【文章內容簡介】 ,由于種種原因 ,我國政府主管部門和有關大公司、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械學科的普遍關注。相信隨著人們對智能制造系統認識的逐步深入 ,智能制造系統必將得以迅猛發(fā)展 ,迎頭趕上世界先進發(fā)展水平。九．智能制造系統研究成果及存在問題目前對分布式制造系統的研究雖然還處于初期階段 ,但已在不同層次、不同側面上取得了大量令人振奮的基礎理論研究成果和應用成果 ,如制造 Agent的個體目標機制(如獎懲機制、市場機制、目標函數等)等。這些研究成果奠定了MAS在制造控制中應用的基礎。但是 ,由于制造 Agent 在信息、知識和控制上的完全分布 ,每個 Agent 對環(huán)境、對整個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 Agent只能根據不完備的知識與不完整、不同步的信息做出局部決策。又由于整個系統缺乏類似中央控制的機制 ,因而整個系統的控制和決策往往不能達到最優(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中異構 Agent 間的相互合作以及全局協調機制的研究 ,是分布式自治制造系統最重要 ,也是最基本的問題 ,更是其走向實用所亟待解決的核心問題。協調是指一組 Agent 完成一些集體活動時相互作用的性質。在分布式制造系統中 ,全局協調和優(yōu)化是一個在多目標動態(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 ,它可以描述為兩個子問題 ,即局部調度決策和全局資源協調。由于 “組合爆炸” 現象的存在 ,當前采用的普遍方法是談判和投標(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 ,擁有任務訂單的 Agent(協調者),及欲參與任務執(zhí)行的 Agent(投標者)之間傳遞各自的資源、愿望和能力信息 ,反復進行協商 ,直到其中一個Agent 或一組Agent 被選出組成執(zhí)行該任務的隊列的過程。在這個過程中出現的沖突和死鎖或者由協調者來解決 ,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談判策略和開發(fā)支持協商的協議和語言 ,目前已提出了諸如一步談判、多步談判、合同網等多種談判策略和協議。分析這種談判過程 ,可以看出:(1)在當前所采用的模型中 ,談判是基于對談判者的知識與能力、討價還價過程、收益計算 ,以及子系統的影響(或能力)的平衡的顯式表達 ,以可計算的迭代模型模擬社會或生物界的組織形式和進化過程的協調和協作方法。(2)各個Agent 總是將其他Agent 的局部調度作為其預測信息 ,以計算其自己的局部調度決策。依次地 ,又將決策結果傳遞給其他 Agent。宏觀上看 ,這是一個串行過程。當一個Agent 產生的結果不可接受時 ,又需要進行反復通信和迭代。因而 ,各個 Agent 的內部可以看作是一個局部閉環(huán)反饋控制系統 ,而沖突則是其外部擾動。(3)全局協調的目標是要完全消解沖突 ,因而各 Agent 總是要利用最新的信息來處理沖突。因此 ,談判實際上是一種外部合作機制。這種方法在一定程度上解決了開放環(huán)境中的 Agent 協調和協作的組合優(yōu)化問題 ,但是該方法的一個固有缺陷是它只是對社會市場或生物界的組織形式和進化過程的直覺模仿[1 ],尚缺乏對其基本原理、機制和限制條件的深刻認識和理論上的證明 ,例如 ,在什么條件下談判的過程是收斂的、穩(wěn)定的。如何得到期望的結構或功能等。尤其當系統規(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 ,經常會有一些短期的、緊急的訂單需要及時處理)時 ,有可能引起沖突的傳播(即任何兩個實體間沖突的解決會觸發(fā)其他沖突的出現)。這種特性類似于自催化過程 ,各個制造Agent ,1998 , 4333727.[4 ] : 科學出版社, 1998.[5]楊文通 ,王曹 劉志峰 ,等 數字化網絡化制造技術北京 電子工業(yè)出版社 , [6]王英林 ,劉敏 ,張申生 ,基于Agent的敏捷供應鏈及相關技術 中國機械工程 , [7]張軍 ,趙江洪 網絡協同數控機床工業(yè)設計系統中的知識獲取與應用研究 〔機械工程學報 〕 ,第二篇：先進制造技術論文智能制造智能制造作者：王玉石湖北文理學院機械與汽車工程學院工業(yè)工程1311班 學號2013123106摘要：介紹了智能制造提出的背景、主要研究內容和目標,人工智能與IMT、IM的關系,IMS和CIMS,智能制造的物質基礎及理論基礎,智能制造系統的特征及框架結構,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，以及智能制造系統研究成果及存在問題。關鍵詞：智能制造，IMS,IMC,IMT。智能制造在國際上尚無公認的定義。