适读人群 ：制造业管理及研究人员

软件化的工业技术

软件定义的生产体系

生产关系的优化和重构

从源头到本质、从方法到实践论述智能制造的本质

中国工程院院士、华中科技大学原校长李培根；中国科学院院士、生物物理研究所研究员陈润生；中国工程院院士、中国航天科工集团科技委委员刘永才；中国船舶集团有限公司总经理杨金成；中国工程院制造业研究室主任、国家制造强国战略咨询委员会委员屈贤明；华为公司董事、首席信息官陶景文；中国工程院战略咨询中心制造业研究室外聘专家、国家智能制造标准化专家咨询组副组长董景辰；清华大学软件学院院长、教授王建民；哈尔滨工程大学党委副书记、教授夏桂华；一汽解放集团股份有限公司董事长胡汉杰；中国航空研究院科技委主任孙侠生；北京联讯动力咨询公司总经理林雪萍倾情

本书对智能制造的定义进行了分级解读。制造是工业体系，隶属于自然科学领域；智能是人类的特有属性，隶属于社会科学领域。理解智能制造的本质，首先要解剖这四个字。“造”仅仅是生产的概念；“制”则含有的思想，也是制度、标准、规范、方法；制造不同于生产。制造包含了产品策划、概念设计、方案设计、产品设计、试制、试验、批生产、交付及交付后的运营、维护维修，以及管理和决策的方方面面，制造包含生产。人工智能是把人类已经拥有的、常年积累的算法、方法和知识，转变成软件和模型，由计算机执行的过程。人类通过工业积累了大量有关产品研制的设计知识、工艺知识、生产知识、设备维修知识、管理和决策知识等，而且这些知识经过反复验证被证明是成熟的。人类把这些知识转变成工业软件和数字化的产品模型，这些软件和模型在计算机上的执行，实现了对数字产品和物理产品更好的控制，对制造资源更优化的配置，形成了全新的产业形态，这就是智能制造的本质。

宁振波

研究员，中国航空工业集团信息技术中心原首席顾问，工信部首批两化融合专家，国家复杂产品智能制造重点实验室学术委员会委员，曾任航空工业西安飞机设计研究所研究室主任、航空工业301研究所副总工程师、金航数码科技有限责任公司副总经理、西北工业大学兼职教授，2019年出任中国船舶独立董事。

多年来担任多个行业和企事业单位外聘专家，参与CCTV多个工业制造的电视片制作专访栏目。参加多型飞机研制，多次获科技进步奖，荣立多级别的一、二、三等功十余次。

2002年参与飞机制造业数字化工程并编制八册数百万字系列丛书。近15年来，发表有关制造业数字化设计、制造、试验、管理以及智能制造的学论文数百篇，被国家图书馆收录多篇。2017年参与编写中国工程院周济院长主持的《中国智能制造发展战略研究》。著作有：《三体智能》（2016年）、《智能制造术语解读》（2018年）、《铸·魂：软件定义制造》（2020年）。2004年获国家科技进步二等奖，2019年12月12日在获“2019第15届光华龙腾奖·中国设计贡献奖金质奖章—新中国成立70年·中国设计70人”。

宁振波先生在数字化、智能化设计与制造领域有很深的理论素养，且有丰富的实践经验。更难得的是，他在诸多问题上有自己的独到见解。《智能制造的本质》一书，总结了他学习智能制造的心得，也凝结了他在实践中的感悟。这本书值得广大从事智能制造相关工作的人士学习参考。

——华中科技大学原校长、中国工程院院士，李培根

数字化转型的显著特征，正给各行各业带来的变化。数字化技术和制造业的深度融合是进入智能制造大门的金钥匙。宁振波老师在本书中结合自身的深入研究思考和前瞻洞见，对智能制造的本质展开了一系列深入的论述，对广大制造企业的数字化转型和智能制造的进步有很强的指导性，值得一读。

——中国科学院院士、生物物理研究所研究员，陈润生

《智能制造的本质》一书是作者基于长期从事飞机设计制造的实践所积累的丰富、深刻认识，对智能制造的定义、内涵、本质、来源、演变、发展及落地实施进行了、精辟的论述，书末还附有作者对飞机设计技术发展的总结。该书对于当前数字经济发展、数字中国建设具有特别重要的意义，非常值得阅读、学习。

——中国航天科工集团科技委委员、中国工程院院士，刘永才

智能制造的本质一书解读了智能制造的内涵，对隶属于人文社会科学领域的智能和自然科学领域的工业和制造做了详细的解剖。从飞机这个复杂产品入手，从产品策划、概念设计、方案设计、产品设计、试制、试验、批生产、交付以及交付后的运营、维护维修，以及各类管理和决策等方面，性地分析了智能制造，是一本有自己独立思考和创新思想的好书，对当今中国工业和制造业的数字化转型有着深刻的意义，特此。

——中国船舶集团有限公司总经理，杨金成

《智能制造的本质》一书，从工业历程开始，重点放在复杂产品研制流程的解析上，并把先进的数字化技术广泛应用于制造业，提升制造业的产品质量，提高企业效益，后完成传统制造业的升级改造。这也是国家推动的数字化转型的内涵。因此，现阶段把智能制造的本质、实质和内涵定义为数字化是准确的。特别从事工业和制造业的工程师、技术人员和管理人员学习。

