智能制造的基本內(nèi)容詮釋

1、智能制造的基本內(nèi)容詮釋 2014-11-10 智慧城市圈子邱文斌 摘要：介紹了智能制造提出的背景、主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)，人工智能與IMT、IMS的關(guān)系，IMS和CIMS，智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)，智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)要介紹了智能加工中心IMC，智能制造技木的發(fā)展趨勢(shì)，以及智能制造系統(tǒng)研究成果及存在問(wèn)題。關(guān)鍵詞：智能制造，IMS，IMC，IMT。一、智能制造提出的背景制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)部門，是決定國(guó)家發(fā)展水平的最基本因素之一。從機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的歷程來(lái)看，經(jīng)歷了由手工制作、泰勒化制造、高度自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計(jì)制造等階段。就制造自動(dòng)化而言，大體上每十年

2、上一個(gè)臺(tái)階:5060年代是單機(jī)數(shù)控，70年代以后則是CNC機(jī)床及由它們組成的自動(dòng)化島，80年代出現(xiàn)了世界性的柔性自動(dòng)化熱潮。與此同時(shí)，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造，但與實(shí)用化相距甚遠(yuǎn)。隨著計(jì)算機(jī)的問(wèn)世與發(fā)展，機(jī)械制造大體沿兩條路線發(fā)展:一是傳統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展，二是借助計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化科學(xué)的制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。80年代以來(lái)，傳統(tǒng)制造技術(shù)得到了不同程度的發(fā)展，但存在著很多問(wèn)題。先 進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員和管理人員提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方法不能有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問(wèn)題，這就 促使我們借助現(xiàn)代的工具和方法，利用各學(xué)科最新研究成果，通過(guò)集成傳統(tǒng)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)

3、技術(shù)與科學(xué)以及人工智能等技術(shù)，發(fā)展一種新型的制造技術(shù)與系統(tǒng)，這 便是智能制造技術(shù)(IntelligentManufacturingTechnology，IMT)與智能制造系統(tǒng)(IntelligentManufacturingSystem，IMS)1。90年代以后，世界各國(guó)競(jìng)相大力發(fā)展IMT和IMS的深層次原因有:(1)集成化離不開智能制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，其中有多年積累的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)過(guò)程中的人機(jī)交互作用，必須使用的智能機(jī)器(如智能機(jī)器人)等。脫離了智能化，集成化也就不能完美地實(shí)現(xiàn)。(2)機(jī)器智能化比較靈活可以選擇系統(tǒng)智能化，也可以選擇單機(jī)智能化;單機(jī)可發(fā)展一種智能，也可發(fā)展幾種智能;無(wú)

4、論在系統(tǒng)中或單機(jī)上，智能化均可工作，不像集成制造系統(tǒng)，只有全系統(tǒng)集成才可工作。(3)智能化的經(jīng)濟(jì)效益較高現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS)少則投資數(shù)千萬(wàn)元，多則投資數(shù)億元乃至數(shù)十億元，很少有企業(yè)能承擔(dān)得起，而且投入正常運(yùn)行的很少，維護(hù)費(fèi)用也高，還要廢棄原有的設(shè)備，難以推廣。(4)白領(lǐng)化使得有豐富經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工人和技術(shù)人員日益缺少，產(chǎn)品制造技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，促使使用人工智能和知識(shí)工程技術(shù)來(lái)解決現(xiàn)代化的加工問(wèn)題。(5)工廠生產(chǎn)率的提高更多地取決于生產(chǎn)管理和生產(chǎn)自動(dòng)化人工智能與計(jì)算機(jī)管理相結(jié)合，使得不懂計(jì)算機(jī)的人也能通過(guò)視覺(jué)、

5、對(duì)話等智能手段實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的科學(xué)化。總之，以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為基礎(chǔ)的高新技術(shù)得到迅猛發(fā)展，為傳統(tǒng)的制造業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)遇。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，形成了先進(jìn)制造技術(shù)概念。冷戰(zhàn)結(jié)束以后，國(guó)際間競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)由單純的軍事實(shí)力較量轉(zhuǎn)向以發(fā)展經(jīng)濟(jì)和提高國(guó)民生活水平的綜合國(guó)力較量，隨之而來(lái)的這種國(guó)際間高新技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，且其發(fā)展形式由最初的僅依托本國(guó)的人力、物力和財(cái)力，發(fā)展到國(guó)際間的大規(guī)模合作。近年來(lái)由發(fā)達(dá)國(guó)家倡導(dǎo)的面向21世紀(jì)的“智能制造系統(tǒng)”、“信息高速公路”等國(guó)際研究計(jì)劃，無(wú)疑是該背景下的產(chǎn)物，也是國(guó)際間進(jìn)行高科技研究開發(fā)的具體表現(xiàn)和積極占領(lǐng)21世紀(jì)高科技制高點(diǎn)的

6、象征。二、主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)智能制造在國(guó)際上尚無(wú)公認(rèn)的定義。目前比較通行的一種定義是，智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類專家的制造智能活動(dòng)。因此，智能制造的研究開發(fā)對(duì)象是整個(gè)機(jī)械制造企業(yè)，其主要研究開發(fā)目標(biāo)有二:整個(gè)制造工作的全面智能化，它在實(shí)際制造系統(tǒng)中首次提出了以機(jī)器智能取代人的部腦力勞動(dòng)作為主要目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程大范圍的自組織能力;信息和制造智能的集成與共享，強(qiáng)調(diào)智能型的集成自動(dòng)化。目前，IMT和IMS的研究方向已從最初的人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用(AiM)發(fā)展到今天的IMS， 研究課題涉及的范圍由最初僅一個(gè)企業(yè)內(nèi)的市場(chǎng)

