【正文】 APP系統(tǒng)，使之面向IMS。應(yīng)用并行工程和虛擬制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的并行智能設(shè)計(jì)。為使這些“智能化孤島”面向智能制造，使其成為智能制造的單元技術(shù)，必須研究它們?cè)贗MS中的集成，同時(shí)進(jìn)一步完善和發(fā)展這些智能單元。　　2智能制造單元技術(shù)的集成　　人們?cè)谶^(guò)去的工作中，以研究人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了眾多的面向制造過(guò)程中特定環(huán)節(jié)特定問(wèn)題的智能單元，形成了一個(gè)個(gè)“智能化孤島”。因此，此項(xiàng)技術(shù)在IMS研究和實(shí)施中占有重要地位?！　?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。以此達(dá)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期最短，產(chǎn)品成本最低，產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)，生產(chǎn)效率最高。它是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，對(duì)設(shè)計(jì)、制造等生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)地、并行地以多媒體的方式模擬出產(chǎn)品未來(lái)制造的全過(guò)程，以及制造過(guò)程對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，并預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的制造技術(shù)，即在產(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)、更靈活地組織生產(chǎn)。并行工程作為一種重要的技術(shù)方法學(xué)，應(yīng)用于IMS中，將最大限度地減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的盲目性和設(shè)計(jì)的重復(fù)性。但隨著人們對(duì)生命科學(xué)研究的深入，人工智能技術(shù)一定會(huì)有新的突破，最終在IMS中取代人腦進(jìn)行智能活動(dòng)，將IMS推向更高階段。同時(shí)，人工智能技術(shù)是解決制造業(yè)人才短缺的一種有效方法。因此，IMS離不開(kāi)人工智能技術(shù)(專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯)。因此，有人預(yù)言，下一世紀(jì)的制造工業(yè)將以雙I(Intelligent和Integration)為標(biāo)志。但兩者又是密切相關(guān)的，CIMS中眾多研究?jī)?nèi)容是IMS發(fā)展的基礎(chǔ)，而IMS又將對(duì)CIMS提出更高的要求。而IMS是以部分取代制造中人的腦力勞動(dòng)為研究目標(biāo)的，并且要求系統(tǒng)能在一定范圍內(nèi)獨(dú)立地適應(yīng)周?chē)h(huán)境，開(kāi)展工作?！　MS的研究是從人工智能在制造中的應(yīng)用AIM(Artificial Intelligent in Manufacturing)開(kāi)始的，但又有所不同。這是IMS與面向制造過(guò)程中的特定環(huán)節(jié)、特定問(wèn)題的“智能化孤島”的根本區(qū)別。同時(shí)，還能對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自我診斷、排除和修復(fù)。這種自律能力使整個(gè)制造系統(tǒng)具備抗干擾、自適應(yīng)和容錯(cuò)等能力。自組織能力是IMS的一個(gè)重要標(biāo)志。　　智能制造系統(tǒng)的特點(diǎn)突出表現(xiàn)在：　　1制造系統(tǒng)的自組織能力自組織能力是指IMS中的各種智能設(shè)備，能夠按照工作任務(wù)的要求，自行集結(jié)成一種最合適的結(jié)構(gòu)，并按照最優(yōu)的方式運(yùn)行。二、智能制造的含義　　智能制造技術(shù)(IMT)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(guò)計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類(lèi)專(zhuān)家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展的技術(shù)。因此，制造產(chǎn)業(yè)企盼著自身的智能，以減小對(duì)人類(lèi)智慧的依賴，解決人才供求的矛盾。并且，隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇和制造信息量的增加，這種依賴程度將越來(lái)越大?！　”M管對(duì)企業(yè)和制造系統(tǒng)有這樣的要求，但是，由于過(guò)去人們對(duì)制造技術(shù)的注意力多集中在制造過(guò)程的自動(dòng)化上，從而導(dǎo)致在制造過(guò)程中自動(dòng)化水平不斷提高的同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理效率提高緩慢。因此，制造水平提高的關(guān)鍵在于系統(tǒng)處理制造信息能力的提高。制造過(guò)程是對(duì)市場(chǎng)信息、開(kāi)發(fā)信息、制造信息、服務(wù)信息和管理信息等獲取、加工和處理的過(guò)程。企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中的機(jī)敏性和智能就顯得尤為重要。社會(huì)的需求正從大批量產(chǎn)品轉(zhuǎn)向小批量、甚至單件產(chǎn)品上。 智能制造一、智能制造研究的背景　　近年來(lái)，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的沖擊和信息技術(shù)的推動(dòng)，傳統(tǒng)的制造產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)重大的變革，圍繞提高制造業(yè)水平這一中心的新概念、新技術(shù)層出不窮，智能制造正是在這一背景下孕育而生的。 幾種典型先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介 智能制造 敏捷制造 并行工程 虛擬制造系統(tǒng)　在這種策略下的虛擬公司(Virtual Company)通過(guò)信息高速公路和其他公司進(jìn)行合作，以對(duì)市場(chǎng)機(jī)遇作出敏捷的響應(yīng)。與APS相似，如何提高制造系統(tǒng)的智能，如何把人更有效地集成到CIM中，人們又提出了智能制造(Intelligent Manufacturing)的思想。新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境要求企業(yè)具有極大的柔性，能快速響應(yīng)市場(chǎng)。這些都獲得了一定的成功。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品成本因素的組成發(fā)生了根本變化，降低成本的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)到了如何提高企業(yè)的整體效率。