【簡介：】智能制造——人機一體化智能系統(tǒng)智能制造，源于人工智能的研究。一般認為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運用知識求解的能力。
智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能

智能制造——人機一體化智能系統(tǒng)智能制造，源于人工智能的研究。一般認為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運用知識求解的能力。

智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，而且還具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。

系統(tǒng)介紹

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

談起智能制造，首先應(yīng)介紹日本在1990年4月所倡導(dǎo)的“智能制造系統(tǒng)IMS”國際合作研究計劃。許多發(fā)達國家如美國、歐洲共同體、加拿大、澳大利亞等參加了該項計劃。該計劃共計劃投資10億美元，對100個項目實施前期科研計劃。

毫無疑問，智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計，工藝過程設(shè)計，生產(chǎn)調(diào)度，故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進的計算機智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方，生產(chǎn)調(diào)度等，實現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合于解決特別復(fù)雜和不確定的問題。但同樣顯然的是，要在企業(yè)制造的全過程中全部實現(xiàn)智能化，如果不是完全做不到的事情，至少也是在遙遠的將來。有人甚至提出這樣的問題，下個世紀會實現(xiàn)智能自動化嗎？而如果只是在企業(yè)的某個局部環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化，而又無法保證全局的優(yōu)化，則這種智能化的意義是有限的。

2015年9月10日，工業(yè)和信息化部公布2015年智能制造試點示范項目名單，46個項目入圍。這些項目包括沈陽機床（集團）有限責(zé)任公司申報的智能機床試點、北京航天智造科技發(fā)展有限公司申報的航天產(chǎn)品智慧云制造試點、中化化肥有限公司申報的化肥智能制造及服務(wù)試點等。46個試點示范項目覆蓋了38個行業(yè)，分布在21個省，涉及流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、智能制造新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能服務(wù)等6個類別，體現(xiàn)了行業(yè)、區(qū)域覆蓋面和較強的示范性。沈陽機床也是本次金屬切削機床行業(yè)中入選的企業(yè)。

工信部在2015年啟動實施“智能制造試點示范專項行動”，主要是直接切入制造活動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，充分調(diào)動企業(yè)的積極性，注重試點示范項目的成長性，通過點上突破，形成有效的經(jīng)驗與模式，在制造業(yè)各個領(lǐng)域加以推廣與應(yīng)用。

工信部部長苗圩在會議上表示，智能制造日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進工業(yè)向中高端邁進、建設(shè)制造強國的重要舉措，也是新常態(tài)下打造新的國際競爭優(yōu)勢的必然選擇。而推進智能制造是一項復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，也是一件新生事物，這需要一個不斷探索、試錯的過程，難以一蹴而就，更不能急于求成。為此，“要用好試點示范這個重要抓手。

DNC

DNC早期只是作為解決數(shù)控設(shè)備通訊的網(wǎng)絡(luò)平臺，隨著客戶的不斷發(fā)展和成長，僅僅解決設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已遠遠不能滿足現(xiàn)代制造企業(yè)的需求。早在90年代初，美國Predator Software INC就賦予DNC更廣闊的內(nèi)涵-生產(chǎn)設(shè)備和工位智能化聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，這也是全球范圍內(nèi)最早且使用最成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)--車間內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)，這也使得DNC成為離散制造業(yè)MES系統(tǒng)必備的底層平臺。DNC必須能夠承載更多的信息。同時DNC系統(tǒng)必須能有效的結(jié)合先進的數(shù)字化的數(shù)據(jù)錄入或讀出技術(shù)，如條碼技術(shù)、射頻技術(shù)、觸屏技術(shù)等，幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)工位數(shù)字化。