7、分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造加工、過(guò)程控制、信息管理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)型環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，發(fā)展到今天的面向 世界范圍內(nèi)的整個(gè)制造環(huán)境的集成化與自組織能力，包括制造智能處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機(jī)器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級(jí)競(jìng)爭(zhēng)式控制網(wǎng)絡(luò)、全球 通訊與操作網(wǎng)等。由日本提出的IMS國(guó)際合作研究計(jì)劃對(duì)IMS的解釋可以看出，IMS的研究包括智能活動(dòng)、智能機(jī)器以及兩者的有機(jī)融合技術(shù)，其中智能活動(dòng)是問(wèn)題的核心。在IMS研究的眾多基礎(chǔ)技術(shù)中，制造智能處理技術(shù)是最為關(guān)鍵和迫切需要研究的問(wèn)題之一，因?yàn)樗?fù)責(zé)各環(huán)節(jié)的制造智能的集成和生成智能機(jī)器的智能活動(dòng)。在一個(gè)國(guó)家甚至世界范圍內(nèi)，企業(yè)之間有著密切的聯(lián)系，譬

8、如，采用相同的生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)，有著類似的生產(chǎn)控制與管理方式，上下游產(chǎn)品之間的聯(lián)系，等等。其間存在的突出問(wèn)題是產(chǎn)品和技術(shù)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化、信息自動(dòng)交換形式與接口以及制造智能共享等。國(guó)際IMS計(jì)劃的基本觀點(diǎn)如下:IMS是21世紀(jì)的制造系統(tǒng)，必須開發(fā)與之相適應(yīng)的制造技術(shù);應(yīng)對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行組織化和系統(tǒng)化;加強(qiáng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化;考慮人的因素;保護(hù)環(huán)境。該計(jì)劃由已有生產(chǎn)技術(shù)的體系化和標(biāo)準(zhǔn)化、21世紀(jì)生產(chǎn)技術(shù)的研究與開發(fā)兩大部分構(gòu)成。1992年4月在日本召開的第一次國(guó)際技術(shù)委員會(huì)，確定了4個(gè)主題:技術(shù)課題;選擇原則;評(píng)價(jià)程序;執(zhí)行準(zhǔn)則。由國(guó)際IMS中心成員提出的首批10項(xiàng)研究課題是企業(yè)集成;全球制造;系

9、統(tǒng)單元技術(shù);清潔制造技術(shù);人與組織研究;先進(jìn)的材料加工技術(shù);全球并行工程(評(píng)估和實(shí)施);自主模塊的系統(tǒng)設(shè)備與分布控制;快速產(chǎn)品開發(fā);bk知識(shí)系統(tǒng)化(設(shè)計(jì)與制造)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)已連續(xù)數(shù)年重點(diǎn)資助了與智能制造有關(guān)的研究項(xiàng)目，這些項(xiàng)目覆蓋了智能制造的絕大部分技術(shù)領(lǐng)域，包括制造過(guò)程中的智能決策、基于多施主(multi-agent)的智能協(xié)作求解、智能并行設(shè)計(jì)、物流傳輸?shù)闹悄茏詣?dòng)化、智能加工系統(tǒng)和智能機(jī)器等。日本提出的智能制造系統(tǒng)國(guó)際合作計(jì)劃，以高新計(jì)算機(jī)為后盾、深受其“真空世界”計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃的影響。其主要研究?jī)?nèi)容如下:強(qiáng)調(diào)部分代替人的智能活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)部分人的技能;使用智能計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)集

10、成設(shè)計(jì)制造過(guò)程，使之一體化，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬制造，以多媒體的人機(jī)接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育;強(qiáng)調(diào)全球制造網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)制造技術(shù)，通過(guò)衛(wèi)星、Internet和數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全球制造;強(qiáng)調(diào)智能化與自律化的智能加工系統(tǒng)以及智能化CNC、智能機(jī)器人的研究。重視分布式人工智能技術(shù)的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)自律協(xié)作代替集中遞階控制。IMT與IMS的 研究與開發(fā)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低成本，提高國(guó)家制造業(yè)響應(yīng)市場(chǎng)變化的能力和速度，以及提高國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)民的生活水準(zhǔn)，均具有重大的意 義。其研究目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)將市場(chǎng)適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、人的重要性、適應(yīng)自然和社會(huì)環(huán)境的能力、開放性和兼容能力等融合在一起的生產(chǎn)

11、系統(tǒng):使整個(gè)制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)智能化，并具有自組織能力;IMS是一個(gè)集成許多工廠和多種機(jī)器設(shè)備的混合系統(tǒng);具備滿足各種社會(huì)需求的柔性;能充分發(fā)揮人的作用;易于操作;總效率高;能避免重復(fù)投資等。人 工智能的目的是為了用技術(shù)系統(tǒng)來(lái)突破人的自然智力的局限性，達(dá)到對(duì)人腦的部分代替、延伸和加強(qiáng)的目的，使那些單靠人的天然智能無(wú)法進(jìn)行或帶有危險(xiǎn)性的工作 得以完成，從而使人類的智慧能集中到那些更富于創(chuàng)造性的工作中去。人是制造智能的重要來(lái)源，在制造業(yè)走向智能化過(guò)程中起著決定性作用。目前在整體智能水平 上，與人工系統(tǒng)相比，人的智力仍然是遙遙領(lǐng)先的。人工智能模擬的藍(lán)本主要是人類的智能，但人類的智能是隨時(shí)間不斷變化的，而這

