关于智能制造系统的介绍

krttg

一、概述
1、智能制造系统提出的背景
当今世界各国的制造业活动趋向于全球化，制造、经营活动、开发研究等都在向国际化发展，为了有效的进行国际间信息交换及世界先进制造技术共享，各国的企业都希望以统一的方式来交换信息和数据。因此，必须开发出一个快速有效的信息交换工具，创建并促进一个全球化的公共标准来实现这一目标。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计和管理人员提出了新的挑战，传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题．这就促使我们通过集成传统制造技术、计算机技术与以及人工智能等技术、发展一种新型的制造技术与系统、这便是智能制造技术与智能制造系统（IMS）。智能制造系统正是在这一背景下产生的。
IMS计划是由日本于1990年1月首先提出的一项国际合作研究计划，该计划鼓励工业界、学术机构和政府在先进制造技术领域里进行广泛的研究与合作。该计划的目标是全面展望21世纪先进制造技术的发展趋势，先行开发下一代的制造技术以解决全球制造业面临的共同问题。
2、智能制造技术的国际研究概况
近年来，各国积极开展智能制造的研究开发工作，并把研究重点放在以下方面：
（1）智能制造理论与系统设计技术
（2）智能制造技术与系统
3、智能制造技术存在的主要问题
目前智能制造的应用水平距人们的期望还比较远，主要有以下几个瓶颈问题的存在：
（1）创新能力在制造过程中的实现。
（2）软件适应性的缺乏。
（3）计算实时性的要求。
二、智能制造系统的内涵与定义
1、智能制造系统的基本概念和内涵
智能制造在国际上尚无公认的定义。1988年，P•K．Wright，和D．A．Bourme在其所著的《智能制造》一书中认为：“智能制造的目的是通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器控制对制造技工的技能和专家知识进行建模，以便智能机器人在没有人工干预的情况下进行小批量生产．”日本通产省机械信息产业局元岛直树对智能制造的设想是“在具有国际上可互换性基础上，使订货、销售、开发、设计、生产、物流、经营等部门分别智能化，并按照灵活适应制造环境等原则，使整个企业网络集成化。”
目前比较通行的一种定义是：智能制造技术(IMT)是指在制造工业的各个环节以一种高度柔性与高度集成的方式，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。因此，智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业。
智能制造系统基于智能制造技术，综合应用人工智能技术、信息，技术、自动化技术、制造技术、并行工程、生命科学、现代管理技术和系统工程理论与方法、在国际标准化和互换性的基础上，使得整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统成为网络集成的高度自动化的制造系统。
2、智能制造系统的特点
（1）自组织能力。
（2）自律能力。
（3）自学习和自维护能力。
（4）整个制造系统的智能集成。
3、智能制造系统中人的作用
智能制造系统并不追求用人工智能完全取代人，人与人工智能系统或智能机器为完成同一任务而相互协作。从总体上说，人处于主导地位，这是人的社会责任所决定的，但对一个具体的智能结点，情况就不同了，起主导作用的要由任务特点来决定。如生产制造主要由智能机器负责，而研究开发则决定于人类专家。
智能制造系统中人机关系可以定义如下：就是以人为主，人-机械一体的技术路线，人与机械共同组成一个系统，各自执行自己最擅长的工作。
4、智能制造技术的主要研究目标
智能制造技术的主要研究的目的是：（1）企业整个制造工作的全面智能化，它首次在实际制造系统中提出了以取代人的部分脑力劳动作为目标，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力。（2）信息和制造智能的集成共享，强调智能型的集成自动化。因此，未来工业生产的基本特征应该是知识密集型，制造自动化的根本是决策自动化。
三、智能制造系统的主要支撑技术
智能制造技术是以知识信息处理技术为核心的，面向21世纪的制造技术。其主要支撑技术如下：
（1）人工智能技术。
（2）并行工程。
（3）虚拟制造技术。
（4）计算机网络与数据库技术。
（5）智能设计技术。
（6）智能机器人技术。
（7）智能诊断技术。
（8）自适应技术。
（9）智能管理技术。
（10）智能检测技术。
（11）智能化误差补偿技术。
此外，还有柔性加工技术、柔性装配、机械设备自恢复等各种关键技术。
四、智能制造系统若干关键技术
1、柔性装配技术
柔性装配是指在一个系统中通过某种机械的结构来实现机械零件装配的自动化，较为常见的有自动装配机器人。
2、智能诊断技术
系统的故障的自检测与自诊断技术是当控制系统发生故障时，检测系统可以及时发现并报警，同时分离出发生故障的部位、判别故障的种类、估计出故障的大小与时间、进行评价与决策。
3、加工过程的自适应控制
在系统工作过程，系统本身能不断地检测系统参数或运行指标，根据参数的变化或运行指标的变化，改变控制参数或改变控制作用，使系统运行与最优或接近与最优工作状态。自适应控制也是一种反馈控制。
4、图像处理技术
包括视觉检测系统和图像的分割
5、机械装备的自修复技术
机械装备的自修复是指装备在使用过程中能够自行感应外部的环境变化，对自身的失效形式、故障等做出判断与分析，再通过自生长或原位复合等再生机制来修复、修补某些局部破损，从而实现装备的高性能、长寿命和高稳定可靠性的要求。
五、结论
世界各国的制造业将趋向于全球化、柔性化、多样化等方向发展，各国的企业想要在复杂多变的市场环境中能够实现快速反应，在激烈的市场竞争中立于不败之地，实现企业的智能制造是一个方向。我国的企业应把握住制造业的发展趋势，加快自身的升级，以提升我国企业的国际竞争能力。

参考文献
（1）[美]安德鲁•库夏克，智能制造系统，北京：清华大学出版社。
（2）李弼程，彭天强，彭波等编著，智能图像处理技术， 北京：电子工业出版社，2004.7。
（3）周东华，孙优贤， 控制系统的故障检测与诊断技术， 北京：清华大学出版社，1994。
（4）胡春华，张智勇，程涛，吴波，杨叔子， 基于Petri网的智能制造系统建模，中国机械工程，第12卷第12期，2001年12月。
（5）赵亚波，智能制造，《工业控制计算机》2002年15卷，第3期。
（6）谷  强  汪叔淳，计算机工程与科学，2000年第22卷第1期，Vol.22，No.1，2000。
（7）范亚新，孙　宇，张　军，张世琪，分布式智能检测监控系统的设计与开发，高技术通讯，1999.11。
（8）孙　宇，张　军，张荣涛，采用多Agent模型的检测监控系统研究，组合机床与自动化加工技术。
（9）张　军，孙　宇，范亚新，面向检测监控系统的一种多Agent系统研究，南京理工大学学报，1999年10月，第23卷第5期。
（10）文泽耀，机械装备自修复技术，《重型汽车》，2004，6。
（11）丘金波，丁汉，基于因特网的智能维护系统，机电一体化，2003年第2期。
（12）陈新海，李言俊，周军编著，自适应控制及应用，西北工业大学出版社，2003.1。