隨著“冷戰(zhàn)”時(shí)代的結(jié)束及世界市場(chǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，TQCS(T：Time to market,Q:Quality,C:Cost,S:Service)成為企業(yè)共同追求的目標(biāo)。DFE節(jié)約了材料和能源的消耗，提高產(chǎn)品的重新利用率，增強(qiáng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)IBM，DEC及ATamp。政府及民間組織對(duì)制造業(yè)提出更嚴(yán)格的要求。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，要求企業(yè)工藝系統(tǒng)以及設(shè)備向“環(huán)境安全型”組織轉(zhuǎn)化。這體現(xiàn)了未來(lái)制造系統(tǒng)的先進(jìn)性?！　?. 具有迅捷響應(yīng)市場(chǎng)的能力　　當(dāng)前，工業(yè)正進(jìn)入市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)因素高度分散、快速變化、不可預(yù)測(cè)的時(shí)代?！　?. 采用適用、先進(jìn)的工藝裝備　　計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、傳感技術(shù)、管理技術(shù)等的引入，使制造技術(shù)成為一個(gè)能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)過(guò)程也不僅僅是為保證其無(wú)缺陷，而且還要從許多方面使用戶滿意?！百|(zhì)量”一詞的含義已不僅僅是“零缺陷”了。例如：大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，不僅在其他方面受益，而且也節(jié)省了用于生產(chǎn)不合格產(chǎn)品而消耗的能源。人們希望不斷提高生活水準(zhǔn)，但也會(huì)帶來(lái)全球能源的高消耗，從而引起人們對(duì)節(jié)能的關(guān)注。降低能源的消耗和有效地利用能源成為未來(lái)制造業(yè)十分關(guān)心的問(wèn)題。 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)　　21世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就是先進(jìn)制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。顯然，教育和培訓(xùn)是抵消環(huán)境不斷變化所帶來(lái)的潛在打擊和憂慮的要素。未來(lái)的企業(yè)面臨的是多變的市場(chǎng)和激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。它主要包括質(zhì)量管理、用戶／供應(yīng)商交互作用、人員培訓(xùn)和教育、全局監(jiān)督和基準(zhǔn)評(píng)測(cè)、技術(shù)獲取和利用。通過(guò)全球網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和共享，使企業(yè)之間的聯(lián)合成為可能。這方面具有潛力的領(lǐng)域是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的研究。先進(jìn)制造系統(tǒng)中的控制技術(shù)將向智能控制方面發(fā)展?！　?. 先進(jìn)制造技術(shù)中的支撐技術(shù)群　　支撐技術(shù)群是使主體技術(shù)群發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和核心，是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造系統(tǒng)的工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)，包括信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和控制技術(shù)?！　?2)制造工藝技術(shù)群。指用于生產(chǎn)準(zhǔn)備的工具群與技術(shù)群?！　?. 先進(jìn)制造技術(shù)中的主體技術(shù)群　　主體技術(shù)群包括面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群與制造工藝技術(shù)群?！　∠冗M(jìn)制造技術(shù)主要包括三個(gè)技術(shù)群：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群和制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施群。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 概述 什么是先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生背景 什么是先進(jìn)制造技術(shù)　　先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)和通用制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理技術(shù)成果，將其綜合應(yīng)用于制造全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人、CAD／CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。其具體內(nèi)容主要有：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、精密及超精密加工技術(shù)、精密快速成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、制造業(yè)綜合自動(dòng)化、過(guò)程工業(yè)綜合自動(dòng)化、系統(tǒng)管理技術(shù)等?！　?1)設(shè)計(jì)技術(shù)群。包括產(chǎn)品、工藝過(guò)程和工廠設(shè)計(jì)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)及工藝過(guò)程建模和仿真、系統(tǒng)工程集成技術(shù)、快速樣件成型技術(shù)、并行工程技術(shù)(CE)、面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)。指用于產(chǎn)品制造的過(guò)程及設(shè)備，包括材料生產(chǎn)工藝、加工工藝，連接和裝配、測(cè)試和檢驗(yàn)技術(shù)。信息技術(shù)中包括網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、集成平臺(tái)和集成框架技術(shù)、接口和通信、基于知識(shí)的決策支持系統(tǒng)以及軟件工程方面的技術(shù)。智能控制系統(tǒng)具有根據(jù)過(guò)程和環(huán)境模型以及傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)決策的能力。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)?！　?