12、種變化又是無(wú)止境的，只有人與機(jī)器有機(jī)高度結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的真正智能化。智能制造被稱為新世紀(jì)的制造技術(shù)，目前之所以還不能實(shí)現(xiàn)，是由于要受到目前科學(xué)技術(shù)、人以及經(jīng)濟(jì)等諸多方面的制約。智 能與思維智能，就是在各種環(huán)境和目的的條件下正確制定決策和實(shí)現(xiàn)目的的能力。在這里，給定的環(huán)境和目的是問(wèn)題的約束條件，制定正確的決策是智能的中心環(huán) 節(jié)，而有效地實(shí)現(xiàn)目的，則是智能的評(píng)判準(zhǔn)則。從信息處理的角度講，智能可以看成是獲取、傳遞、處理、再生和利用信息的能力。而思維能力是整個(gè)智能活動(dòng)中最 復(fù)雜、最核心的部分，主要指處理和再生信息的能力。這種信息處理的過(guò)程是十分復(fù)雜和多樣化的，歸納起來(lái)，大體可分為3種基本的類型

13、，即:經(jīng)驗(yàn)思維、邏輯思維和創(chuàng)造性思維。在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，這三種類型的思維都存在，在不同層次的決策中起著重要作用?？傊?，智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為:智能設(shè)計(jì)、智能加工、機(jī)器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能裝配、智能測(cè)量與診斷等。它強(qiáng)調(diào)通過(guò)“智能設(shè)備”和“自治控制”來(lái)構(gòu)造新一代的智能制造系統(tǒng)模式。智能制造系統(tǒng)具有自律能力、自組織能力、自學(xué)習(xí)與自我優(yōu)化能力、自修復(fù)能力，因而適應(yīng)性極強(qiáng)，而且由于采用VR技術(shù)，人機(jī)界面更加友好。因此，IM技 術(shù)的研究開發(fā)對(duì)于提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)、降低成本，提高制造

14、業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力、國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國(guó)民生活水準(zhǔn)，具有重要意義。智能制造是制造系統(tǒng)柔性自動(dòng)化 和集成自動(dòng)化的新發(fā)展和重要組成部分，因此未來(lái)智能制造將向智能集成的方向發(fā)展，未來(lái)智能制造的研究將著重于智能傳感與檢測(cè)(如智能傳感器、智能傳感與檢測(cè)技術(shù)、光纖傳感技術(shù)等)。三、人工智能與IMT、IMS人工智能的研究，一開始就未能擺脫制造機(jī)器生物的思想，即“機(jī)器智能化”。這種以“自主”系統(tǒng)為目標(biāo)的研究路線，嚴(yán)重地阻礙了人工智能研究的進(jìn)展。許多學(xué)者已意識(shí)到這一點(diǎn)，F(xiàn)eigenbaum、Newell、錢學(xué)森從計(jì)算機(jī)角度出發(fā)，提出了人與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的智能系統(tǒng)概念。目前國(guó)外對(duì)多媒體及虛擬技術(shù)研究進(jìn)行大量投資，以及日本第

15、五代智能計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃的擱淺等事例，就是智能系統(tǒng)研究目標(biāo)有所改變的明證。人工智能技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用涉及市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、過(guò)程控制、質(zhì)量管理、材料處理、設(shè)備維護(hù)等諸方面。結(jié)果是開發(fā)出了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的獨(dú)立的專家系統(tǒng)、基于知識(shí)的系統(tǒng)或智能輔助系統(tǒng)，形成一系列的“智能化孤島”。隨著研究與應(yīng)用的深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，未來(lái)的制造自動(dòng)化應(yīng)是高度集成化與智能化的人機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)融合，制造自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高要依賴于整個(gè)制造系統(tǒng)的自組織能力。如何提高這些“孤島”的應(yīng)用范圍和在實(shí)際制造環(huán)境中處理問(wèn)題的能力，成為人們的研究焦點(diǎn)。在80年代末和90年代初，一種通過(guò)集成制造自動(dòng)化、新一代人

16、工智能、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的新型制造工程IMT和新代制造系統(tǒng)IMS便脫穎而出。人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用與IMT和IMS的一個(gè)重要區(qū)別在于，IMS和IMT首次以部分取代制造中人的腦力勞動(dòng)為研究目標(biāo)，而不再僅起“輔助和支持”作用，在一定范圍還需要能獨(dú)立地適應(yīng)周圍環(huán)境，開展工作。四、IMS和CIMSCIMS發(fā)展的道路不是一帆風(fēng)順的。今天，CIMS的發(fā)展遇到了不可逾越的障礙，可能是剛開始時(shí)就對(duì)CIMS提出了過(guò)高的要求，也可能是CIMS本身就存在某種與生俱來(lái)的缺陷，今天的CIMS在國(guó)際上已不像幾年前那樣受到極大的關(guān)注與廣泛地研究。從CIMS的發(fā)展來(lái)看，眾多研究者把重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)集成上，從科學(xué)技

