【作 者】庄红权、刘杨：清华大学出版社
【摘 要】文章在分析《中国制造2025》国家战略要求和行业发展背景的基础上，提出构建"纸质图书+专业知识库+云服务平台"架构的智能制造专业知识服务系统，以将智能制造相关知识全方位、多维度地展现给读者，为智能制造行业从业者扫清认知上的障碍，为实现我国制造业由大变强的目标做出切实贡献。
【关键词】智能制造；知识库；知识服务
一、《中国制造2025》推进实施制造强国战略
制造业是立国之本，兴国之器，强国之基。党的十九大提出加快建设制造强国，加快发展先进制造业。2015年国务院发布的《中国制造2025》，从国家层面确定了今后30年建设制造强国的总体战略：以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，实现制造业由大变强的历史跨越。
智能制造是一个“大系统”，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节，由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统以及工业智联网和智能制造云两大撑系统集合而成。其中，智能产品是主体，智能生产是主线，以智能服务为中心的产业模式变革是主题，工业智能网和智能制造云是支撑，系统集成将智能制造各功能系统和支撑系统集成为新一代的智能制造系统。面对以智能制造为核心技术的新一轮工业革命，世界各国尤其是发达国家都结合自身优势积极采取行动，抢占未来发展的战略制高点，将发展智能制造作为本国构建新形势下制造业竞争优势的关键举措，并提出了相应的发展技术路线。
二、行业需要威权的智能制造技术资料
在加快推进实施“中国制造2025”这一宏伟战略过程中，智能制造的方向是发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。政府、工业界和学术界都认识到智能制造的重要性，智能制造的实践行动已经在我国各行各业如火如荼地展开，智能制造蓝图气势磅礴、宏伟壮观，但很多企业在实施过程中却无从下手，主要表现在以下方面。
1.企业智能制造发展路径不清晰
企业是实施智能转型的主体，而国内企业对智能制造内涵的认识和理解差异较大。如CPS（cyber-physical system，信息-物理系统）是工业4.0和智能制造的核心要素，CPS万不能离开数字孪生体（digital twin），可数字孪生体到底如何构建？企业工程师少有人能够道来。由于对推进智能制造的发展路径不够清晰，大多数企业没有完成数字化转型。因此，要实现智能制造，各个企业必须夯实智能制造基础，分阶段推进技术改造、智能升级。
2.智能制造系统解决方案供给能力不足
企业智能制造发展需要装备、自动化、软件、信息技术等不同领域企业紧密合作、协同创新，产业链各环节企业分工协作、共同发展，形成以智能制造系统集成商为核心，各领域领先企业联合推进，一大批定位于细分领域的“专精特”企业深度参与的智能制造发展生态体系。但受核心技术薄弱、人才缺失、应用领域单一等因素影响，我国的智能制造系统集成商普遍规模不大，国产智能制造系统解决方案还有待完善。
3.智能制造行业发展需要以人为本
推进智能制造，需要一批能够突破智能制造关键技术，带动制造业智能转型的高层次领军人才；一批既擅长制造企业管理，又熟悉信息技术的复合型人才；一批能够开展智能制造技术开发、技术改进、业务指导的专业技术人才，一批门类齐全、技艺精湛、爱岗敬业的高技能人才。作为一个新兴交叉行业，智能制造技术的教育和培训已经成为推进智能制造的当务之急。
智能制造行业发展需要权威的知识体系。智能制造是一个多学科、多目标、多主体的交叉领域，其内涵、外延及相关技术都处于日新月异的发展之中，业界亟须从总体上把握清晰的中国智能制造发展技术路线，以及对企业推进智能制造落地实施明确的技术指导。此外，面对网络上难辨真伪的海量数据，企业和个人用户还需要一个专业、权威的资源库来检索、阅读相关信息，以确保所了解知识的正确性和权威性。为此，中国机械工程学会和清华大学出版社组织领域内多名院士、专家，经过反复磋商、深入论证，整合国内外优质资源编写了一套“智能制造系列丛书”，并构建了“智能制造知识库及服务平台”，将智能制造相关知识全方位、多维度地展现给读者，为从业者扫清了认知上的障碍，为实现我国制造业由大变强的目标做出了切实的贡献。
