第1章緒論

1．1群體智能簡介

1．1．1群體智能的含義與特點

1．1．2群體智能算法的分類

1．2制造中的化問題

1．2．1化問題

1．2．2化問題的分類

1．2．3計算復雜性與NP問題

1．3群體智能的應用與發展

1．3．1群體智能的應用

1．3．2群體智能的發展

習題

參考文獻

第2章典型群體智能算法

2．1蟻群算法

2．1．1蟻群算法的起源

2．1．2蟻群算法的求解流程

2．1．3典型應用案例

2．2粒子群優化算法

2．2．1粒子群優化算法的起源

2．2．2粒子群優化算法的求解流程

2．2．3典型應用案例

2．3蜂群算法

2．3．1蜂群算法的起源

2．3．2人工蜂群算法的求解流程

2．3．3典型應用案例

習題

參考文獻

第3章群體智能算法在智能加工中的應用

3．1概述

3．2加工工藝參數優化

3．2．1切削工藝參數優化

3．2．2銑削工藝參數優化

3．3機器人路徑規劃

3．3．1移動機器人路徑規劃

3．3．2機械手臂軌跡規劃

3．4增材制造加工優化

3．4．1拓撲優化

3．4．23D打印路徑優化

習題

參考文獻

第4章群體智能算法在智能車間中的應用

4．1概述

4．2柔性工藝規劃

4．2．1工藝規劃

4．2．2工藝規劃與車間調度集成

4．3智能車間調度

4．3．1柔性作業車間調度

4．3．2置換流水車間調度

4．4裝配序列規劃與平衡

4．4．1裝配序列規劃

4．4．2裝配線平衡

習題

參考文獻

第5章群體智能算法在制造服務中的應用

5．1概述

5．2供應鏈物料采購優化

5．2．1基於JIT的物料采購優化問題

5．2．2粒子群優化算法求解過程

5．2．3實例分析

5．3雲制造服務組合優化

5．3．1問題描述

5．3．2蟻群算法求解過程

5．3．3實例分析

5．4維護、維修和大修優化

5．4．1問題描述

5．4．2蟻群算法求解過程

5．4．3實例分析

習題

參考文獻

在動物社會裡，雖然有些個體微不足道，但群體卻能夠解決單個個體難以解決或不可能解決的復雜問題，例如，螞蟻、蜜蜂、魚以及其他群居動物，它們的群體協調能力令人難以置信。群體智能是在其基礎上，受其群體行為的啟發而發展出來的一種智能形態。簡言之，群體智能是具有簡單智能的個體通過相互協作和組織表現出群體智能行為的特性。群體智能可以在缺乏集中控制和數學模型的前提下表現出求解的明顯優勢，研究學者根據不同自然生物群體行為特征，對自然界群居生物的行為進行模擬，提出了許多群體智能優化算法，諸如蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法等。自1992年蟻群算法被提出之後，群體智能算法就憑借其強大的搜索能力，在工業制造、交通規劃、電力繫統以及航空航天等諸多領域展現出巨大的優勢並得到廣泛應用。
制造業是國民經濟的主體，沒有強大的制造業，就沒有國家和民族的強盛。2015年5月，國務院正式印發《中國制造2025》，智能制造工程是其五大工程之一。隨著新一代信息技術、工業互聯網、5G技術、人工智能等技術的發展，其不斷促進傳統制造業轉型升級，並在制造領域中的應用越來越廣泛。而在整個智能制造過程中，智能加工、智能車間以及智能服務等不同階段需要進行相關參數、方案的確定與決策，以使其實現某些目標的化。傳統的精確優化方法已經難以滿足當前大規模復雜問題的求解，而群體智能算法由於其不需要精確數學模型，可以在較短時間內得到滿意解的明顯優勢得到越來越多研究學者和實際工作者的關注，在實際工程中也得到越來越多的應用。
本書正是在群體智能與智能制造的研究與應用進行得如火如荼之際，將作者與相關學者在其領域的研究成果進行繫統總結，為相關專業的學生與研究人員提供參考。
全書共分五章。
第1章，緒論。介紹群體智能的含義與特點、群體智能算法的分類、制造中的化問題以及群體智能的應用與發展。
第2章，典型群體智能算法。從算法的起源、算法求解流程、典型應用案例等方面對蟻群算法、粒子群優化算法以及蜂群算法等三種典型群體算法進行介紹。根據每種算法提出時的特點，提供了對應案例的詳細求解過程。
第3章，群體智能算法在智能加工中的應用。主要介紹采用第2章所述的三種典型算法在加工工藝參數優化、機器人路徑規劃、增材制造加工優化中的應用。主要包括切削工藝參數優化、銑削工藝參數優化、移動機器人路徑規劃、機械手臂軌跡規劃、拓撲優化以及3D打印路徑優化等。
第4章，群體智能算法在智能車間中的應用。介紹群體智能算法在智能車間中的柔性工藝規劃、智能車間調度、裝配序列規劃與平衡中的應用。主要包括工藝規劃、工藝規劃與車間調度集成、柔性作業車間調度、置換流水車間調度、裝配序列規劃、裝配線平衡等。
第5章，群體智能算法在制造服務中的應用。介紹典型群體智能算法在供應鏈物料采購優化、雲制造服務組合優化以及維護、維修和大修優化等決策應用。
本書的第1章、第5章由鄭州航空工業管理學院張國輝編寫； 第2章、第3章、第4章由鄭州輕工業大學文笑雨編寫。在編寫過程中，在讀碩士研究生廉孝楠、王康紅、孫靖賀、陸熙熙、衛世文、錢運潔、符運站等也都參與了相關資料收集和整理工作，在此對他們表示感謝。
本書在編寫過程中參閱了大量中外文的參考書和文獻資料，主要參考文獻列在了每章之後。在此對國內外相關作者表示衷心的感謝。
感謝清華大學出版社的張秋玲編輯和劉楊編輯，感謝參與資料整理和書稿審定的相關研究生和專家。
由於編者水平有限，本書難免存在疏漏甚至錯誤之處，許多內容還有待於完善和深入研究，敬請讀者批評指正。

編著者2021年12月