17、術(shù)的現(xiàn)狀看，要完成這樣一個(gè)集成系統(tǒng)是很困難的。CIMS作為一種連接生產(chǎn)線中的單個(gè)自動(dòng)化子系統(tǒng)的策略，是一種提高制造效率的技術(shù)。它的技術(shù)基礎(chǔ)具有集中式結(jié)構(gòu)的遞階信息網(wǎng)絡(luò)。盡管在這個(gè)遞階體系中有多個(gè)執(zhí)行層次，但主要控制設(shè)施仍然是中心計(jì)算機(jī)。CIMS存在的一個(gè)主要問(wèn)題是用于異種環(huán)境必須互連時(shí)的復(fù)雜性。在CIMS概念下，手工操作要與高度自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作集成起來(lái)是非常困難和昂貴的。在CIMS深入發(fā)展和推廣應(yīng)用的今天，人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到，要想讓CIMS真正發(fā)揮效益和大面積推廣應(yīng)用，有兩大問(wèn)題需要解決:人在系統(tǒng)中的作用和地位;在不作很大投資對(duì)現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造的情況下亦能應(yīng)用CIMS。現(xiàn)有的CIMS概

18、念是解決不了這兩個(gè)難題的。今 天，人力和自動(dòng)化是一對(duì)技術(shù)矛盾，不能集成在一起，所能做的選擇，或是昂貴的全自動(dòng)化生產(chǎn)線，或是手工操作，而缺乏的是人力和制造設(shè)備之間的相容性，人機(jī) 工程只是一個(gè)方面的考慮，更重要的相容性考慮要體現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)、技能和決策能力上。人在制造中的作用需要被重新定義和加以重視。事實(shí)上，在70年代末和80年代初，人們已開始認(rèn)識(shí)到人的因素在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的作用。英國(guó)出版公司(IFS)于1984年就首次發(fā)起了第一屆“制造中人的因素”研討會(huì)，目的在于提高人們對(duì)制造環(huán)境中人的因素及其所起作用的認(rèn)識(shí)。事實(shí)證明，人是IMS中制造智能的重要來(lái)源。值得指出的是，CIMS和IMS都是面向制造過(guò)程自動(dòng)

19、化的系統(tǒng)，兩者密切相關(guān)但又有區(qū)別。CIMS強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)內(nèi)部物料流的集成和信息流的集成;而IMS強(qiáng)調(diào)的則是更大范圍內(nèi)的整個(gè)制造過(guò)程的自組織能力。從某種意義上講，后者難度更大，但比CIMS更實(shí)用、更實(shí)際。CIMS中的眾多研究?jī)?nèi)容是IMS的發(fā)展基礎(chǔ)，而IMS也將對(duì)CIMS提出更高的要求。集成是智能的基礎(chǔ)，而智能也將反過(guò)來(lái)推動(dòng)更高水平的集成。IMT和IMS的研究成果將不只是面向21世紀(jì)的制造業(yè)，不只是促進(jìn)CIMS達(dá)到高度集成，而且對(duì)于FMS、MS、CNC以至一般的工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化或精密生產(chǎn)環(huán)境而言，均有潛在的應(yīng)用價(jià)值。有識(shí)之士對(duì)人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和CIMS技術(shù)進(jìn)行了全面的反思。他們?cè)谡J(rèn)識(shí)機(jī)器智能化

20、的局限性的基礎(chǔ)上，特別強(qiáng)調(diào)人在系統(tǒng)中的重要性。如何發(fā)揮人在系統(tǒng)中的作用，建立一種新型的人機(jī)的協(xié)同關(guān)系，從而產(chǎn)生高效、高性能的生產(chǎn)系統(tǒng)，這是當(dāng)前眾多學(xué)者都會(huì)提出的問(wèn)題，也正是CIMS所忽視的關(guān)鍵因素，這一因素導(dǎo)致了CIMS發(fā)展中不可逾越的障礙。值得一提的是有的學(xué)者特別強(qiáng)調(diào)“人件(Humanware)”在系統(tǒng)中的重要性，提出CIMS的開放結(jié)構(gòu)體系思想。最引人注目的是歐共體的ESPRIT計(jì)劃中單獨(dú)列出的一個(gè)研究子項(xiàng)，即“以人為中心的CIMS”。甚至有人索性稱以人為中心的CIMS為HIMS(HumanIntegratedManufacturingSystem)，指出集成制造系統(tǒng)首先是“人的集成”。耐人

21、尋味的是，目前研究的“精良生產(chǎn)”與“敏捷制造”等新型制造系統(tǒng)的主要出發(fā)點(diǎn)也是強(qiáng)調(diào)“人”的作用，即“以人為中心”。五、智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)1.智能制造系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)主要有:(1)數(shù)控機(jī)床和加工中心美國(guó)于1952年研制成功第一臺(tái)數(shù)控銑床，使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生一次技術(shù)革命。數(shù)控機(jī)床和加工中心是柔性制造的核心單元技術(shù)。(2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，改變了傳統(tǒng)用手工繪圖、依靠圖紙組織整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的技木管理模式。(3)工業(yè)控制技術(shù)、微電子技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合機(jī)器人開創(chuàng)了工業(yè)生產(chǎn)的新局面，使生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，使制造過(guò)程更富于柔性擴(kuò)展了人類工作范圍。(4)制造系統(tǒng)為智能

