五、智能制造

智能制造技术（Intelligent Manufacturing，IM），源于人工智能的研究。20世纪80年代以来，人工智能的研究从一般思维规律的探讨，发展到以知识为中心的研究方向，各式各样不同功能不同类型的专家系统纷纷应运而生，出现了“知识工程”新理念，并开始用于制造系统中。

近20年来，随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化，以及功能的多样化，促使产品所包含的设计信息和工艺信息量猛增，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而促使制造技术发展的热点与前沿，转向到提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。

（一）智能制造的含义

智能制造技术是指在制造工业的各个环节，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展的技术。

智能制造系统（IMS）是指基于智能制造技术的，一种借助计算机、综合应用人工智能技术、智能制造设备、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术，在国际标准化和互换性的基础上，使得制造系统中的经营决策、生产规划、作业调度、制造加工和质量保证等各子系统分别智能化，成为网络集成的高度自动化的制造系统。

（二）智能制造的特征

智能制造作为一种新的制造模式，能够取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。与传统的制造系统相比，智能制造系统具有以下特征。

（1）自组织能力。自组织能力是指智能制造系统中的各种智能设备，能够按照工作任务的要求，自行集结成一种最合适的结构，并按照最优的方式运行。完成任务以后，该结构随即自行解散，以备在下一个任务中集结成新的结构。自组织能力是IMS的一个重要标志。(https://www.daowen.com)

（2）自律能力。IMS能根据周围环境和自身作业状况的信息进行监测和处理，并根据处理结果自行调整控制策略，以采用最佳行动方案。这种自律能力使整个制造系统具备抗干扰、自适应和容错等能力。

（3）自学习能力。IMS能以原有专家知识为基础，在实践中，不断进行学习，完善系统知识库，并删除库中有误的知识，使知识库趋向最优。

（4）自适应能力。能够随时发现错误或预测错误的发生并改正或预防之；系统有应付外界突发事件的能力；能够自动调整自身参数来适应外部环境，使自己始终运行在最佳状态下。

（5）整个制造环境的智能集成IMS在强调各生产环节智能化的同时，更注重整个制造环境的智能集成。这是IMS与面向制造过程中的特定环节、特定问题的“智能化孤岛”的根本区别。IMS涵盖了产品的市场、开发、制造、服务与管理整个过程，把它们集成为一个整体，系统地加以研究，实现整体的智能化。

（三）智能制造的研究内容

（1）智能制造理论和系统设计技术。智能制造概念提出时间还不长，其理论基础和技术体系还在形成中，它的精确内涵和关键设计技术还需进一步研究。

（2）智能机器的设计。智能机器是智能制造系统中模拟人类专家活动的工具之一，因此对智能机器的研究在智能制造系统中占重要地位，常用的智能机器包括：智能机器人、智能加工中心、智能数控机床和自动引导小车等。

（3）智能制造单元技术的集成。人们在过去的研究中，以研究人工智能在制造领域的应用为出发点，开发了众多的面向制造过程中特定环节、特定问题的智能单元，形成了一个个“智能化孤岛”，它们是智能制造研究的基础，为使这些“智能化孤岛”面向智能制造，使其成为智能制造的单元技术，必须研究它们在智能制造系统中的集成，并进一步完善和发展这些智能单元。