Predator DNC系統(tǒng)的基本功能既是使用1臺服務(wù)器，對企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場所有數(shù)控設(shè)備進行集中智能化聯(lián)網(wǎng)管理(目前已能在64位機上實現(xiàn)對4096臺設(shè)備集中聯(lián)網(wǎng)管理)。所有程序編程人員可以在自己的PC上進行編程，并上傳至DNC服務(wù)器指定的目錄下，而后現(xiàn)場設(shè)備操作者即可通過設(shè)備CNC控制器發(fā)送下載(LOAD)指令，從服務(wù)器中下載所需的程序，待程序加工完畢后再通過DNC網(wǎng)絡(luò)回傳至服務(wù)器中，由程序管理員或工藝人員進行比較或歸檔。這種方式首先大大減少了數(shù)控程序的準備時間，消除了人員在工藝室與設(shè)備端的奔波，并且可完全確保程序的完整性和可靠性，消除了很多人為導(dǎo)致的失誤，最重要的是通過這套成熟的系統(tǒng)，將企業(yè)生產(chǎn)過程中所使用的所有NC程序都能合理有效的集中管理起來。

CIMS

從廣義概念上來理解，CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)），敏捷制造等都可以看作是智能自動化的例子。的確，除了制造過程本身可以實現(xiàn)智能化外，還可以逐步實現(xiàn)智能設(shè)計，智能管理等，再加上信息集成，全局優(yōu)化，逐步提高系統(tǒng)的智能化水平，最終建立智能制造系統(tǒng)。這可能是實現(xiàn)智能制造的一種可行途徑。

共有幾種先進制造模式：

多智能體系統(tǒng)

Agent原為代理商，是指在商品經(jīng)濟活動中被授權(quán)代表委托人的一方。后來被借用到人工智能和計算機科學(xué)等領(lǐng)域，以描述計算機軟件的智能行為，稱為智能體。1992年曾經(jīng)有人預(yù)言：“基于Agent的計算將可能成為下一代軟件開發(fā)的重大突破。隨著人工智能和計算機技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，多智能體系統(tǒng)(Multi-Agent)技術(shù)對解決產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造乃至產(chǎn)品的整個生命周期中的多領(lǐng)域間的協(xié)調(diào)合作提供了一種智能化的方法，也為系統(tǒng)集成、并行設(shè)計，并實現(xiàn)智能制造提供了更有效的手段。

整子系統(tǒng)

整子系統(tǒng)（Holonic System）的基本構(gòu)件是整子（Holon）。Holon是從希臘語借過來的，人們用Holon表示系統(tǒng)的最小組成個體，整子系統(tǒng)就是由很多不同種類的整子構(gòu)成。整子的最本質(zhì)特征是：

●自治性，每個整子可以對其自身的操作行為作出規(guī)劃，可以對意外事件（如制造資源變化、制造任務(wù)貨物要求變化等）作出反應(yīng)，并且其行為可控；

●合作性，每個整子可以請求其它整子執(zhí)行某種操作行為，也可以對其他整子提出的操作申請?zhí)峁┓?wù)；

●智能性，整子具有推理、判斷等智力，這也是它具有自治性和合作性的內(nèi)在原因。整子的上述特點表明，它與智能體的概念相似。由于整子的全能性，有人把它也譯為全能系統(tǒng)。

整子系統(tǒng)的特點是：

●敏捷性，具有自組織能力，可快速、可靠地組建新系統(tǒng)。

●柔性，對于快速變化的市場、變化的制造要求有很強的適應(yīng)性。

除此之外，還有生物制造、綠色制造、分形制造等模式。

制造模式主要反映了管理科學(xué)的發(fā)展，也是自動化、系統(tǒng)技術(shù)的研究成果，它將對各種單元自動化技術(shù)提出新的課題，從而在整體上影響到制造自動化的發(fā)展方向。

