智能制造精讲概述

先进制造技术(智能制造概述论文)
学号：07 班级：机制三班姓名：朱海涛
一，技术提出和产生背景。

二，核心内容和含义目标。

三，进展轨迹和前景。

四，解决问题和益处。

五，案例分析。

六，综合特征。

七，总结。

一.智能制造提出的背景
冷战以后，国际竞争重点由单纯的军事较量转向进展国家经济和提高民生水平的综合国力较量。

随着高科技的竞争激烈，且进展形式进展到国际间大规模合作。

最近几年来的“智能制造系统”就是该背景下的产物。

智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是一种由智能机械和人类专
家一路组成的人机一体化智能系统。

80年代起IM进展起来，而美国是1M思想的发源地之一，最先的几IM&IMS方面的研究高作是在1988年出版的。

美国和日本政府高度重视IMS的研究开发,5年来美国国家科学基金会着重资助了有关IM的诸项研究。

最引人注目的是由日本在199()年4月所提倡的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。

许多发达国家如美国、欧洲一路体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划。

该计划共计划投资10亿美元，对10()个项目实施前期科研计划。

由于日、美、欧都将视】M为21世纪的制造技术和尖端科学，并以为是国际制
造业科技竟争的制高点且有着重大效益，所以他们在该领域的科技协作频繁，参与研究计划的各国制造业力量庞大，大有主宰未来制造技术的趋势。

随后，国内少数专家学者也撰文对其迸行了探讨。

1995年6月，在华中理工大学召开了第一届国际智能制造学术会国家最近制定的“九五”计划也将先进制造技术包括1MT&IMS作为重点进展的支柱产业之一，表明我国政府有关部门也已投入适量资金对其迸行前期研究。

最近几年来，人们对制造进程的自动化给予了极大的研究热情。

二.主要研究内容和目标
核心内容：智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是一种由智能机械和人类专家一路组成的人机一体化智能系统，它在制造进程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思。

和决策等。

通过人与智能机械的合作共事，去扩大、延伸和部份地取代人类专家在制造进程中的脑力劳动。

它把制造自动化的槪念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

智能制造的大体原理：从智能制造系统的本质特征动身，在散布式制造网络中，按照散布式集成的大体，应用散布式中多Agent系统的理论与方式，实现制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。

按照散布系统的同构特征，在智能制造系统的一种局域实现形式基础上，实际也反映了基于lntcrnci的全世界制造网络环境下智能制造系统的实现模式。

主要研究开发目标：目前比较通行的一种概念是，智能制造技术是指在制造工业的各个环节，以一种高度柔性与髙度集成的方式，通过运算机来模拟人类专家的制造
智能活动。

因此智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业，其主
要研究开发目标有二：①整个制造工作的全面智能化，它在实际制造系统中第一次提岀了以机械智能取代人的部脑力劳动作为主要目标，强调整个企业生产经营进程大范围的自组织能力；②信息和制造智能的集成与共亭，强调智能型的集成自动化。

谈起智能制造，由日本提出的IMS国际合作研究计划对IMS的解释能够看出，1 M S的研究包括智能活动、智能机械和二者的有机融合技术，其中智能活动是问题的核心。

在IMS研究的众多基础技术中，制造智能处置技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一，因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机械的智能活动。

1992年4月在日本召开的第一次国际技术委员会，肯定了4个主题：①技术课题；②i先择原则;③评价程序；④执行准则。

由国际IMS中心成员提出的首批10项研究课题是①企业集成；②全世界制造；③系统单元技术；④清洁制造技术；⑤人与组织研究；⑥先进的材料加工技术；⑦全世界并行工程(评估和实施)；⑧自主模块的系统设备与散布控制；⑨快速产品开发;b k知识系统化(设计与制造)。

美国国家科学基金会(N SF)已持续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目，这些项目覆盖了智能制造的绝大部份技术领域，包括制造进程中的智能决策、基于多施主(mu It i- agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流传输的智能自动化、智能加工系统和智能机械等。

