面向智能制造的机器智能理论与方法

本书可作为高等院校智能科学与技术、机械工程、工业工程、自动化、计算机科学、数据科学等相关专业高年级本科生和研究生的教材和参考用书，也适合对智能科学、智能制造有兴趣的广大读者阅读。

本书面向智能制造，将机器智能领域的结构模拟、功能模拟、行为模拟与机制模拟方法贯穿应用于制造全过程，阐明机器智能技术发展对制造业的深刻影响，为制造业的智能化改造升级提供参考。在理论方法上，本书从信息理论视角出发，将“数据-信息-知识-智能”转换作为阐述智能科学发展的主线；在应用场景上，本书围绕智能制造全流程涉及的要素，将“产品-工艺-装备-决策”作为介绍机器智能理论方法在智能制造中应用的主线。通过两条主线的贯穿，可以给读者完整的知识、统一的理论和聚焦的应用场景，提升了读者系统化的科学视角高度，也更加落地而具有实用性。
本书可作为高等院校智能科学与技术、机械工程、工业工程、自动化、计算机科学、数据科学等相关专业高年级本科生和研究生的教材和参考用书，也适合对智能科学、智能制造有兴趣的广大读者阅读。

秦威，2019.12-今 上海交通大学，工业工程与管理系，系副主任（分管科研）2017.12-今 上海交通大学，机械与动力工程学院，副教授，博士生导师2014.07-2017.12 上海交通大学，机械与动力工程学院，讲师2016.05-2016.11 中航商用航空发动机制造有限责任公司 工艺技术主管2018.03-2019.03 上海市临港地区智能制造专项办公室 主任助理

第1章绪论001
1.1智能科学技术的历史使命和研究方向001
1.1.1历史使命001
1.1.2研究方向001
1.2机器智能概述003
1.2.1机器智能的定义003
1.2.2机器智能的发展003
1.2.3机器智能技术手段004
1.3智能制造概述005
1.3.1智能制造的定义005
1.3.2智能制造的发展006
1.3.3智能制造的特征007
1.3.4智能制造的实现基础009
1.4机器智能与智能制造011
1.5本书的主要内容和章节安排012
参考文献013
第2章制造系统中的智能化需求场景015
2.1产品的智能化需求015
2.1.1智能产品015
2.1.2产品智能化设计017
2.1.3产品质量自适应控制018
2.2工艺的智能化需求019
2.2.1工艺模型自主生成019
2.2.2工艺路径智能规划020
2.2.3工艺参数自适应优化021
2.3装备的智能化需求023
2.3.1装备自感知与监控023
2.3.2装备故障预测与自诊断025
2.3.3装备自主协同与柔性生产026
2.4决策的智能化需求028
2.4.1智能排产与调度028
2.4.2智能无人物流032
2.4.3人机协作与共融034
2.5本章小结036
参考文献036
第3章面向智能制造的机器智能结构模拟方法与应用039
3.1基于结构模拟的机器智能理论与方法039
3.2结构模拟之人工神经网络模型042
3.2.1单层感知机042
3.2.2多层感知机与BP神经网络047
3.2.3Hopfield反馈神经网络050
3.3结构模拟之卷积神经网络模型053
3.3.1卷积神经网络模型的基本元素053
3.3.2传统卷积神经网络模型056
3.3.3因果卷积神经网络模型057
3.4结构模拟之循环神经网络模型059
3.4.1时序数据060
3.4.2传统循环神经网络模型061
3.4.3长短期记忆网络模型062
3.5结构模拟方法在智能制造中的应用案例064
3.5.1基于LSTM的通风系统热需求功率智能预测064
3.5.2 融合因果卷积与LSTM的锂离子电池状态智能监控068
3.6本章小结080
参考文献081
第4章面向智能制造的机器智能功能模拟方法与应用083
4.1 基于功能模拟的机器智能理论与方法083
4.2功能模拟之因果知识推理方法089
4.2.1数据中的因果关系发现理论089
4.2.2两阶段的因果关系推理方法092
4.2.3基于因果知识的制造系统可观可控分析098
4.3功能模拟之专家系统构建与开发100
4.3.1专家系统的基本概念100
4.3.2专家系统的基本类型104
4.3.3专家系统的开发工具107
4.4功能模拟方法在智能制造中的应用案例109
4.4.1基于知识推理的复杂机械产品装配质量控制109
4.4.2航天结构件的三维数控加工工艺设计专家系统开发121
4.5本章小结126
参考文献127
第5章面向智能制造的机器智能行为模拟方法与应用129
5.1感知-动作系统129
5.2行为模拟之机器感知方法133
5.2.1机器感知基本原理133
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