展望未來，21世紀的制造自動化將沿著歷史的軌道繼續(xù)前進。

制造原理

從智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征出發(fā)，在分布式制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，根據(jù)分布式集成的基本思想，應(yīng)用分布式人工智能中多Agent系統(tǒng)的理論與方法，實現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。根據(jù)分布系統(tǒng)的同構(gòu)特征，在智能制造系統(tǒng)的一種局域?qū)崿F(xiàn)形式基礎(chǔ)上，實際也反映了基于Internet的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下智能制造系統(tǒng)的實現(xiàn)模式。

分布式網(wǎng)絡(luò)化

智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征是個體制造單元的“自主性”與系統(tǒng)整體的“自組織能力”，其基本格局是分布式多自主體智能系統(tǒng)?；谶@一思想，同時考慮基于Internet的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以提出適用于中小企業(yè)單位的分布式網(wǎng)絡(luò)化IMS的基本構(gòu)架。一方面通過Agent賦予各制造單元以自主權(quán)，使其自治獨立、功能完善；另一方面，通過Agent之間的協(xié)同與合作，賦予系統(tǒng)自組織能力。

基于以上構(gòu)架，結(jié)合數(shù)控加工系統(tǒng)，開發(fā)分布式網(wǎng)絡(luò)化原型系統(tǒng)相應(yīng)的可由系統(tǒng)經(jīng)理、任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計和生產(chǎn)者等四個結(jié)點組成。

系統(tǒng)經(jīng)理結(jié)點包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和系統(tǒng)Agent兩個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，負責(zé)管理整個全局數(shù)據(jù)庫，可供原型系統(tǒng)中獲得權(quán)限的結(jié)點進行數(shù)據(jù)的查詢、讀取，存儲和檢索等操作，并為各結(jié)點進行數(shù)據(jù)交換與共享提供一個公共場所，系統(tǒng)Agent則負責(zé)該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)與外部的交互，通過Web服務(wù)器在Internet上發(fā)布該系統(tǒng)的主頁，網(wǎng)上用戶可以通過訪問主頁獲得系統(tǒng)的有關(guān)信息，并根據(jù)自己的需求，以決定是否由該系統(tǒng)來滿足這些需求，系統(tǒng)Agent還負責(zé)監(jiān)視該原型系統(tǒng)上各個結(jié)點間的交互活動，如記錄和實時顯示結(jié)點間發(fā)送和接受消息的情況、任務(wù)的執(zhí)行情況等。

任務(wù)規(guī)劃結(jié)點由任務(wù)經(jīng)理和它的代理（任務(wù)經(jīng)理Agent）組成，其主要功能是對從網(wǎng)上獲取的任務(wù)進行規(guī)劃，分解成若干子任務(wù)，然后通過招標——投標的方式將這些任務(wù)分配個各個結(jié)點。

設(shè)計結(jié)點由CAD工具和它的代理（設(shè)計Agent）組成，它提供一個良好的人機界面以使設(shè)計人員能有效地和計算機進行交互，共同完成設(shè)計任務(wù)。CAD工具用于幫助設(shè)計人員根據(jù)用戶要求進行產(chǎn)品設(shè)計；而設(shè)計Agent則負責(zé)網(wǎng)絡(luò)注冊、取消注冊、數(shù)據(jù)庫管理、與其他結(jié)點的交互、決定是否接受設(shè)計任務(wù)和向任務(wù)發(fā)送者提交任務(wù)等事務(wù)。

生產(chǎn)者結(jié)點實際是該項目研究開發(fā)的一個智能制造系統(tǒng)（智能制造單元），包括加工中心和它的網(wǎng)絡(luò)代理（機床Agent）。該加工中心配置了智能自適應(yīng)。該數(shù)控系統(tǒng)通過智能控制器控制加工過程，以充分發(fā)揮自動化加工設(shè)備的加工潛力，提高加工效率；具有一定的自診斷和自修復(fù)能力，以提高加工設(shè)備運行的可靠性和安全性；具有和外部環(huán)境交互的能力；具有開放式的體系結(jié)構(gòu)以支持系統(tǒng)集成和擴展。