日本提岀的智能制造系统国际合作计划，以髙新运算机为后盾、深受其“真空世界”运算机研究计划的影响。

其主要研究内容如下：①强调部份代替人的智能活动，实现部份人的技术；②利用智能运算机技术来集成设计制造进程, 使之一体化，以虚拟现实技术实现虚拟制造，以多媒体的人机接口技术、虚拟现
实技术，实现职业教育；③强调全世界制造网络的生产制造技术，通过卫星、In tcrnct和数字电话网络实现全世界制造；④强调智能化与自律化的智能加工系统和智能化CNC、智能机械人的研究。

⑤重视散布式人工智能技术的应用，强调自律协作代替集中递阶控制。

其研究目标是要实现将市场适应性、经济性、人的重要性、适应自然和社会环境
的能力、开放性和兼容能力等融合在一路的生产系统：①使整个制造进程实现智能化，并具有自组织能力；®I M S是一个集成许多工厂和多种机械设备的混合系统；③具有知足各类社会需求的柔性；④能充分发挥人的作用；⑤ 易于操作；⑥总效率高；⑦能避免重复投资等。

三，进展轨迹和前景
进展轨迹:智能制造渊于人工智能的研究。

人工智能就是用人工方式在运算机上实现的智能。

随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化，和功能的多样化，促使产品所包括的设计信息和工艺信息量猛増，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造进程和管理工作的也必然剧增，因此促使制造技术进展的热点与前沿，转向了提高制造系统对于爆炸性增加的制造信息处置的能力、效率及规模上。

而人工智能的目的是为了用技术系统来冲破人的自然智力的局限性，达到对人脑的部份代替、延伸和增强的目的•目前在整体智能水平上，与人工系统相较，人的智力仍然是遥遥领先的。

从信息处置的角度讲，智能能够看成是获取、传递、处置、再生和利用信息的能力。

而思维能力是整个智能活动中最复杂、最核心的部份注要指处置和再生信息的能力。

这种信息处置的进程是十分复杂和多样化的，归纳起来，大体可分为3种大体的类型，即:经验思维、逻辑思维和创造性思维。

在工艺设计迸程中，这三种类型的思维都存在，在不同层次的决策中起着重要作用。

纵览全世界，虽然整体而言智能制造尚处于概念和实验阶段，但各国政府均将此列入国家进展计划，大力推动实施。

1992年美国执行新技术政策, 大力支持被总统称之的关键重大技术(Critical Tuchniloty),包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术自在其中，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业。

加拿大制定的1994〜1998年进展战略计划，将具体研究为智能运算机、人机界面、机械传感器、机械人控制、新装置、动态环境下系统集成。

日本1989年提出智能制造系统，且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，包括了公司集成和全世界制造、制造知识体系、散布智能系统控制、快速产品实现的散布智能系统技术等。

的信息技术相关研究有E SPRIT项目，该项目大力资助有市场潜力的信息技术。

中国80年代末也将“智能模拟”列入国家科技迸展计划的主要课题，已在、模式识别、机械人、汉语机械理解方面取得了一批功效。

最近，国家科技部正式提出了“工业智能工程”，作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部份，智能制造将是该项工程中的重要内容。

由此可见，智能制造正活着界范围内兴起，它是制造技术进展，专门是制造信息技术进展的必然，是自动化和集成技术向纵深进展的结果
智能制造技木的前景与长处:智能制造是从80年代末进展起来的，最旱的几本有关智能制造及系统方面的专普是在1988年由Wrightfg MilaciC等人编写的。

前景体此刻七个方面。

一、人工智能技术。

因为IMS的目标是模拟制造业人类专家的智能活动，从而取代或延伸人的部份脑力劳动，因这人工智能技术成为】MS关键技术之一。

IMS与人工智能技术（专家系统、人工神经网络、模糊逻辑）息息相关。

二、并行工程。

针对制造业而言，并行工程是一种重要的技术方式学，应用于IMS中，将最大限度的减少产品设计的盲目性和设计的重复性。

3、信息网络技术。

信息网络技术是制造迸程的系统和各个环节“智能集成”化的支撑。

信息网络同时也是制造信息及知识流动的通道。

4、虚拟制造技术。

虚拟制造技术能够在阶段就模拟岀该产品的整个生命周期，从而更有效，更经济、更灵活的组织生产，实现了产品开发周期最短，产品本钱最低，产品质量最优，最高的保证。

同时虚拟制造技术也是并行工程实现的必要前提。

五、自律能力构筑。

即搜集和理解环境信息和自身的信息并进行分析判断和计划自身行为的能力。

壮大的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。

六、人机一体化。

智能制造系统不单单是“人工智能系统，而且是人机一体化智能系统，是一种混合智能。

想以人工智能全面取代制造迸程中人类专家的智能，独立承担、、等，目前来讲是不现实的。

7、自组织和超柔性。

只能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，使其柔性不仅表现运行方式上，而且表此刻结构形式上，所以称这种柔性为超柔性，类似于生物所具有的特征, 犹如一群人类专家组成的整体。