22、化開發(fā)了面向制造過(guò)程中特定環(huán)節(jié)、特定問(wèn)題的“智能化孤島”，如專家系統(tǒng)、基干知識(shí)的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等。(5)智能制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)一體化控制生產(chǎn)系統(tǒng)，使生產(chǎn)從概念、設(shè)計(jì)到制造聯(lián)成一體，做到直接面向市場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)，可以從事大小規(guī)模并舉的多樣化的生產(chǎn);近年來(lái)，制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，也帶來(lái)了很多新問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)物料系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)器人等在工業(yè)公司得到了廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越多的公司使用了“計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)”、“柔性制造系統(tǒng)(FMS)”、“工廠自動(dòng)化(FA)”、“多目標(biāo)智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(M1CAD)”、“模塊化制造與工廠(MXMF)、并行工程(CE)”

23、、“智能控制系統(tǒng)(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技術(shù)(IMT)”和“智能制造系統(tǒng)(IMS)”等等新術(shù)語(yǔ)。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師和管理人員提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方法不能再有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)提出的問(wèn)題了。要解決這些問(wèn)題、需要用現(xiàn)代的工具和方法，例如人工智能(AI)就為解決復(fù)雜的工業(yè)問(wèn)題提出了一套最適宜的工具。2.智能制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)智能制造技術(shù)是采用一種全新的制造概念和實(shí)現(xiàn)模式。其核心特征強(qiáng)調(diào)整個(gè)制造系統(tǒng)的整體“智能化”或“自組織能力”與個(gè)體的“自主性”?！爸悄苤圃靽?guó)際合作研究計(jì)劃JIRPIMS”明確提出:“智能制造系統(tǒng)是一種

24、在整個(gè)制造過(guò)程中貫穿智能活動(dòng)，并將這種智能活動(dòng)與智能機(jī)器有機(jī)融合，將整個(gè)制造過(guò)程從訂貨、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到市場(chǎng)銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)以柔性方式集成起來(lái)的能發(fā)揮最大生產(chǎn)力的先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)”。基 于這個(gè)觀點(diǎn)，在智能制造的基礎(chǔ)理論研究中，提出了智能制造系統(tǒng)及其環(huán)境的一種實(shí)現(xiàn)模式，這種模式給制造過(guò)程及系統(tǒng)的描述、建模和仿真研究賦予了全新的思想 和內(nèi)容，涉及制造過(guò)程和系統(tǒng)的計(jì)劃、管理、組織及運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)在制造系統(tǒng)中制造智能知識(shí)的獲取和運(yùn)用，系統(tǒng)的智能調(diào)度等，亦即對(duì)制造系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì) 流、信息流、功能決策能力和控制能力提出明確要求。作為智能制造技術(shù)基礎(chǔ)，各種人工智能工具，及人工智能技術(shù)研究成果在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用

25、，促進(jìn)了智能制造技術(shù)的發(fā)展。而智能制造系統(tǒng)中，智能調(diào)度、智能信息處理與智能機(jī)器的有機(jī)融合而構(gòu)成的復(fù)雜智能系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在以智能加工中心為核心的智能加工系統(tǒng)的智能單元上。作為智能單元的神經(jīng)中樞智能數(shù)控系統(tǒng)，不僅需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部中各種不確定的因素如噪聲測(cè)量、傳動(dòng)間隙、摩擦、外界干擾、系統(tǒng)內(nèi)各種模型的非線性及非預(yù)見性事件實(shí)施智能控制，而且要對(duì)制造系統(tǒng)的各種命令請(qǐng)求做出智能反應(yīng)。這種功能已遠(yuǎn)非傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)所能勝任，這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的新課題。對(duì)此有待研究解決的問(wèn)題有很多，其中包括智能制造機(jī)理、智能制造信息、制造智能和制造中的計(jì)算幾何等。總之，制造技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)由一種技術(shù)發(fā)展成為包括系統(tǒng)論

26、、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個(gè)制造過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的一門新型的工程學(xué)科，即制造科學(xué)。制造系統(tǒng)集成與調(diào)度的關(guān)鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點(diǎn)來(lái)看，智能制造系統(tǒng)是一個(gè)信息處理系統(tǒng)，由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(zhì)(原料、設(shè)備、資金、人員)、能量與信息;輸出有產(chǎn)品與服務(wù);處理包括物料的處理與信息處理;反饋有產(chǎn)品品質(zhì)回饋與顧客反饋。制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是信息資源的采集、輸入、加工處理和輸出的過(guò)程，而最終形成的產(chǎn)品可視為信息的物質(zhì)表現(xiàn)形式。六、智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu)1.為了提出有我國(guó)特色的智能制造模式，首先要搞清智能系統(tǒng)應(yīng)具有什么特征。當(dāng)前對(duì)智能系統(tǒng)的理解有兩種不同的意見:一種是

27、從科學(xué)的角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題的意見，即認(rèn)為只有具備下列特征的系統(tǒng)才能稱為智能系統(tǒng):一個(gè)系統(tǒng)既具有人類智能(或部分地)，又具有與人類實(shí)現(xiàn)其智能相似的過(guò)程與途徑。另一種是從工程的角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題的意見，即認(rèn)為一個(gè)系統(tǒng)只要具有(或部分具有)人類智能就稱為智能系統(tǒng)，而不管實(shí)現(xiàn)其智能的過(guò)程與途徑。我們這里所討論的問(wèn)題是關(guān)于智能制造系統(tǒng)的問(wèn)題，也就是從工程角度來(lái)討論智能系統(tǒng)的問(wèn)題。我們認(rèn)為:在工程上，智能系統(tǒng)的特征有以下幾個(gè)方面，具有下列特征之一的系統(tǒng)，從工程角度看，就可稱為智能系統(tǒng)：(1)多信息感知與融合;(2)知識(shí)表達(dá)、獲取、存儲(chǔ)和處理(主要是識(shí)別、設(shè)計(jì)、計(jì)算、優(yōu)化、推理與決策);(3)聯(lián)想記憶與智能控制