發(fā)展軌跡

智能制造源于人工智能的研究。人工智能就是用人工方法在計算機上實現(xiàn)的智能。隨著產(chǎn)品性能的完善化及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、精細化，以及功能的多樣化，促使產(chǎn)品所包含的設(shè)計信息和工藝信息量猛增，隨之生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量增加，制造過程和管理工作的信息量也必然劇增，因而促使制造技術(shù)發(fā)展的熱點與前沿，轉(zhuǎn)向了提高制造系統(tǒng)對于爆炸性增長的制造信息處理的能力、效率及規(guī)模上。先進的制造設(shè)備離開了信息的輸入就無法運轉(zhuǎn)，柔性制造系統(tǒng)（FMS）一旦被切斷信息來源就會立刻停止工作。專家認為，制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要表現(xiàn)出智能，否則是難以處理如此大量而復(fù)雜的信息工作量的。其次，瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境，也要求制造系統(tǒng)表現(xiàn)出更高的靈活、敏捷和智能。因此，智能制造越來越受到高度的重視。 縱覽全球，雖然總體而言智能制造尚處于概念和實驗階段，但各國政府均將此列入國家發(fā)展計劃，大力推動實施。1992年美國執(zhí)行新技術(shù)政策，大力支持被總統(tǒng)稱之的關(guān)鍵重大技術(shù)（Critical Techniloty），包括信息技術(shù)和新的制造工藝，智能制造技術(shù)自在其中，美國政府希望借助此舉改造傳統(tǒng)工業(yè)并啟動新產(chǎn)業(yè)。

加拿大制定的1994~1998年發(fā)展戰(zhàn)略計劃，認為未來知識密集型產(chǎn)業(yè)是驅(qū)動全球經(jīng)濟和加拿大經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，認為發(fā)展和應(yīng)用智能系統(tǒng)至關(guān)重要，并將具體研究項目選擇為智能計算機、人機界面、機械傳感器、機器人控制、新裝置、動態(tài)環(huán)境下系統(tǒng)集成。

日本1989年提出智能制造系統(tǒng)，且于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，包括了公司集成和全球制造、制造知識體系、分布智能系統(tǒng)控制、快速產(chǎn)品實現(xiàn)的分布智能系統(tǒng)技術(shù)等。

歐洲聯(lián)盟的信息技術(shù)相關(guān)研究有ESPRIT項目，該項目大力資助有市場潛力的信息技術(shù)。1994年又啟動了新的R&D項目，選擇了39項核心技術(shù)，其中三項（信息技術(shù)、分子生物學(xué)和先進制造技術(shù)）中均突出了智能制造的位置。

中國80年代末也將“智能模擬”列入國家科技發(fā)展規(guī)劃的主要課題，已在專家系統(tǒng)、模式識別、機器人、漢語機器理解方面取得了一批成果。國家科技部正式提出了“工業(yè)智能工程”，作為技術(shù)創(chuàng)新計劃中創(chuàng)新能力建設(shè)的重要組成部分，智能制造將是該項工程中的重要內(nèi)容。

由此可見，智能制造正在世界范圍內(nèi)興起，它是制造技術(shù)發(fā)展，特別是制造信息技術(shù)發(fā)展的必然，是自動化和集成技術(shù)向縱深發(fā)展的結(jié)果

智能裝備面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，重點包括智能儀器儀表與控制系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件及通用部件、智能專用裝備等。它能實現(xiàn)各種制造過程自動化、智能化、精益化、綠色化，帶動裝備制造業(yè)整體技術(shù)水平的提升。

