智能制造信息系统

第1篇：智能制造信息系统

三问“智能制造系统解决问题”

关于智能制造“系统解决问题”，有三个问题需要弄清楚。

为谁“系统解决问题”?

——主要应为实体经济尤其是传统工业企业“系统解决问题”

倡导“系统解决问题”或者整体解决问题，这种“工程+服务”相结合的信息技术应用模式创新及商业模式创新，是顺应信息革命潮流应运而生的必然要求，亦是切合客户实际、顺应信息技术融合应用规律、加快信息化应用的必然要求。在提倡“系统解决问题”时，我觉得还应该进一步问一个问题：为谁“系统解决问题”?因为不同规模、不同地区、不同行业的工业企业客户，需要系统解决的问题是有所不同的。对这个问题，还宜放在推进智能制造全局中作进一步的思考。

《中国制造2025》颁布实施两年来，为中国工业企业转型升级指明了主攻方向，这就是主攻智能制造;同时在实践上亦取得了一批企业的示范成果，一批地区的示范试点经验，带动了一批信息企业的加速发展，取得的成绩超乎预期，这是值得肯定的。

同时，两年时间的贯彻实施，又对深入贯彻《中国制造2025》提出了一个紧迫的课题：如何全面加快振兴实体经济、以信息化更有力地推动传统工业的结构调整与转型升级?其实，这个问题实质上亦是一个为谁“系统解决问题”，“系统解决问题”要以哪些工业企业为重点，主要任务是要破解哪些工业企业的难题?对于这个问题，我觉得要着力考虑以下几个涉及到全面指导的思路问题：

从信息化供给与信息化应用的双方来分析，应该指向信息化应用方(制造业企业)。制造业是国民经济的基础产业，它的发展直接影响到国民经济各部门的发展，也影响到国计民生和国防力量的加强，各国都把制造业的发展放在首要位置。《中国制造2025》指出，要把结构调整作为建设制造强国的关键环节，大力发展先进制造业，改造提升傳统产业。与世界其他国家相比，中国互联网技术应用水平处在世界前列，应用新一代信息技术帮助传统产业转型升级必然会有更广阔的前景。加快制造业信息化应用，才能发挥中国的优势，才能进一步加快信息化供需双方互促发展，走上深度良性循环发展之路。因此，智能制造“系统解决问题”，主要应为实体经济尤其是传统工业企业“系统解决问题”，这才是更为紧迫的问题。

从传统工业的大型企业与中小企业关系来分析，推动大型企业抓好信息化应用的同时，根据振兴实体经济的要求，主要的与紧迫的任务是抓好中小型制造企业智能制造。因为中小型制造企业占全部工业企业的98%以上，只有抓住98%以上中小型制造企业的这个大头，在中国工业中推广智能制造的主要任务才算是定准了，中国工业的产业变革才算是抓准了，中国工业企业的转型升级才算是抓住大头了;更因为中小型制造企业在人才、技术、管理等方面的不足，才需要为其提供系统解决问题的方案。着力为中小型制造企业的系统解决问题，才是推广智能制造的主战场、主要任务与主攻方向。

从装备制造的总装企业与配件生产企业的关系来分析，应该着重抓好配件生产企业的智能制造。总装企业是龙头企业，应该重视重点支持并发挥其在推广智能制造方式中的引领作用。但配件与部件制造企业面广量大，更需要为其系统解决问题。其理由：一是有些配件与部件制造企业是关键部件、核心部件的研发与生产企业。他们产品的技术含量、质量与产品新功能的开发，制造水平的提高，往往影响、甚至制约着成台套装备的整体能力与水平的提高，信息革命到来之后这项工作的重要性更加凸显了起来，这亦是我们之所以要实施工业强基工程的根本原因所在。二是配件与部件制造生产企业的研发创新，往往能弥补成台套装备的“短板”，有的带来了成台套装备的整体功能提升、甚至使成台套装备换代升级了。比如一些嵌入式处理器芯片、智能软件、在线产品精准检测技术的开发与使用，能使纯机械装备换代成智能化装备。综上所述，面广量大的配件生产企业“系统解决问题”的信息化应用，应该作为单独的任务来部署、来安排。

从新建工业企业的信息化建设与对现有企业信息化改造的实际情况来分析，应该着重抓好对已有工业企业的信息化与工程化改造。新建工业企业相当于在一张白纸上画图，只需要引导关注信息化的需求，相对容易实现。经过近几年《中国制造2025》的宣传，企业家对企业信息化的作用和趋势也非常明确。而对现有企业的信息化改造，却需要政府引导和支持，其原因在于：一是现有企业在国民经济的地位，决定了必须增大对这类企业的信息化改造力度。二是企业生产工艺和流程已经固化，改变现有的生产习惯与管理体制不是一件容易的事情，需要内、外部技术力量的介入与合作。三是在传统制造业企业中，信息技术储备不足，自身难以完成信息化改造。

如何“系统解决问题”?

——巧改造、会整合、好融合、能集成、强供给、善推广

讨论这个问题，首先的前提是要清晰地界定一个边界，因为不同类型的制造企业，所需“系统解决问题”的边界是不同的。比如从事成台套制造企业与从事部件或配件生产加工的企业，所需“系统解决问题”的边界就不相同。这个大边界界定在哪里比较合适?我个人认为，根据《中国制造2025》主攻智能制造的要求，当前的这个大边界界定在工业企业的生产制造领域比较合适，其产前、产后环节可暂不作强求;主要任务应界定在向现有中小型工业企业推广智能制造上。其理由：一是这符合《中国制造2025》“主攻智能制造”的要求;二是切合中国大多数工业企业是从事部件或配件制造的实际;三是更有利于行业性工业大数据服务平台的发展。

综上所述，智能制造的系统解决问题就是主要任务。同时，根据上述主要任务的定义，智能制造的“系统解决问题”就自然而然地就是“系统解决中小型工业企业智能制造问题”(以下就称之谓“系统解决中小型工业企业智能制造问题”)。那么，具备什么样的能力，才能“系统解决中小型制造企业智能制造问题”?

中小型制造企业是通过对已有生产设备的技术改造来推广智能制造方式的，一般要求具备六种能力：

第一种是巧于改造原有生产设备的能力，可简称为“巧改造”。就是巧妙地对原有的生产设备进行数字化、自动化、智能化的改造，并最大限度地使原有装备得到再利用的开发能力。这是一种存量优化改造的战略，即以最经济的投入来实现系统解决数字化、自动化、智能化生产方式问题的能力，是一种巧妙利用自动控制技术、传感器技术、物联网技术、工业软件等技术来改造原有生产装备的能力。

第二种是对各种资源善于整合的能力，简称为“会整合”。“系统解决智能制造问题”，要求最大限度地整合企业内外的各种资源，进行流程再造、生产过程的要素重组，最大限度地挖掘企业内外装备资源、人力资源、能源资源、技术资源等各种资源的潜力，并实现进一步的优化配置，提高效率，降低成本，提高产品品质，增加效益。

第三种是“两化”融合得好的能力，简称“好融合”。就是具备善于将数字化、网络化、自动化、智能化的技术与工业企业产品的功能设计知识、材料科学配比、设备维护管理经验、制造工艺等全面予以融合的能力。这要求“系统解决智能制造问题”的提供商，除了懂信息与过程控制控技术以外，还要懂生产工艺、设备使用管理、生产过程管理、产品质量管理、人力资源管理、财务成本管理、材料能源消耗管理与环保管理，并且有能力将上述产品生产制造过程、管理过程以及产品全生命周期的监管过程与数字化、网络化、自动化、智能化全面融合为一体。其特征以信息技术为手段再造流程并打通产品生产与管理的所有环节，且能利用智能技术与平台实现精准的管理。

第四种是善于把新开发的信息技术(如大数据技术、云计算技术、物联网技术、各种智能算法技术、新型传感计量认知技术以及APP应用等)与互联网在服务业的服务模式集成并移植工业企业生产中来的能力，简称为“能集成”或“能系统集成”。

第五种是深耕某一行业，具备特别专业的从事某一行业的整体(系统)解决智能制造问题的供给能力。一个系统解决智能制造问题的提供商不一定能解决所有工业行业的信息化应用问题，但是对某一细分行业，具有特别专业的整体解决智能制造问题的供给能力，简称“强供给”。

第六种是善于推广自动化、智能化生产方式的能力，简称“善推广”。即善于抓智能化改造的企业样本、善于解读示范企业样本、善于运用算账对比、可视化对比等方法破解客户心理顾虑，实现推广要求、扩大推广实效的能力。

由谁来“系统解决中小型工业企业智能制造问题”?

——工业信息工程公司是“系统解决中小型工业企业智能制造问题”的最好的提供商

由工业信息工程公司(智能制造工程集成商)来做“系统解决中小型工业企业智能制造问题”的工程提供商，有诸多好处：一是比较专业。记得有人说，一个人如果专注做一件事并坚持做三至五年，即使成不了专家，起码亦会成为一个行家。一个企业的发展亦是这样。这样做的工业信息工程公司，肯定干的不全是工匠活，但却契合了有工匠精神的要求。二是相对于工业信息工程公司的其他供需客户而言，工业信息工程公司的地位超脱，与双方都有商业关系但不存在业务竞争关系，双方比较容易实现合作。而且，其商业活动适应性强，比较灵活，无论是机器换人、分段改造，还是整条生产线、整厂的自动化、智能化的工程性技术改造，都可以灵活的适应。让专业的公司来帮忙干专业的事，比每家工业企业自己去對原有生产线、生产车间及企业进行改造，要省事、省时、省费用、风险少得多。三是通过契约规定供需双方的职责和权益，便于系统解决问题方案的实施，保证中小企业系统解决问题目标的落实。

作者：毛光烈

第2篇：工夹具智能制造全寿命智能管理系统设计与研究

摘 要：本文介绍了一种新型的工夹具智能制造全寿命智能管理系统。本产品拥有独立的局域网网站、功能操作实例以及数据库运算系统，可以通过对工夹具进行记录与追踪的方式，进行设备的采购、使用、维修(轮换)、报废等全过程的精细化管理，对每一套工夹具实现全寿命周期的电子化、智能化管理，以获得设备寿命周期费用最经济，设备综合性能最高的理想目标。

关键词：数据库运算，智能化管理

引言

自2016年智能化系统概念的提出，智能化开始逐渐渗透到各行各业以及我们生活中的方方面面，相继出现了智能住宅小区，智能医院等都以智能化为基点生发开来。随着生产规模的日益扩大，由工夹具精度要求极高的行业特点所决定，流转于各个工作部门之间的工夹具数量极为庞大传统的人工记录和追踪方式已逐渐难以满足企业对工夹具的精细化管理要求，工厂企业迫切需要一个全新的系统对每套工夹具可以进行全寿命周期的智能化管理。

1 消毒机器人的设计来源与市场分析

1.1设计背景

随着工业4.0的推进，人工智能和数字经济概念不断的融入到了当今社会，工业流水线领域也不例外，传统的人工岗位逐渐被智能化替代。智能分级管理系统是提高流水线作业的重要手段，也是时代的潮流和趋热[1]。工夹具作为车间生产加工的重要工具，具有高成本、易损耗、类型相似、资源信息复杂等特点，而且随着需求的增加，其种类和数量也不断增加，随之而来的一系列管理与资源浪费问题影响了数字化车间的建设进程。为此，需要一种方式来实现工夹具的数字化管理，以提高生产效率，减少制造成本。

1.2市场分析

基于工夹具管理系统的原理、创新思想与市场应用前景的分析，将系统从目前行业的实际所需情况进行优化来提高实用率。解决原始手工数据的导入与新数据的导出繁琐问题，使得系统可以一键登录日志表，和操作日志表，详细记录用户的登录信息、系统操作日志，做到数据的可查可追溯。目前国外同类工夹具智能化系统产品售价均在45万以上，而国内同类=产品的市场占有率极其微小。为大幅提升企业市场竞争力，及时根据市场及客户需求迅速做出调整，夹具生产企业需要对工夹具进行有效的全方位定位管理，因此有必要进行这方面的系统开发。