智能制造系统与当前任何制造系统相较，在体系结构上有着根本意义上的不同，具体体此刻:一是采用开放式系统设计谋略。

二是采用散布式多自主体智能系统设计谋略，其大体思想是:给予制造系统中各组成部份或于系统必然的自主权，使其形成一个封锁的具有完整功能的自主体，这些自主体以网络智能结点的形式联接在通信网络上，各个智能结点在物理上是分散的，在逻辑上是平等的。

通过各结点的协同处置与合作，一路完成制造系统任务，实现人与人的知识在制造中的核心地位。

另外，生物制造与仿生机械的科学与技术、生物自生长成形制造、绿色制造的科
学与技术包括产品与人类和自然的协调理论，产品绿色工艺（如N ca r2Zcro Was©等也极大地丰硕了智能制造的范围，增进了智能制造系统的进展。

遗憾的是，由于各种原因，我国政府主管部门和有关大公司、厂家并无迹象表明对智能制造已引发足够的重视，至今也未取得我国机械学科的普遍关注。

相信随着人们对智能制造系统熟悉的慢慢深切，智能制造系统必将得以迅猛进展，迎头赶上世界先进迸展水平。

四.智能制造系统的益处及存在问题
智能制造系统目前对散布式制造系统的研究虽然还处于初期阶段，但已在不同层次、不同侧面上取得了大量令人振奋的基础理论研究功效和应用功效，如制造Agent 的个体目标机制（如奖惩机制、市场机制、目标函数等）等。

可是，由于制造Agent 在信息、知识和控制上的完全散布，每一个Agent对环境、对整个问题求解活动及其他Agent的用意只有部份的、不完全的知识，而且拥有的知识可能彼此不一致，各个Agent只能按照不完备的知识与不完整、不同步的信息做岀局部决策。

又由于整个系统缺乏类似中央控制的机制，因此整个系统的控制和决策往往不能达到最优效果，而且不可避免地存在大量难以解决的决策冲突(C onflict)和死锁(Deadlock)o 因此，对散布式自治制造系统中异构Agent间的彼此合作和全局协调机制的研究，是散布式自治制造系统最重要，也是最大体的问题，更是其走向实用所亟待解决的核心问题。

协调是指一组Agent完成一些集体活动时彼此作用的性质。

在散布式制造系统中，全局协调和优化是一个在多目标动态约束下，各类活动和资源的最佳组合和排序的动态求取进程，它能够描述为两个于问题，即局部调度决策和全局资源协调。

目前已提出了诸如一步谈判、多步谈判、合同网等多种谈判策略和协议。

分析这种谈判进程，能够看出：
(1)在当前所采用的模型中，谈判是基于对谈判者的知识与能力、讨价还价进程、
收益计算，和于系统的影响(或能力)的平衡的显式表达，以可计算的迭代模型模拟社会或生物界的组织形式和进化进程的协调和协作方式；
⑵各个Agent老是将其他Agent的局部调度作为其预测信息，以计算其自己的局部调度决策。

⑶全局协调的目标是要完全消解冲突，因此各Agent老是要利用最新的信息来处置冲突。

五，案例分析
例如，
本项目为云南某三层奢华型别墅。

室内装修奢华高贵，整栋别墅有一百多盏灯和五十多扇窗帘，如采用传统的控制方式，面板数量过量，操作复杂，同时也影响墙面装饰的美观，主人希望通过简单操作就可以实现对灯光、窗帘、背景音乐的控制。

针对装饰的奢华与髙贵的定位，和主人对居住环境的舒适度、安全防范、及时通信、节能环保、简易操作的要求。

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器）控制，照明控制、室内遥控、窗帘遥控、防盗系统组成
别墅智能系统组成：灯光控制于系统、窗帘控制于系统、温度控制于系统、背景音乐于系统、对讲控制于系统、安全报警于系统、远程网络通信于系统等。