中國機械科學(xué)研究總院原副院長屈賢明指出，現(xiàn)今國內(nèi)裝備制造業(yè)存在自主創(chuàng)新能力薄弱、高端制造環(huán)節(jié)主要由國外企業(yè)掌握、關(guān)鍵零部件發(fā)展滯后、現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)發(fā)展緩慢等問題。而中國裝備制造業(yè)“由大變強”的標志包括：國際市場占有率處于世界第一，超過一半產(chǎn)業(yè)的國際競爭力處于世界前三，成為影響國際市場供需平衡的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，擁有一批國際競爭力和市場占有率處于全球前列的世界級裝備制造基地，原始創(chuàng)新突破，一批獨創(chuàng)、原創(chuàng)裝備問世等多個方面。該領(lǐng)域的研究中心有國家重大技術(shù)裝備獨立第三方研究中心-中國重大機械裝備網(wǎng)。

在“十二五”期間，我國對智能裝備研發(fā)的財政支持力度將繼續(xù)增大，智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點將明確，“十二五”期間，國內(nèi)智能裝備的重點工作是要突破新型傳感器與儀器儀表等核心關(guān)鍵技術(shù)，推進國民經(jīng)濟重點領(lǐng)域的發(fā)展和升級。

釋義初探

智能制造系統(tǒng)（Intelligent Manufacturing System---IMS）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)，它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬的人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，同時，收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。由于這種制造模式，突出了知識在制造活動中的價值地位，而知識經(jīng)濟又是繼工業(yè)經(jīng)濟后的主體經(jīng)濟形式，所以智能制造就成為影響未來經(jīng)濟發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。智能制造系統(tǒng)是智能技術(shù)集成應(yīng)用的環(huán)境，也是智能制造模式展現(xiàn)的載體。

一般而言，制造系統(tǒng)在概念上認為是一個復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)的整體集成，從制造系統(tǒng)的功能角度，可將智能制造系統(tǒng)細分為設(shè)計、計劃、生產(chǎn)和系統(tǒng)活動四個子系統(tǒng)。在設(shè)計子系統(tǒng)中，智能制定突出了產(chǎn)品的概念設(shè)計過程中消費需求的影響；功能設(shè)計關(guān)注了產(chǎn)品可制造性、可裝配性和可維護及保障性。另外，模擬測試也廣泛應(yīng)用智能技術(shù)。在計劃子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫構(gòu)造將從簡單信息型發(fā)展到知識密集型。在排序和制造資源計劃管理中，模糊推理等多類的專家系統(tǒng)將集成應(yīng)用；智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)將是自治或半自治系統(tǒng)。在監(jiān)測生產(chǎn)過程、生產(chǎn)狀態(tài)獲取和故障診斷、檢驗裝配中，將廣泛應(yīng)用智能技術(shù)；從系統(tǒng)活動角度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在系統(tǒng)控制中已開始應(yīng)用，同時應(yīng)用分布技術(shù)和多元代理技術(shù)、全能技術(shù)，并采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)活動并行，解決系統(tǒng)集成。

由此可見，IMS理念建立在自組織、分布自治和社會生態(tài)學(xué)機理上，目的是通過設(shè)備柔性和計算機人工智能控制，自動地完成設(shè)計、加工、控制管理過程，旨在解決適應(yīng)高度變化環(huán)境的制造的有效性。

綜合特征

智能制造和傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特征：

自律能力

即搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。具有自律能力的設(shè)備稱為“智能機器”，“智能機器”在一定程度上表現(xiàn)出獨立性、自主性和個性，甚至相互間還能協(xié)調(diào)運作與競爭。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

人機一體化

IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能?；谌斯ぶ悄艿闹悄軝C器只能進行機械式的推理、預(yù)測、判斷，它只能具有邏輯思維（專家系統(tǒng)），最多做到形象思維（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），完全做不到靈感（頓悟）思維，只有人類專家才真正同時具備以上三種思維能力。因此，想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨立承擔(dān)起分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實的。人機一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時在智能 機器的配合下，更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關(guān)系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。

因此，在智能制造系統(tǒng)中，高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更好的作用，機器智能和人的智能將真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)

