教育改革与教师发展研究项目（No.SJS2025ZK074）、陕西省哲学社会科学研究专项2025年度人工智能背景下陕西MBA教育转型升级研究项目（合作项目）（No.2025HZ1457）、2026年陕西省创新能力支撑计划项目（No.2026GH-YBXM-161）、陕西省教育厅一般专项科学研究计划项目（人文专项）（No.25JK0162），以及2025年陕西省研究生教育综合改革研究与实践项目（No.YJSZG2025087）的支持，在此一并致谢！特别感谢中国科学技术出版社对本书出版工作的高度重视与大力支持，感谢编辑及出版团队在选题策划、编辑加工、审校完善和出版发行过程中的辛勤努力与专业工作。