2 工夹具系统的数据库结构介绍及移动端使用

2.1数据库结构介绍

工夹具系统的数据库主要分为系统管理模块数据库结构[2]和业务管理模块数据库结构[3]。鉴于生产线工厂为阶梯式管理，系统采用系统基础信息及公共信息的管理方式，其主要分为机构人管理、权限管理模块、系统配置模块、系统安全模块。对于功能权限控制使用角色的访问控制问题，采用访问逻辑表达式“谁对什么怎么样”的方式，它从内到外的逻辑结构这是结构到角色再到用户，就是一个角色对应绑定多个权限，一个用户对应绑定多个角色，同时成功让用户通过成为适当角色的成员而得到这些角色的权限，达到权限控制的目的，这样可以很好的适用在目前各大行业工厂之中，其控制界面如图1所示。

工夹具的业务系统数据库是多合一构成，为了确保用户可以更全面了解到生产线的实时信息，项目成员从基础信息配置模块，夹具出入库管理模块，夹具维修报废模块，夹具审核模块，夹具预警模块，夹具位置管理模块这七大模块入手研究，依照产品所需夹具关系表以及点检明细表的因果关系，通过互联网集中整合达到共同联系作业的效果，做到数据的可查可追溯，其结构如图2所示。工夹具全寿命管理系统安装在指定的服务器上，数据库安装的指定的数据库服务器将数据库和业务系统分开部署，单独管理，数据库服务器使用单独的服务器进行管理。提高数据库的安全性，防止数据的恶意损坏和外泄。同时用户密码是采用MD5加密方式进行加密，确保信息安全。对于一些关键业务数据，数据采用的是逻辑删除，防止数据被永久删除。

2.2移动端使用

工夹具系统特地设计出移动端APP[4]，确保了当夹具上线后，通过产线的各个位置的移动端扫描夹具二维码进行自动上线登记，进行夹具登记。每个移动端都可以设置当前使用的具体位置，当进行登记后就能锁定夹具位置以及在线巡检，方便系统进行查询。与此同时，当夹具下线后同样通过app扫描二维码自动进行下线登记。此步不仅能详细记录夹具的使用时间，使用位置等信息，还方便用户通过不同查询入口进行查询。当生产线上有夹具需要报修或报废处理可直接通过App进行登记。

3 夹具预警分析数据驾驶舱平台

依照现在本行业的工厂情况，特地设计出一款专门为企业领导者的指标分析系统——管理驾驶舱。其打破数据隔离，实现指标分析及决策场景落地，通过详尽的指标体系，实时反应夹具的使用状态，将采集的数据形象化、直观化、具体化。“管理驾驶舱[5]”充分融合了人脑科学、管理科学和信息科学的精华，以人为产品的核心，从管理者的决策环境、企业管理综合指标的定义以及信息的表述，都围绕着激发人的智能、有利于思维连贯和有效思维判断为目的。将企业管理决策提升到一个新的高度。最大化地发挥高层经理了解、领导和控制公司业务的管理室，可以很好的成为一个为高层管理层提供的一站式决策支持的管理信息中心系统。总统分析是对当前工作单元内所有夹具和产线的总统分析和监控，以便于领导者查看当前上下线夹具数据、今日上下线夹具、预警数据统计，与此同时，其优势则可以通过查看各个生产线当前正常、故障夹具直方图对比，可直觀了解各个生产线当前夹具状况，也方便各生产线的数据对比。在维修提示方面，可以展示出当前产线的夹具报废报修月数量统计，并对故障率进行折线图方式展示，避免了人工的数据导入导出的繁琐操作。

4 结论

在整个设计过程中，出现过很多的难题，比如系统版面设计、APP的开发、程序的编写以及对实用性和便捷性的处理等，都在查阅相关资料以及请教程序员的帮助下顺利解决了，最终工夹具全寿命智能管理系统基础功能大致基本完善。但该系统仍有不足之处：因为平台的局限性，时间紧任务重的情况下，移动端app功能并不全面，PC端系统也有一些细节需要改进。

参考文献：

[1]张光龙.基于芒果流水线的智能化检测分级系统研究[J].成都大学四川省. [2]曹德强.一种基于移动网络拓扑结构的数据库模型设计方法[D].广东通信技术. 2021，41(08)

[3]贾冰，郎婷婷.生产管理系统业务集成模型分析研究[J].成组技术与生产现代化. 2020，37(01).

[4]肖亮，戴灿煌，许冬瑾等.基于深度强化学习的移动终端软件自适应优化调度方法[J].

[5]刘玉建，轩阳，张思齐.一种液晶装置与BIM可视化模型关联的建设管理驾驶舱[J].

[作者简介]：

1.杨一帆，武汉商学院机器人工程专业学生，研究方向：机器人运动控制。

2.郑琎辉，武汉商学院机器人工程专业学生，研究方向：智能机器人设计。

3.董德武，武汉商学院机器人工程专业学生，研究方向：智能机器人设计。

4.蒲智勇，武汉商学院机器人工程专业学生，研究方向：智能机器人设计。

5.魏欣，武汉商学院机器人工程专业学生，研究方向：智能机器人设计。

[通讯作者] 陈鑫(1988-)，男，湖北武汉人，硕士，武汉商学院教师，工程师;主要研究方向：工业机器人系统仿真，视觉识别。

[项目基金]：武汉商学院2021年大学生创新创业训练计划，项目编号：202111654036，项目名称：一种工夹具智能化制造全寿命智能管理系统

作者：杨一帆 陈鑫 郑琎辉 董德武 蒲智勇

第3篇：智能制造技术与系统的发展与研究

摘 要：随着信息技术的发展和经济全球化进程，国际制造行业取得了一定的进步与发展，但仍存在重复投资、技术转移、人员因素等多种挑战与危机，有必要引入智能制造技术与系统来解决相关问题。本文主要针对智能制造技术及系统，从发展现状出发，根据存在的主要问题，对智能制造技术与系统进行分析与探究，希望为相关人员更好地认识智能制造技术及系统提供一些帮助和建议，以此推动制造业的进一步发展。

关键词：智能制造;系统设计;工业制造

智能制造指的是面向整个产品的生命周期，以信息化方式进行制造的行为。智能制造技术以拟人化技术、自动化技术、网络技术、传感技术为基础，经过执行技术、决策技术、人机交互、智能感知实现智能化的制造装备、制造过程与制造设计，充分集成并融合了装备制造技术、智能技术与信息技术，可以说智能制造是未来工业化、信息化融合的必然趋势。

所谓制造业是指机械工业时代企业根据市场需要，经过一系列的制造过程，将人力、信息、技术、资金、工具、设备、能源、物料等制造资源变成人们能够利用、使用的生活用品、工业品、大型工具等物品的一个行业。制造业能够将国家当前生产力实际水平充分反映出来，是分辨发达国家、发展中国家的因素之一，对于发达国家来讲，制造业占据很大的国民经济份额。按照生产过程中物质形态，可以把制造业分成流程制造业与离散制造业，涵盖零售、经营批发、处理订单、运输仓储、组装设备、采购原料、产品设计、产品制造等多个方面。

经过短短一百年的时间，制造行业的效率几乎提升了二十倍，但管理与生产的效率却只提升两倍左右，设计效率仅提升了一倍。从这里我们不难发现，借助自动化技术，人们的体力劳动得以充分解放，不过脑力劳动却在自动化方面发展缓慢，制造业中人员因素尚且没有被人们高度重视，人也没有在真正意义上摆脱生产的烦琐过程，很多问题要想得到最终解决依然需要借助人们的智力，这使得制造业的自动化仍然存在各种难题和阻碍。

一、制造业发展现状

纵观机械制造行业整个发展历程，主要有人工、泰勒化生产、高自动化制造、柔性制造、集成制造、并行设计制造等多个时期。从自动化制造角度来说，平均十年左右会出现一次重大突破。在20世纪五六十年代为单机数控，到了七十年代之后为cnc机床与自动化岛，而八十年代掀起了全球范围内的自动化柔性制造潮流，并且提出了集成制造的概念，但是却难以投入到实际生产中。伴随计算机的产生和发展，制造行业大致表现出两个发展路线，一个是传统的制造技术，另一个是以自动化科学和计算机技术为依托的制造系统、制造技术。

从20世纪八十年代至今，传统的制造技术虽然取得较大进展，但是依然有多种类型的问题存在，各种先进制造技术、计算机技术对制造系统、制造工艺的管理者、设计者提出更高的要求，制造业原有的管理方式和设计方式已经无法全面处理制造系统不断涌现的问题，急需寻找和使用先进制造方式和制造工具，吸收和借鉴不同领域的最新研究内容，对人工智能技术、计算机技术、原有制造技术进行集成，研究出全新的制造系统和制造技术。因此，智能制造系统、智能制造技术应运而生。

目前，智能服务、智能管理、智能生产、智能设计是国际上人们重点关注的内容。依照目前全球智能制造的发展趋势，预计未来几年内全球智能制造行业将保持10%左右的年均复合增速。比起西方先进的发达国家，国内智能制造方面的技术依然有所欠缺，大部分都是借鉴、参考、应用国外的制造经验、研究成果，没有较高的创新性，并且智能制造技术的理论性太强，未能有效应用于具体生产之中。

二、存在的主要问题

当前人们研究的智能制造系统依然维持在制造行业运用人工智能这一时期，并且主要课题包括維护设备、管理信息、处理材料、控制过程、设计产品、分析市场等，获得了非常不错的效果，对多个行业和领域的辅助系统、知识系统、专家系统进行了开发，有些地方甚至建立了智能制造工作站，并涌现大批智能孤岛。伴随该系统应用及研究的持续开展，人们开始意识到自组织能力在提升自动化程度中的重要作用，智能制造方面的研究依然有许多社会、技术与理论难题，且智能化是难题的核心。通常来讲，当代的各种工业生产都会在不同程度上受到经济、人员、技术等因素的影响。

(一)经济问题

在经济层面，首先，智能制造系统是为了增加制造的经济效益、生产效益，使制造自动化延伸至智能化、集成化程度，使得市场竞争力进一步提高，不过智能制造系统中不同经济性能、经济指标的评价与设定等问题依然需要探讨。其次，当前很多发达国家劳动力价格十分高昂，而且劳动力成本在总成本中的占比不断增加，为了经济利益，很多制造企业从本国向发展中国家进行转移，从而被劳动者因素、生产技术等不同方面牵制，其制造出的产品在市场中核心竞争力容易丧失[1]。由于智能制造系统是一种全新制造技术，能够在很大程度上解决制造中劳动力的问题，因此对于发展中国家价格低廉的劳动力依赖性就会大大减少。再次，发达国家制造人员的专业素质、知识水平在提升之后，会选择脱离工厂并寻求适合自己的工作，导致发达国家制造方面的技术人员、专业人员出现一定的断档[2]。目前，我国因经济效益问题而进行技术转移、企业转移等现象还不是十分明显，但是存在一个现实问题，如果发达国家掌握智能制造系统，但国内的系统和它们存在较大差距，则我国和发达国家的工业竞争机会就会减少。这就使得我国需要开发出符合本国国情和工业企业发展的智能制造系统，不断增加经济利益，从而得到更多市场竞争机遇。最后，现代化企业在生产之时，不同的制造产品环节和销售产品部门两者处于脱节状态，但经济利益又受销售部门业绩所影响，从这个角度来讲，需要增强销售部门整体的智能化水平，进行销售智能的研究、开发与应用，使其能够服务于智能制造。

(二)人员问题

在人员层面，首先，一个企业中不同环节都有技术人员、技术专家，他们的问题解决方法与知识背景各不相同，为了更好地进行制造，这些人需要沟通、交流、理解、协商从而展开合作，而且要并行完成不同环节的制造工作，将未来有可能出现的重复、隐患等问题降至最低。其次，在制造的这个过程中，人们关于智能的知识和行为存在不同类型、水平与层次，需要使用不同表示方法。再次，进行制造的这些人都是社会的一部分，会受到社会的各方面影响，从而给制造带来消极影响与积极影响[3]。最后，不同的人有背景、语言、生活等差异。总体来看，当代生产智能化在很大程度上受人为因素所影响，早在上个世纪末，人们就逐渐发现工业生产之中人员发挥的重要作用，英国还发起过制造研讨会，主要讨论人在制造中的作用，而大量事实也表明智能制造系统中人是主要的智能来源[4]。

