智能制造技术已成为世界制造业发展的一大趋势，正在受到众多工业发达国家的研究和应用。例如，美国提出了基于工业互联网和“新一代机器人”的智能制造布局；德国提出了通过智能制造提升制造业竞争力的4产业倡议；欧盟（EU）、日本、韩国、中国等大型制造业国家提出了相应的智能制造发展战略。显然，智能制造已成为制造业发展的重要方向。

这个特殊问题工程包括十篇论文，其中包括来自中国、美国、英国、瑞典、日本、新加坡和澳大利亚的有影响力的专家发表的两篇论文和八篇研究论文。这些论文集中在广泛的智能制造领域的最新进展，包括智能制造的人工智能（AI）、智能制造的设计、智能制造的人机-物理系统（HCPs）、数字孪生（DTS）和网络物理系统（CPSS）的相关和比较、上下文感知智能产品的设计、智能机床（IMT）、激光焊接状态的在线监测、加工过程的异常诊断、制造系统的工业大数据分析以及中国智能制造的升级途径。

王博士研究论文集中于智能科学到智能制造的人工智能。本文从AI的简要历史出发，提供了制造业人工智能的典型实例。最后指出了智能制造面临的机遇和挑战。智能制造的新机遇可能包括：①远程实时监控和延迟小，②通过机会工艺规划和调度的无缺陷加工；③资产的有效和安全的预测性维护，以及复杂供应链的整体规划和控制。复杂性和不确定性预计将是未来几年制造业面临的主要挑战；然而，人工智能可以提供有用的方法来放松或甚至解决这些挑战。

罗森的观点认为，智能制造设计（DFIM）应被视为智能制造环境下智能产品和服务的设计，特别是新兴的新一代智能制造（NGIM）系统。本文提出了产品-服务-系统（PSS）设计的新兴领域，并提出了DFIM的框架。指出DFIM包括两个方面：第一，设计可能性和机会，探索新的设计概念、产品和服务；第二，设计约束，它涉及传统制造设计（DFM），以避免制造过程限制所施加的约束。

该文由周等等人撰写。从HCPS的角度回顾了智能制造的进化足迹。在HCPs中，物理系统起主体作用，网络系统占主导地位，人起支配作用。在技术方面，HCPs既能揭示技术原理，又能形成智能制造的技术体系。可以得出结论，智能制造的本质是在不同的层次上设计、构建和应用HCPS。本文对NGIM的HCPs的内涵、特点、技术框架和关键技术进行了深入的探讨。最后，他们提出了HCPs对NGIM的主要挑战的展望。

陶等人的研究。比较和比较DTS和CPSS关于智能制造和工业4的相似性和差异性。DTS和CPSS都是智能制造的重要组成部分，受到业界研究者和实践者的广泛关注。本文从多个角度分析DTS和CPSS，以突出它们之间的差异和相关性。这项工作可以帮助其他研究人员更好地理解和使用DTS和CPSS。

刘等人的工作。提出了一个结构化的设计框架，以支持生物启发设计（BID）的上下文感知智能产品。该框架是基于情境功能-行为-结构本体论的理论基础而发展起来的。为了支持不同的概念设计活动，如问题制定、结构重组、行为重建和功能重组，规定了结构化设计过程以利用各种生物启发。现有的设计方法和新兴的设计工具被纳入到框架中。最后，本文提供了一个案例研究，以展示如何可以遵循框架重新设计一个机器人真空吸尘器，使其更加上下文感知。

陈等人的研究。揭示了机床从手工机床（MOMT）向IMT发展的三个阶段，详细介绍了IMT的四种智能控制原理，包括自主感测与连接、自主学习与建模、自主优化决策、自主控制和执行。本文还指出，IMT的本质特征是通过学习获取和积累知识，并提出了一些关键的关键使能技术，如基于指令域的分析方法、基于理论和基于大数据的混合建模技术、双代码控制方法等。在以上研究的基础上，开发了智能化数控系统及工业样机，并进行了三种智能化的实践。

张等人的论文。激光焊接状态在线监测系统的研究焊接状态的在线监测是激光焊接过程的关键，有助于提高焊接接头的强度，提高焊接效率。建立了一种基于焊接过程实时量化特征的焊接状态监测的深度信度网络（DNN）。此外，应用遗传算法对所提出的DBN模型参数进行优化。实验表明，DNN模型在焊接状态监测中具有良好的准确性和鲁棒性。

梁等人的工作。提出了一种数据驱动的异常诊断系统，可以帮助实现数控加工过程中的零缺陷生产。在该系统中，在动态加工过程中不断收集用于状态监测的功率数据，以支持在线诊断分析。预处理机制也被设计成去噪，归一化，并对齐监测数据。从监测数据中提取重要特征，并定义阈值来识别异常。基于历史数据，应用果蝇优化算法对数值进行优化，以实现更精确的检测。

王等人的研究。提出了一种基于雾计算的工业大数据集成与共享（iBDIS）方法，称为“FOG-ICDIS”，为制造系统的大数据分析管理和提供数据。首先，任务流图（TFG）被设计成对数据分析过程建模。其次，介绍了FIG-ICDIS在数据集成和共享方面的功能：TFG管理、编译和运行控制、数据集成模型、基本算法库和管理组件五个模块。最后，通过实例说明了FIMA-ICDIS的实现，通过部署数据生成器执行的分析任务，保证了原始数据的安全性，大大减少了传输数据量，从而减轻了网络流量负载。

周等人的工作。通过进行多个案例研究来解决这个问题：中国企业在发达经济体中与不同顺序的智能制造相比，能在不同的路径上升级智能制造吗？这项研究发现，中国制造业公司有多种途径跨越三个平行的智能制造技术范式，而不是串联。这意味着中国企业可以根据自身的能力和行业特点，制定自己的智能制造升级路径，并将此结果推广到其他追赶型经济体