智能制造，源于人工智能的研究，一般認(rèn)為智能是知識(shí)和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運(yùn)用知識(shí)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(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，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(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。

基本原理

1、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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)模式。

2、分布式網(wǎng)絡(luò)化

智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征是個(gè)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)。基于這一思想，同時(shí)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(guò)Agent賦予各制造單元以自主權(quán)，使其自治獨(dú)立、功能完善；另一方面，通過(guò)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(kāi)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(jì)和生產(chǎn)者等四個(gè)結(jié)點(diǎn)組成。

系統(tǒng)經(jīng)理結(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和系統(tǒng)Agent兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理整個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，可供原型系統(tǒng)中獲得權(quán)限的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢、讀取，存儲(chǔ)和檢索等操作，并為各結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與共享提供一個(gè)公共場(chǎng)所，系統(tǒng)Agent則負(fù)責(zé)該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)與外部的交互，通過(guò)Web服務(wù)器在Internet上發(fā)布該系統(tǒng)的主頁(yè)，網(wǎng)上用戶可以通過(guò)訪問(wèn)主頁(yè)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(lái)滿足這些需求，系統(tǒng)Agent還負(fù)責(zé)監(jiān)視該原型系統(tǒng)上各個(gè)結(jié)點(diǎn)間的交互活動(dòng)，如記錄和實(shí)時(shí)顯示結(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)從網(wǎng)上獲取的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，分解成若干子任務(wù)，然后通過(guò)招標(biāo)——投標(biāo)的方式將這些任務(wù)分配個(gè)各個(gè)結(jié)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)結(jié)點(diǎn)由CAD工具和它的代理（設(shè)計(jì)Agent）組成，它提供一個(gè)良好的人機(jī)界面以使設(shè)計(jì)人員能有效地和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。CAD工具用于幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)；而設(shè)計(jì)Agent則負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)、取消注冊(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、與其他結(jié)點(diǎn)的交互、決定是否接受設(shè)計(jì)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(diǎn)實(shí)際是該項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)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(jī)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(guò)智能控制器控制加工過(guò)程，以充分發(fā)揮自動(dòng)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(yùn)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(kāi)放式的體系結(jié)構(gòu)以支持系統(tǒng)集成和擴(kuò)展。

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(jìn)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(jī)器”，“智能機(jī)器”在一定程度上表現(xiàn)出獨(dú)立性、自主性和個(gè)性，甚至相互間還能協(xié)調(diào)運(yùn)作與競(jìng)爭(zhēng)。強(qiáng)有力的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

人機(jī)一體化：IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能?；谌斯ぶ悄艿闹悄軝C(jī)器只能進(jìn)行機(jī)械式的推理、預(yù)測(cè)、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(shí)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(guò)程中人類專家的智能，獨(dú)立承擔(dān)起分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的。人機(jī)一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能 機(jī)器的配合下，更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機(jī)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(jī)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(shí)技術(shù)：這是實(shí)現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高水平人機(jī)一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，融合信號(hào)處理、動(dòng)畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測(cè)、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(shí)生活中的各種過(guò)程、物件等，因而也能擬實(shí)制造過(guò)程和未來(lái)的產(chǎn)品，從感官和視覺(jué)上使人獲得完全如同真實(shí)的感受。但其特點(diǎn)是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機(jī)結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個(gè)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(yùn)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(hù)：智能制造系統(tǒng)能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中自行故障診斷，并具備對(duì)故障自行排除、自行維護(hù)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。

發(fā)展前景

1、人工智能技術(shù)。因?yàn)镮MS的目標(biāo)是計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的智能活動(dòng)，從而取代或延伸人的部分腦力勞動(dòng)，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(duì)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(jì)的盲目性和設(shè)計(jì)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(guò)程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié)“智能集成”化的支撐。信息網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也是制造信息及知識(shí)流動(dòng)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(jì)階段就模擬出該產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從而更有效，更經(jīng)濟(jì)、更靈活的組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品開(kāi)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(shí)虛擬制造技術(shù)也是并行工程實(shí)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(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。強(qiáng)大的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。

6、人機(jī)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(jī)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(guò)程中人類專家的智能，獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的。人機(jī)一體化突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器的配合下，更好的發(fā)揮人的潛能，使達(dá)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(yùn)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。