(三)技术问题

在技术层面，企业活动中的发展研究、销售产品、储运原料、管理生产、加工制造、处理订购、设计产品、市场决策、市场预测等环节互相影响，一起组成了整个生产产品的过程，不同环节集成自动化的能力决定了这个过程整体自动化的水平，并且不同环节集成智能的能力决定了生产系统自组织的水平。当前这样的智能制造集成技术仍旧很少，使其成为现阶段重点的一项并行工程研究。日本曾在国际范围内制定了一个研究合作计划，在这个计划中对智能制造系统进行了分析，指出研究智能制造系统主要包括三点，分别是智能机器、智能活动、机器和活动的结合，问题主要核心为智能活动。与此同时，在研究智能制造技术的多种不同技术之中，智能制造的处理技术是研究的一个关键问题，该技术对智能制造不同环节的智能活动和集成负责。客观来说，工业行业在全球范围内都存在紧密的联系，比如很多工业使用的生产系统、生产设备相同，很多工业的生产管理与生产控制方法相近，一些工业会有产品的业务往来。其中最为尖锐的问题便是技术与产品的通用性、标准性与规范性，另外还包括智能共享信息结构、交换形式等。

三、智能制造技术与系统的研究及应用

智能制造技术本质上就是传统制造技术与系统工程技术和现代人工智能与自动化技术等的相互融合的一门综合性的技术，而智能制造系统是建立在智能制造技术基础上的。故而应首先从技术层面上进行相关的研究。

(一)设计技术

智能制造系统基本概念是近年来提出的，对于制造工程来讲依然是比较新的概念，且理论体系和理论基础没有完全成熟，其设计技术、精神内涵等也要深入地进行研究[5]。第一，应研究评价技术，包括制造中的功能评价、报价评价、经济评价、市场评价、管理评价、材料评价、生产评价、设计评价等。第二，应研究设计方法、开发环境。智能制造系统主要的设计方法、开发方法和其他类型系统设计方式存在一定差异，智能制造系统需要实现制造过程整体系统与每一环节的智能化，从这里我们不难发现，对智能制造系统的开发环境、设计策略进行研究具有必要性，既要研究开发工具、操作系统、开发语言，又要加强设计的通用化、模块化、标准化程度[6]。第三，应研究发展方略、结构体系。应积极构建统一的智能制造系统体系，全面开展其发展方向、系统组成、国际动态等方面的研究。

(二)处理技术

人们习惯性地将工业生产当成有机的一个整体，这是因为制造的不同环节间具有技术型关系。智能制造处理技术和理论便是对制造环境这一整体的智能处理、智能共享、智能集成、智能描述、智能开发进行研究，然后使智能机器能够进行智能活动。第一，应进行智能活动融合方法、生成方式、机械化技术的研究。第二，应进行智能制造共享、集成、表示、获取、开发的研究，这是处理技术的中心环节。第三，应做好制造环境建模和描述的工作，进行制造过程的不确定因素处理、不同因素塑粉、建模、体系构建等研究。

(三)单元技术

人工智能在这几十年里得到了制造行业领域的大量应用，其研究也有很大的进展，成功建立了与智能制造有关的单元技术。要想将单元技术运用到制造的具体过程，需要全面发展并完善单元技术，不同单元技术的集成也成为人们研究的重点内容之一。

第一，智能决策的系统。这一系统主要是针对企业的经营管理和生产管理，对智能决策的多目标、多因素模型進行研究，开发动态跟踪制造过程的技术，建立产品的市场预测和市场评估模型。第二，智能控制、补偿、诊断、监视的系统。这一系统主要是针对企业的制造系统和制造过程。对多因素和强干扰环境中诊断、监视的模型进行研究，开发自适应技术、动态分辨技术并应用到制造的整个过程。第三，智能处理的系统。这一系统主要是针对企业的产品质量信息，对产品质量的智能控制、智能决策进行研究，构建质量数据库及全质量模型。第四，智能优化、仿真、规划、调度的系统。这一系统主要是针对企业生产的整个过程，现阶段，企业生产需要面对不同对象、不同因素、不同信息来源的处理问题，这使得生产调度与规划决策等研究势在必行[7]。要想对过程、设计进行有效评估，离不开优化、仿真的工作，尤其是维修、使用、装配、制造、设计等优化、仿真。第五，智能并行设计。并行工程的理论由美国的国防部最早提出，并运用到了武器开发的系统，为了在制造时可以在设计时期对不同制造环节专家组的行为进行模仿，并对多种智能制造方面和环节进行共享、集成，使产品的不同环节设计得以并行实施，就要进行智能并行设计有关的设计方法、智能交互、描述模型、支撑环境进行研究[8]。

(四)网络技术及知识库系统

网络技术、知识库系统能够提供给制造环节、制造系统所需的智能化集成支持，它在智能制造系统和智能制造技术的研究领域占据较高地位。其中，知识库系统主要进行数据库分布、知识库联想、知识库维修、分布式策略、知识库异构等方面研究，网络技术主要进行智能制造系统中控制操作方式、信息通讯技术、交换信息接口等方面研究[9]。与此同时，智能机器也是研究的一项重要内容，在智能制造系统之中，智能机器可以对专业人员的智能活动进行模仿，属于新型制造工具，这使得其设计方法、有关技术的研究价值极高。研究内容包括三个方面：一是智能机器人的技术，该技术的重要性表现在机器人控制和视觉控制上，需要进行夹具设计、自适应定位、机械手、传感器、信息感知、机械眼等方面研究。二是智能维护、智能学习技术，需要进行智能机械的维护机械系统、恢复系统误差、适应模仿模型等方面研究[10]。三是单元机制造设计，单元机主要运用于智能制造，需要进行单元机的材料选取、设计方式、结构组成等方面研究。

总而言之，研究智能制造技术、智能制造系统具有十分重要的意义。相关人员应对智能制造系统当前发展的现状和研究的背景有一个全面认识，发现并找出智能制造系统现存的经济问题、人员问题、技术问题，深入研究智能制造系统的设计技术及理论基础、处理技术及主要理论、单元技术、网络技术及知识库系统等方面，从而实现制造行业的智能化与信息化，推动企业的长期、稳定发展。

参考文献：

〔1〕特邀记者.智能制造下的工业安全，您了解吗?——访机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副总工程师史学玲教授[J].中国仪器仪表，2018(11)：34-35.

〔2〕阮祥林.建筑玻璃深加工再进一步 国内首条中空玻璃工业4.0智能制造示范生产线在奥润顺达投产上线[J].中国建筑金属结构，2018(10)：25.

〔3〕中国洗协新时代中国特色社会主义“2018名企巡礼”系列报道之——山东泰和：以科技引领行业绿色化、智能化可持续发展[J].中国洗涤用品工业，2018(11)：20-21.

〔4〕谭弘颖.勇于探索 敢于实践——2018年FANUC智能制造教育峰会暨机械行业FANUC先进制造人才培养联盟成立大会在京举行[J].制造技术与机床，2018(11)：23-25.

〔5〕李文瑞，刘奕，沈聪燕.改革开放以来我国纺织企业由传统制造向智能制造的嬗变——以LS纺织企业智能制造项目建设为例[J].企业经济，2018，37(10)：61-69.

〔6〕Morosabn，A.D.Sisak，F.An intelligent system designed for controlling the manufacturing process in a flexible manufacturing system[P].2013.

〔7〕Gamasaee， R.Zarandi，M.H.F.A fuzzy hybrid intelligent agent system for mitigating demand amplification in supply chain of steel manufacturing[P].2013.

〔8〕Xia Zhu，Xiaoping Li，Qian Wang. An adaptive intelligent method for manufacturing process optimization in steelworks[P].2013.

〔9〕Sorouri，Majid，Vyatkin，Valeriy，Salcic，Zoran.Rule-based composition of intelligent mechatronic components in manufacturing systems using prolog[P]. 2013.

〔10〕Dumitrache， I， Caramihai， S. I. Stanescu， A.From Mass Production to Intelligent Cyber-Enterprise[P].2013.

(責任编辑 徐阳)

作者：汪洋 朱小萍

第4篇：智能制造系统

智能制造系统

摘要：智能制造渊于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基 摘要 础， 后者是指获取和运用知识求解的能力。 智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统， 智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库， 具有自学习功能， 还有搜集与理解环信 息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力 关键词：人工智能 自动化 专家 制造系统 关键词 Summary: Smart manufacturing-Yuan in artificial intelligence research. General considers that smart is the sum of knowledge and intelligence, the former is

二、智能制造的发展历史 和人类专家共同组成的人机一体化智能 智 能 制 造 系 统 ( intelligent 系统，它在制造过程中能进行智能活动， manufacture system，MS)由部分或全部具 诸如分析、推理、判断、构思。和决策 有一定自主性和合作性的智能制造单元组 等。通过人与智能机器的合作共事，去 成的、 在制造活动全过程中表现出相当智能 扩大、延伸和部分地取代人类专家在制 行为的制造系统。 智能制造系统最主要的特 造过程中的脑力劳动。它把制造自动化 征是在工作过程中知识的获取、表达与使 的概念更新，扩展到柔性化、智能化和 用。 智能制造系统根据其知识来源的不同可 高度集成化。 分为两种类型：(1)以专家系统为代表的非 毫无疑问，智能化是制造自动化的 自主式的制造系统， 其特点是系统的知识是 发展方向。在制造过程的各个环节几乎 根据人类的制造知识总结归纳而来， 系统知 都广泛应用人工智能技术。专家系统技 识依赖于人工进行扩展， 因而有知识获取瓶 术可以用于工程设计，工艺过程设计， 颈、适应性差、缺乏创新能力等缺陷;(2) 生产调度，故障诊断等。也可以将神经 建立在系统自学习、 自进化与自组织基础上 网络和模糊控制技术等先进的计算机智 的自主型的智能制造系

统， 其特点是系统的 能方法应用于产品配方，生产调度等， 知识可以在使用过程中不断自动学习、 完善 实现制造过程智能化。而人工智能技术 与进化， 从而具有很强的适应性以及开放式 尤其适合于解决特别复杂和不确定的问 的创新能力。随着以神经网络、遗传算法与 题。但同样显然的是，要在企业制造的 遗传编程为代表的计算智能技术的发展， 智 全过程中全部实现智能化，如果不是完 能制造系统正逐步从非自主式的向具有自 全做不到的事情，至少也是在遥远的将 学习、 自进化与自组织的具有持续发展能力 来。有人甚至提出这样的问题，下个世

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的自主式智能制造系统过渡发展。 【1】 纵览全球，虽然总体而言智能制造 尚 处 于 概 念和 实 验 阶段， 但 各 国 政府 均 将此列入国家发展计划，大力推动实施。 1992 年美国执行新技术政策，大力支持 被 总 统 称 之 的 关 键 重 大 技 术 ( Critical Techniloty) ， 包 括 信 息 技 术 和 新 的 制 造 工 艺 ， 智能 制 造 技术自 在 其 中 ，美 国 政 府 希 望 借助 此 举 改造传 统 工 业 并启 动 新产业。 加拿大制定的 1994~1998 年发展战 略计划，认为未来知识密集型产业是驱 动全球经济和加拿大经济发展的基础， 认为发展和应用智能系统至关重要，并 将具体研究项目选择为智能计算机、人 机界面、机械传感器、机器人控制、新 装置、动态环境下系统集成。 日本 1989 年提出智能制造系统，且 于 1994 年启动了先进制造国际合作研究 项目，包括了公司集成和全球制造、制 造知识体系、分布智能系统控制、快速 产品实现的分布智能系统技术等。 欧洲联盟的信息技术相关研究有 ESPRIT 项目，该项目大力资助有市场潜 力的信息技术。 1994 年又启动了新的 R&D 项目，选择了 39 项核心技术，其中三项 ( 信 息 技 术、 分 子 生物学 和 先 进 制造 技 术)中均突出了智能制造的位置。 中国 80 年代末也将“智能模拟”列 入 国 家 科 技发 展 规 划的主 要 课 题 ，已 在 专 家 系 统 、模 式 识 别、机 器 人 、 汉语 机 器 理 解 方 面取 得 了 一批成 果 。 最 近， 国 家科技部正式提出了“工业智能工程” ， 作 为 技 术 创新 计 划 中创新 能 力 建 设的 重 要 组 成 部 分， 智 能 制造将 是 该 项 工程 中 的重要内容。

