【文章內(nèi)容簡介】 ,由于種種原因 ,我國政府主管部門和有關(guān)大公司、廠家并無跡象表明對智能制造已引起足夠的重視 ,至今也未得到我國機(jī)械學(xué)科的普遍關(guān)注。相信隨著人們對智能制造系統(tǒng)認(rèn)識的逐步深入 ,智能制造系統(tǒng)必將得以迅猛發(fā)展 ,迎頭趕上世界先進(jìn)發(fā)展水平。九．智能制造系統(tǒng)研究成果及存在問題目前對分布式制造系統(tǒng)的研究雖然還處于初期階段 ,但已在不同層次、不同側(cè)面上取得了大量令人振奮的基礎(chǔ)理論研究成果和應(yīng)用成果 ,如制造 Agent的個(gè)體目標(biāo)機(jī)制(如獎(jiǎng)懲機(jī)制、市場機(jī)制、目標(biāo)函數(shù)等)等。這些研究成果奠定了MAS在制造控制中應(yīng)用的基礎(chǔ)。但是 ,由于制造 Agent 在信息、知識和控制上的完全分布 ,每個(gè) Agent 對環(huán)境、對整個(gè)問題求解活動及其他Agent 的意圖只有部分的、不完全的知識 ,并且擁有的知識可能互相不一致 ,各個(gè) Agent只能根據(jù)不完備的知識與不完整、不同步的信息做出局部決策。又由于整個(gè)系統(tǒng)缺乏類似中央控制的機(jī)制 ,因而整個(gè)系統(tǒng)的控制和決策往往不能達(dá)到最優(yōu)效果 ,而且不可避免地存在大量難以解決的決策沖突(C onflict)和死鎖(Deadlock)。因此 ,對分布式自治制造系統(tǒng)中異構(gòu) Agent 間的相互合作以及全局協(xié)調(diào)機(jī)制的研究 ,是分布式自治制造系統(tǒng)最重要 ,也是最基本的問題 ,更是其走向?qū)嵱盟酱鉀Q的核心問題。協(xié)調(diào)是指一組 Agent 完成一些集體活動時(shí)相互作用的性質(zhì)。在分布式制造系統(tǒng)中 ,全局協(xié)調(diào)和優(yōu)化是一個(gè)在多目標(biāo)動態(tài)約束下 ,各類活動和資源的最佳組合和排序的動態(tài)求取過程 ,它可以描述為兩個(gè)子問題 ,即局部調(diào)度決策和全局資源協(xié)調(diào)。由于 “組合爆炸” 現(xiàn)象的存在 ,當(dāng)前采用的普遍方法是談判和投標(biāo)(Neg otiation and Bidding)。談判被定義為:在開放的、動態(tài)的制造控制環(huán)境下 ,擁有任務(wù)訂單的 Agent(協(xié)調(diào)者),及欲參與任務(wù)執(zhí)行的 Agent(投標(biāo)者)之間傳遞各自的資源、愿望和能力信息 ,反復(fù)進(jìn)行協(xié)商 ,直到其中一個(gè)Agent 或一組Agent 被選出組成執(zhí)行該任務(wù)的隊(duì)列的過程。在這個(gè)過程中出現(xiàn)的沖突和死鎖或者由協(xié)調(diào)者來解決 ,或者由沖突中的 Agent 自行解決。為了加快談判過程 ,許多研究工作致力于改進(jìn)談判策略和開發(fā)支持協(xié)商的協(xié)議和語言 ,目前已提出了諸如一步談判、多步談判、合同網(wǎng)等多種談判策略和協(xié)議。分析這種談判過程 ,可以看出:(1)在當(dāng)前所采用的模型中 ,談判是基于對談判者的知識與能力、討價(jià)還價(jià)過程、收益計(jì)算 ,以及子系統(tǒng)的影響(或能力)的平衡的顯式表達(dá) ,以可計(jì)算的迭代模型模擬社會或生物界的組織形式和進(jìn)化過程的協(xié)調(diào)和協(xié)作方法。(2)各個(gè)Agent 總是將其他Agent 的局部調(diào)度作為其預(yù)測信息 ,以計(jì)算其自己的局部調(diào)度決策。依次地 ,又將決策結(jié)果傳遞給其他 Agent。宏觀上看 ,這是一個(gè)串行過程。當(dāng)一個(gè)Agent 產(chǎn)生的結(jié)果不可接受時(shí) ,又需要進(jìn)行反復(fù)通信和迭代。因而 ,各個(gè) Agent 的內(nèi)部可以看作是一個(gè)局部閉環(huán)反饋控制系統(tǒng) ,而沖突則是其外部擾動。(3)全局協(xié)調(diào)的目標(biāo)是要完全消解沖突 ,因而各 Agent 總是要利用最新的信息來處理沖突。因此 ,談判實(shí)際上是一種外部合作機(jī)制。這種方法在一定程度上解決了開放環(huán)境中的 Agent 協(xié)調(diào)和協(xié)作的組合優(yōu)化問題 ,但是該方法的一個(gè)固有缺陷是它只是對社會市場或生物界的組織形式和進(jìn)化過程的直覺模仿[1 ],尚缺乏對其基本原理、機(jī)制和限制條件的深刻認(rèn)識和理論上的證明 ,例如 ,在什么條件下談判的過程是收斂的、穩(wěn)定的。如何得到期望的結(jié)構(gòu)或功能等。尤其當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大 ,而且 Agent 處于信息連續(xù)變化的高度紊亂的環(huán)境中(如由于市場的快速變化 ,經(jīng)常會有一些短期的、緊急的訂單需要及時(shí)處理)時(shí) ,有可能引起沖突的傳播(即任何兩個(gè)實(shí)體間沖突的解決會觸發(fā)其他沖突的出現(xiàn))。這種特性類似于自催化過程 ,各個(gè)制造Agent ,1998 , 4333727.[4 ] : 科學(xué)出版社, 1998.