1概述

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。

談起智能制造，首先應(yīng)介紹日本在1990年4月所倡導(dǎo)的“智能制造系統(tǒng)IMS”國(guó)際合作研究計(jì)劃。許多發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐洲共同體、加拿大、澳大利亞等參加了該項(xiàng)計(jì)劃。該計(jì)劃共計(jì)劃投資10億美元，對(duì)100個(gè)項(xiàng)目實(shí)施前期科研計(jì)劃。

毫無(wú)疑問(wèn)，智能化是制造自動(dòng)化的發(fā)展方向。在制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計(jì)，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)調(diào)度，故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等*的計(jì)算機(jī)智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方，生產(chǎn)調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合于解決特別復(fù)雜和不確定的問(wèn)題。但同樣顯然的是，要在企業(yè)制造的全過(guò)程中全部實(shí)現(xiàn)智能化，如果不是*做不到的事情，至少也是在遙遠(yuǎn)的將來(lái)。有人甚至提出這樣的問(wèn)題，下個(gè)世紀(jì)會(huì)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化嗎？而如果只是在企業(yè)的某個(gè)局部環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化，而又無(wú)法保證全局的優(yōu)化，則這種智能化的意義是有限的。[1] 

2015年9月10日，工業(yè)和信息化部公布2015年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單，46個(gè)項(xiàng)目入圍。這些項(xiàng)目包括沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司申報(bào)的智能機(jī)床試點(diǎn)、北京航天智造科技發(fā)展有限公司申報(bào)的航天產(chǎn)品智慧云制造試點(diǎn)、中化化肥有限公司申報(bào)的化肥智能制造及服務(wù)試點(diǎn)等。46個(gè)試點(diǎn)示范項(xiàng)目覆蓋了38個(gè)行業(yè)，分布在21個(gè)省，涉及流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、智能制造新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能服務(wù)等6個(gè)類別，體現(xiàn)了行業(yè)、區(qū)域覆蓋面和較強(qiáng)的示范性。沈陽(yáng)機(jī)床也是本次金屬切削機(jī)床行業(yè)中入選的企業(yè)。[1-6] 

工信部在2015年啟動(dòng)實(shí)施“智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)”，主要是直接切入制造活動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)企業(yè)的積極性，注重試點(diǎn)示范項(xiàng)目的成長(zhǎng)性，通過(guò)點(diǎn)上突破，形成有效的經(jīng)驗(yàn)與模式，在制造業(yè)各個(gè)領(lǐng)域加以推廣與應(yīng)用。

工信部部長(zhǎng)苗圩在會(huì)議上表示，智能制造日益成為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢(shì)和核心內(nèi)容，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)工業(yè)向中邁進(jìn)、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要舉措，也是新常態(tài)下打造新的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的必然選擇。而推進(jìn)智能制造是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，也是一件新生事物，這需要一個(gè)不斷探索、試錯(cuò)的過(guò)程，難以一蹴而就，更不能急于求成。為此，“要用好試點(diǎn)示范這個(gè)重要抓手。[4] 

2DNC

DNC早期只是作為解決數(shù)控設(shè)備通訊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，隨著客戶的不斷發(fā)展和成長(zhǎng)，僅僅解決設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代制造企業(yè)的需求。早在90年代初，美國(guó)Predator Software INC就賦予DNC更廣闊的內(nèi)涵—生產(chǎn)設(shè)備和工位智能化聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，這也是全球范圍內(nèi)早且使用成熟的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)——車間內(nèi)“物聯(lián)網(wǎng)”，這也使得DNC成為離散制造業(yè)MES系統(tǒng)*的底層平臺(tái)。DNC必須能夠承載更多的信息。同時(shí)DNC系統(tǒng)必須能有效的結(jié)合*的數(shù)字化的數(shù)據(jù)錄入或讀出技術(shù)，如條碼技術(shù)、射頻技術(shù)、觸屏技術(shù)等，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工位數(shù)字化[5] 