28、;(4)自治性自相似、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護(hù);(5)機(jī)器智能的演繹(分解)與歸納(集成);(6)容錯(cuò)。2.智能制造系統(tǒng)模式的框架結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)多智能體分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分成四個(gè)部分:中 心層、管理層、計(jì)劃層和生產(chǎn)層。每個(gè)層由具有自治性的多智能體組成，這種多智能體具有相似的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)任務(wù)的不同而有不同的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自 維護(hù)功能。智能系統(tǒng)有一定的容錯(cuò)能力，可以在不完整的信息或偶然誤差出現(xiàn)時(shí)正常地工作。系統(tǒng)與因特網(wǎng)兼容，可以進(jìn)行企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、招標(biāo)、投標(biāo)及電子商務(wù)， 還可形成虛擬制造的支持環(huán)境。七、智能加工中心IMC1.智能加工中心是智能制造系統(tǒng)中一種典型的智能加工機(jī)器。作為以

29、IMC為主的智能加工單元，其任務(wù)為感知、決策、加工、控制與學(xué)習(xí)。智能加工中心既是智能制造過(guò)程和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用對(duì)象，也是智能制造技術(shù)的縮影和實(shí)現(xiàn)通道。它與普通的加工中心(MC)有著本質(zhì)的區(qū)別，除了完成數(shù)控代碼規(guī)定的加工任務(wù)外，能夠根據(jù)信息的綜合進(jìn)行自主決策，實(shí)時(shí)調(diào)整自身行為，適應(yīng)環(huán)境和自身的不確定性變化，即應(yīng)具有“自主性”和“自組織”能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)IMC的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)與智能控制。數(shù)控加工中心的實(shí)時(shí)智能控制，表現(xiàn)為三個(gè)方面:第一是遠(yuǎn)程控制，通過(guò)通信線路對(duì)加工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，對(duì)加工中心的加工操作和加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視;第二是故障識(shí)別與處理，如刀具磨損識(shí)別與自動(dòng)更換備用刀具、自激振動(dòng)識(shí)別與自動(dòng)抑制或

30、消除等;第三是自適應(yīng)控制，根據(jù)檢測(cè)到的過(guò)程控制信息自適應(yīng)地改變加工參數(shù)。而 智能加工中心對(duì)信息的獲取與處理表現(xiàn)在對(duì)加工環(huán)境和加工狀態(tài)的自主響應(yīng)能力，其中對(duì)刀具狀態(tài)的監(jiān)測(cè)是評(píng)判加工狀態(tài)的重要依據(jù)。加工中心刀具狀態(tài)實(shí)時(shí)在線智 能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊識(shí)別模式的多傳感器融合技術(shù)的刀具磨、破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功開發(fā)，為智能制造信息的自動(dòng)獲取，成功提供了有力的保證。2.智能加工中心的主要功能在智能加工中心中，智能數(shù)控系統(tǒng)是IMC的 神經(jīng)中樞，其智能化程度直接決定了整個(gè)智能制造系統(tǒng)的智能水平。智能數(shù)控系統(tǒng)具有高級(jí)的自主控制功能，能將任務(wù)請(qǐng)求、作業(yè)規(guī)劃、軌跡控制、過(guò)程監(jiān)視與控 制、錯(cuò)誤自修復(fù)等功能有機(jī)結(jié)

31、合起來(lái)。面向制造系統(tǒng)，它是任務(wù)驅(qū)動(dòng)的柔性規(guī)劃學(xué)習(xí)系統(tǒng)，而面對(duì)復(fù)雜的物流加工環(huán)境，它又是“刺激一反應(yīng)”型的再勵(lì)系統(tǒng)，能對(duì) 來(lái)自內(nèi)部和外界環(huán)境的多種刺激做出理智的決策，從而以最優(yōu)策略完成目標(biāo)任務(wù)。通過(guò)對(duì)智能制造環(huán)境下的加工過(guò)程進(jìn)行分析，確定加工中心應(yīng)具備的主要功能有:(1)感知功能，根據(jù)多種傳感器信號(hào)的收集、特征提取和信息融合，實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象感知和系統(tǒng)狀態(tài)感知。(2)決策功能，在感知的基礎(chǔ)上通過(guò)決策，明確其在整個(gè)制造系統(tǒng)中的作用、與其它智能機(jī)器的關(guān)系，并確定自身的行為方式。(3)控制功能，智能加工中心根據(jù)決策結(jié)果進(jìn)行處理，采用最優(yōu)化的方式完成加工任務(wù)，并保證加工過(guò)程得到可靠的監(jiān)視和維護(hù)。(4)通信功