三、智能制造的发展现状

智能制造渊于人工智能的研究。人 工智能就是用人工方法在计算机上实现 的智能。随着产品性能的完善

智能信息库 化 及 其 结 构的 复 杂 化、精 细 化 ， 以及 功 能 的 多 样 化， 促 使 产品所 包 含 的 设计 信 息 和 工 艺 信息 量 猛 增，随 之 生

生 产 线和 生 产 设 备 内 部的 信 息 流量增 加 ， 制 造过 程 和 管 理 工 作的 信 息 量也必 然 剧 增 ，因 而 促 使 制 造 技术 发 展 的热点 与 前 沿 ，转 向 了 提 高 制 造系 统 对 于爆炸 性 增 长 的制 造 信息处理的能力、效率及规模上。目前， 先 进 的 制 造设 备 离 开了信 息 的 输 入就 无 法运转，柔性制造系统(FMS)一旦被切 断 信 息 来 源就 会 立 刻停止 工 作 。 专家 认 为 ， 制 造 系统 正 在 由原先 的 能 量 驱动 型 转 变 为 信 息驱 动 型 ，这就 要 求 制 造系 统 不但要具备柔性，而且还要表现出智能， 否 则 是 难 以处 理 如 此大量 而 复 杂 的信 息 工 作 量 的 。其 次 ， 瞬息万 变 的 市 场需 求 和 激 烈 竞 争的 复 杂 环境， 也 要 求 制造 系 统 表 现 出 更高 的 灵 活、敏 捷 和 智 能。 因 此，智能制造越来越受到高度的重视。 因此，它是制造技术发展，特别是 制 造 信 息 技术 发 展 的必然 ， 是 自 动化 和 集成技术向纵深发展的结果

四、智能制造的优缺点 智能制造系统(Intelligent Manufacturing System---IMS)是一种 由智能机器和人类专家共同组成的人机 一体化系统，它突出了在制造诸环节中， 以一种高度柔性与集成的方式，借助计 算机模拟的人类专家的智能活动，进行 分析、判断、推理、构思和决策，取代

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或延伸制造环境中人的部分脑力劳动， 同时，收集、存储、完善、共享、继承 和发展人类专家的制造智能。由于这种 制造模式，突出了知识在制造活动中的 价值地位，而知识经济又是继工业经济 后的主体经济形式，所以智能制造就成 为影响未来经济发展过程的制造业的重 要生产模式。 智能制造系统是智能技术 集成应用的环境，也是智能制造模式展 机器人手机 现的载体。 一般而言，制造系统在概念上认为 是 一 个 复 杂的 相 互 关联的 子 系 统 的整 体 集 成 ， 从 制造 系 统 的功能 角 度 ， 可将 智 能 制 造 系 统细 分 为 设计、 计 划 、 生产 和 系统活动四个子系统。在设计子系统中， 智 能 制 定 突出 了 产 品的概 念 设 计 过程 中 消 费 需 求 的影 响 ; 功能设 计 关 注 了产 品 可制造性、可装配性和可维护及保障性。 另 外 ， 模 拟测 试 也 广泛应 用 智 能 技术 。 在 计 划 子 系统 中 ， 数据库 构 造 将 从简 单 信 息 型 发 展到 知 识 密集型 。 在 排 序和 制 造 资 源 计 划管 理 中 ，模糊 推 理 等 多类 的 专 家 系 统 将集 成 应 用;智 能 制 造 的生 产 系 统 将 是 自治 或 半 自治系 统 。 在 监测 生 产 过 程 、 生产 状 态 获取和 故 障 诊 断、 检 验 装 配 中 ，将 广 泛 应用

智 能 技 术 ;从 系 统 活 动 角 度， 神 经 网络技 术 在 系 统控 制 中 已 开 始 应用 ， 同 时应用 分 布 技 术和 多 元 代 理 技 术、 全 能 技术， 并 采 用 开放 式 系 统 结 构 ，使 系 统 活动并 行 ， 解 决系 统 集成。 智能制造的未来发展趋势 五﹑智能制造的未来发展趋势

1、人工智能技术。因为 IMS 的目标 单是“人工智能系统，而且是人机一体 是计算机模拟制造业人类专家的智能活 化智能系统，是一种混合智能。想以人 动，从而取代或延伸人的部分脑力劳动， 工智能全面取代制造过程中人类专家的 因此人工智能技术成为 IMS 关键技术之 智能，独立承担分析、判断、决策等任 一。IMS 与人工智能技术(专家系统、人 务，目前来说是不现实的。人机一体化 工神经网络、模糊逻辑)息息相关。 突出人在制造系统中的核心地位，同时 在智能机器的配合下，更好的发挥人的 潜能，使达到一种相互协作平等共事的

2、并行工程。针对制造业而言，并 行工程是一种重要的技术方法学，应用 于 IMS 中，将最大限度的减少产品设计 的盲目性和设计的重复性。

3、信息网络技术。信息网络技术是 制造过程的系统和各个环节“智能集成” 化的支撑。信息网络同时也是制造信息 及知识流动的通道。

4、虚拟制造技术。虚拟制造技术可 以在产品设计阶段就模拟出该产品的整 个生命周期，从而更有效，更经济、更 灵活的组织生产，实现了产品开发周期 最短，产品成本最低，产品质量最优， 生产效率最高的保证。同时虚拟制造技 术也是并行工程实现的必要前提。

5、自律能力构筑。即收集和理解环 境信息和自身的信息并进行分析判断和 规划自身行为的能力。强大的知识库和 基于知识的模型是自律能力的基础。

6、人机一体化。智能制造系统不单

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关系，使二者在不同层次上各显其能， 相辅相成。

7、自组织和超柔性。只能制造系统 中 的 各 组 成单 元 能 够依据 工 作 任 务的 需 要 ， 自 行 组成 一 种 最佳结 构 ， 使 其柔 性 从智能制造的系统结构方面来考虑, 未来智能制造系统应为分布式自主制造系 统, 该系统由若干个智能施主组成, 根据 生产任务细化层次的不同, 智能施主可以 分为不同的级别。 如一个智能车间称为一个 施主, 它调度管理车间的加工设备, 它以 车间级施主身份参与整个生产活动; 同时 对于一个智能车间而言, 它们直接承担加 工任务。 无论哪一级别的施主, 它与上层控 制系统之间通过网络实现信息的连接, 各 智能加工设备之间通过自动引导小车实现 物质传递。 在这样的制造环境中产品的生产 过程为: 通过并行

第5篇：智能制造系统论文

智能制造概述

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标, 人工智能与 I M T、 I M S的关系, I M S 和C I M S, 智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。 关键词：智能制造，IMS, IMC, IMT。

Abstract：Intelligent Manufacturing introduced the background, main contents and objectives, Artificial Intelligence and IMT, IMS relations, IMS and CIMS, intelligent manufacturing and the material basis of the theoretical basis of the characteristics of intelligent manufacturing system and the framework structure, and gave a briefing on intelligence Machining Center IMC, intelligent manufacturing technology development trend of wood, as well as the Intelligent Manufacturing Systems research results and problematic. Key words: Intelligent Manufacturing, IMS, IMC, IMT。

一. 智能制造提出的背景

制造业是国民经济的基础工业部门, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。 从机械制造业发展的历程来看, 经历了由手工制作、 泰勒化制造、 高度自动化、 柔性自动化和集成化制造、 并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言, 大体上每十年上一个台阶: 50～ 60年代是单机数控, 70 年代以后则是CNC 机床及由它们组成的自动化岛, 80 年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时, 出现了计算机集成制造, 但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展, 机械制造大体沿两条路线发展: 一是传统制造技术的发展, 二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。 80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展,但存在着很多问题。 先进的计算机技术和制造技术向产品、 工艺和系统的设计人员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中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、 计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术 ( In telligen t M anufactu r ingTechno logy, I M T ) 与智能制造系统( In telligen tM anufactu r ing System , I M S)[1 ]。

90 年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因有: (1)集成化离不开智能 制造系统是一个复杂的大系统, 其中有多年积累的生产经验, 生产过程中的人—机交互作用, 必须使用的智能机器(如智能机器人)等。 脱离了智能化, 集成化也就不能完美地实现。

(2)机器智能化比较灵活 可以选择系统智能化, 也可以选择单机智能化; 单机可发展一种智能,也可发展几种智能; 无论在系统中或单机上, 智能化均可工作, 不像集成制造系统, 只有全系统集成才可工作。

(3)智能化的经济效益较高 现有的计算机集成制造系统(Compu ter In tegratedM anufactu r ingSystem , C I M S)少则投资数千万元, 多则投资数亿元乃至数十亿元, 很少有企业能承担得起, 而且投入正常运行的很少, 维护费用也高, 还要废弃原有的设备, 难以推广。

(4)白领化使得有丰富经验的机械工人和技术人员日益缺少，产品制造技术越来越复杂, 促使使用人工智能和知识工程技术来解决现代化的加工问题。 (5)工厂生产率的提高更多地取决于生产管理和生产自动化 人工智能与计算机管理相结合, 使得不懂计算机的人也能通过视觉、 对话等智能手段实现生产管理的科学化。

总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展 ,为传统的制造业提供了新的发展机遇。计算机技术、 信息技术、 自动化技术与传统制造技术相结合 ,形成了先进制造技术概念。冷战结束以后 ,国际间竞争的重点由单纯的军事实力较量转向以发展经济和提高国民生活水平的综合国力较量 ,随之而来的这种国际间高新技术领域的竞争愈演愈烈 ,且其发展形式由最初的仅依托本国的人力、 物力和财力 ,发展到国际间的大规模合作。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的 “智能制造系统” 、 “信息高速公路” 等国际研究计划 ,无疑是该背景下的产物 ,也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。 二. 主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。 目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标, 强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力; ②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(A i M )发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、 产品设计、 生产计划、 制造加工、 过程控制、 信息管理、 设备维护等技术型环节的自动化, 发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力, 包括制造智能处理技术、 自组织加工单元、 自组织机器人、 智能生产管理信息系统、 多级竞争式控制网络、 全球通讯与操作网等。

由日本提出的 I M S 国际合作研究计划对 I M S的解释可以看出, I M S 的研究包括智能活动、 智能机器以及两者的有机融合技术, 其中智能活动是问题的核心。在 I M S 研究的众多基础技术中, 制造智能处理技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一, 因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动。在一个国家甚至世界范围内, 企业之间有着密切的联系, 譬如, 采用相同的生产设备和系统, 有着类似的生产控制与管理方式,上下游产品之间的联系, 等等。其间存在的突出问题是产品和技术的规范化、 标准化和通用化、 信息自动交换形式与接口以及制造智能共享等。

国际 I M S 计划的基本观点如下: ①I M S 是21世纪的制造系统, 必须开发与之相适应的制造技术; ②应对这些技术进行组织化和系统化; ③加强技术的标准化; ④考虑人的因素; ⑤保护环境。 该计划由已有生产技术的体系化和标准化、 21 世纪生产技术的研究与开发两大部分构成。

1992 年4 月在日本召开的第一次国际技术委员会, 确定了4 个主题: ①技术课题; ②选择原则;③评价程序; ④执行准则。由国际 I M S 中心成员提出的首批10 项研究课题是①企业集成; ②全球制造; ③系统单元技术; ④清洁制造技术; ⑤人与组织研究; ⑥先进的材料加工技术; ⑦全球并行工程(评估和实施) ; ⑧自主模块的系统设备与分布控制; ⑨快速产品开发; b k知识系统化(设计与制造)。美国国家科学基金会(N SF)已连续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目, 这些项目覆盖了智能制造的绝大部分技术领域, 包括制造过程中的智能决策、 基于多施主(mu lt i- agent)的智能协作求解、智能并行设计、 物流传输的智能自动化、 智能加工系统和智能机器等。