Predator DNC系統(tǒng)的基本功能既是使用1臺(tái)服務(wù)器，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)控設(shè)備進(jìn)行集中智能化聯(lián)網(wǎng)管理（已能在64位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)4096臺(tái)設(shè)備集中聯(lián)網(wǎng)管理）。所有程序編程人員可以在自己的PC上進(jìn)行編程，并上傳至DNC服務(wù)器*的目錄下，而后現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作者即可通過(guò)設(shè)備CNC控制器發(fā)送“下載（LOAD）”指令，從服務(wù)器中下載所需的程序，待程序加工完畢后再通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò)回傳至服務(wù)器中，由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔。這種方式首先大大減少了數(shù)控程序的準(zhǔn)備時(shí)間，消除[7] 了人員在工藝室與設(shè)備端的奔波，并且可*確保程序的完整性和可靠性，消除了很多人為導(dǎo)致的“失誤”，重要的是通過(guò)這套成熟的系統(tǒng)，將企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的所有NC程序都能合理有效的集中管理起來(lái)[5] 

3CIMS

從廣義概念上來(lái)理解，CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)），敏捷制造等都可以看作是智能自動(dòng)化

智能手機(jī)的例子。的確，除了制造過(guò)程本身可以實(shí)現(xiàn)智能化外，還可以逐步實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)，智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，終建立智能制造系統(tǒng)。這可能是實(shí)現(xiàn)智能制造的一種可行途徑

共有幾種*制造模式

4多智能體系統(tǒng)

Agent原為代理商，是指在商品經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中被*代表委托人的一方。后來(lái)被借用到人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域，以描述計(jì)算機(jī)軟件的智能行為，稱為智能體。1992年曾經(jīng)有人預(yù)言：“基于Agent的計(jì)算將可能成為下一代軟件開發(fā)的重大突破。"隨著人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，多智能體系統(tǒng)（Multi-Agent）技術(shù)對(duì)解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中的多領(lǐng)域間的協(xié)調(diào)合作提供了一種智能化的方法，也為系統(tǒng)集成、并行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)智能制造提供了更有效的手段。

5整子系統(tǒng)

整子系統(tǒng)（Holonic System）的基本構(gòu)件是整子（Holon）。Holon是從希臘語(yǔ)借過(guò)來(lái)的，人們用Holon表示系統(tǒng)的小組成個(gè)體，整子系統(tǒng)就是由很多不同種類的整子構(gòu)成。整子的本質(zhì)特征是：

●自治性，每個(gè)整子可以對(duì)其自身的操作行為作出規(guī)劃，可以對(duì)意外事件（如制造資源變化、制造任務(wù)貨物要求變化等）作出反應(yīng)，并且其行為可控；

●合作性，每個(gè)整子可以請(qǐng)求其它整子執(zhí)行某種操作行為，也可以對(duì)其他整子提出的操作申請(qǐng)?zhí)峁┓?wù)；

●智能性，整子具有推理、判斷等智力，這也是它具有自治性和合作性的內(nèi)在原因。整子的上述特點(diǎn)表明，它與智能體的概念相似。由于整子的性，有人把它也譯為系統(tǒng)。

整子系統(tǒng)的特點(diǎn)是：

●敏捷性，具有自組織能力，可快速、可靠地組建新系統(tǒng)。

●柔性，對(duì)于快速變化的市場(chǎng)、變化的制造要求有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

除此之外，還有生物制造、綠色制造、分形制造等模式。

制造模式主要反映了管理科學(xué)的發(fā)展，也是自動(dòng)化、系統(tǒng)技術(shù)的研究成果，它將對(duì)各種單元自動(dòng)化技術(shù)提出新的課題，從而在整體上影響到制造自動(dòng)化的發(fā)展方向。

展望未來(lái)，21世紀(jì)的制造自動(dòng)化將沿著歷史的軌道繼續(xù)前進(jìn)。

6基本原理

智能制造的基本原理

從智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征出發(fā)，在分布式制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，根據(jù)分布式集成的基本思想，應(yīng)用分布式人工智能中多Agent系統(tǒng)的理論與方法，實(shí)現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。根據(jù)分布系統(tǒng)的同構(gòu)特征，在智能制造系統(tǒng)的一種局域?qū)崿F(xiàn)形式基礎(chǔ)上，實(shí)際也反映了基于Internet的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下智能制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模式。