32、能，包括與CAD/CAM系統(tǒng)的智能通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與知識(shí)的交流，支持并行工程策略;與其它智能加工機(jī)器的智能通信，交流狀態(tài)信息，協(xié)調(diào)加工負(fù)荷;與人類專家和操作人員的智能通信，提供良好的人機(jī)交互環(huán)境，為智能機(jī)器提供知識(shí)單元，做出相應(yīng)決策。(5)學(xué)習(xí)功能，依據(jù)決策、控制和加工指令，以及由此引起的狀態(tài)變化和最終加工任務(wù)，學(xué)習(xí)和積累相關(guān)知識(shí)，改進(jìn)決策和控制策略。此外，還包括從人類專家和其它智能機(jī)器直接獲取知識(shí)。八、智能制造技木的發(fā)展趨勢(shì)智能制造是從80年代末發(fā)展起來(lái)的，最旱的幾本有關(guān)智能制造及系統(tǒng)方面的專著是在1988年由WrightfgMilaciC等人編寫的，隨后、Kusiak和Pain也相繼出版了這

33、方面的研究著作。這些專著所描述的IMS仍基于設(shè)計(jì)與制造技術(shù)所提出的問(wèn)題和解決的工具與方法。在許多工業(yè)化國(guó)家、人工智能已被當(dāng)作求解現(xiàn)代工業(yè)提出的問(wèn)題的工具和方法。因此，這些專著僅著力于人工智能在制造業(yè)中的應(yīng)用和智能系統(tǒng)研究與應(yīng)用中提出的問(wèn)題的求解、使用基于知識(shí)的系統(tǒng)(如級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng))和優(yōu)化方法來(lái)解決自動(dòng)化制造環(huán)境中零件、產(chǎn)品、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，以及自動(dòng)制造系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度(管理)問(wèn)題。先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家在研究FMS、CIMS、FA及AI籌 的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)行國(guó)際間制造業(yè)的共同協(xié)作研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、信息流、經(jīng)營(yíng)管理乃至制造過(guò)程的集成化與智能化等而提出來(lái)的智能制造系統(tǒng)，也是 為了解決各發(fā)達(dá)

34、國(guó)家面臨的企業(yè)活動(dòng)全球化、重復(fù)投資增大、現(xiàn)場(chǎng)熟練技術(shù)工人不足和社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的需求變化等因素而倡導(dǎo)的國(guó)際制造業(yè)的合作。在迸行智能制造及其相關(guān)技術(shù)與系統(tǒng)的研究方面、首推日本在1990年提議和倡導(dǎo)的日、美、歐之間建立的國(guó)際運(yùn)營(yíng)委員會(huì)、國(guó)際技術(shù)委員會(huì)和附屬機(jī)構(gòu)IMS中。大有主宰未來(lái)制造技術(shù)的趨勢(shì)。19911993年Barschdor汀和Monostori等應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNS)到智能制造中進(jìn)行加工過(guò)程的建模、監(jiān)測(cè)、診斷、自適應(yīng)控制;通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示和學(xué)習(xí)能力，縮短CIMS的反應(yīng)時(shí)間，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，使系統(tǒng)更可靠。而Furukawa則對(duì)智能機(jī)器的設(shè)計(jì)程序及它在自動(dòng)導(dǎo)引車中的應(yīng)用作了介紹。被稱為

35、是二十一世紀(jì)的制造技術(shù)的智能制造系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外已相繼開展了國(guó)際聯(lián)合研究計(jì)劃。智能制造系統(tǒng)與當(dāng)前任何制造系統(tǒng)相比，在體系結(jié)構(gòu)上有著根本意義上的不同，具體體現(xiàn)在:一是采用開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)共享制造數(shù)據(jù)和制造知識(shí)，以保證系統(tǒng)質(zhì)量。這是將計(jì)算機(jī)界先進(jìn)的設(shè)計(jì)和開發(fā)思想融入到制造系統(tǒng)的結(jié)果，因而使制造系統(tǒng)向擬人化的方向進(jìn)一步發(fā)展。二是采用分布式多自主體智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略，其基本思想是:賦予制造系統(tǒng)中各組成部分或子系統(tǒng)一定的自主權(quán)，使其形成一個(gè)封閉的具有完整功能的自主體，這些自主體以網(wǎng)絡(luò)智能結(jié)點(diǎn)的形式聯(lián)接在通訊網(wǎng)絡(luò)上，各個(gè)智能結(jié)點(diǎn)在物理上是分散的，在邏輯上是平等的。通過(guò)各結(jié)點(diǎn)的協(xié)同

36、處理與合作，共同完成制造系統(tǒng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)人與人的知識(shí)在制造中的核心地位。此外，生物制造與仿生機(jī)械的科學(xué)與技術(shù)、生物自生長(zhǎng)成形制造、綠色制造的科學(xué)與技術(shù)包括產(chǎn)品與人類和自然的協(xié)調(diào)理論，產(chǎn)品綠色工藝(如Near2ZeroWaste)等也極大地豐富了智能制造的范疇，促進(jìn)了智能制造系統(tǒng)的發(fā)展。目前，我國(guó)一些高等院校也在進(jìn)行智能制造技術(shù)的研究，如南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院朱劍英教授成立的智能制造科研組，一方面跟蹤國(guó)際智能制造的最新研究動(dòng)態(tài)，另一方面從事智能制造關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)的預(yù)研工作，為地區(qū)及我國(guó)智能制造技術(shù)的發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。遺憾的是，由于種種原因，我國(guó)政府主管部門和有關(guān)大公司、廠家并無(wú)跡象表明對(duì)智能制造

