智能制造的物质和理论基础

1.智能制造系统的物质基础

（1）美国于1952年成功研制第一台数控铣床，使机械制造业发生了一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。

（2）计算机辅助设计与制造提高了产品的质量，缩短了产品生产周期，改变了传统用手工绘图，依靠图纸组织整个生产过程的技术管理模式。

（3）工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合——机器人开创了工业生产的新局面，使生产结构发生重大变化，使制造过程更富于柔性，扩展了人类工作范围。

（4）制造系统为智能化开发了面向制造过程中特定环节、特定问题的智能化孤岛，如专家系统、基于知识的系统和智能辅助系统等。

（5）智能制造系统、计算机集成制造系统和计算机一体化控制生产系统，使生产从概念、设计到制造联成一体，做到直接面向市场进行生产，可以进行大小规模并举的多样化生产。近年来，制造技术有了长足的发展和进步，也带来了很多新问题。

数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、机器人等在工业公司得到了广泛的应用，越来越多的公司使用了计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）、多目标智能计算机辅助设计（MICAD）、模块化制造与工厂（MXMF）、并行工程（CE）、智能控制系统（ICS），以及智能制造系统（IMS）等。

先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师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提出的问题了。

要解决这些问题，需要用现代的工具和方法，例如人工智能（AI）就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。

2.智能制造技术的理论基础(www.xing528.com)

智能制造技术采用了一种全新的制造概念和实现模式，其核心特征是强调整个制造系统的整体智能化或自组织能力与个体的自主性。智能制造系统国际合作研究计划JIRPIMS明确提出，智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动，并将这种智能活动与智能机器有机融合，将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的、能发挥最大生产力的先进生产系统。

基于这个观点，在智能制造的基础理论研究中，提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式，这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容，涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节，体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用，系统的智能调度等，亦对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。

作为智能制造技术基础，各种人工智能工具，以及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用，促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中，智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统，主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。

作为智能单元的神经中枢——智能数控系统，不仅需要对系统内部各种不确定的因素，如噪声、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制，而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。

这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任，这是一个具有挑战性的新课题，有待研究解决的问题有很多，其中包括智能制造机理、智能制造信息、智能制造中的计算几何等。

总之，制造技术发展到今天，已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科，即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。

从信息与控制的观点来看，智能制造系统是一个信息处理系统，由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质（原料、设备、资金、人员）、能量与信息，输出有产品与服务，处理包括物料的处理与信息处理，反馈有产品品质反馈与顾客反馈。

制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程，而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。