分布式網(wǎng)絡(luò)化的基本構(gòu)思

智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征是個(gè)體制造單元的“自主性”與系統(tǒng)整體的“自組織能力”，其基本格局是分布式多自主體智能系統(tǒng)?；谶@一思想，同時(shí)考慮基于Internet的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以提出適用于中小企業(yè)單位的分布式網(wǎng)絡(luò)化IMS的基本構(gòu)架。一方面通過(guò)Agent賦予各制造單元以自主權(quán)，使其自治獨(dú)立、功能*；另一方面，通過(guò)Agent之間的協(xié)同與合作，賦予系統(tǒng)自組織能力。

基于以上構(gòu)架，結(jié)合數(shù)控加工系統(tǒng)，開發(fā)分布式網(wǎng)絡(luò)化原型系統(tǒng)相應(yīng)的可由系統(tǒng)經(jīng)理、任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者等四個(gè)結(jié)點(diǎn)組成。

系統(tǒng)經(jīng)理結(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和系統(tǒng)Agent兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理整個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，可供原型系統(tǒng)中獲得權(quán)限的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢、讀取，存儲(chǔ)和檢索等操作，并為各結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與共享提供一個(gè)公共場(chǎng)所，系統(tǒng)Agent則負(fù)責(zé)該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)與外部的交互，通過(guò)Web服務(wù)器在Internet上發(fā)布該系統(tǒng)的主頁(yè)，網(wǎng)上用戶可以通過(guò)訪問(wèn)主頁(yè)獲得系統(tǒng)的有關(guān)信息，并根據(jù)自己的需求，以決定是否由該系統(tǒng)來(lái)滿足這些需求，系統(tǒng)Agent還負(fù)責(zé)監(jiān)視該原型系統(tǒng)上各個(gè)結(jié)點(diǎn)間的交互活動(dòng)，如記錄和實(shí)時(shí)顯示結(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接受消息的情況、任務(wù)的執(zhí)行情況等。

任務(wù)規(guī)劃結(jié)點(diǎn)由任務(wù)經(jīng)理和它的代理（任務(wù)經(jīng)理Agent）組成，其主要功能是對(duì)從網(wǎng)上獲取的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，分解成若干子任務(wù)，然后通過(guò)招標(biāo)——投標(biāo)的方式將這些任務(wù)分配個(gè)各個(gè)結(jié)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)結(jié)點(diǎn)由CAD工具和它的代理（設(shè)計(jì)Agent）組成，它提供一個(gè)良好的人機(jī)界面以使設(shè)計(jì)人員能有效地和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。CAD工具用于幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)；而設(shè)計(jì)Agent則負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)、取消注冊(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、與其他結(jié)點(diǎn)的交互、決定是否接受設(shè)計(jì)任務(wù)和向任務(wù)發(fā)送者提交任務(wù)等事務(wù)。

生產(chǎn)者結(jié)點(diǎn)實(shí)際是該項(xiàng)目研究開發(fā)的一個(gè)智能制造系統(tǒng)（智能制造單元），包括加工中心和它的網(wǎng)絡(luò)代理（機(jī)床Agent）。該加工中心配置了智能自適應(yīng)。該數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)智能控制器控制加工過(guò)程，以充分發(fā)揮自動(dòng)化加工設(shè)備的加工潛力，提高加工效率；具有一定的自診斷和自修復(fù)能力，以提高加工設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性；具有和外部環(huán)境交互的能力；具有開放式的體系結(jié)構(gòu)以支持系統(tǒng)集成和擴(kuò)展。