這是實現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù)，也是實現(xiàn)高水平人機一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality)是以計算機為基礎(chǔ)，融合信號處理、動畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測、仿真和多媒體技術(shù)為一體；借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實生活中的各種過程、物件等，因而也能擬實制造過程和未來的產(chǎn)品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。但其特點是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個顯著特征。

自組織超柔性

智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，其柔性不僅突出在運行方式上，而且突出在結(jié)構(gòu)形式上，所以稱這種柔性為超柔性，如同一群人類專家組成的群體，具有生物特征。

學(xué)習(xí)與維護

智能制造系統(tǒng)能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學(xué)習(xí)功能。同時，在運行過程中自行故障診斷，并具備對故障自行排除、自行維護的能力。這種特征使智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。

智能技術(shù)

1、新型傳感技術(shù)——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù)，采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術(shù)（如量子測量、納米聚合物傳感、光纖傳感等），微弱傳感信號提取與處理技術(shù)。

2、模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)——不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計技術(shù)，微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)、組態(tài)語言和人機界面技術(shù)，以及實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺技術(shù)。

3、先進控制與優(yōu)化技術(shù)——工業(yè)過程多層次性能評估技術(shù)、基于大量數(shù)據(jù)的建模技術(shù)、大規(guī)模高性能多目標優(yōu)化技術(shù)，大型復(fù)雜裝備系統(tǒng)仿真技術(shù)，高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)運動規(guī)劃、電子傳動等精密運動控制技術(shù)。

4、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)——大型制造工程項目復(fù)雜自動化系統(tǒng)整體方案設(shè)計技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù)，統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計技術(shù)，統(tǒng)一事件序列和報警處理技術(shù)，一體化資產(chǎn)管理技術(shù)。

5、故障診斷與健康維護技術(shù)——在線或遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、自愈合調(diào)控與損傷智能識別以及健康維護技術(shù)，重大裝備的壽命測試和剩余壽命預(yù)測技術(shù)，可靠性與壽命評估技術(shù)。

6、高可靠實時通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，高可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間信息無縫交換技術(shù)。

7、功能安全技術(shù)——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計、驗證技術(shù)及方法，建立功能安全驗證的測試平臺，研究自動化控制系統(tǒng)整體功能安全評估技術(shù)。

8、特種工藝與精密制造技術(shù)——多維精密加工工藝，精密成型工藝，焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接工藝，微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，精確可控?zé)崽幚砑夹g(shù)，精密鍛造技術(shù)等。

9、識別技術(shù)——低成本、低功耗RFID芯片設(shè)計制造技術(shù)，超高頻和微波天線設(shè)計技術(shù)，低溫?zé)釅悍庋b技術(shù)，超高頻RFID核心模塊設(shè)計制造技術(shù)，基于深度三位圖像識別技術(shù)，物體缺陷識別技術(shù)。

測控裝置

1、新型傳感器及其系統(tǒng)——新原理、新效應(yīng)傳感器，新材料傳感器，微型化、智能化、低功耗傳感器，集成化傳感器（如單傳感器陣列集成和多傳感器集成）和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2、智能控制系統(tǒng)——現(xiàn)場總線分散型控制系統(tǒng)（FCS）、大規(guī)模聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、高端可編程控制系統(tǒng)（PLC）、面向裝備的嵌入式控制系統(tǒng)、功能安全監(jiān)控系統(tǒng)。

3、智能儀表——智能化溫度、壓力、流量、物位、熱量、工業(yè)在線分析儀表、智能變頻電動執(zhí)行機構(gòu)、智能閥門定位器和高可靠執(zhí)行器。

4、精密儀器——在線質(zhì)譜/激光氣體/紫外光譜/紫外熒光/近紅外光譜分析系統(tǒng)、板材加工智能板形儀、高速自動化超聲無損探傷檢測儀、特種環(huán)境下蠕變疲勞性能檢測設(shè)備等產(chǎn)品。