三、构建智能制造专业知识服务系统
智能制造专业知识服务系统以智能制造为主线，以智能制造知识体系为核心，围绕知识体系建设智能制造全领域多形式的知识库，通过纸质书结合增强出版、电子书结合数据库的方式，以多种媒体形态全方位、多维度地展示中国智能制造发展的技术路线，利用软件技术平台为智能制造行业人员提供学习、科研、生产等多个维度的获知过程，为“中国制造”培养专业人才，为智能制造行业交流提供便捷途径，为企业推进智能制造落地实施提供系统的技术指导，为智能制造产业升级提供案例经验，为智能制造行业发展提供更大程度的便利。
智能制造专业知识服务系统主要包括以下三大部分。
1.“智能制造系列丛书”
“智能制造系列丛书”由周济院士领衔，李培根、谭建荣两位院士牵头，围绕智能制造技术体系对智能制造的知识体系进行系统梳理，构建了6大板块、32个分册体系，由我国智能制造产业中对相关细分领域有深度研究和实践贡献的专家和学者作为分册的负责人，旨在为我国制造行业提供一个清晰的发展技术路线，为企业推进智能制造落地实施提供明确的技术指导。
“智能制造系列丛书”6大板块包括智能制造基础、智能制造模式、智能设计、智能传感与装备、智能制造使能技术和智能制造管理技术，围绕智能制造技术体系重点阐述以下六点：（1）智能制造基础，包括智能制造发展概貌，智能制造标准化，智能制造实践，工业云研究与实践；（2）智能制造模式，包括未来制造新模式，绿色设计与制造，智能制造服务技术；（3）智能设计，包括智能设计理论与方法，优化驱动的设计方法，工程物理系统建模理论、方法与应用，大批量定制技术；（4）智能传感与装备，包括材料成形过程模拟，新一代智能化数控系统，智能传感系统，智能装备，智能机器人；（5）智能制造使能技术，包括工业物联网技术及应用，机器大数据分析方法与应用，智能制造的信息安全，虚拟现实与增强现实技术，基于状态的维修决策理论与方法，制造业知识工程，增材制造技术；（6）智能制造管理技术，包括数字化与智能化车间，智慧物流与智慧供应链，智能车间的大数据应用，数据驱动与企业管理，精益制造与管理。
本套丛书6大板块的划分反映了院士和专家对智能制造体系结构的观点，32个分册的内在逻辑则反映了对智造要素有机关系的分析，这本身就是对智能制造体系顶层设计的一大贡献。各分册的主编都是来自我国智能制造产业各细分领域的专家和学者，从而使本套丛书内容的专业性和实用性得到保证，同时也反映了我国在智能制造领域的重要成果，对提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新具有重要价值。
2.智能制造知识库
智能制造知识库包括智能制造知识体系以及围绕知识体系的各类数字资源。智能制造知识体系在“智能制造系列丛书”构建的知识系统框架基础上，制定了具有权威性和全面性的智能制造知识图谱，并以知识图谱为核心组织国内外智能制造专家组建项目建设委员会，征集同期创作智能制造多形式资源，围绕其知识体系结构建设智能制造全领域覆盖、多形式表现的知识库。
智能制造知识库依照图书的6个板块划分体系，主要包括：（1）增强出版的电子书；（2）配套电子书的微课；（3）基于子模块体系的课件；（4）基于子模块体系的案例；（5）基于子模块体系的视频资源；（6）基于子模块体系的VR/AR资源；（7）智能制造标准信息；（8）智能制造专家信息；（9）智能制造产品信息；（10）智能制造基础文献。知识库的内容会随着智能制造技术的进步和行业的发展不断补充和更新。智能制造知识库以图书结合音视频、期刊文献、专家信息等数字资源库的形式，能够有效增强图书的技术实用性和现实传播性。图书结合音视频与数字网络出版物这一表现方式，既克服了图书内容呈现的局限性，也可以同步增添或更新资源库，丰富行业信息，真正做到为智能制造行业发展提供帮助，为智能制造行业科研人员、生产人员、管理人员及学生等提供知识服务，为行业发展提供强有力的支持，服务于企业、教育、国家，具有极大的社会效益。