7發(fā)展軌跡

智能制造源于人工智能的研究。人工智能就是用人工方法在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的智能。隨著產(chǎn)品性能的*化及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、精細(xì)化，以及功能的多樣化，促使產(chǎn)品所包含的設(shè)計(jì)信息和工藝信息量猛增，隨之生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量增加，制造過(guò)程和管理工作的信息量也必然劇增，因而促使制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)與前沿，轉(zhuǎn)向了提高制造系統(tǒng)對(duì)于爆炸性增長(zhǎng)的制造信息處理的能力、效率及規(guī)模上。*的制造設(shè)備離開了信息的輸入就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，柔性制造系統(tǒng)（FMS）一旦被切斷信息來(lái)源就會(huì)立刻停止工作。專家認(rèn)為，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出智能，否則是難以處理如此大量而復(fù)雜的信息工作量的。其次，瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，也要求制造系統(tǒng)表現(xiàn)出更高的靈活、敏捷和智能。因此，智能制造越來(lái)越受到高度的重視。 縱覽全球，雖然總體而言智能制造尚處于概念和實(shí)驗(yàn)階段，但各國(guó)政府均將此列入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，大力推動(dòng)實(shí)施。1992年美國(guó)執(zhí)行新技術(shù)政策，大力支持被總統(tǒng)稱之的關(guān)鍵重大技術(shù)（Critical Techniloty），包括信息技術(shù)和新的制造工藝，智能制造技術(shù)自在其中，美國(guó)政府希望借助此舉改造傳統(tǒng)工業(yè)并啟動(dòng)新產(chǎn)業(yè)。

加拿大制定的1994~1998年發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃，認(rèn)為未來(lái)知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)是驅(qū)動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)和加拿大經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，認(rèn)為發(fā)展和應(yīng)用智能系統(tǒng)至關(guān)重要，并將具體研究項(xiàng)目選擇為智能計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面、機(jī)械傳感器、機(jī)器人控制、新裝置、動(dòng)態(tài)環(huán)境下系統(tǒng)集成。

日本1989年提出智能制造系統(tǒng)，且于1994年啟動(dòng)了*制造國(guó)際合作研究項(xiàng)目，包括了公司集成和全球制造、制造知識(shí)體系、分布智能系統(tǒng)控制、快速產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的分布智能系統(tǒng)技術(shù)等。

歐洲聯(lián)盟的信息技術(shù)相關(guān)研究有ESPRIT項(xiàng)目，該項(xiàng)目大力資助有市場(chǎng)潛力的信息技術(shù)。1994年又啟動(dòng)了新的R&D項(xiàng)目，選擇了39項(xiàng)核心技術(shù)，其中三項(xiàng)（信息技術(shù)、分子生物學(xué)和*制造技術(shù)）中均突出了智能制造的位置。

中國(guó)80年代末也將“智能模擬”列入國(guó)家科技發(fā)展規(guī)劃的主要課題，已在專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、機(jī)器人、漢語(yǔ)機(jī)器理解方面取得了一批成果。國(guó)家科技部正式提出了“工業(yè)智能工程”，作為技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃中創(chuàng)新能力建設(shè)的重要組成部分，智能制造將是該項(xiàng)工程中的重要內(nèi)容。

由此可見，智能制造正在世界范圍內(nèi)興起，它是制造技術(shù)發(fā)展，特別是制造信息技術(shù)發(fā)展的必然，是自動(dòng)化和集成技術(shù)向縱深發(fā)展的結(jié)果

智能裝備面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，重點(diǎn)包括智能儀器儀表與控制系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件及通用部件、智能專用裝備等。它能實(shí)現(xiàn)各種制造過(guò)程自動(dòng)化、智能化、精益化、綠色化，帶動(dòng)裝備制造業(yè)整體技術(shù)水平的提升。

中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院原副院長(zhǎng)屈賢明指出，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)存在自主創(chuàng)新能力薄弱、制造環(huán)節(jié)主要由國(guó)外企業(yè)掌握、關(guān)鍵零部件發(fā)展滯后、現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)發(fā)展緩慢等問(wèn)題。而中國(guó)裝備制造業(yè)“由大變強(qiáng)”的標(biāo)志包括：國(guó)際*處于世界，超過(guò)一半產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力處于世界前三，成為影響國(guó)際市場(chǎng)供需平衡的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，擁有一批國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和*處于*列的裝備制造基地，原始創(chuàng)新突破，一批、原創(chuàng)裝備問(wèn)世等多個(gè)方面。該領(lǐng)域的研究中心有國(guó)家重大技術(shù)裝備獨(dú)立第三方研究中心-中國(guó)重大機(jī)械裝備網(wǎng)。

在“十二五”期間，我國(guó)對(duì)智能裝備研發(fā)的財(cái)政支持力度將繼續(xù)增大，智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)將明確，“十二五”期間，國(guó)內(nèi)智能裝備的重點(diǎn)工作是要突破新型傳感器與儀器儀表等核心關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展和升級(jí)。