37、已引起足夠的重視，至今也未得到我國(guó)機(jī)械學(xué)科的普遍關(guān)注。相信隨著人們對(duì)智能制造系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的逐步深入，智能制造系統(tǒng)必將得以迅猛發(fā)展，迎頭趕上世界先進(jìn)發(fā)展水平。九、智能制造系統(tǒng)研究成果及存在問(wèn)題目前對(duì)分布式制造系統(tǒng)的研究雖然還處于初期階段，但已在不同層次、不同側(cè)面上取得了大量令人振奮的基礎(chǔ)理論研究成果和應(yīng)用成果，如制造Agent的個(gè)體目標(biāo)機(jī)制(如獎(jiǎng)懲機(jī)制、市場(chǎng)機(jī)制、目標(biāo)函數(shù)等)等。這些研究成果奠定了MAS在制造控制中應(yīng)用的基礎(chǔ)。但是，由于制造Agent在信息、知識(shí)和控制上的完全分布，每個(gè)Agent對(duì)環(huán)境、對(duì)整個(gè)問(wèn)題求解活動(dòng)及其他Agent的意圖只有部分的、不完全的知識(shí)，并且擁有的知識(shí)可能互相不一致，各

38、個(gè)Agent只能根據(jù)不完備的知識(shí)與不完整、不同步的信息做出局部決策。又由于整個(gè)系統(tǒng)缺乏類似中央控制的機(jī)制，因而整個(gè)系統(tǒng)的控制和決策往往不能達(dá)到最優(yōu)效果，而且不可避免地存在大量難以解決的決策沖突(Conflict)和死鎖(Deadlock)。因此，對(duì)分布式自治制造系統(tǒng)中異構(gòu)Agent間的相互合作以及全局協(xié)調(diào)機(jī)制的研究，是分布式自治制造系統(tǒng)最重要，也是最基本的問(wèn)題，更是其走向?qū)嵱盟酱鉀Q的核心問(wèn)題。協(xié)調(diào)是指一組Agent完成一些集體活動(dòng)時(shí)相互作用的性質(zhì)。在分布式制造系統(tǒng)中，全局協(xié)調(diào)和優(yōu)化是一個(gè)在多目標(biāo)動(dòng)態(tài)約束下，各類活動(dòng)和資源的最佳組合和排序的動(dòng)態(tài)求取過(guò)程，它可以描述為兩個(gè)子問(wèn)題，即局部調(diào)度決策

39、和全局資源協(xié)調(diào)。由于“組合爆炸”現(xiàn)象的存在，當(dāng)前采用的普遍方法是談判和投標(biāo)(NegotiationandBidding)。談判被定義為:在開放的、動(dòng)態(tài)的制造控制環(huán)境下，擁有任務(wù)訂單的Agent(協(xié)調(diào)者)，及欲參與任務(wù)執(zhí)行的Agent(投標(biāo)者)之間傳遞各自的資源、愿望和能力信息，反復(fù)進(jìn)行協(xié)商，直到其中一個(gè)Agent或一組Agent被選出組成執(zhí)行該任務(wù)的隊(duì)列的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的沖突和死鎖或者由協(xié)調(diào)者來(lái)解決，或者由沖突中的Agent自行解決。為了加快談判過(guò)程，許多研究工作致力于改進(jìn)談判策略和開發(fā)支持協(xié)商的協(xié)議和語(yǔ)言，目前已提出了諸如一步談判、多步談判、合同網(wǎng)等多種談判策略和協(xié)議。分析這種談判過(guò)

40、程，可以看出:(1)在當(dāng)前所采用的模型中，談判是基于對(duì)談判者的知識(shí)與能力、討價(jià)還價(jià)過(guò)程、收益計(jì)算，以及子系統(tǒng)的影響(或能力)的平衡的顯式表達(dá)，以可計(jì)算的迭代模型模擬社會(huì)或生物界的組織形式和進(jìn)化過(guò)程的協(xié)調(diào)和協(xié)作方法;(2)各個(gè)Agent總是將其他Agent的局部調(diào)度作為其預(yù)測(cè)信息，以計(jì)算其自己的局部調(diào)度決策。依次地，又將決策結(jié)果傳遞給其他Agent。宏觀上看，這是一個(gè)串行過(guò)程。當(dāng)一個(gè)Agent產(chǎn)生的結(jié)果不可接受時(shí)，又需要進(jìn)行反復(fù)通信和迭代。因而，各個(gè)Agent的內(nèi)部可以看作是一個(gè)局部閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，而沖突則是其外部擾動(dòng);(3)全局協(xié)調(diào)的目標(biāo)是要完全消解沖突，因而各Agent總是要利用最新的信息來(lái)處理沖突。因此，談判實(shí)際上是一種外部合作機(jī)制。這種方法在一定程度上解決了開放環(huán)境中的Agent協(xié)調(diào)和協(xié)作的組合優(yōu)化問(wèn)題，但是該方法的一個(gè)固有缺陷是它只是對(duì)社會(huì)市場(chǎng)或生物界的組織形式和進(jìn)化過(guò)程的直覺(jué)模仿1，尚缺乏對(duì)其基本原理、機(jī)制和限制條件的深刻認(rèn)識(shí)和理論上的證明，例如，在什么條件下談判的過(guò)程是收斂的、穩(wěn)定的。如何得到期望的結(jié)構(gòu)或功能等。尤其當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大，而且Agent處于信息連續(xù)變化的高度紊亂的環(huán)境中(如由于市場(chǎng)的快速變化，經(jīng)常會(huì)有一些短期的、緊急的訂單需要及時(shí)處理)時(shí)，有可能引起沖突的傳播(即任何兩個(gè)實(shí)體間沖突的解決會(huì)觸發(fā)其他沖突的出現(xiàn))。這