日本提出的智能制造系统国际合作计划, 以高新计算机为后盾、 深受其 “真空世界” 计算机研究计划的影响。其主要研究内容如下: ①强调部分代替人的智能活动, 实现部分人的技能; ②使用智能计算机技术来集成设计制造过程, 使之一体化, 以虚拟现实技术实现虚拟制造, 以多媒体的人机接口技术、 虚拟现实技术, 实现职业教育; ③强调全球制造网络的生产制造技术, 通过卫星、In ternet 和数字电话网络实现全球制造; ④强调智能化与自律化的智能加工系统以及智能化CNC、 智能机器人的研究。⑤重视分布式人工智能技术的应用, 强调自律协作代替集中递阶控制。

I M T 与 I M S 的研究与开发对于提高产品质量、 生产效率和降低成本, 提高国家制造业响应市场变化的能力和速度, 以及提高国家的经济实力和国民的生活水准, 均具有重大的意义。其研究目标是要实现将市场适应性、 经济性、 人的重要性、 适应自然和社会环境的能力、 开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统: ①使整个制造过程实现智能化, 并具有自组织能力; ②I M S 是一个集成许多工厂和多种机器设备的混合系统; ③具备满足各种社会需求的柔性; ④能充分发挥人的作用; ⑤易于操作; ⑥总效率高; ⑦能避免重复投资等。 人工智能的目的是为了用技术系统来突破人的自然智力的局限性 ,达到对人脑的部分代替、 延伸和加强的目的 ,使那些单靠人的天然智能无法进行或带有危险性的工作得以完成 ,从而使人类的智慧能集中到那些更富于创造性的工作中去。人是制造智能的重要来源 ,在制造业走向智能化过程中起着决定性作用。目前在整体智能水平上 ,与人工系统相比 ,人的智力仍然是遥遥领先的。人工智能模拟的蓝本主要是人类的智能 ,但人类的智能是随时间不断变化的 ,而这种变化又是无止境的 ,只有人与机器有机高度结合 ,才能实现制造过程的真正智能化。智能制造被称为新世纪的制造技术 ,目前之所以还不能实现 ,是由于要受到目前科学技术、 人以及经济等诸多方面的制约。智能与思维智能 ,就是在各种环境和目的的条件下正确制定决策和实现目的的能力。在这里 ,给定的环境和目的是问题的约束条件 ,制定正确的决策是智能的中心环节 ,而有效地实现目的 ,则是智能的评判准则。从信息处理的角度讲 ,智能可以看成是获取、 传递、 处理、 再生和利用信息的能力。而思维能力是整个智能活动中最复杂、最核心的部分 ,主要指处理和再生信息的能力。这种信息处理的过程是十分复杂和多样化的 ,归纳起来 ,大体可分为 3 种基本的类型 ,即:经验思维、 逻辑思维和创造性思维。在工艺设计过程中 ,这三种类型的思维都存在 ,在不同层次的决策中起着重要作用。

总之，智能制造技术是制造技术、 自动化技术、 系统工程与人工智能等学科互相渗透、 互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为:智能设计、 智能加工、 机器人操作、 智能控制、 智能工艺规划、 智能调度与管理、 智能装配、 智能测量与诊断等。它强调通过“ 智能设备 ” 和“ 自治控制 ” 来构造新一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律能力、 自组织能力、 自学习与自我优化能力、 自修复能力 ,因而适应性极强 ,而且由于采用 VR技术 ,人机界面更加友好。因此 , I M技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、 降低成本 ,提高制造业市场应变能力、 国家经济实力和国民生活水准 ,具有重要意义。智能制造是制造系统柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分 ,因此未来智能制造将向智能集成的方向发展 ,未来智能制造的研究将着重于智能传感与检测(如智能传感器、 智能传感与检测技术、 光纤传感技术等 )。

三.人工智能与 I M T、 I M S 人工智能的研究, 一开始就未能摆脱制造机器生物的思想, 即 “机器智能化” 。这种以 “自主” 系统为目标的研究路线, 严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、N ew ell、 钱学森从计算机角度出发, 提出了人与计算机相结合的智能系统概念。 目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资, 以及日本第五代智能

计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。

人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、 产品设计、 生产规划、 过程控制、 质量管理、 材料处理、 设备维护等诸方面。 结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、 基于知识的系统或智能辅助系统, 形成一系列的 “智能化孤岛” 。随着研究与应用的深入, 人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的

人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。 如何提高这些 “孤岛” 的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。 在80 年代末和90 年代初, 一种通过集成制造自动化、 新一代人工智能、 计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— I M T 和新——代制造系统—— I M S 便脱颖而出。

人工智能在制造领域中的应用与 I M T 和I M S 的一个重要区别在于, I M S 和 I M T 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起 “辅助和支持” 作用, 在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。

四.I M S 和C I M S C I M S 发展的道路不是一帆风顺的。今天,C I M S 的发展遇到了不可逾越的障碍, 可能是刚开始时就对C I M S 提出了过高的要求, 也可能是C I M S 本身就存在某种与生俱来的缺陷, 今天的C I M S 在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从C I M S 的发展来看, 众多研究者把重点放在计算机集成上, 从科学技术的现状看, 要完成这样一个集成系统是很困难的。

C I M S 作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略, 是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。 尽管在这个递阶体系中有多个执行层次, 但主要控制设施仍然是中心计算机。C I M S 存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。 在C I M S 概念下, 手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在C I M S 深入发展和推广应用的今天, 人们已经逐渐认识到, 要想让C I M S 真正发挥效益和大面积推广应用, 有两大问题需要解决: ①人在系统中的作用和地位; ②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用C I M S。现有的C I M S概念是解决不了这两个难题的。今天, 人力和自动化是一对技术矛盾, 不能集成在一起, 所能做的选择, 或是昂贵的全自动化生产线, 或是手工操作, 而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑, 更重要的相容性考虑要体现在竞争、 技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

事实上, 在70 年代末和80 年代初, 人们已开始认识到人的因素在现代工业生产中的作用。 英国出版公司( IFS) 于 1984 年就首次发起了第一届“制造中人的因素” 研讨会, 目的在于提高人们对制造环境中人的因素及其所起作用的认识。事实证明, 人是 I M S 中制造智能的重要来源。值得指出的是, C I M S 和 I M S 都是面向制造过程自动化的系统, 两者密切相关但又有区别。

C I M S 强调的是企业内部物料流的集成和信息流的集成; 而 I M S 强调的则是更大范围内的整个制造过程的自组织能力。从某种意义上讲, 后者难度更大, 但比C I M S 更实用、 更实际。C I M S 中的众多研究内容是 I M S 的发展基础, 而 I M S 也将对C I M S 提出更高的要求。集成是智能的基础, 而智能也将反过来推动更高水平的集成。I M T 和 I M S 的研究成果将不只是面向21 世纪的制造业, 不只是促进C I M S 达到高度集成, 而且对于FM S、 M S、CNC 以至一般的工业过程自动化或精密生产环境而言, 均有潜在的应用价值。有识之士对人工智能技术、计算机科学和C I M S 技术进行了全面的反思。他们在认识机器智能化的局限性的基础上, 特别强调人在系统中的重要性。如何发挥人在系统中的作用, 建立一种新型的人—机的协同关系, 从而产生高效、 高性能的生产系统, 这是当前众多学者都会提出的问题, 也正是C I M S 所忽视的关键因素, 这一因素导致了C I M S 发展中不可逾越的障碍。值得一提的是有的学者特别强调 “人件(Humanw are)” 在系统中的重要性, 提出C I M S 的开放结构体系思想。最引人注目的是欧共体的ESPR IT 计划中单独列出的一个研究子项, 即 “以人为中心的C I M S” 。甚至有人索性称以人为中心的 C I M S 为 H I M S (HumanIn tegrated M anufactu r ing System ) , 指出集成制造系统首先是 “人的集成” 。耐人寻味的是, 目前研究的 “精良生产” 与 “敏捷制造” 等新型制造系统的主要出发点也是强调 “人” 的作用, 即 “以人为中心”。

五.智能制造的物质基础及理论基础 1.智能制造系统的物质基础主要有:

(1)数控机床和加工中心 美国于 1952 年研制成功第一台数控铣床 ,使机械制造业发生一次技术革命。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和缩短产品生产周期 ,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(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、 基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用

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 ,可以从事大小规模并举的多样化的生产;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(M1CAD)” 、 “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( IM)” 、 “智能制造技术( IMT)” 和 “智能制造系统( IMS)” 等等新术语。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再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

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征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” 。“智能制造国际合作研究计划J IRPIMS” 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 ,亦即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 ,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中各种不确定的因素如噪声测量、 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。对此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、 制造智能和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;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。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。

六.智能制造系统的特征及框架结构

1.为了提出有我国特色的智能制造模式 ,首先要搞清智能系统应具有什么特征。当前对智能系统的理解有两种不同的意见:一种是从科学的角度来看这个问题的意见 ,即认为只有具备下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能(或部分地) ,又具有与人类实现其智能相似的过程与途径。另一种是从工程的角度来看这个问题的意见 ,即认为一个系统只要具有(或部分具有)人类智能就称为智能系统 ,而不管实现其智能的过程与途径。我们这里所讨论的问题是关于智能制造系统的问题 ,也就是从工程角度来讨论智能系统的问题。我们认为:在工程上 ,智能系统的特征有以下几个方面 ,具有下列特征之一的系统 ,从工程角度看 ,就可称为智能系统： (1) 多信息感知与融合; (2) 知识表达、 获取、 存储和处理(主要是识别、 设计、 计算、 优化、 推理与决策) ; (3) 联想记忆与智能控制; (4) 自治性 自相似、 自学习、 自适应、 自组织、自维护; (5) 机器智能的演绎(分解)与归纳(集成) ; (6) 容错。

2.智能制造系统模式的框架结构

整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、 管理层、 计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、 自适应、 自组织、 自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、 招标、 投标及电子商务 ,还可形成虚拟制造的支持环境。

七. 智能加工中心 IMC 1.智能加工中心是智能制造系统中一种典型的智能加工机器。作为以 IMC 为主的智能加工单元 ,其任务为感知、 决策、 加工、 控制与学习。智能加工中心既是智能制造过程和系统的实验和应用对象 ,也是智能制造技术的缩影和实现通道。它与普通的加工中心(MC)有着本质的区别 ,除了完成数控代码规定的加工任务外 ,能够根据信息的综合进行自主决策 ,实时调整自身行为 ,适应环境和自身的不确定性变化 ,即应具有 “自主性” 和 “自组织” 能力 ,实现对 IMC的数控系统进行实时干预与智能控制。数控加工中心的实时智能控制 ,表现为三个方面:第一是远程控制 ,通过通信线路对加工现场进行控制 ,对加工中心的加工操作和加工状态进行监视;第二是故障识别与处理 ,如刀具磨损识别与自动更换备用刀具、 自激振动识别与自动抑制或消除等;第三是自适应控制 ,根据检测到的过程控制信息自适应地改变加工参数。而智能加工中心对信息的获取与处理表现在对加工环境和加工状态的自主响应能力 ,其中对刀具状态的监测是评判加工状态的重要依据。加工中心刀具状态实时在线智能监测系统 ,及基于神经网络与模糊识别模式的多传感器融合技术的刀具磨、 破损监测

系统的成功开发 ,为智能制造信息的自动获取 ,成功提供了有力的保证。 2. 智能加工中心的主要功能

在智能加工中心中 ,智能数控系统是 IMC 的神经中枢 ,其智能化程度直接决定了整个智能制造系统的智能水平。智能数控系统具有高级的自主控制功能 ,能将任务请求、 作业规划、 轨迹控制、过程监视与控制、 错误自修复等功能有机结合起来。面向制造系统 ,它是任务驱动的柔性规划学习系统 ,而面对复杂的物流加工环境 ,它又是 “刺激一反应” 型的再励系统 ,能对来自内部和外界环境的多种刺激做出理智的决策 ,从而以最优策略完成目标任务。通过对智能制造环境下的加工过程进行分析 ,确定加工中心应具备的主要功能有: (1)感知功能 ,根据多种传感器信号的收集、特征提取和信息融合 ,实现加工对象感知和系统状态感知。