8釋義初探

智能制造系統(tǒng)（Intelligent Manufacturing System---IMS）是一種由智能機(jī)器和人類

專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、*、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。由于這種制造模式，突出了知識(shí)在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位，而知識(shí)經(jīng)濟(jì)又是繼工業(yè)經(jīng)濟(jì)后的主體經(jīng)濟(jì)形式，所以智能制造就成為影響未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。智能制造系統(tǒng)是智能技術(shù)集成應(yīng)用的環(huán)境，也是智能制造模式展現(xiàn)的載體。

一般而言，制造系統(tǒng)在概念上認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)的整體集成，從制造系統(tǒng)的功能角度，可將智能制造系統(tǒng)細(xì)分為設(shè)計(jì)、計(jì)劃、生產(chǎn)和系統(tǒng)活動(dòng)四個(gè)子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)子系統(tǒng)中，智能制定突出了產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中消費(fèi)需求的影響；功能設(shè)計(jì)關(guān)注了產(chǎn)品可制造性、可裝配性和可維護(hù)及保障性。另外，模擬測(cè)試也廣泛應(yīng)用智能技術(shù)。在計(jì)劃子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造將從簡(jiǎn)單信息型發(fā)展到知識(shí)密集型。在排序和制造資源計(jì)劃管理中，模糊推理等多類的專家系統(tǒng)將集成應(yīng)用；智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)將是自治或半自治系統(tǒng)。在監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)狀態(tài)獲取和故障診斷、檢驗(yàn)裝配中，將廣泛應(yīng)用智能技術(shù)；從系統(tǒng)活動(dòng)角度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在系統(tǒng)控制中已開始應(yīng)用，同時(shí)應(yīng)用分布技術(shù)和多元代理技術(shù)、技術(shù)，并采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)活動(dòng)并行，解決系統(tǒng)集成。

由此可見，IMS理念建立在自組織、分布自治和社會(huì)生態(tài)學(xué)機(jī)理上，目的是通過(guò)設(shè)備柔性和計(jì)算機(jī)人工智能控制，自動(dòng)地完成設(shè)計(jì)、加工、控制管理過(guò)程，旨在解決適應(yīng)高度變化環(huán)境的制造的有效性。

9綜合特征

智能制造和傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特征：

自律能力

即搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。具有自律能力的設(shè)備稱為“智能機(jī)器”，“智能機(jī)器”在一定程度上表現(xiàn)出獨(dú)立性、自主性和個(gè)性，甚至相互間還能協(xié)調(diào)運(yùn)作與競(jìng)爭(zhēng)。強(qiáng)有力的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

人機(jī)一體化

IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能?；谌斯ぶ悄艿闹悄軝C(jī)器只能進(jìn)行機(jī)械式的推理、預(yù)測(cè)、判斷，它只能具有邏輯思維（專家系統(tǒng)），多做到形象思維（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），*做不到靈感（頓悟）思維，只有人類專家才真正同時(shí)具備以上三種思維能力。因此，想以人工智能全面取代制造過(guò)程中人類專家的智能，獨(dú)立承擔(dān)起分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的。人機(jī)一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能 機(jī)器的配合下，更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關(guān)系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。

因此，在智能制造系統(tǒng)中，高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更好的作用，機(jī)器智能和人的智能將真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

這是實(shí)現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高水平人機(jī)一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，融合信號(hào)處理、動(dòng)畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測(cè)、仿真和多媒體技術(shù)為一體；借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活中的各種過(guò)程、物件等，因而也能擬實(shí)制造過(guò)程和未來(lái)的產(chǎn)品，從感官和視覺上使人獲得*如同真實(shí)的感受。但其特點(diǎn)是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機(jī)結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個(gè)顯著特征。

自組織與超柔性

智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種佳結(jié)構(gòu)，其柔性不僅突出在運(yùn)行方式上，而且突出在結(jié)構(gòu)形式上，所以稱這種柔性為超柔性，如同一群人類專家組成的群體，具有生物特征。

學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力

智能制造系統(tǒng)能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中自行故障診斷，并具備對(duì)故障自行排除、自行維護(hù)的能力。這種特征使智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。