[5]楊文通 ,王曹 劉志峰 ,等 數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)北京 電子工業(yè)出版社 , [6]王英林 ,劉敏 ,張申生 ,基于Agent的敏捷供應(yīng)鏈及相關(guān)技術(shù) 中國機(jī)械工程 , [7]張軍 ,趙江洪 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的知識獲取與應(yīng)用研究 〔機(jī)械工程學(xué)報(bào) 〕 ,第二篇：先進(jìn)制造技術(shù)論文智能制造智能制造作者：王玉石湖北文理學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院工業(yè)工程1311班 學(xué)號2013123106摘要：介紹了智能制造提出的背景、主要研究內(nèi)容和目標(biāo),人工智能與IMT、IM的關(guān)系,IMS和CIMS,智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ),智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu),并簡要介紹了智能加工中心IMC,智能制造技木的發(fā)展趨勢，以及智能制造系統(tǒng)研究成果及存在問題。關(guān)鍵詞：智能制造，IMS,IMC,IMT。智能制造在國際上尚無公認(rèn)的定義。目前比較通行的一種定義是, 智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),以一種高度柔性與高度集成的方式,通過計(jì)算機(jī)來模擬人類專家的制造智能活動。因此,智能制造的研究開發(fā)對象是整個(gè)機(jī)械制造企業(yè), 其主要研究開發(fā)目標(biāo)有二: ①整個(gè)制造工作的全面智能化,它在實(shí)際制造系統(tǒng)中首次提出了以機(jī)器智能取代人的部腦力勞動作為主要目標(biāo),，強(qiáng)調(diào)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程大范圍的自組織能力。②信息和制造智能的集成與共享, 強(qiáng)調(diào)智能型的集成自動化。目前,IMT和IMS的研究方向已從最初的人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用(AiM)發(fā)展到今天IMS,研究課題涉及的范圍由最初僅一個(gè)企業(yè)內(nèi)的市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造加工、過程控制、信息管理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)型環(huán)節(jié)的自動化,發(fā)展到今天的面向世界范圍內(nèi)的整個(gè)制造環(huán)境的集成化與自組織能力,包括制造智能處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機(jī)器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級競爭式控制網(wǎng)絡(luò)、全球通訊與操作網(wǎng)等。，IMS 人工智能的研究一開始就未能擺脫制造機(jī)器生物的思想,即“機(jī)器智能化”。這種以“自主”系統(tǒng)為目標(biāo)的研究路線,嚴(yán)重地阻礙了人工智能研究的進(jìn)展。許多學(xué)者已意識到這一點(diǎn), Feigenbaum、Newell、錢學(xué)森從計(jì)算機(jī)角度出發(fā),提出了人與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的智能系統(tǒng)概念。目前國外對多媒體及虛擬技術(shù)研究進(jìn)行大量投資,以及日本第五代智能計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃的擱淺等事例, 就是智能系統(tǒng)研究目標(biāo)有所改變的明證。人工智能技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用涉及市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、過程控制、質(zhì)量管理、材料處理、設(shè)備維護(hù)等諸方面。結(jié)果是開發(fā)出了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的獨(dú)立的專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)或智能輔助系統(tǒng),形成一系列的“智能化孤島”。隨著研究與應(yīng)用的深入,人們逐漸認(rèn)識到, 未來的制造自動化應(yīng)是高度集成化與智能化的人—機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)融合, 制造自動化程度的進(jìn)一步提高要依賴于整個(gè)制造系統(tǒng)的自組織能力。如何提高這些“孤島”的應(yīng)用范圍和在實(shí)際制造環(huán)境中處理問題的能力, 成為人們的研究焦點(diǎn)。在80 年代末和90年代初,一種通過集成制造自動化、新一代人工智能、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型制造工程—— IMT和新——代制造系統(tǒng)—— IMS 便脫穎而出。人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用與 IMT 和IMS 的一個(gè)重要區(qū)別在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的腦力勞動為研究目標(biāo), 而不再僅起“輔助和支持”作用,在一定范圍還需要能獨(dú)立地適應(yīng)周圍環(huán)境, 開展工作。四IMS和CIMS發(fā)展的道路不是一帆風(fēng)順的。