(2)决策功能 ,在感知的基础上通过决策 ,明确其在整个制造系统中的作用、 与其它智能机器的关系 ,并确定自身的行为方式。

(3)控制功能 ,智能加工中心根据决策结果进行处理 ,采用最优化的方式完成加工任务 ,并保证加工过程得到可靠的监视和维护。

(4)通信功能 ,包括与 CAD/ CAM 系统的智能通信 ,实现数据与知识的交流 ,支持并行工程策略;与其它智能加工机器的智能通信 ,交流状态信息 ,协调加工负荷;与人类专家和操作人员的智能通信 ,提供良好的人机交互环境 ,为智能机器提供知识单元 ,做出相应决策。

(5)学习功能 ,依据决策、 控制和加工指令 ,以及由此引起的状态变化和最终加工任务 ,学习和积累相关知识 ,改进决策和控制策略。此外 ,还包括从人类专家和其它智能机器直接获取知识。

八.智能制造技木的发展趋势 智能制造是从 80 年代末发展起来的 ,最旱的几本有关智能制造及系统方面的专著是在 1988年由 Wrightfg MilaciC 等人编写的 ,随后、 Kusiak和 Pain也相继出版了这方面的研究著作。这些专著所描述的 IMS仍基于设计与制造技术所提出的问题和解决的工具与方法。在许多工业化国家、人工智能已被当作求解现代工业提出的问题的工具和方法。因此 ,这些专著仅着力于人工智能在制造业中的应用和智能系统研究与应用中提出的问题的求解、 使用基于知识的系统(如级联结构系统)和优化方法来解决自动化制造环境中零件、 产品、 系统的设计与制造 ,以及自动制造系统的规划与调度(管理)问题。先进的工业化国家在研究 FMS、 CIMS、 FA 及AI筹的基础上 ,为了进行国际间制造业的共同协作研究、 开发、 设计、 生产、 物流、 信息流、 经营管理乃至制造过程的集成化与智能化等而提出来的智能制造系统 ,也是为了解决各发达国家面临的企业活动全球化、 重复投资增大、 现场熟练技术工人不足和社会对产品的需求变化等因素而倡导的国际制造业的合作。在迸行智能制造及其相关技术与系统的研究方面、 首推日本在 1990 年提议和倡导的日、 美、 欧之间建立的国际运营委员会、 国际技术委员会和附属机构 IMS中。大有主宰未来制造技术的趋势。 1991～ 1993 年 Barschdor 汀和 Monostori 等应用人工神经网络(ANNS)到智能制造中进行加工过程的建模、 监测、 诊断、 自适应控制;通过神经网络的知识表示和学习能力 ,缩短 CIMS的反应时间 ,提高产品的质量 ,使系统更可靠。而 Furukawa则对智能机器的设计程序及它在自动导引车中的应用作了介绍。被称为是二十一世纪的制造技术的智能制造系统 ,目前国内外已相继开展了国际联合研究计划。智能制造系统与当前任何制造系统相比 ,在体系结构上有着根本意义上的不同 ,具体体现在:一是采用开放式系统设计策略。通过计算机网络技术 ,实现共享制造数据和制造知识 ,以保证系统质量。这是将计算机界先进的设计和开发思想融入到制造系统的结果 ,因而使制造系统向拟人化的方向进一步发展。二是采用分布式多自主体智能系统设计策略 ,其基本思想是:赋予制造系统中各组成部分或子系统一定的自主权 ,使其形成一个封闭的具有完整功能的自主体 ,这些自主体以网络智能结点的形式联接在通讯网络上 ,各个智能结点在物理上是分散的 ,在逻辑上是平等的。通过各结点的协同处理与合作 ,共同完成制造系统任务 ,实现人与人的知识在制造中的核心地位。 此外 ,生物制造与仿生机械的科学与技术、 生物自生长成形制造、 绿色制造的科学与技术包括产品与人类和自然的协调理论 ,产品绿色工艺(如Near2Zero Waste)等也极大地丰富了智能制造的范畴 ,促进了智能制造系统的发展。目前 ,我国一些高等院校也在进行智能制造技术的研究 ,如南京航空航天大学机电学院朱剑英教授成立的智能制造科研组 ,一方面跟踪国际智能制造的最新研究动态 ,另一方面从事智能制造关键基础技术的预研工作 ,为地区及我国智能制造技术的发展做出了一定贡献。遗憾的是 ,由于种种原因 ,我国政府主管部门和有关大公司、 厂家并无迹象表明对智能制造已引起足够的重视 ,至今也未得到我国机械学科的普遍关注。相信随着人们对智能制造系统认识的逐步深入 ,智能制造系统必将得以迅猛发展 ,迎头赶上世界先进发展水平。

九.智能制造系统研究成果及存在问题

目前对分布式制造系统的研究虽然还处于初期阶段 ,但已在不同层次、 不同侧面上取得了大量令人振奋的基础理论研究成果和应用成果 ,如制造 Agent的个体目标机制(如奖惩机制、 市场机制、 目标函数等)等。这些研究成果奠定了MAS在制造控制中应用的基础。但是 ,由于制造 Agent 在信息、 知识和控制上的完全分布 ,每个 Agent 对环境、 对整个问题求解活动及其他Agent 的意图只有部分的、 不完全的知识 ,并且拥有的知识可能互相不一致 ,各个 Agent只能根据不完备的知识与不完整、 不同步的信息做出局部决策。又由于整个系统缺乏类似中央控制的机制 ,因而整个系统的控制和决策往往不能达到最优效果 ,而且不可避免地存在大量难以解决的决策冲突(C onflict)和死锁(Deadlock)。因此 ,对分布式自治制造系统中异构 Agent 间的相互合作以及全局协调机制的研究 ,是分布式自治制造系统最重要 ,也是最基本的问题 ,更是其走向实用所亟待解决的核心问题。协调是指一组 Agent 完成一些集体活动时相互作用的性质。在分布式制造系统中 ,全局协调和优化是一个在多目标动态约束下 ,各类活动和资源的最佳组合和排序的动态求取过程 ,它可以描述为两个子问题 ,即局部调度决策和全局资源协调。由于 “组合爆炸” 现象的存在 ,当前采用的普遍方法是谈判和投标(Neg otiation and Bidding)。谈判被定义为:在开放的、 动态的制造控制环境下 ,拥有任务订单的 Agent(协调者) ,及欲参与任务执行的 Agent (投标者)之间传递各自的资源、 愿望和能力信息 ,反复进行协商 ,直到其中一个Agent 或一组Agent 被选出组成执行该任务的队列的过程。在这个过程中出现的冲突和死锁或者由协调者来解决 ,或者由冲突中的 Agent 自行解决。为了加快谈判过程 ,许多研究工作致力于改进谈判策略和开发支持协商的协议和语言 ,目前已提出了诸如一步谈判、 多步谈判、 合同网等多种谈判策略和协议。分析这种谈判过程 ,可以看出:

(1) 在当前所采用的模型中 ,谈判是基于对谈判者的知识与能力、 讨价还价过程、 收益计算 ,以及子系统的影响(或能力)的平衡的显式表达 ,以可计算的迭代模型模拟社会或生物界的组织形式和进化过程的协调和协作方法;

(2)各个Agent 总是将其他Agent 的局部调度作为其预测信息 ,以计算其自己的局部调度决策。依次地 ,又将决策结果传递给其他 Agent。宏观上看 ,这是一个串行过程。当一个Agent 产生的结果不可接受时 ,又需要进行反复通信和迭代。因而 ,各个 Agent 的内部可以看作是一个局部闭环反馈控制系统 ,而冲突则是其外部扰动;

(3) 全局协调的目标是要完全消解冲突 ,因而各 Agent 总是要利用最新的信息来处理冲突。因此 ,谈判实际上是一种外部合作机制。这种方法在一定程度上解决了开放环境中的 Agent 协调和协作的组合优化问题 ,但是该方法的一个固有缺陷是它只是对社会市场或生物界的组织形式和进化过程的直觉模仿[1 ],尚缺乏对其基本原理、 机制和限制条件的深刻认识和理论上的证明 ,例如 ,在什么条件下谈判的过程是收敛的、 稳定的。如何得到期望的结构或功能等。尤其当系统规模较大 ,而且 Agent 处于信息连续变化的高度紊乱的环境中 (如由于市场的快速变化 ,经常会有一些短期的、 紧急的订单需要及时处理)时 ,有可能引起冲突的传播(即任何两个实体间冲突的解决会触发其他冲突的出现) 。这种特性类似于自催化过程 ,各个制造Agent 间正向先进制造技术的源泉. 科学通报,1998 , 43 -33727. [4 ] 史忠植. 高级人工智能. 北京: 科学出版社, 1998. [5]杨文通 ,王曹 刘志峰 ,等 数字化网络化制造技术北京 电子工业出版社 , [6]王英林 ,刘敏 ,张申生 ,基于Agent的敏捷供应链及相关技术 中国机械工程 , [7]张军 ,赵江洪 网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究 〔机械工程学报 〕 ,

第6篇：地铁智能化信息系统分析

监控系统

电视监控系统主要包括运营闭路电视监控、票务闭路电视监控以及公安视频监控系统。

运营闭路电视监控系统一般供运营、管理人员实时监控车站客流、列车出入站、旅客上下车等情况，是加强运行组织管理，提高效率，确保安全正点地运送旅客的重要手段。发生灾害时，由兼管防灾的调度员或值班员使用本系统随时监控灾害和乘客疏散情况。票务闭路电视监控系统在站长室内设置监控器，实现对车站内的进出闸机、票亭、票务管理室内的图像监控功能。公安视频监控系统主要是对轨道交通各车站进行实时监控，以便及时发现、震慑和打击违法犯罪行为，为查缉破案提供录像取证。

公安视频监控系统一般与运营闭路电视监控系统共用前端摄像机方式实现资源共享，后台控制及显示独立设置。视频流信息可以得到有效管理，相互干扰较小。

目前，轨道交通闭路监控系统采用的视频监控技术可分模拟视频监控、模拟采集+数字传输视频监控和数字视频监控三种。 北京地铁9号线综合监控系统

在北京地铁9号线的综合监控系统建设项目中，采用了由FUJITSU SPARC Enterprise关键业务服务器， PRIMERGY工业标准服务器以及ETERNUS存储系统构成的核心硬件平台解决方案。该解决方案卓越的性能设计和极强的稳定性，以及对基于Solaris平台监控软件的无缝支撑，为北京地铁构建完备监控体系，保障地铁9号线安全顺畅运营奠定了坚实的基础。

由于北京地铁9号线综合监控系统软件基于Solaris平台打造，因此Fujitsu(富士通)在项目中采用了拥有大型机基因，并以强大性能著称于业界的Solaris关键业务服务器FUJITSU SPARC Enterprise M5000作为该系统中央数据库主服务器;在中央数据库的存储平台选择上，则以拥有优异稳定性的FUJITSU ETERNUS DX440中端储存系统为核心。

与此同时，为了实现中央节点与各个分节点之间信息的管理畅通，各分中心节点则引入了FUJITSU SPARC Enterprise M4000关键业务服务器，并配备了兼具灵活、高效、节能以及节约成本等优势的FUJITSU PRIMERGY RX300两路机架式服务器作为备份服务器，从而确保整个地铁线路的畅通以及数据的安全可靠。 房山线综合监控系统、变电站监控以及环境监控系统

北京轨道交通房山线综合监控系统、变电站监控以及环境监控系统均采用国电南瑞自主研发的RT21-ISCS综合监控系统。该系统包含电力、环境与机电设备、信号、火灾告警、屏蔽门、通信集中告警、自动售检票、乘客信息、公共广播、视频监控等多个专业的实时监视和控制，并实现多专业之间的自动联动功能，为北京地铁房山线的自动化运营提供了强有力的技术支撑。