10智能技術(shù)

1、新型傳感技術(shù)——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù)，采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術(shù)（如量子測(cè)量、納米聚合物傳感、光纖傳感等），微弱傳感信號(hào)提取與處理技術(shù)。

2、模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)——不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)、組態(tài)語(yǔ)言和人機(jī)界面技術(shù)，以及實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺(tái)技術(shù)。

3、*控制與優(yōu)化技術(shù)——工業(yè)過(guò)程多層次性能評(píng)估技術(shù)、基于大量數(shù)據(jù)的建模技術(shù)、大規(guī)模高性能多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，大型復(fù)雜裝備系統(tǒng)仿真技術(shù)，高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、電子傳動(dòng)等精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。

4、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)——大型制造工程項(xiàng)目復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù)，統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計(jì)技術(shù)，統(tǒng)一事件序列和報(bào)警處理技術(shù)，一體化資產(chǎn)管理技術(shù)。

5、故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)——在線或遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、自愈合調(diào)控與損傷智能識(shí)別以及健康維護(hù)技術(shù)，重大裝備的壽命測(cè)試和剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)，可靠性與壽命評(píng)估技術(shù)。

6、高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，高可靠無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間信息無(wú)縫交換技術(shù)。

7、功能安全技術(shù)——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證技術(shù)及方法，建立功能安全驗(yàn)證的測(cè)試平臺(tái)，研究自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體功能安全評(píng)估技術(shù)。

8、特種工藝與精密制造技術(shù)——多維精密加工工藝，精密成型工藝，焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接工藝，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，可控?zé)崽幚砑夹g(shù)，精密鍛造技術(shù)等。

9、識(shí)別技術(shù)——低成本、低功耗RFID芯片設(shè)計(jì)制造技術(shù)，超高頻和微波天線設(shè)計(jì)技術(shù)，低溫?zé)釅悍庋b技術(shù)，超高頻RFID核心模塊設(shè)計(jì)制造技術(shù)，基于深度三位圖像識(shí)別技術(shù)，物體缺陷識(shí)別技術(shù)。

11測(cè)控裝置

1、新型傳感器及其系統(tǒng)——新原理、新效應(yīng)傳感器，新材料傳感器，微型化、智能化、低功耗傳感器，集成化傳感器（如單傳感器陣列集成和多傳感器集成）和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2、智能控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線分散型控制系統(tǒng)（FCS）、大規(guī)模聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)（PLC）、面向裝備的嵌入式控制系統(tǒng)、功能安全監(jiān)控系統(tǒng)。

3、智能儀表——智能化溫度、壓力、流量、物位、熱量、工業(yè)在線分析儀表、智能變頻電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能閥門定位器和高可靠執(zhí)行器。

4、精密儀器——在線質(zhì)譜/激光氣體/紫外光譜/紫外熒光/近紅外光譜分析系統(tǒng)、板材加工智能板形儀、高速自動(dòng)化超聲無(wú)損探傷檢測(cè)儀、特種環(huán)境下蠕變疲勞性能檢測(cè)設(shè)備等產(chǎn)品。

5、工業(yè)機(jī)器人與專用機(jī)器人——焊接、涂裝、搬運(yùn)、裝配等工業(yè)機(jī)器人及安防、危險(xiǎn)作業(yè)、救援等專用機(jī)器人。

6、精密傳動(dòng)裝置——高速精密重載軸承，高速精密齒輪傳動(dòng)裝置，高速精密鏈傳動(dòng)裝置，高精度高可靠性制動(dòng)裝置，諧波減速器，大型電液動(dòng)力換檔變速器，高速、高剛度、大功率電主軸，直線電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌。

7、伺服控制機(jī)構(gòu)——高性能變頻調(diào)速裝置、數(shù)位伺服控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)分布式伺服系統(tǒng)等產(chǎn)品，提升重點(diǎn)領(lǐng)域電氣傳動(dòng)和執(zhí)行的自動(dòng)化水平，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。

8、液氣密元件及系統(tǒng)——高壓大流量液壓元件和液壓系統(tǒng)、高轉(zhuǎn)速大功率液力偶合器調(diào)速裝置、智能潤(rùn)滑系統(tǒng)、智能化閥島、智能定位氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)、高性能密封裝置。

