題目智能制造的概念、研究內容及特點：摘要概括了智能制造的概念;分析了智能制造的研究內容；闡述了智能制造的概述了智能制造系統的特點。：關鍵詞智能制造；智能制造系統；智能制造技術；智能機器；智能化；1智能制造應當包含智能制造技(intelligentmanufacturingtechnology，IMT)和智能制造系統(intelligentmanufacturingsystem，IMS)。智能制造技術是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構思和決策等智能活動,并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來,將其貫穿應用于整個制造企業的各個子系統(如經營決策、采購、產品設計、生產計劃、制造、裝以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和集成化,從而取代或延伸制造環境中專家的部分腦力勞動,并對制造業專家的智能信息進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展的一種極大地提高生產效率的先進制造技術[1]。智能制造系統是指基于IMT,利用計算機綜合應用人工智能技術(如人工神經術、制造技術、信息技術、自動化技術、并行工程、生命科學和系統工程理論與方法,在國際標準化和互換性的基礎上,使整個企業制造系統中的各個子系統分別智能化,并使制造系統形成由網絡集成的、高度自動化的一種制造系統。IMS是智能技術集成應用的環境,也是智能制造模式展現的載體。IMS理念建立在自組織、分布自治和社會生態學機制上,目的是通過設備柔性和計算機人工智能控制,境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知識在制造活動中的價值地位,而知識經濟又是繼工業經濟后的主體經濟形式,所以智能制造就成為影響未來經濟發展過程的制造業的重要生產模式。2根據國內現有的工作基礎和國家的需要,以及IMT&IMS研究與開發工作的特點,我們認為近期的研究點應該放在IMT&IMS的關鍵基礎技術上,它主要智能制造系統理論基礎與設計技術、制造智能理論及處理技術、智能制造單元技術的集成等。[2]2.1智能制造系統理論基礎與設計技術2.11體系結構與發展戰略需要繼續完善發展IMS概念體系,繼續研究IMS的系統組成和發展方向以及跟蹤國際上該領域的研究前沿。2.12開發環境與設計方法學IMS的開發與設計方法將有別于現有任何制造系統的設計方法,因為IMS是面向整個制造過程的系統和各個環節的“智能化”的。因此,有必要研究IMS的設過程的標準化、模塊化和通用化。2.13評價技術研究制造過程中的設計評價、生產評價、材料評價、管理評價、市場評價、經濟評價、報價評價和功能評價等問題。2.2制造智能理論及處理技術現代工業生產作為一個有機整體不僅是指各制造環節之間存在的技術型聯系,而且還表現在人類專家的制造智能的統一體特性方面。制造智能理論及處理技術就是要研究整個制造環境中的各種智能源的開發、描述、集成、共享與處理,最后生成智能機器的智能活動,具體研究內容包括:2.21制造環境的描述與建模研究描述制造環境的一致性概念體系、制造過程建模,影響制造過程的多因素分析與不確定性處理。2.22造智能的集成與共享。2.23智能活動的生成與融合研究智能活動的生成策略,智能活動的機器化技術。2.3智能制造單元技術的集成近10年來,人工智能在制造領域中的應用研究取得較大進展,建立了一些智能制造單元技術。為了應用于實際制造過程和面向21世紀制造工業,這些單元技術除了需要進一步完善與發展外,更重要的是研究如何集成這些單元技術。2.31并行智能設計并行工程方法學這一概念是1986年由美國國防部定義,并首先應用于美國軍事武器系統開發計劃DOSCALS的。為了制造過程的設計階段能有效地模仿由來自各環節制造專家組成的專家組的智能行為,集成和共享各環節與各方面的制造智能,并行地開展產品環節的設計工作,必須研究并行智能設計的支撐環境、產品描述的統一模型、設計智能交互和并行智能設計方法學。2.32生產過程的智能調度、規劃、仿真與優化現代生產過程要面臨多信息源、多因素、多對象的及時處理問題,生產過程的調度與規劃中的智能決策問題的研究是迫在眉睫的。仿真與優化是實現設計和過程評估的有效途徑。目前,更強調對設計、制造、裝配、使用、維修等過程的優化與動態仿真。2.33產品質量信息的智能處理系統研究整個制造過程的“全質量”模型和建立相應的質量數據庫,研究質量狀態的智能決策和質量過程的智能控制。2.34制造過程與系統的智能監視、診斷、補償與控制研究面向在強干擾、多因素條件下監視與診斷模型,研究制造過程的動態辨識與自適應技術。2.35生產與經營竹理的智能決策系統研究多因素、多目標智能決策模型,研究生產過程的實時跟蹤技術,研究產品市場評估與預測模型。2.4知識庫系統與網絡技術的支撐,在IMT&IMS研究中占有垂要地位。2.41分布式異構聯想知識庫系統研究知識庫異構、知識庫分布式策略與維修、知識庫聯想和分布數據庫技術。2.42信息控制與網絡通訊技術研究IMS中各種信息的交換接口、網絡通訊技術、系統操作控制策略。