目前比較通行的一種定義是, 智能制造技術是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié),以一種高度柔性與高度集成的方式,通過計算機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)對象是整個機械制造企業(yè), 其主要研究開發(fā)目標有二: ①整個制造工作的全面智能化,它在實際制造系統中首次提出了以機器智能取代人的部腦力勞動作為主要目標,，強調整個企業(yè)生產經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, 強調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域中的應用(AiM)發(fā)展到今天IMS,研究課題涉及的范圍由最初僅一個企業(yè)內的市場分析、產品設計、生產計劃、制造加工、過程控制、信息管理、設備維護等技術型環(huán)節(jié)的自動化,發(fā)展到今天的面向世界范圍內的整個制造環(huán)境的集成化與自組織能力,包括制造智能處理技術、自組織加工單元、自組織機器人、智能生產管理信息系統、多級競爭式控制網絡、全球通訊與操作網等。，IMS 人工智能的研究一開始就未能擺脫制造機器生物的思想,即“機器智能化”。這種以“自主”系統為目標的研究路線,嚴重地阻礙了人工智能研究的進展。許多學者已意識到這一點, Feigenbaum、Newell、錢學森從計算機角度出發(fā),提出了人與計算機相結合的智能系統概念。目前國外對多媒體及虛擬技術研究進行大量投資,以及日本第五代智能計算機研制計劃的擱淺等事例, 就是智能系統研究目標有所改變的明證。人工智能技術在機械制造領域中的應用涉及市場分析、產品設計、生產規(guī)劃、過程控制、質量管理、材料處理、設備維護等諸方面。結果是開發(fā)出了種類繁多的面向特定領域的獨立的專家系統、基于知識的系統或智能輔助系統,形成一系列的“智能化孤島”。隨著研究與應用的深入,人們逐漸認識到, 未來的制造自動化應是高度集成化與智能化的人—機系統的有機融合, 制造自動化程度的進一步提高要依賴于整個制造系統的自組織能力。如何提高這些“孤島”的應用范圍和在實際制造環(huán)境中處理問題的能力, 成為人們的研究焦點。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、計算機等科學技術而發(fā)展起來的新型制造工程—— IMT和新——代制造系統—— IMS 便脫穎而出。人工智能在制造領域中的應用與 IMT 和IMS 的一個重要區(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, 而不再僅起“輔助和支持”作用,在一定范圍還需要能獨立地適應周圍環(huán)境, 開展工作。四IMS和CIMS發(fā)展的道路不是一帆風順的。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注與廣泛地研究。從CIMS的發(fā)展來看,眾多研究者把重點放在計算機集成上,從科學技術的現狀看,要完成這樣一個集成系統是很困難的。CIMS作為一種連接生產線中的單個自動化子系統的策略,是一種提高制造效率的技術。它的技術基礎具有集中式結構的遞階信息網絡。盡管在這個遞階體系中有多個執(zhí)行層次,但主要控制設施仍然是中心計算機。CIMS存在的一個主要問題是用于異種環(huán)境必須互連時的復雜性。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)展和推廣應用的今天,人們已經逐漸認識到,要想讓CIMS真正發(fā)揮效益和大面積推廣應用,有兩大問題需要解決:①人在系統中的作用和地位。②在不作很大投資對現有設施進行技術改造的情況下亦能應用CIMS?，F有的CIMS概念是解決不了這兩個難題的。今天,人力和自動化是一對技術矛盾,不能集成在一起,所能做的選擇,或是昂貴的全自動化生產線,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造設備之間的相容性,人機工程只是一個方面的考慮,更重要的相容性考慮要體現在競爭、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．智能制造的物質基礎及理論基礎：(1)數控機床和加工中心美國于1952年研制成功第一臺數控銑床,使機械制造業(yè)發(fā)生一次技術革命。數控機床和加工中心是柔性制造的核心單元技術。(2)計算機輔助設計與制造提高了產品的質量和縮短產品生產周期,改變了傳統用手工繪圖、依靠圖紙組織整個生產過程的技木管理模式。(3)工業(yè)控制技術、微電子技術與機械工業(yè)的結合———機器人開創(chuàng)了工業(yè)生產的新局面,使生產結構發(fā)生重大變化,使制造過程更富于柔性擴展了人類工作范圍。