5、工業(yè)機器人與專用機器人——焊接、涂裝、搬運、裝配等工業(yè)機器人及安防、危險作業(yè)、救援等專用機器人。

6、精密傳動裝置——高速精密重載軸承，高速精密齒輪傳動裝置，高速精密鏈傳動裝置，高精度高可靠性制動裝置，諧波減速器，大型電液動力換檔變速器，高速、高剛度、大功率電主軸，直線電機、絲杠、導(dǎo)軌。

7、伺服控制機構(gòu)——高性能變頻調(diào)速裝置、數(shù)位伺服控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)分布式伺服系統(tǒng)等產(chǎn)品，提升重點領(lǐng)域電氣傳動和執(zhí)行的自動化水平，提高運行穩(wěn)定性。

8、液氣密元件及系統(tǒng)——高壓大流量液壓元件和液壓系統(tǒng)、高轉(zhuǎn)速大功率液力偶合器調(diào)速裝置、智能潤滑系統(tǒng)、智能化閥島、智能定位氣動執(zhí)行系統(tǒng)、高性能密封裝置。

制造裝備

1、石油石化智能成套設(shè)備——集成開發(fā)具有在線檢測、優(yōu)化控制、功能安全等功能的百萬噸級大型乙烯和千萬噸級大型煉油裝置、多聯(lián)產(chǎn)煤化工裝備、合成橡膠及塑料生產(chǎn)裝置。

2、冶金智能成套設(shè)備——集成開發(fā)具有特種參數(shù)在線檢測、自適應(yīng)控制、高精度運動控制等功能的金屬冶煉、短流程連鑄連軋、精整等成套裝備。

3、智能化成形和加工成套設(shè)備——集成開發(fā)基于機器人的自動化成形、加工、裝配生產(chǎn)線及具有加工工藝參數(shù)自動檢測、控制、優(yōu)化功能的大型復(fù)合材料構(gòu)件成形加工生產(chǎn)線。

4、自動化物流成套設(shè)備——集成開發(fā)基于計算智能與生產(chǎn)物流分層遞階設(shè)計、具有網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控、動態(tài)優(yōu)化、高效敏捷的智能制造物流設(shè)備。

5、建材制造成套設(shè)備——集成開發(fā)具有物料自動配送、設(shè)備狀態(tài)遠程跟蹤和能耗優(yōu)化控制功能的水泥成套設(shè)備、高端特種玻璃成套設(shè)備。

6、智能化食品制造生產(chǎn)線——集成開發(fā)具有在線成分檢測、質(zhì)量溯源、機電光液一體化控制等功能的食品加工成套裝備。

7、智能化紡織成套裝備——集成開發(fā)具有卷繞張力控制、半制品的單位重量、染化料的濃度、色差等物理、化學(xué)參數(shù)的檢測儀器與控制設(shè)備，可實現(xiàn)物料自動配送和過程控制的化纖、紡紗、織造、染整、制成品等加工成套裝備。

8、智能化印刷裝備——集成開發(fā)具有墨色預(yù)置遙控、自動套準、在線檢測、閉環(huán)自動跟蹤調(diào)節(jié)等功能的數(shù)字化高速多色單張和卷筒料平版、凹版、柔版印刷裝備、數(shù)字噴墨印刷設(shè)備、計算機直接制版設(shè)備（CTP）及高速多功能智能化印后加工裝備。

運作過程

1、任一網(wǎng)絡(luò)用戶都可以通過訪問該系統(tǒng)的主頁獲得該系統(tǒng)的相關(guān)信息，還可通過填寫和提交系統(tǒng)主頁所提供的用戶定單登記表來向該系統(tǒng)發(fā)出定單；

2、如果接到并接受網(wǎng)絡(luò)用戶的定單，Agent就將其存入全局數(shù)據(jù)庫，任務(wù)規(guī)劃結(jié)點可以從中取出該定單，進行任務(wù)規(guī)劃，將該任務(wù)分解成若干子任務(wù)，將這些任務(wù)分配給系統(tǒng)上獲得權(quán)限的結(jié)點；