12制造裝備

1、石油石化智能成套設(shè)備——集成開發(fā)具有在線檢測(cè)、優(yōu)化控制、功能安全等功能的百萬(wàn)噸級(jí)大型乙烯和千萬(wàn)噸級(jí)大型煉油裝置、多聯(lián)產(chǎn)煤化工裝備、合成橡膠及塑料生產(chǎn)裝置。

2、冶金智能成套設(shè)備——集成開發(fā)具有特種參數(shù)在線檢測(cè)、自適應(yīng)控制、高精度運(yùn)動(dòng)控制等功能的金屬冶煉、短流程連鑄連軋、精整等成套裝備。

3、智能化成形和加工成套設(shè)備——集成開發(fā)基于機(jī)器人的自動(dòng)化成形、加工、裝配生產(chǎn)線及具有加工工藝參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、控制、優(yōu)化功能的大型復(fù)合材料構(gòu)件成形加工生產(chǎn)線。

4、自動(dòng)化物流成套設(shè)備——集成開發(fā)基于計(jì)算智能與生產(chǎn)物流分層遞階設(shè)計(jì)、具有網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、敏捷的智能制造物流設(shè)備。

5、建材制造成套設(shè)備——集成開發(fā)具有物料自動(dòng)配送、設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程跟蹤和能耗優(yōu)化控制功能的水泥成套設(shè)備、特種玻璃成套設(shè)備。

6、智能化食品制造生產(chǎn)線——集成開發(fā)具有在線成分檢測(cè)、質(zhì)量溯源、機(jī)電光液一體化控制等功能的食品加工成套裝備。

7、智能化紡織成套裝備——集成開發(fā)具有卷繞張力控制、半制品的單位重量、染化料的濃度、色差等物理、化學(xué)參數(shù)的檢測(cè)儀器與控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)配送和過(guò)程控制的化纖、紡紗、織造、染整、制成品等加工成套裝備。

8、智能化印刷裝備——集成開發(fā)具有墨色預(yù)置遙控、自動(dòng)套準(zhǔn)、在線檢測(cè)、閉環(huán)自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)等功能的數(shù)字化高速多色單張和卷筒料平版、凹版、柔版印刷裝備、數(shù)字噴墨印刷設(shè)備、計(jì)算機(jī)直接制版設(shè)備（CTP）及高速多功能智能化印后加工裝備。

13運(yùn)作過(guò)程

1、任一網(wǎng)絡(luò)用戶都可以通過(guò)訪問(wèn)該系統(tǒng)的主頁(yè)獲得該系統(tǒng)的相關(guān)信息，還可通過(guò)填寫和提交系統(tǒng)主頁(yè)所提供的用戶定單登記表來(lái)向該系統(tǒng)發(fā)出定單；

2、如果接到并接受網(wǎng)絡(luò)用戶的定單，Agent就將其存入全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，任務(wù)規(guī)劃結(jié)點(diǎn)可以從中取出該定單，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，將該任務(wù)分解成若干子任務(wù)，將這些任務(wù)分配給系統(tǒng)上獲得權(quán)限的結(jié)點(diǎn)；

3、產(chǎn)品設(shè)計(jì)子任務(wù)被分配給設(shè)計(jì)結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)通過(guò)良好的人機(jī)交互完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)子任務(wù)，生成相應(yīng)的CAD/CAPP數(shù)據(jù)和文檔以及數(shù)控代碼，并將這些數(shù)據(jù)和文檔存入全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，后向任務(wù)規(guī)劃結(jié)點(diǎn)提交該子任務(wù)；

4、加工子任務(wù)被分配給生產(chǎn)者；一旦該子任務(wù)被生產(chǎn)者結(jié)點(diǎn)接受，機(jī)床Agent將被允許從全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)讀取必要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳給加工中心，加工中心則根據(jù)這些數(shù)據(jù)和命令完成加工子任務(wù)，并將運(yùn)行狀態(tài)信息送給機(jī)床Agent，機(jī)床Agent向任務(wù)規(guī)劃結(jié)點(diǎn)返回結(jié)果，提交該子任務(wù)；