今天,CIMS的發(fā)展遇到了不可逾越的障礙,可能是剛開始時(shí)就對CIMS提出了過高的要求,也可能是CIMS本身就存在某種與生俱來的缺陷,今天的CIMS在國際上已不像幾年前那樣受到極大的關(guān)注與廣泛地研究。從CIMS的發(fā)展來看,眾多研究者把重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)集成上,從科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀看,要完成這樣一個(gè)集成系統(tǒng)是很困難的。CIMS作為一種連接生產(chǎn)線中的單個(gè)自動化子系統(tǒng)的策略,是一種提高制造效率的技術(shù)。它的技術(shù)基礎(chǔ)具有集中式結(jié)構(gòu)的遞階信息網(wǎng)絡(luò)。盡管在這個(gè)遞階體系中有多個(gè)執(zhí)行層次,但主要控制設(shè)施仍然是中心計(jì)算機(jī)。CIMS存在的一個(gè)主要問題是用于異種環(huán)境必須互連時(shí)的復(fù)雜性。在CIMS概念下,手工操作要與高度自動化或半自動化操作集成起來是非常困難和昂貴的。在CIMS深入發(fā)展和推廣應(yīng)用的今天,人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到,要想讓CIMS真正發(fā)揮效益和大面積推廣應(yīng)用,有兩大問題需要解決:①人在系統(tǒng)中的作用和地位。②在不作很大投資對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造的情況下亦能應(yīng)用CIMS。現(xiàn)有的CIMS概念是解決不了這兩個(gè)難題的。今天,人力和自動化是一對技術(shù)矛盾,不能集成在一起,所能做的選擇,或是昂貴的全自動化生產(chǎn)線,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造設(shè)備之間的相容性,人機(jī)工程只是一個(gè)方面的考慮,更重要的相容性考慮要體現(xiàn)在競爭、技能和決策能力上。人在制造中的作用需要被重新定義和加以重視。3．智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)：(1)數(shù)控機(jī)床和加工中心美國于1952年研制成功第一臺數(shù)控銑床,使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生一次技術(shù)革命。數(shù)控機(jī)床和加工中心是柔性制造的核心單元技術(shù)。(2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,改變了傳統(tǒng)用手工繪圖、依靠圖紙組織整個(gè)生產(chǎn)過程的技木管理模式。(3)工業(yè)控制技術(shù)、微電子技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合———機(jī)器人開創(chuàng)了工業(yè)生產(chǎn)的新局面,使生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化,使制造過程更富于柔性擴(kuò)展了人類工作范圍。(4)制造系統(tǒng)為智能化開發(fā)了面向制造過程中特定環(huán)節(jié)、特定問題的“智能化孤島”,如專家系統(tǒng)、基干知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等。(5)智能制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)一體化控制生產(chǎn)系統(tǒng),使生產(chǎn)從概念、設(shè)計(jì)到制造聯(lián)成一體,做到直接面向市場進(jìn)行生產(chǎn),可以從事大小規(guī)模并舉的多樣化的生產(chǎn)。近年來,制造技術(shù)有了長足的發(fā)展和進(jìn)步,也帶來了很多新問題。數(shù)控機(jī)床、自動物料系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、=機(jī)器人等在工業(yè)公司得到了廣泛的應(yīng)用,越來越多的公司使用了“計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)”、“柔性制造系統(tǒng)(FMS)”、“工廠自動化(FA)”、“多目標(biāo)智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(M1CAD)”、“模塊化制造與工廠(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系統(tǒng)(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技術(shù)(IMT)”和“智能制造系統(tǒng)(IMS)”等等新術(shù)語。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師和管理人員提出了新的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方法不能再有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)提出的問題了。要解決這些問題、需要用現(xiàn)代的工具和方法,例如人工智能(AI)就為解決復(fù)雜的工業(yè)問題提出了一套最適宜的工具。智能制造技術(shù)是采用一種全新的制造概念和實(shí)現(xiàn)模式。其核心特征強(qiáng)調(diào)整個(gè)制造系統(tǒng)的整體“智能化”或“自組織能力”與個(gè)體的“自主性”。