智能制造
开放分类:敏捷制造柔性制造
  智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思。和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
  谈起智能制造,首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家如美国、欧洲共同体、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100个项目实施前期科研计划。
  毫无疑问,智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但同样显然的是,要在企业制造的全过程中全部实现智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题,下个世纪会实现智能自动化吗?而如果只是在企业的某个局部缓解实现智能化,而又无法保证全局的优化,则这种智能化的意义是有限的。
  从广义概念上来理解,CIMS(计算机集成制造系统),敏捷制造等都可以看作是智能自动化的例子。的确,除了制造过程本身可以实现智能化外,还可以逐步实现智能设计,智能管理等,再加上信息集成,全局优化,逐步提高系统的智能化水平,最终建立智能制造系统。这可能是实现智能制造的一种可行途径。
  共有几种先进制造模式:
  多智能体(Multi-Agent)系统
  Agent原为代理商,是指在商品经济活动中被授权代表委托人的一方。后来被借用到人工智能和计算机科学等领域,以描述计算机软件的智能行为,称为智能体。1992年曾经有人预言:“基于Agent的计算将可能成为下一代软件开发的重大突破。随着人工智能和计算机技术在制造业中的广泛应用,多智能体系统技术对解决产品设计、生产制造乃至产品的整个生命周期中的多领域间的协调合作提供了一种智能化的方法,也为系统集成、并行设计,并实现智能制造提供了更有效的手段。
  整子系统(Holonic System)
  整子系统的基本构件是整子(Holon)。Holon是从希腊语借过来的,人们用Holon表示系统的最小组成个体,整子系统就是由很多不同种类的整子构成。整子的最本质特征是:
  ●自治性,每个整子可以对其自身的操作行为作出规划,可以对意外事件(如制造资源变化、制造任务货物要求变化等)作出反应,并且其行为可控;
  ●合作性,每个整子可以请求其它整子执行某种操作行为,也可以对其他整子提出的操作申请提供服务;
  ●智能性,整子具有推理、判断等智力,这也是它具有自治性和合作性的内在原因。整子的上述特点表明,它与智能体的概念相似。由于整子的全能性,有人把它也译为全能系统。
  整子系统的特点是:
  ●敏捷性,具有自组织能力,可快速、可靠地组建新系统。
  ●柔性,对于快速变化的市场、变化的制造要求有很强的适应性。
  除此之外,还有生物制造、绿色制造、分形制造等模式。
  制造模式主要反映了管理科学的发展,也是自动化、系统技术的研究成果,它将对各种单元自动化技术提出新的课题,从而在整体上影响到制造自动化的发展方向。
  展望未来,21世纪的制造自动化将沿着历史的轨道继续前进。

编辑本段智能制造系统的特征


智能制造和传统的制造相比,智能制造系统具有以下特征:
自律能力
即搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。具有自律能力的设备称为“智能机器”,“智能机器”在一定程度上表现出独立性、自主性和个性,甚至相互间还能协调运作与竞争。强有力的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。
人机一体化
IMS不单纯是“人工智能”系统,而是人机一体化智能系统,是一种混合智能。基于人工智能的智能机器只能进行机械式的推理、预测、判断,它只能具有逻辑思维(专家系统),最多做到形象思维(神经网络),完全做不到灵感(顿悟)思维,只有人类专家才真正同时具备以上三种思维能力。因此,想以人工智能全面取代制造过程中人类专家的智能,独立承担起分析、判断、决策等任务是不现实的。人机一体化一方面突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能 机器的配合下,更好地发挥出人的潜能,使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系,使二者在不同的层次上各显其能,相辅相成。
因此,在智能制造系统中,高素质、高智能的人将发挥更好的作用,机器智能和人的智能将真正地集成在一起,互相配合,相得益彰。
虚拟现实(Virtual Reality)技术
这是实现虚拟制造的支持技术,也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。虚拟现实技术是以计算机为基础,融信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术为一体;借助各种音像和传感装置,虚拟展示现实生活中的各种过程、物件等,因而也能拟实制造过程和未来的产品,从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。但其特点是可以按照人们的意愿任意变化,这种人机结合的新一代智能界面,是智能制造的一个显著特征。=
自组织与超柔性
智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,其柔性不仅表现在运行方式上,而且表现在结构形式上,所以称这种柔性为超柔性,如同一群人类专家组成的群体,具有生物特征。
学习能力与自我维护能力
智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能。同时,在运行过程中自行故障诊断,并具备对故障自行排除、自行维护的能力。这种特征使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。


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李翔(1)玛门(1)
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最近更新:2009/4/28 23:11:16
创建者:李翔