5、在系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行期間，系統(tǒng)Agent都對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)間的交互活動(dòng)進(jìn)行記錄，如消息的收發(fā)，對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，查詢各結(jié)點(diǎn)的名字、類型、地址、能力及任務(wù)完成情況等。

（6）網(wǎng)絡(luò)客戶可以了解定單執(zhí)行的結(jié)果。

14發(fā)展前景

1、人工智能技術(shù)。因?yàn)镮MS的目標(biāo)是計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的智能活動(dòng)，從而取代或延伸人的部分腦力勞動(dòng)，因此人工智能技術(shù)成為IMS關(guān)鍵技術(shù)之一。IMS與人工智能技術(shù)（專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯）息息相關(guān)。

2、并行工程。針對(duì)制造業(yè)而言，并行工程是一種重要的技術(shù)方法學(xué)，應(yīng)用于IMS中，將大限度的減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的盲目性和設(shè)計(jì)的重復(fù)性。

3、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過(guò)程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié)“智能集成”化的支撐。信息網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也是制造信息及知識(shí)流動(dòng)的通道。

4、虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就模擬出該產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從而更有效，更經(jīng)濟(jì)、更靈活的組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)周期短，產(chǎn)品成本低，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，生產(chǎn)效率高的保證。同時(shí)虛擬制造技術(shù)也是并行工程實(shí)現(xiàn)的必要前提。

5、自律能力構(gòu)筑。即收集和理解環(huán)境信息和自身的信息并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。*的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

6、人機(jī)一體化。智能制造系統(tǒng)不單單是“人工智能系統(tǒng)，而且是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能。想以人工智能全面取代制造過(guò)程中人類專家的智能，獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的。人機(jī)一體化突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器的配合下，更好的發(fā)揮人的潛能，使達(dá)到一種相互協(xié)作平等共事的關(guān)系，使二者在不同層次上各顯其能，相輔相成。

7、自組織和超柔性。智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種佳結(jié)構(gòu)，使其柔性不僅表現(xiàn)運(yùn)行方式上，而且突出在結(jié)構(gòu)形式上，所以稱這種柔性為超柔性，類似于生物所具有的特征，如同一群人類專家組成的整體。

15智能機(jī)器

所謂的智能機(jī)器也就是智能機(jī)器人，它給人的深刻的印象是一個(gè)*的進(jìn)行自我控制的“活物”。其實(shí)，這個(gè)自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復(fù)雜。智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動(dòng)機(jī)，它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來(lái)。由此也可知，智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺要素，運(yùn)動(dòng)要素和思考要素。 智能機(jī)器人是一個(gè)多種新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。機(jī)器人已進(jìn)入智能時(shí)代，不少發(fā)達(dá)國(guó)家都將智能機(jī)器人作為未來(lái)技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)。美國(guó)、日本和德國(guó)在智能機(jī)器人研究領(lǐng)域占有明顯優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，中國(guó)大力研發(fā)智能機(jī)器人，并取得了可喜的成就。

科學(xué)技術(shù)向來(lái)是把“雙刃劍”，智能機(jī)器人技術(shù)在發(fā)揮其積極作用的同時(shí)也會(huì)給人們帶來(lái)社會(huì)和倫理問(wèn)題。因此有人擔(dān)憂：智能機(jī)器人將來(lái)是否會(huì)在智能上超越人類，以至對(duì)就業(yè)造成影響，甚或威脅人類的生命財(cái)產(chǎn)？其實(shí)，這方面的擔(dān)心*沒有必要。智能機(jī)器人并非*，它的智商只相當(dāng)于4歲的兒童，它的“常識(shí)”比正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。 中國(guó)*學(xué)者周海中教授早在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中就指出：機(jī)器人在工作強(qiáng)度、運(yùn)算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識(shí)、推理等方面不可能超越人類。日本機(jī)器人專家廣瀨茂男教授近也指出：即使智能機(jī)器人將來(lái)具有常識(shí)，并能進(jìn)行自我復(fù)制，也不可能帶來(lái)大范圍的失業(yè)，更不可能對(duì)人類造成威脅。只有正確看待和使用智能機(jī)器人，才能使其更好地服務(wù)人類、造福人類。