先進(jìn)制造技術(shù)中的制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施群　　這是指為了管理好各種適當(dāng)技術(shù)群的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)技術(shù)在整個(gè)國(guó)家工業(yè)企業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用而采用的各種方案和機(jī)制；是使先進(jìn)的制造技術(shù)與企業(yè)組織管理體制，以及使用技術(shù)的人員協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)工程?！　≡诶孟冗M(jìn)制造技術(shù)的未來(lái)企業(yè)中，繼續(xù)教育和培訓(xùn)已變得日益重要。聘用職員的關(guān)鍵是看他能否多專(zhuān)、多能地、能動(dòng)地迅速適應(yīng)產(chǎn)品變化、工作崗位變化、所需技能變化以及促進(jìn)這些變化的知識(shí)能力。所以，對(duì)于企業(yè)而言，要想有效提高其競(jìng)爭(zhēng)能力，綜合教育和培訓(xùn)計(jì)劃是基礎(chǔ)。先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷(xiāo)售及使用維修等全過(guò)程，因此，21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)具有下列特點(diǎn)：　　1. 以低消耗創(chuàng)造高效益、高勞動(dòng)生產(chǎn)率　　低消耗意味著低成本，從而可以創(chuàng)造高效益。工業(yè)生產(chǎn)消耗了發(fā)達(dá)國(guó)家大量能源。改進(jìn)原有生產(chǎn)過(guò)程可以有效地降低工業(yè)過(guò)程的能耗?！　?. 提供有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)可售產(chǎn)品　　先進(jìn)制造企業(yè)提出了產(chǎn)品終身質(zhì)量保證。由于越來(lái)越多的公司都能有效地保證產(chǎn)品無(wú)缺陷，因此，人們把“質(zhì)量”重新定義為“零缺陷”與“用戶滿意”。這樣的產(chǎn)品才有競(jìng)爭(zhēng)力。適用、先進(jìn)的工藝和裝備能快速生產(chǎn)出產(chǎn)品，并保證質(zhì)量。企業(yè)為了求得生存就必須對(duì)付這些頻繁的變化，要想在不斷變化的環(huán)境中做到迅速響應(yīng)，就必須重視技術(shù)與管理的結(jié)合；重視制造過(guò)程組織和管理體制的簡(jiǎn)化與合理化，使硬件、軟件和人集成的大系統(tǒng)的組成和體系結(jié)構(gòu)具備前所未有的柔性?！　?. 滿足環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的要求　　現(xiàn)今，環(huán)境問(wèn)題已成為企業(yè)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。面對(duì)環(huán)境的日益破壞，世界范圍內(nèi)環(huán)保熱潮不斷高漲。于是，人們提出了面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)。T等大公司率先采用了DFE思想。 先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生背景　　先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展是與現(xiàn)代高新技術(shù)的飛速發(fā)展及制造業(yè)所面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境密不可分的。早期的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要是圍繞如何降低成本，特別是勞動(dòng)力成本，于是剛性大規(guī)模生產(chǎn)線就應(yīng)運(yùn)而生。美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始提出CIM哲理；日本采用準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)JIT(JustInTime)準(zhǔn)則壓縮庫(kù)存，提高資金周轉(zhuǎn)率；采用精良生產(chǎn)(Lean Production)方法，去掉生產(chǎn)過(guò)程中一切不產(chǎn)生價(jià)值的環(huán)節(jié)。20世紀(jì)80年代，工廠的一切活動(dòng)轉(zhuǎn)到以滿足用戶要求為核心，為了贏得市場(chǎng)，必須提高新產(chǎn)品的上市速度，于是產(chǎn)生了并行工程CE(Concurrent Engineering)的思想，在20世紀(jì)90年代初，歐洲制造業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)新現(xiàn)象，人們開(kāi)始把注意力集中在以CIMS為基礎(chǔ)的“以人為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)APS(Anthropocentric Production System)”，APS是組織管理、人、技術(shù)三者的集成，其中人是核心。為了奪回在制造業(yè)的領(lǐng)先地位，美國(guó)在CIM和CE的基礎(chǔ)上，又認(rèn)真研究了日本的JIT和精良生產(chǎn)，于1991年進(jìn)一步提出了敏捷制造(Agile Manufacturing)的新概念。而敏捷制造被認(rèn)為是全面提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的21世紀(jì)制造策略，是在CIM和CE基礎(chǔ)上更大范圍內(nèi)企業(yè)之間的集成。虛擬制造(VM)則是在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過(guò)程，以期盡早發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的問(wèn)題?！　氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面來(lái)看，當(dāng)前和未來(lái)企業(yè)面臨的是一個(gè)多變的市場(chǎng)和激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。企業(yè)要在這樣的市場(chǎng)環(huán)境中立于不敗之地，必須從產(chǎn)品的時(shí)間、質(zhì)量、成本和服務(wù)(TQCS)等方面提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，以快速響應(yīng)市場(chǎng)頻繁的變化?！　闹圃煜到y(tǒng)自身來(lái)看，它是一個(gè)信息系統(tǒng)。制造所得的產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上是物質(zhì)、能量和信息三者的統(tǒng)一體。由于市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品性能的完善、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和需求的個(gè)性化，導(dǎo)致現(xiàn)代制造過(guò)程中信息量的激增，信息種類(lèi)多樣化和信息質(zhì)量的復(fù)雜化(殘缺和冗余信息)，要求未來(lái)制造系統(tǒng)具有更強(qiáng)的信息加工能