系统特点
◊整个系统只须一条scs-bus双绞线，没有大量的电缆附设和繁杂的控制设
计。

◊执行器模块安装在??有的强电箱内，可与微型断路器同装于照明箱中。

◊现场控制器只需一条SCS—bus双绞线进行连接，采用27V安全低电压供电方式，安全可靠，操作方便。

◊功能修改、控制修改方便灵活，只需做小的程序调整，不必现场重新布线就可以实现。

节约能源，提髙效率。

通过时钟，自动控制设定，自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

◊所有执行器模块均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式。

◊所有现场控制器尺移动感应器均采用墙装方式，施工简单，并且不同的面板及移动感应器可随时互换，控制功能变更方便。

◊基本执行器模块安装体积小，可安装在照明箱中，无需定制特殊箱体，尤其适合于别墅安装空间小的环境。

◊场景模块（F420）可现场记忆场景，随时可对场景控制效杲进行调整。

节能
◊可增加的系统：配置温度传感器（带微调）HC4692FAN,可调节室内当前温度±3°C、风速调节、防冻或关◊闭模式。

控制风机盘管等设备（自动调节温度，启动场景模式）
通信
◊配置可视对讲室内分机Video display （同意对讲主机的呼唤,与其它对讲室内分机内部对讲，也可启动场景，控制背景音乐和调节室内温度，你还能够在分机上观察到别墅外的图像）
安全
◊可增加的系统：配置报警模块349416,可监测8个独立的区域，1个紧急报警区域，可并接多个紧急报警按钮（当出现报警或紧急按钮被按下时，报警模块发出报警信号通知主人或物业）
◊可增加的系统：配置窗磁、门磁、玻璃破碎探测器、光学式烟雾探测器、溢水探测器及紧急按钮报警、对讲&温度定时控制等，提供了全方位的信息交换功能。

六，综合特征（包括优缺点）
以为只有具有下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能（或部份地），又具有与人类实现其智能相似的进程与途径。

另一种是从工程的角度来看
那个问题的意见，即以为一个系统只要具有（或部份具有）人类智能就称为智能系统，而无论实现其智能的进程与途径。

咱们以为:在工程上，智能系统的特征有以下几个方面，具有下列特征之一的系统，从工程角度看，就可称为智能系统：（1）多信息感知与融合；
⑵ 知识表达、获取、存储和处置（主如果识别、设计、计算、优化、推理与
决策）;
⑶联想记忆与智能控制；
(4)自治性自相似、自学习、自适应、自组织、自保护；
⑸机械智能的演绎(分解)与归纳(集成)；
(6)容错。

1•智能制造和传统的制造相较，智能制造系统具有以下特征：自律能力，人机一体化，虚拟现实(Virtual Reality)技术，自组织与超柔性，学习能力与自我保护能力。

毫无疑问，智能化是制造自动化的进展方向。

在制造进程的各个环节几乎都普遍应用人工智能技术。

专家系统技术能够用于工程设计，工艺迸程设计，生产调度，故障诊断等。

也能够将神经网络和模糊控制技术等先进的运算机智能方式应用于产品配方，生产调度等，实现制造迸程智能化。

有人乃至提出如此的问题，下个世纪会实现智能自动化吗？而若是只是在企业的某个局部减缓实现智能化，而又无法保证全局的优化，则这种智能化的意义是有限的。

2•智能制造系统的物质基础主要有：
⑴工业控制技术、微电于技术与机械工业的结合
⑵运算机辅助设计与制造
⑶数控机床和加工中心
(4)制造系统为智能化开发了面向制造进程
⑸智能制造系统和运算机集成制造系统用
3•智能制造技术的理论基础
智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。

其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化”或“自组织能力”与个体的“自主性”。

基于那个观点，在智能制造的基础理论研究中，提岀了智能制造系统及其环境的一种实现模式，作为智能单元的神经中枢一一智能数控系统，不仅需要对系统内部中各类不肯定的因素如噪肓测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各类模型的非线性及非预见性事件实施智能控制，而且要对制造系统的各类命令请求做出智能反映。

这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任，这是一个具有挑战性的新课题。

七.结语。