四、离散制造业智能制造的内涵

　　1、智能制造的定义和内涵

　　智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它对制造自动化的概念进行了更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。“智能制造国际合作研究计划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。”

　　与传统的制造相比，智能制造具有如下特征。

　　1)自律能力

　　智能制造过程具有能感知与理解环境信息和自身信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。具有自律能力的设备称为“智能机器”，“智能机器”在一定程度上表现出独立性、自主性和个性，甚至相互间还能协调运作与竞争。 值得注意的是，强有力的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。

　　2)人机一体化

　　目前IMS不单纯是“人工智能”系统，而是人机一体化智能系统，它不仅具有逻辑思维，形象思维还具有灵感(顿悟)思维。 它能够独立承担起分析、判断、决策等任务。 人机一体化智能系统在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系。

　　因此，在智能制造系统中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用，机器智能和人的智能将真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。

　　3)虚拟现实技术

　　虚拟现实技术是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。虚拟现实技术是以计算机为基础，融信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术为一体，借助各种音像和传感装置，虚拟展示现实生活中的各种过程、物件等，因而也能拟实制造过程和未来的产品，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受，但其特点是可以按照人们的意愿任意变化，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显著特征。

　　4)自组织和超柔性

　　自组织和超柔性是指智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种非常好的结构，其柔性不仅表现在运行方式上，而且表现在结构形式上，所以称这种柔性为超柔性，如同一群人类专家组成的群体，具有生物特征。

　　5)学习能力与自我维护能力

　　智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能，同时，在运行过程中自行进行故障诊断，并具备对故障自行排除、自行维护的能力。这种特征使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。智能制造对于不同的行业其需求是不同的。

　　2、流程工业智能工厂

　　最近几年欧美国家针对流程工业提出了“智能工厂”的概念。流程工业智能工厂由商业智能、运营智能、操作智能三个层次组成，如图2所示。 图2 流程工业智能工厂

▲图2 流程工业智能工厂

　　3、离散制造业智能工厂

　　离散制造业与流程工业相比较，首先在底层制造环节由于生产工艺的复杂性，车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊对制造装备的智能化要求很高，投资很大。与原材料工业相比较，离散制造业特别是装备制造业、家电、消费电子等产品大都要求产品智能化，设计智能。图3给出离散制造业智能工厂的框架。

▲图3 离散制造业智能工厂框架

　　在信息物理融合系统的CPS的支持下，构建智能制造、智能经营、智能设计、智能产品、智能决策五大系统。要做到纵向、横向和端到端的集成首先要有一系列的标准的支持，信息安全的保障。