3、產(chǎn)品設(shè)計子任務(wù)被分配給設(shè)計結(jié)點，該結(jié)點通過良好的人機交互完成產(chǎn)品設(shè)計子任務(wù)，生成相應(yīng)的CAD/CAPP數(shù)據(jù)和文檔以及數(shù)控代碼，并將這些數(shù)據(jù)和文檔存入全局數(shù)據(jù)庫，最后向任務(wù)規(guī)劃結(jié)點提交該子任務(wù)；

4、加工子任務(wù)被分配給生產(chǎn)者；一旦該子任務(wù)被生產(chǎn)者結(jié)點接受，機床Agent將被允許從全局數(shù)據(jù)庫讀取必要的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳給加工中心，加工中心則根據(jù)這些數(shù)據(jù)和命令完成加工子任務(wù)，并將運行狀態(tài)信息送給機床Agent，機床Agent向任務(wù)規(guī)劃結(jié)點返回結(jié)果，提交該子任務(wù)；

5、在系統(tǒng)的整個運行期間，系統(tǒng)Agent都對系統(tǒng)中的各個結(jié)點間的交互活動進行記錄，如消息的收發(fā)，對全局數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的讀寫，查詢各結(jié)點的名字、類型、地址、能力及任務(wù)完成情況等。

6、網(wǎng)絡(luò)客戶可以了解定單執(zhí)行的結(jié)果。

發(fā)展前景

1、人工智能技術(shù)。因為IMS的目標是計算機模擬制造業(yè)人類專家的智能活動，從而取代或延伸人的部分腦力勞動，因此人工智能技術(shù)成為IMS關(guān)鍵技術(shù)之一。IMS與人工智能技術(shù)（專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯）息息相關(guān)。

2、并行工程。針對制造業(yè)而言，并行工程是一種重要的技術(shù)方法學(xué)，應(yīng)用于IMS中，將最大限度的減少產(chǎn)品設(shè)計的盲目性和設(shè)計的重復(fù)性。

3、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過程的系統(tǒng)和各個環(huán)節(jié)“智能集成”化的支撐。信息網(wǎng)絡(luò)同時也是制造信息及知識流動的通道。

4、虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計階段就模擬出該產(chǎn)品的整個生命周期，從而更有效，更經(jīng)濟、更靈活的組織生產(chǎn)，實現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)周期最短，產(chǎn)品成本最低，產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)，生產(chǎn)效率最高的保證。同時虛擬制造技術(shù)也是并行工程實現(xiàn)的必要前提。

5、自律能力構(gòu)筑。即收集和理解環(huán)境信息和自身的信息并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。強大的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

6、人機一體化。智能制造系統(tǒng)不單單是“人工智能系統(tǒng)，而且是人機一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能。想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，說是不現(xiàn)實的。人機一體化突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時在智能機器的配合下，更好的發(fā)揮人的潛能，使達到一種相互協(xié)作平等共事的關(guān)系，使二者在不同層次上各顯其能，相輔相成。

7、自組織和超柔性。智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，使其柔性不僅表現(xiàn)運行方式上，而且突出在結(jié)構(gòu)形式上，所以稱這種柔性為超柔性，類似于生物所具有的特征，如同一群人類專家組成的整體。

什么是智能制造？智能制造=自動化+信息化+智能化，用批量化的方式，生產(chǎn)個性化的產(chǎn)品。

自動化（硬件）：自動化硬件設(shè)備構(gòu)成智能化工廠。信息化（軟件）：經(jīng)營、制造及設(shè)計信息化(ERP+MES+PLM)。智能化（互聯(lián)網(wǎng)+）：制造業(yè)大數(shù)據(jù)分析及云計算的應(yīng)用