3.智能制造知识服务平台
智能制造知识服务平台基于互联网平台，综合应用云计算、大数据、人工智能、数字媒体技术、版权保护、知识管理与服务等技术，立足于智能制造行业内容资源库对内容资源进行知识化加工，构建智能制造行业知识库；通过智能制造知识服务平台网站门户，面向智能制造行业用户提供专业知识服务。从架构上来讲，智能制造知识服务平台主要以智能制造知识图谱为核心，提供内容管理、知识化加工和知识服务三个层次的功能。
（1）知识图谱
智能制造知识服务平台提供的内容管理、知识化加工和知识服务也是智能制造知识图谱的构建和应用过程。知识图谱是通过图模型来描述知识资源之间的关联关系的一种方法，用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识之间的相互联系。知识图谱用于表达规范的高质量数据，这种表达规范的数据能够提供更加精准的搜索、问答和辅助决策。知识图谱的构建需要通过数据采集、知识抽取导入，综合利用知识推理、知识融合、知识挖掘等技术提升知识图谱质量，然后根据需求设计不同的知识访问和知识呈现方式。
（2）内容管理
内容管理主要指管理智能制造行业内容资源数据库，涉及文字、图片以及音视频等多模态内容。多模态内容管理基于非结构化文档管理，提供覆盖多模态数字内容资源的采集、加工、管理、发布、检索、信息资源整合等功能，是一套基于网络平台，用于知识库创建、生产、管理、维护和发布的全面解决方案。在统一的内容模型和知识框架下，内容管理能实现多维多源内容资源的深度整合，针对多模态内容资源，采用结构化、半结构化和非结构化的全媒体数据技术，使用多引擎储存、管理和索引框模式，以实现最优的管理和最大的存储效率。
（3）知识加工
知识加工是把智能制造行业内容资源数据库加工为方便对外提供知识服务的一系列功能，也是把结构化和非结构化数据转化为知识库的过程。知识加工主要是利用人工参与和人工智能技术相结合的方式，基于智能制造知识体系，针对收集的各类智能制造数字资源进行碎片化加工、分类和标引，再把标引后的碎片化内容资源进行关联和智能匹配，结合已有的领域词表，利用信息抽取、知识表示、知识融合、知识推理等技术手段，实现智能制造领域知识图谱的构建。基于智能制造知识体系，通过树状结构展现，形成智能制造领域知识树：以智能制造为树根，以相关领域为树干，以具体的知识点和行业术语为树叶，形成资源展示树，通过对资源、领域、学者、机构、地理等之间的关系挖掘，建立系统化的学术关系网络，可分别以专家和机构为核心，建立专家库和学者库。基于知识加工形成的知识库，能为用户提供高层次的知识服务。
（4）知识服务
知识服务主要面向智能制造行业用户，通过知识服务平台网站门户，以检索、推荐和主题服务的方式为用户提供专业科研、决策、运营、学习、监管、情报、行业资讯等方面的服务。
检索服务主要是满足用户的多重检索需求，快速定位检索结果，系统提供普通检索、高级检索，为用户提供多种模式的检索结果展示界面和检索结果排序策略，满足多样化的用户需求。推荐服务主要是基于用户注册信息、用户访问内容、用户访问行为或者类似用户的访问信息，为用户推荐合适的内容信息，满足用户个性化、精准化的学习需求。主题服务则从企业的业务体系、岗位体系、研发体系、技术体系、产品体系、问题主题出发，从多个维度进行智能化自动标引，形成面向问题的知识矩阵，通过主题和具体问题两个维度快速找到精准知识。
四、结语
推进智能制造是我国实现制造业由大变强的重大战略，由中国机械工程学会和清华大学出版社组织国内顶级行业专家构建的“纸质图书+专业知识库+云服务平台”智能制造专业知识服务系统，面向智能制造行业，应用云计算、大数据、人工智能、数字媒体技术、版权保护、知识管理与服务等技术，针对传统出版进行创新和改革，是“纸质图书+数字化资源+信息技术+软件平台”的融合出版形态，大大提高了图书内容的普及率，为智能制造行业学术人员、企业人员提供行业知识服务，为行业发展提供强有力的支持，具有较大的社会效益。智能制造专业知识服务系统的成功运营，必将极大地促进智能制造行业的健康发展。
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