文档介绍：国防科技大学学报 J )U ( R A N ) ( A I F N T ( ) N A I U N I E V R S I Y T ) ( E F D F E SE N E T C HN ) ( )G ( Y 第 17卷第 2 期 9 年 6 月 V l N 智能制造技术和智能制造系统李圣怡( 国防科技大学机械电子工程与仪器系长沙 1 4 7 00 3) 摘要智能制造技术 I ( M ) T 和智能制造系统 I ( M S) 是当今先进工业国家争相开发和探索的高技术领域之一本文简要地介绍了该项技术的基本内容和原则并着重从智能控制的高度概述了制造过程建模与信号分析控制策略与方法等核心技术本文还通过一个实例简介了 IM S的结构借以说明该领域发展趋势关键词智能制造智能控制分类号 TH 165 1 智能制造技术和智能制造系统的基本概念 50年代末期机械制造技术开始进入现代制造技术阶段 40多年来机械制造技术有了长足的进展表现为以下四个概念和形式有较大更新的阶段(1) 直接数字控制( DNC)技术 60年代末形成了机床的数控技术实现了机床加工过程自动化(2) 柔性制造系统(F M S) 机床装置了工件和刀具的自动更换系统实现了计算机在线的机床加工过程调度和规划出现了完善的加工中心 FM S至今仍在继续发展之中(3 )计算机集成制造系统( C IM S) C IM S的特点是 CAD CAPP和 CAM技术的综合以及管理经营计划等上层生产活动的集成该项技术目前已有一些投入工厂的运行(4 )智能制造系统(IM)S 和智能制造技术(IM T) 这种制造系统可以在确定性受到限制的或没有先验知识的不能预测的环境下根据不完全的不精确的信息来完成拟人的制造任务这是80年代以来由高度工业化国家首先提出的开发性技术和项目上述发展的前两阶段的特征是以取代制造过程中人的体力劳动为目标的自动化技术而后两个阶段特别是 IM S是以取代制造中人的脑力劳动力为目标的自动化技术目国家自然科学基金资助项目 99年月日收稿前由于科学技术发展水平的限制在制造过程中人的因素未得到充分的认识一方面表现为智力资源不足另一方面表现为智力资源的大量浪费 IM S简单的说就是要把人的智能活动变为制造机器的智能活动如图 1所示具体来说 IM S就是要通过集成知识工程制造软件系统机器人视觉和机器人控制等来对制造技术的技能与专家知识进行建模以使智能机器在没有人工干预情况下进行生产图 IM S的构成 2 智能制造技术和智能制造系统的主要内容 IM S和 IM T研究的主要内容可用图 2来加以说明和 IM S比较 C IM S强调的是材料流和信息流的集成而 IM S强调的是制造系统的自组织自学习和自适应能力实际上 IM S将会成为CI M S的基础核心只有建立在 IM S的基础上CI M S才能真正实现信息和物流的集成体系结构开发环境设计方法评价技术环境描述建模知识表示与获取智能分析处理智能机器人智能制造单元方法与理论 IM理论与设计1 IM T处理技术l 智能机器识库与网络技术l 集成技术l 人的因素知识库结构与组织信息控制与通讯生产过程调度全面质量管理生产经营决策市场经营决策人机交互人工智能仿真人机工程与仿生学图 2 rM S和 IM T研究的主要内容工业化国家对 IM S和 IM T研究的兴趣近年来已进入大规模国际合作的阶段例如由日本工业和国际贸易部(M IT)I发起的国际合作研究计划投资 10亿美元建立起日美西欧等国家共同参加的 IM S国际研究中心该计划于 1990年开始执行共设 100 个项目十年完成 M ITI认为 IM S是整个制造过程中贯穿智能活动并将这种知识活动与智能机器的有机融合将整个制造过程—从订货产品设计生产和市场销售以柔性方式集成起来从而提高生产效率 M ITI的计划包括开发以下几个方面的研究 l) 结构系统化标准化原理方法 2) IM S信息和通讯网络 3) 最佳智能生产与控制设备 4 ) 提高设备质量及性能的新材料应用与研究 5) 社会环境和人的因素上述每一个方面都涉及十分广泛的内容和大量的研究专题是必须由各方面的专家协同努力才能完成的首先智能制造系统的物理基础是智能机器它包括具有各种程序的智能加工机床工具和材料传送准备装置检测和试验装置以及安装装配装置等制造技术包括人类对制造过程的行为的认识以及人类对等制造问题的各种方法和认识等这些方法和知识还在不断地深化新的工艺新的工具和手段还在不断地出现在智能制造系统中如何将这些知识信息转变为机器的知识与智能这将是 IM S所要解决的问题智能制造系统的目标是①在制造系统中用机器智能来替代人们的脑力劳动使脑力劳动自动化②在制造系统中用机器智能替代熟练工人的操作技能使得制造过程不再依赖于人的手艺或在维持自动生产时不再依赖于人的