<智能制造>简介

摘要：介绍了智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，

关键词：智能制造，IMS, IMC, IMT。

一. 智能制造提出的背景

制造业是国民经济的基础工业部门, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。 80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展,但存在着很多问题。 先进的计算机技术和制造技术向产品、 工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战, 传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、 计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术 ( In telligen t M anufactu r ingTechno logy, I M T ) 与智能制造系统( In telligen tM anufactu r ing System , I M S)[1 ]。

90 年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因

总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展 ,为传统的制造业提供了新的发展机遇。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的 “智能制造系统” 、 “信息高速公路” 等国际研究计划 ,无疑是该背景下的产物 ,也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。

二. 智能制造在国际上尚无公认的定义

智能制造在国际上尚无公认的定义。 目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标, 强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力; ②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(A i M )发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、 产品设计、 生产计划、 制造加工、 过程控制、 信息管理、 设备维护等技术型环节的自动化, 发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力, 包括制造智能处理技术、 自组织加工单元、 自组织机器人、 智能生产管理信息系统、 多级竞争式控制网络、 全球通讯与操作网等。

三．智能制造的物质基础及理论基础

1.智能制造系统的物质基础主要有:

(1)数控机床和加工中心 　。

(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期 ,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、 微电子技术与机械工业的结合 — — — 机器人开创了工业生产的新局面 ,使生产结构发生重大变化 ,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、 特定问题的 “智能化孤岛”,如专家系统、 基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统

2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化” 或 “自组织能力” 与个体的 “自主性” 。“智能制造国际合作研究计划J IRPIMS” 明确提出: “智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动 ,并将这种智能活动与智能机器有机融合 ,将整个制造过程从订货、 产品设计、 生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统” 。

四．智能制造系统的特征及框架结构

1.为了提出有我国特色的智能制造模式 ,首先要搞清智能系统应具有什么特征。当前对智能系统的理解有两种不同的意见:一种是从科学的角度来看这个问题的意见 ,即认为只有具备下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能(或部分地) ,又具有与人类实现其智能相似的过程与途径。另一种是从工程的角度来看这个问题的意见 ,即认为一个系统只要具有(或部分具有)人类智能就称为智能系统 ,而不管实现其智能的过程与途径。我们这里所讨论的问题是关于智能制造系统的问题 ,也就是从工程角度来讨论智能系统的问题。我们认为:在工程上 ,智能系统的特征有以下几个方面 ,具有下列特征之一的系统 ,从工程角度看 ,就可称为智能系统：

(1) 多信息感知与融合;

(2) 知识表达、 获取、 存储和处理(主要是识别、 设计、 计算、 优化、 推理与决策) ;

(3) 联想记忆与智能控制;

(4) 自治性 自相似、 自学习、 自适应、 自组织、自维护;

(5) 机器智能的演绎(分解)与归纳(集成) ;

(6) 容错。

2.智能制造系统模式的框架结构

整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、 管理层、 计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、 自适应、 自组织、 自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、 招标、 投标及电子商务 ,还可形成虚拟制造的支持环境。

制造业是国家经济和综合国力的基础 ,被称为“立国之本 ” 。而我国的制造工业与发达国家相比 ,差距很大 ,主要表现为自主开发能力和技术创新能力薄弱 ,核心技术、 关键技术仍依赖进口。对此 ,我国已引起重视 ,在“ 九五 ” 科技规划和 15年科技发展规划中 ,将先进制造技术列为重点发展领域之一。进入 21世纪 ,经济全球化的进程日益加快 ,制造业领域的竞争日益加剧 ,而竞争的核心是先进制造技术。在此环境下 ,我们只有抓住机遇 ,迎接挑战 ,利用先进制造技术改造传统产业 ,实现技术创新、 机制创新、 管理创新及人才创新 ,才能实现我国跻身世界制造强国的目标。

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