(4)制造系統為智能化開發(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、基干知識的系統和智能輔助系統等。(5)智能制造系統和計算機集成制造系統用計算機一體化控制生產系統,使生產從概念、設計到制造聯成一體,做到直接面向市場進行生產,可以從事大小規(guī)模并舉的多樣化的生產。近年來,制造技術有了長足的發(fā)展和進步,也帶來了很多新問題。數控機床、自動物料系統、計算機控制系統、=機器人等在工業(yè)公司得到了廣泛的應用,越來越多的公司使用了“計算機集成制造系統(CIMS)”、“柔性制造系統(FMS)”、“工廠自動化(FA)”、“多目標智能計算機輔助設計(M1CAD)”、“模塊化制造與工廠(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系統(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技術(IMT)”和“智能制造系統(IMS)”等等新術語。先進的計算機技術、控制技術和制造技術向產品、工藝和系統的設計師和管理人員提出了新的挑戰(zhàn),傳統的設計和管理方法不能再有效地解決現代制造系統提出的問題了。要解決這些問題、需要用現代的工具和方法,例如人工智能(AI)就為解決復雜的工業(yè)問題提出了一套最適宜的工具。智能制造技術是采用一種全新的制造概念和實現模式。其核心特征強調整個制造系統的整體“智能化”或“自組織能力”與個體的“自主性”?！爸悄苤圃靽H合作研究計劃JIRPIMS”明確提出:“智能制造系統是一種在整個制造過程中貫穿智能活動,并將這種智能活動與智能機器有機融合,將整個制造過程從訂貨、產品設計、生產到市場銷售等各個環(huán)節(jié)以柔性方式集成起來的能發(fā)揮最大生產力的先進生產系統“。基于這個觀點,在智能制造的基礎理論研究中,提出了智能制造系統及其環(huán)境的一種實現模式,這種模式給制造過程及系統的描述、建模和仿真研究賦予了全新的思想和內容,涉及制造過程和系統的計劃、管理、組織及運行各個環(huán)節(jié),體現在制造系統中制造智能知識的獲取和運用,系統的智能調度等,亦即對制造系統內的物質流、信息流、功能決策能力和控制能力提出明確要求。作為智能制造技術基礎,各種人工智能工具,及人工智能技術研究成果在制造業(yè)中的廣泛應用,促進了智能制造技術的發(fā)展。而智能制造系統中,智能調度、智能信息處理與智能機器的有機融合而構成的復雜智能系統,主要體現在以智能加工中心為核心的智能加工系統的智能單元上。作為智能單元的神經中樞——智能數控系統,不僅需要對系統內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、系統內各種模型的非線性及非預見性事件實施智能控制,而且要對制造系統的各種命令請求做出智能反應。這種功能已遠非傳統的數控系統體系結構所能勝任,這是一個具有挑戰(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理、智能制造信息、制造智能和制造中的計算幾何等?？傊?制造技術發(fā)展到今天,已經由一種技術發(fā)展成為包括系統論、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個制造過程各個環(huán)節(jié)的一門新型的工程學科,即制造科學。制造系統集成與調度的關鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點來看,智能制造系統是一個信息處理系統,由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(原料、設備、資金、人員)、能量與信息。輸出有產品與服務。處理包括物料的處理與信息處理。反饋有產品品質回饋與顧客反饋。制造過程實質上是信息資源的采集、輸入、加工處理和輸出的過程,而最終形成的產品可視為信息的物質表現形式。4．結語制造業(yè)是國家經濟和綜合國力的基礎,被稱為“立國之本”。而我國的制造工業(yè)與發(fā)達國家相比,差距很大,主要表現為自主開發(fā)能力和技術創(chuàng)新能力薄弱,核心技術、關鍵技術仍依賴進口。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,將先進制造技術列為重點發(fā)展領域之一。進入21世紀,經濟全球化的進程日益加快,制造業(yè)領域的競爭日益加劇,而競爭的核心是先進制造技術。在此環(huán)境下,我們只有抓住機遇,迎接挑戰(zhàn),利用先進制造技術改造傳統產業(yè),實現技術創(chuàng)新、機制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新及人才創(chuàng)新,才能實現我國躋身世界制造強國的目標。參考文獻[1]李偉。先進制造技術。北京：機械工業(yè)出版社，2005 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