深圳地铁2号线综合监控系统

深圳地铁2号线工程采用信息化深度集成综合监控系统的设计理念，在同一计算机硬件平台和软件体系下，将电力自动化系统SCADA、机电设备监控系统BAS、防灾自动报警系统FAS的各类型设备系统深度集成为一个大型综合监控系统。所有各类机电设备系统从顶到底完整地工作在同一网络平台和同一软件平台上，数据存储在统一的数据库内作为全线信息共享的基础;同时将其他子系统(信号系统SIG、自动售检票系统AFC、乘客信息系统PIS等)的相关信息通过数据接口也接入综合监控系统、不同专业系统之间可方便的进行数据交互，共享信息，首次以深度集成的方式构建地铁数字信息共享平台。

在中央级综合监控中心(位于竹子林车辆段)采用东土电信SICOM6496全千兆三层路由工业以太网交换机;在12个车站采用SICOM6224SM千兆三层路由工业以太网交换机;组成千兆三层路由光纤冗余双环网(A网和B网)，同时传输地铁三大系统SCADA、FAS、BAS，是深圳地铁2号线的骨干传输网络。 深圳地铁5号线综合监控系统

深圳地铁5号线被称之为“关外环线”，是国内一次性开通的最长地铁线路，共设有27个站，达实智能专为提供了支撑地铁运营三大核心系统之一的综合监控系统。

达实智能综合监控系统，将众多分系统集合形成一套自动化总集成系统。通过搭建综合监控平台，将广播系统、乘客信息系统、门禁系统、火灾自动报警系统、电力监控系统、环境与设备监控系统等多个自动化系统的信息集中到一个平台，及时获取信息并处理。这一智能监控系统，有效避免了系统间的接口管理风险，同时使子系统功能及大系统功能最大化。同时，达实智能还引入了PSCADA电力监控系统，保证地铁列车供电安全。 深圳地铁三号线综合监控系统

达实智能承接了深圳地铁三号线的自动化总集成(综合监控)项目。该项目采用分层、分布式结构，从上到下分为中央级、轴心站级、卫星站级，这种构架乃国内首创，在降低工程造价的同时，大大提高了管理效率。

该项目集成和互联了电力监控系统(PSCADA)、环控监控系统(BAS)、安全门系统(PSD)、列车监控系统(ATS)、火灾报警系统(FAS)、传输系统(TS)、广播系统(PA)、闭路电视系统(CCTV)、时钟系统(CLK)、乘客信息系统(PIS)、门禁系统(ACS)等系统，功能齐全，集成度高，提高了地铁管理效率和运行可靠性。工作人员在中控室里，就可了解整个地铁线路电力供电、火灾报警、屏蔽门、列车运行、安防、自动售检票、门禁等子系统是否正常运营，一旦发生事故，就可快速分中央级和车站级两级进行监控处理。这是国内首次采用组群方式实现地铁综合监控。

广州珠江新城旅客自动运输系统(APM)综合监控系统

2010年11月8日下午两点，世界首条全地下、无人驾驶的广州珠江新城旅客自动运输系统(APM)正式开通运营。

国电南瑞科技股份有限公司承担了该线国产综合监控系统的过程设计和实施，这一系统集成了电力监控、环境与机电设备、信号、火灾告警、屏蔽门与防淹门、通信集中告警、线路自动售检票、乘客信息、公共广播、视频监控等多个专业的实时监视和控制，技术水平和运营方式都实现了对现有自动驾驶线路的突破。在保证系统可靠性与高性能的基础上，针对广州珠江新城线的特点，技术人员创造性地设计并实现了各个子系统的联动功能，将各子系统信息充分融合，大大减轻了调度人员的工作强度，提高了运营效率。 广州地铁五号线三重安防系统

据广州地铁公司介绍，五号线采用三重安防系统。该系统主要由周界报警系统、闭路电视监视系统和广播系统三个子系统组成，能够全时、全方位对人或动物进入地铁安全控制范围进行视频和声音报警，有效保障地铁运营安全。

据介绍，广州地铁的车辆段、隧道出入口、变电站等设施体积较大，均设于地面。这些重要设施一旦有外物入侵，将对地铁运营构成安全危害，甚至产生人员伤亡意外。因此，这些设施日常均有铁网围蔽。

五号线使用的安防系统中，周界报警由敷设在金属围敝网上的震动感应电缆来实现入侵报警，并与闭路电视监视系统进行联动，及时显示入侵地点的视频图像。中心周界报警监控终端安装有电子地图软件，当报警信号发出时，能迅速在监控终端对入侵地点进行定位，在报警中心的电子地图上显示报警位置，发送至闭路电视显示报警现场图像信息。与此同时，可通过广播系统进行人工广播或播放预置录音，阻止入侵行为。

自动售票系统

北京地铁多线共用AFC系统(地铁旅客售检票系统)线路中心项目

北京地铁多线共用AFC系统(地铁旅客售检票系统)线路中心项目(简称MLC)，采用了FUJITSU SPARC Enterprise M5000和M8000 Solaris UNIX服务器。凭借产品的高可靠性和强劲性能，富士通将成为确保北京地铁MLC系统稳定不间断运转的坚强后盾。

针对北京地铁MLC项目的需求，富士通分别根据生产系统和灾备生产系统的需求，为其配备了FUJITSU SPARC Enterprise M5000和M8000 Solaris/UNIX服务器及PRIMECLUSTER集群软件构成双机高可靠集群。采用SPARC 64VII四核处理器的FUJITSU SPARC Enterprise Solaris UNIX服务器凭借高可扩展性、高性能的设计、先进的分区技术和对数据中心的出色服务与支持，充分满足了北京地铁对于生产系统中的主数据库服务器、交易服务器、业务处理服务器、监控服务器、访问服务器的应用需求，以及相应的备份生产服务器的支撑，从而确保了北京地铁MLC系统的不间断高可靠运行。

富士通方面强调：“针对北京地铁MLC系统的实际需求，我们为其设计了一整套以SPARC Enterprise UNIX服务器为核心的解决方案，使北京地铁MLC系统在有效提升性能的同时，避免停机和其它硬件变更，并有效节约成本。同时，富士通还引入了“动态资源调整“功能，实现在系统不间断运行时，根据业务应用即时按需调整、分配资源，达到最大化的系统利用率。”

北京地铁亦庄线自动售检票系统

亦庄线是连接北京市中心城和亦庄新城的轻轨线路，起点为地铁5号线宋家庄站南侧，终点为亦庄规划区东边界的亦庄火车站，全长23.2公里、共14座车站。作为亦庄线和北京智能交通建设的重要内容，AFC系统建设至关重要，经过严格筛选，方正国际凭借丰富的国际经验和综合实力从众多的AFC供应商中脱颖而出。

亦庄线采用了非接触式IC卡AFC系统，其设备软件是方正国际自主设计开发的，人性化和多种制式的兼容是其最大优势。据介绍，该AFC系统主要包括票务中心系统、维修中心系统、培训中心系统、自动售票机、半自动售票机、自动检票机、自动查询机、便携式检票机、车票、网络设备及其它附属设备/设施等。在整个检票过程中，卡与机无需接触，大大提高乘客检票的便捷性。

而在票制的设计上，方正国际为亦庄线提供了两种制式，即以计程制为基本票制，以计时制为辅助票制。同时，该系统还实现轨道交通AFC清算管理中心、线路中心、车站等三级管理，并实现城市交通一卡通和轨道交通一票通的封闭式票务管理，从而有效满足北京市智能交通一体化建设和未来规划。 北京地铁八号线二期AFC系统

北京地铁八号线二期AFC系统自动售票机(TVM)、自动查询机(TCM)、半自动售/补票机(BOM)由AFC供应商广电运通提供。据悉，广电运通同时还将为北京地铁大兴线、亦庄线及八号线二期等线路提供纸币找零模块。

据了解，此次广电运通提供给北京地铁8号线二期的自动售票机将具备纸币找零功能，以缓解硬币短缺找零难的问题，其中机器里面的纸币找零模块将全部采用广电运通的纸币出钞机芯。

在北京地铁目前已经开通及正在建设的十余条线路中，广电运通自动售票机已经在1号线、2号线、八通线、8号线二期等线路中得以应用，其中在2008年北京奥运期间，由广电运通提供自动售票设备的1号线、2号线和八通线均经受住了超大客流的考验，性能达到世界领先水平。

据了解，广电运通此次提供给8号线二期的自动售票机在造型设计及操作性能也得到了较大的提升，外形设计更符合人体工学，并大量地参考了国外建筑指引标识，运用大量的图形取代现有中英文提示，指示更直观，操作更简单，不仅让乘客购票乘车更加方便，也为地铁业主提高了运营效率，创造更多价值。 深圳地铁龙华线自动售检票系统

深圳地铁龙华线(4号线)是深港两地合作的第一个大型基础设施建设工程，达实智能为该项目提供了全程自动售检票系统和门禁系统工程。

全程自动售检票系统实现了轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等全过程自动处理，是城市轨道交通运营的核心系统之一。

同时，门禁系统通过集中统一的管理，确保地铁安全运营，防止了非授权人员进入限制区域。

深圳地铁2号线AFC系统

深圳地铁2号线AFC项目由东土自主研发的SICOM62

24、SICOM6496系列三层千兆工业以太网交换机组成骨干网络，完成各个站间数据隔离与通信，每个路段单独形成双环网的网路结构，并与中央计算机系统通过千兆连接，保证数据的畅通和可靠性。 通信系统

信号系统是确保列车之间安全距离的专业设备，同时也是控制列车运行、决定运营间隔的关键。既有信号系统基于轨旁固定位的设备来控制列车运行，受设备安装位置和距离的限制，行车效率不高，不利于进一步增加线网运力。而CBTC是基于无线通信的列车控制系统，是目前世界上最先进的信号系统，在安全得到进一步保障的前提下，可大大缩小短前后2列车之间的追踪距离，提高系统运行效率，为列车的进一步增能、输送更多客流提供了较大的上升空间。

北京地铁4号线通信系统

北京地铁4号线的通信系统采用了摩托罗拉公司的TETRA数字集群无线通信系统。摩托罗拉此次提供的TETRA数字集群无线通信解决方案包括无线机群交换设备、基站、便携电台，以及为北京地铁4号线运营实际需求而开发的各种应用。 北京地铁10号线二期与8号线通信系统

上海西门子数字程控通信系统有限公司(SBCS)为北京地铁10号线二期与8号线提供专用传输系统及公务电话系统，包括开放式传输网络(OTN)以及HiPath系列产品。这些方案和项目都运用到了西门子先进的技术产品，如HiPath 4000、HiPath 3800以及成熟的OTN系统。此套全方位的通信系统将给北京地铁带来安全稳定的信息传输网络，并有效减少通信成本。

此项目中所采用的技术可在故障状态下实现自动网络重构，将系统不可用时间降至最低。即使发生故障时，网络自愈时间也非常短，语音通话在网络自愈过程中不会被中断。因此，在西门子OTN开放式传输网络串联下，北京地铁几乎不会因为局部的故障而导致整条地铁瘫痪，大大保证了乘客的利益。其次，由西门子HiPath 4000、HiPath 3800和IP终端所构建的通信网络覆盖了10号线的每个站点，从而保证地铁内部的沟通畅通无阻。 北京地铁昌平线无线通信专用网络子系统

全球无线和广播基础设施领域专家安弗施无线射频系统公司(RFS)是北京地铁昌平线通信系统建设项目中TETRA(Terrestrial Trunked Radio)集群无线通信专用网络子系统的集成商，为该地铁提供全程专用通信无线覆盖。安弗施为昌平线地铁提供交钥匙型的整体隧道TETRA集群无线通信专用网络和服务，负责包括现场调研、系统设计、TETRA交换设备、基站、泄漏电缆、直放站等相关设备供货、安装督导、设备调试、系统验收、项目管理和文件资料整理等全方位的服务提供。

北京地铁昌平线TETRA无线通信网络覆盖设计以安弗施 RADIAFLEX® 泄漏电缆为基础，结合其他有源和无源产品，包括新型TETRA光纤直放站、室内分布天线、基站天线以及相关配件等产品，形成完整的交钥匙型解决方案。通过采用尖端的故障安全技术和冗余设计理念，完全满足专网通信的“五个九”可用性目标，且完全支持系统将来的升级与扩展。

