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、裝配、質量保證和市場銷售等),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*大地提高生產效率的先進制造技術。

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(如人工神經網絡、遺傳算法等)、智能制造機器、代理(agent)技術、材料技術、現代管理技術、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,自動地完成設計、加工、控制管理過程,旨在解決適應高度變化的環境制造的有效性。

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研究內容及方向

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。

2.1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...市場評估與預測模型。

2.4知識庫系統與網絡技術

知識庫系統與信息網絡技術是制造過程的系統與各環節“集成智能化”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

研究人在未來制造環境中的地位和作用以及未來舒適、友好的制造環境的設計。

2.63人才培養與教學系統研究面向IMT&IMS的人才培養計劃,研制教學示范系統。

3智能制造系統的構成及典型結構

由于IMS結構體系尚處于研究階段,在此只作簡單探討。從智能組成方面考慮,IMS是一個復雜的智能系統,它是由各種智能子系統按層次遞階組成,構成智能遞階層次模型。該模型*基本的結構稱為元智能系統(Meta-IntelligentManufacturingSystem，M-IS)。其結構如圖所示,大致分為三級：學習維護級、決策組織級和調度執行級。

學習維護級,通過對環境的識別和感知,實現對M-IS進行更新和維護,包括更新知識庫、更新知識源,更新推理規則以及更新規則可信度因子等;決策組織級,主要接受上層M-IS下達的任務,根據自身的作業和環境狀況,進行規劃和決策,提出控制策略。在IMS中的每個M-IS的行為都是上層M-IS的規劃調度與自身自律共同作用的結果,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;M-IS是智能系統的基本框架,各種具體的智能系統;從智能制造的系統結構方面來考慮,未來智能制造系統;4智能制造系統的特點;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;(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;(3)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*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;③具有參與集成的能力;④具有可組織性和自學習、自維護能力。

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,智能施主可以分為不同的級別。如一個智能車間可稱為一個施主,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...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*佳結構,并按照*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為的能力。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎。IMS能根據周圍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*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,更注重整個制造系統的智能集成。這是IMS與面向制造過程中特定應用的“智能化孤島”的根本區別。IMS包括了各個子系統,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,使人機之間表現出一種平等共事、相互“理解”、相互協作的關系,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,它是智能制造的一個顯著特征。綜上所述,可以看出IMS作為一種模式,它是集自動化、柔性化、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。