——中国工程院制造业研究室主任、国家制造强国战略咨询委员会委员，屈贤明

智能制造通过引入数字技术，打破物理与数字空间边界，从而实现贯穿产品设计、制造和运行（维护）的产品全生命周期重定义，从设计态到运行态实现全要素的连接和实时反馈，加速围绕快速变化的用户需求和提升用户体验所做的创新，是制造业数字化转型的核心关键。本书结合作者在航空工业多年的实践经验，从源头到本质，从方法到实践，对智能制造进行了清晰和卓见的阐述。此书给开展企业数字化转型的同仁们。

——华为公司董事、首席信息官，陶景文

什么是智能制造？这个问题从国内引入智能制造这个概念开始，一直是业内讨论的热点。作者长期从事航空工业的智能制造实践，有丰富的实战经验。现在将自己的切身体会上升到理论的高度，对智能制造的本质做了深入浅出的表述，必将对学术界和企业界起到很好的指导作用。

——中国工程院战略咨询中心制造业研究室外聘专家、国家智能制造标准化专家咨询组副组长，董景辰

本书从作者几十年飞机研制的实践出发，尤其围绕20多年前中国架全数字样机的研制工作，是攻坚克难后积累的经验和知识点的深刻总结。从飞机研制的设计、工艺、制造、试验、保障全过程的角度，对智能制造的定义、内涵、本质、架构、技术、未来等进行了、深入的论述。本书对于当前产业数字化转型、数字中国建设具有特别重要的意义，特别从事工业和制造业、智能制造、工业互联网、数字化转型、工业软件开发的企业、研究机构、政府科技与产业管理部门以及理工科大学的相关老师和同学们研究学习。

——清华大学软件学院院长、教授，王建民

本书从飞机研制入手，深刻解读了智能制造一词的本质，是我看到的本从工程实践总结提升到如此理论高度的著作。中国工程院发布的中国智能制造的发展路径是“机械化-电气化-自动化-数字化-智能化”五部曲，本书深入浅出地阐述了为何必须打好企业数字化转型这一仗：企业数字化程度越高，就离智能制造越近。然而，智能制造的基础是工业软件的化应用，高端工业软件是国家间竞争的重要领域，作者的前一本书《铸魂：软件定义制造》对此有全面的论述。本书面向理工科大学的研究生和制造业企业技术人员，能够开阔视野、增长知识、提高能力，是一本难得的好书。

——哈尔滨工程大学党委副书记、教授，夏桂华

宁振波老师在本书中瞄准智能制造的起源、发展和未来， 结合自身在飞机设计制造行业的实践经验和对智能制造的深刻思考，对“数智转型”这一时代热点课题进行了精彩独到的回应，对智能制造的本质、核心、关键均做了阐述。在新一轮科技背景下，对于各企业转型转什么、如何转等都有很强的指导和借鉴意义， 是一本既有理论高度又有实践深度的好书，会给处于数字变革不同阶段的各企业提供很多新思路，十分。

——一汽解放集团股份有限公司董事长，胡汉杰

以智能制造为主线的工业体系转型升级是大势。如何准确、全面、深入地理解智能制造？ 作者结合自身几十年来从事飞机研制的经历、长期思考与实践，给出了一个合理的答案；20 世纪80 年代以后，波音公司引领的飞机数字化研发体系的建设就是一个很好的案例，智能制造的本质就是数字化， 就是工业软件的大规模应用与推动。因此本书给从事制造业的管理者、工程师以及理工科大学教师和学生学习。

——中国航空研究院科技委主任，孙侠生

智能制造是一个时代的热点话题。它在为工厂现场提供答案的同时，也抛出了很多棘手的问题。凭借多年的飞机制造经验与广泛调研的知识沉淀，宁老师以非凡的勇气和宽广的视角， 伸手接住并回答了这样的困惑， 从而让工厂的实践变得更加丰满。立体剖析，丝丝入扣，值得一阅。

——北京联讯动力咨询公司总经理，林雪萍

自 序

第一章 制造技术的发展、演化、进步和变革

第一节 秦始皇一统天下的秘密

第二节 蒸汽机：次工业的基础

第三节 电力和流水线：第二次工业的进步

第四节 计算机与核能：第三次工业的起飞

第五节 走向智能：第四次工业的曙光

第二章 智能制造的本质

节 什么是智能制造

第二节 智能制造的体系和架构

第三节 软件化的工业技术

第四节 软件定义的生产体系

第五节 生产关系的优化和重构

第三章 智能制造溯源之路

节 深入认识BOM和BOP

第二节 从数字化产品定义（DPD）开始

第三节 嵌入式软件是产品构成

第四节 复杂产品的解耦与重构

第五节 企业流程与持续优化

第四章 打好基础，落地生根

节 PLM：产品全寿命周期概览

第二节 数字化：从工程研制阶段开始

第三节 上甘岭：从数字样机到MBD

第四节 提性能：用数字仿真指导试验

第五节 制产品：企业的MBD 战略转型

第六节 保运行：从MBD到IETM再到MRO

第五章 理清概念，轻装前行

节 模型及其演变过程

第二节 从CPS（赛博物理）到HCPS

第三节 数字孪生的过去与未来

第四节 数字化主线串起制造产品的整个流程

第五节 “两化融合”“工业互联网”和“智能制造”

附录

飞机设计技术的发展和展望

飞机研发全寿命周期简述

飞机设计的发展历程

先进飞机设计技术的发展

结束语

术语表

后记

参考文献