“智能制造國際合作研究計(jì)劃JIRPIMS”明確提出:“智能制造系統(tǒng)是一種在整個(gè)制造過程中貫穿智能活動,并將這種智能活動與智能機(jī)器有機(jī)融合,將整個(gè)制造過程從訂貨、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到市場銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)以柔性方式集成起來的能發(fā)揮最大生產(chǎn)力的先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)“。基于這個(gè)觀點(diǎn),在智能制造的基礎(chǔ)理論研究中,提出了智能制造系統(tǒng)及其環(huán)境的一種實(shí)現(xiàn)模式,這種模式給制造過程及系統(tǒng)的描述、建模和仿真研究賦予了全新的思想和內(nèi)容,涉及制造過程和系統(tǒng)的計(jì)劃、管理、組織及運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié),體現(xiàn)在制造系統(tǒng)中制造智能知識的獲取和運(yùn)用,系統(tǒng)的智能調(diào)度等,亦即對制造系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)流、信息流、功能決策能力和控制能力提出明確要求。作為智能制造技術(shù)基礎(chǔ),各種人工智能工具,及人工智能技術(shù)研究成果在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了智能制造技術(shù)的發(fā)展。而智能制造系統(tǒng)中,智能調(diào)度、智能信息處理與智能機(jī)器的有機(jī)融合而構(gòu)成的復(fù)雜智能系統(tǒng),主要體現(xiàn)在以智能加工中心為核心的智能加工系統(tǒng)的智能單元上。作為智能單元的神經(jīng)中樞——智能數(shù)控系統(tǒng),不僅需要對系統(tǒng)內(nèi)部中各種不確定的因素如噪聲測量、傳動間隙、摩擦、外界干擾、系統(tǒng)內(nèi)各種模型的非線性及非預(yù)見性事件實(shí)施智能控制,而且要對制造系統(tǒng)的各種命令請求做出智能反應(yīng)。這種功能已遠(yuǎn)非傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)所能勝任,這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的新課題。對此有待研究解決的問題有很多,其中包括智能制造機(jī)理、智能制造信息、制造智能和制造中的計(jì)算幾何等?？傊?制造技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)由一種技術(shù)發(fā)展成為包括系統(tǒng)論、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個(gè)制造過程各個(gè)環(huán)節(jié)的一門新型的工程學(xué)科,即制造科學(xué)。制造系統(tǒng)集成與調(diào)度的關(guān)鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點(diǎn)來看,智能制造系統(tǒng)是一個(gè)信息處理系統(tǒng),由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(zhì)(原料、設(shè)備、資金、人員)、能量與信息。輸出有產(chǎn)品與服務(wù)。處理包括物料的處理與信息處理。反饋有產(chǎn)品品質(zhì)回饋與顧客反饋。制造過程實(shí)質(zhì)上是信息資源的采集、輸入、加工處理和輸出的過程,而最終形成的產(chǎn)品可視為信息的物質(zhì)表現(xiàn)形式。4．結(jié)語制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)和綜合國力的基礎(chǔ),被稱為“立國之本”。而我國的制造工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比,差距很大,主要表現(xiàn)為自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱,核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)仍依賴進(jìn)口。對此,我國已引起重視,在“九五”科技規(guī)劃和15年科技發(fā)展規(guī)劃中,將先進(jìn)制造技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。進(jìn)入21世紀(jì),經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程日益加快,制造業(yè)領(lǐng)域的競爭日益加劇,而競爭的核心是先進(jìn)制造技術(shù)。在此環(huán)境下,我們只有抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn),利用先進(jìn)制造技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新及人才創(chuàng)新,才能實(shí)現(xiàn)我國躋身世界制造強(qiáng)國的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]李偉。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 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