2.5智能機器的設計智能機器是IMS中模仿人類專家智能活動的工具之一,是新一代的制造工具,因而,研究智能機器的設計方法及其相關技術將有劃時代的意義。2.51機器人智能技術智能機器人將在IMS中占有重要的地位,主要體現在機器的視覺和機器人控制兩個方而、有必要研究智能機器眼（視覺）、信聲倉感知與鉀能傳感器、智能機器手（控制）和智能機器的自適應定位與夾具設計等技術。2.52機器自學習與自維護技術研究智能機器的自適應學習模型,系統誤差的自動恢復與維護技術。2.53智能制造單元機的設計與制造研究智能制造單元機的結構組成與設計方法、新型材料的應用技術。2.6制造中人的因素IMS的宗旨之一就是減輕人類制造專家的艱苦的腦力勞動負擔,因此,與腦力勞動有密切聯系的制造中人的因素理應受到充分的重視,研究內容包括：2.61人一系統柔性交互技術研究人一系統柔性、聯想、容錯交互模型以及交互環境。2.62未來制造環境的設計3律共同作用的結果,上層M-IS的規劃調度是為了確保整個系統能有機協同地工作,而M-IS自身的自律控制則是為了根據自身狀況和復雜多變的環境,尋求最佳途徑完成工作任務。因此,決策組織級要求有較強的推理決策能力；調度執行級,完成由決策組織級下達的任務,并調度下一層的若干個M-IS并行協同作業。M-IS是智能系統的基本框架,各種具體的智能系統是在此M-IS基礎之上,對其擴充。具備這種框架的智能系統具有以下特點：①決策智能化；②可構成分布式并行智能系統；能力。從智能制造的系統結構方面來考慮,未來智能制造系統應為分布式自主制造系統（DistributedAutonomousManufacturingSystem）。該系統由若干個智能施主（IntelligentAgent）組成。根據生產任務細化層次的不同,智能施主可以,它調度管理車間的加工設備,它以車間級施主身份參與整個生產活動同時對于一個智能車間而言,其間的智能加工設備也可稱為智能施主,它們直接承擔加工任務。無論哪一級別的施主,它與上層控制系統之間通過網絡實現信息的聯接,各智能加工設備之間通過自動引導小車（AGV）實現物質傳遞。在這樣的制造環境中,產品的生產過程為通過并行智能設計出的產品,經過IMS智能規劃,將產品的加工任務分解成一個個子任務,控制系統將子任務通過網絡向相關施主“廣播”。若某個施主具有完成此子任務的能力,而且當前空閑,則該施主通過網絡向控制系統投出一份“標書”,如加工所需時間,加工所能達到的精度等內容。如果同時有多個施主投出“標書”,那么,控制系統將對各個投標者從加工效率、加工質量等方面加以仲裁,以決定“中標”施主。,則施主申請,由（AGV）將被加工工件送向“中標”的加工設備,否則,“中標”施主還將子任務進一步細分,重復以上過程,,整個加工過程,中標,實現生產結構的自組織。4和傳統的制造系統相比,IMS具有以下幾個特征:(1)自組織能力IMS中的各種組成單元能夠根據工作任務的需要,自行集結成一種超柔性最佳結構,并按照最優的方式運行。其柔性不僅表現在運行方式上,還表現在結構形式上。完成任務后,該結構自行解散,以備在下一個任務中集結成新的結構。自組織能力是IMS的一個重要標志。(2)自律能力IMS具有搜集與理解環境信息及自身的信息,并進行分析判斷和規劃自身行環境和自身作業狀況的信息進行監測和處理,并根據處理結果自行調整控制策略,以采用最佳運行方案。這種自律能力使整個制造系統具備抗干擾自適應和容錯等能力(3)自學習和自維護能力IMS能以原有的專家知識為基礎,在實踐中不斷進行學習,完善系統的知識庫,并刪除庫中不適用的知識,使知識庫更趨合理;同時,還能對系統故障進行自我診斷、排除及修復。這種特征使IMS能夠自我優化并適應各種復雜的環境。(4)整個制造系統的智能集成IMS在強調各個子系統智能化的同時,IMS系統,并把它們集成為一個整體,實現整體的智能化。(5)人機一體化智能系統IMS不單純是“人工智能”系統,而是人機一體化智能系統,是一種混合智能。人機一體化一方面突出人在制造系統中的核心地位,同時在智能機器的配合下,更好地發揮了人的潛能,理解互協作的關系,使兩者在不同的層次上各顯其能,相輔相成。因此,在IMS中,高素質、高智能的人將發揮更好的作用,機器智能和人的智能將真正地集成在一起。(6)虛擬現實這是實現虛擬制造的支持技術,也是實現高水平人機一體化的關鍵技術之一。人機結合的新一代智能界面,使得可用虛擬手段智能地表現現實,它是智能可以看出IMS作為一種模式,性化、集成化和智能化于一身,并不斷向縱深發展的先進制造系統。5[1]楊叔子，丁洪.智能制造技術與智能制造系統的發展與研究[J].中國機械工程1992,3(2):15~18[2]孫大勇.先進制造技術[M].:機械工業出版社,2000,12~13[3]陸甬祥,陳鷹.人機一體化系統與技術——21世紀機械科學的重要發展方向[J].機械工程學報,1994,30(5):1~7[4]王天然,劉海波.自動制造系統的產生與發展[J].信息與控制.2000,29(6):481~487[5]楊叔子，吳波.依托基金項目的開展創新研究[J].中國機械工程,1999,10(9):9~7[6]WrightPK,BourneDA.ManufacturingIntelligence.Addision-Wesley.1988[7]BernoldT.AIinManufacturing.McGraw-Hill,1985