在本次项目中，针对昌平线地铁站间距较长的特点，RFS专门在隧道覆盖方案设计中使用了创新型的TETRA光纤直放站产品来实现可靠的信号中继，这也是近几年国内采用TETRA光纤直放站设备数量最多的地铁项目之一。这款TETRA光纤直放站产品是RFS专门设计应用于狭长隧道环境下的地铁专用通信网络扩展覆盖，具有高可靠性、高抗干扰性和易于管理的特点，同时，支持网管软件方便地对近端机和远端机进行管理。 深圳地铁2号线信号系统

深圳地铁2号线是2011年大运会专线，前不久投入了试运行。卡斯柯信号有限公司作为该项目的信号系统集成商，承担了所有的项目设计和调试工作。该线采用了曾成功服务于2008北京奥运会和2010上海世博会的Urbalis888网络化CBTC列车自动控制系统，并创造了地铁建设历史上信号最短工期纪录。

Urbalis888网络化CBTC列车自动控制系统是目前全世界最完善的轨道交通信号系统。此次是该系统首次应用于深圳地铁，国产化率高达80%，不仅大幅降低了初期的建设成本，也减少了后期的维护成本，性能却丝毫不受影响。新信号系统的运行，使深圳地铁2号线运营的可靠性和稳定性显著提高;成熟而灵活的移动闭塞技术，则使深圳地铁2号线的列车运行更加平稳，大大提升了旅客乘坐的舒适度;而旅客最明显的感受可能就是在站台等候的时间将越来越短，系统正式运行后，最短行车间隔可达90秒，对缓解深圳交通拥堵的现状、方便市民出行将起到关键性作用。 安防系统

市轨道交通新线的不断建设，为了最大限度地确保乘客出行与轨道交通安全，为地铁营造安全祥和的客运环境，地铁的安防系统建设、安全运营管理的重要性日益凸显。

地铁的安防系统建设必须根据轨道交通实际情况，按照相关的安全技术防范技术规范进行设计及建设。安全运营管理必须结合已有的安防系统及非传统安全技术防范手段，实现轨道交通日常治安事件的控制、突发事件的处置以及应对恐怖活动。 广州地铁五号线安防系统

道交通五号线首期工程(口至文冲段)正线线路全长32 km，其中29.79km为地下线路，2km为高架线路。线路西起芳村区的口，东至黄埔的文冲站，从东往西依次设置24座车站，设1个车辆段，1个控制中心。车辆段选址在鱼珠，负责五号线的停车及检修工作。控制中心设于鱼珠车辆段内。

车辆段安防系统主要用于车辆段段内的人身财产安全和生产基地的防盗、防破坏监控管理，通过该系统设备的设置，以实现车辆段的智能化、多方位、全天候的现代化先进管理，以确保地铁车辆段正常、有序地作业生产，从而保障地铁运营的正常进行。主要由三个子系统组成：周界报警系统、闭路电视监控系统、广播系统。

高架区间出入隧道口处设置的安防系统为车辆段安防系统的延伸，主要由周界报警和闭路电视监控系统两个子系统组成。

沿隧道口围蔽设置震动电缆和摄像机，报警信号及视频图像传输至鱼珠车辆段监控中心统一进行监控和管理，前端摄像机设备(含周界报警系统)电源由就近车站通信设备房内UPS系统提供，光缆线路利用五号线专用通信系统沿地铁线路敷设的光缆中的备用纤芯。 广州五号线周界报警系统

周界报警系统主要通过设置震动感应电缆的方式实现。周界防范报警系统包括需要设置区段的震动感应电缆、震动感应器(室外前端处理单元)、震动电缆连接器(室外串接单元)、周界防范报警中心终端接收处理单元、周界报警联动控制器和系统管理等。

系统沿车辆段、周边隧道口围蔽(金属扩张网)设置震动感应电缆、震动电缆及连接单元直接绑扎固定在金属扩张网上。震动电缆的固定高度按距地面1.5m设置，同时配以相应的报警处理单元、连接单元、终端负载单元、网络接口单元和防雷单元及电源模块等。

列车经过时、刮风下雨和打雷时会导致扩张网的震动。因此，震动感应电缆要求具有自识别功能，排除风、雨、雷电和车辆通行造成的震动干扰。每一根震动电缆根据围蔽的实际机械特性建立一条随位置不同的灵敏度曲线而不是只有一个报警值，使报警系统的报警阈值，达到与实际现场环境高度吻合，最大限度避免误报和漏报。

当电缆检测到震动信号时，报警系统可通过设定时间窗口、震动次数和震动强度来定义报警事件，做到对真正的攀爬或破坏围墙的行为发出报警信号，而对老鼠、猫、狗等小动物的一次性冲击围界不予理会;当电缆检测到一个真正的报警事件时，报警系统能精确显示报警位置，定位精度不应大于10米，且能与视频监控系统联动，提高系统的安全防范等级，具有误报率低、不受地形和环境限制、安全性高等特点。

在监控中心(鱼珠OCC消防控制室)设置周界报警系统监控终端，对入侵行为进行报警，并与闭路电视监控系统进行联动，及时显示入侵地点的视频图像。当有人在攀爬或破坏车辆段周界金属扩张网时，系统能够及时向值班人员发出可听、可视的报警信息，并且能迅速在电子地图上对入侵地点进行定位。 广州五号线广播系统

广播系统主要用于对入侵行为进行阻止。当周界报警系统发出报警信号，并经中心值班人员确认有入侵行为正在发生时，值班人员可通过设置于监控中心的广播操作台(含话筒)进行人工广播或播放预置录音，以达到阻止入侵行为的目的。

通过控制广播操作台，可实现以下功能：编组广播功能，对任意一个区域、多个区域、全部区域进行广播; 话筒/语音合成广播，话筒为单路，语音合成分为0-9共10段不同内容(可扩充)，总的存储时间应不短于600秒，语音内容能方便的更改;编程功能，用于人工对段内广播的编组设定、语音合成信息键位与内容设定等;监听选择模式，可对语音合成的广播内容进行监听。 广州五号线系统联动

当周界报警系统发出报警信号后，该系统报警监控平台可对入侵发生地点进行定位，并在报警中心的电子地图上用红色亮点的闪烁显示报警位置，显示报警位置参数，发送联动信息至闭路电视监控系统，将附近的摄像机镜头对准入侵发生地点，同时监控中心液晶监控器显示内容自动切换到该路视频，显示报警现场图像信息，从入侵行为发生到监控器上显示入侵地点视频图像的联动反应时间应不小于3s。同时可通过广播系统对该广播区域进行人工广播或播放预置录音，以达到阻止入侵行为发生的目的。 门禁系统

保证授权人员在受控情况下方便地进入设备及管理区域，防止非授权人员进入限制区域，在车站、车辆段的设备房及管理用房设置门禁系统。一般为集中式管理系统，分为中央与车站两级管理，中央、车站和现场三级控制方式，并预留与线网授权中心的接口。系统运行模式分为在线、离线、灾害三种模式，并且可根据不同情况进行转换。

门禁系统由中央级设备、车站/车辆段级设备、现场级设备和连接中心与各车站/车辆段的传输网络等构成。

门禁系统采用分布式控制和集中监控管理的运行方式。在车站级，为确保主控制器与该地控制器之间通信可靠性，采用RS485环型总线或双总线形式，数据交换速率快，可靠性高，在网络发生故障时，分布在各处的智能门禁控制器能继续按照预先设定的程序对出入口进行管理。

由于地铁线路越来越多，对于各线门禁系统设置集中的门禁授权中心，规范门禁系统，采用通用的数据格式、总线及传输方式，将是门禁系统新的发展方向。

随着地铁建设发展，安防方面涉及的内容和范围将不断补充完善。近来，广州地铁对于在建新线提出设置单独的全线安防系统项目，目前主要的运用范围是以下两方面：车辆段与综合基地安防和区间出入隧道口、高架桥区间、主变电站的安防方面，是对原有安全技术防范的扩展补充。 供电系统

广州市地铁四号线供电系统

广州地铁四号线(车坡南～黄阁段)作为广州第一条高架地铁线路，同时也是我国国内第一条采用直线电机运载系统的地铁线路，由于直线电机运载系统采用非黏着电磁牵引驱动方式，具有爬坡能力强、曲线转弯半径小、运行噪音小、能耗低、环保等优点。为此，广州地铁四号线首次在国内采用了直流DC1500V三轨接触网(钢铝复合轨)接触轨系统、复合材料电缆支架和复合材料疏散平台。该项目直流DC1500V三轨接触轨系统为下接触受流方式，采用整体绝缘支架，结合先进、合理的施工工艺技术，可以实现系统运营少维护甚至是免维护;复合材料电缆支架和复合材料疏散平台，具有抗腐蚀性强、寿命长的特点，不仅实现了绝缘安装，而且有效地减少了杂散电流对地铁车站、隧道结构钢筋的腐蚀，有利于地铁车站、隧道结构的保护。

显示系统

作为地铁信息化的一个重要组成部分，交通显示设备一直是地铁系统关注的重点，广州地铁在对比了目前国内各大交通显示设备制造厂商之后，最终选取了三星超视频液晶拼接墙显示产品，一共采购了96台三星460UT，主要应用于广州地铁广佛线和5号线的信息发布及地铁PIS系统显示应用，通过第二代积木互联技术(Samsung ID2)，全新超高清图像管理系统(Samsung UD)，智能远程多媒体发布系统(MagicInfo)等多项核心技术应用，建立了稳定可靠、方便快捷的地铁显示信息化平台，更进一步增强了广州地铁自身的发展动力。

地铁客流实时信息显示系统

上海使用“地铁客流实时信息显示系统”，乘客在各座车站、列车以及上海地铁网站上，都能轻松获取地铁运营相关信息，成为非正常运营状态下指导出行的新向导。

该系统试运行初期酌情辅以人工调节干预，来增强显示的准确性。上海地铁利用列车实时载重计算等技术手段，进一步提高运营状态自动描述的精准度，不断完善系统功能。

该系统开通初期，乘客可以通过车站站台、车厢显示屏、自助查询屏以及上海地铁网站三种主要载体，分别针对候车时、乘坐时、出门前三类空间和需求，实现快捷查询与乘行方便选择。此外，设置在换乘车站的动态显示屏以及乘客智能查询屏也将显示全网三色图，乘客还可以在智能查询屏上查询历史运营状态记录。当地铁运营处于非正常状态，尤其是遇到突发故障时，运营信息将通过广播、移动电视以及上海地铁网站、东方网等网络媒体同步发布。

第7篇：智能化教学管理信息系统的应用和实践

学校教学管理是一项复杂的工作,其中涉及到人、财、物等多方面的管理内容,在传统的管理方式下,由于受到各种因素的影响,使得传统的教学管理工作漏洞普遍存在,管理效率始终无法获得有效提升。而随着计算机技术的发展与广泛运用,学校管理也逐渐向信息化管理的方向发展。

一、当前学校管理信息系统建设存在的不足

功能不完善。我们在针对学校管理信息系统建设的过程中发现,很多系统的功能都具有单一性,往往都集中在学生管理和教师管理的方面,其中包括教学计划、课程安排、教材管理等内容,而其他方面的内容却较少,如教学过程的管理、实践教学的管理、教学设备的管理等等,这些内容涉及的较少,同时针对教学设备的利用效率、学校资源的管理等方面的内容和很少。

综合进度较低。当前,有大部分的学校在进行信息系统的开发与建设时,都集中在课程管理、学生管理以及学籍管理等方面,虽然大部分系统中都包含这些功能,从某一专业的功能方面来看,似乎这种使用方便、内容简单的系统更加受欢迎,但是从全局方面考虑,这些功能单一的系没有与网络和社会的发展、教育体制的进步等方面的内容实现综合的进步,呈现出一定的滞后性。

缺乏较强的数据挖掘能力。当前大部分的学校管理信息系统都能够实现强大的数据信息记载和存储的功能的,但是在智能化和自动化方面却较差,对于网络的利用也往往停留在对数据信息的传递与共享,却无法实现深层次的数据挖掘功能,无法按照管理的要求提供深入的咨询信息和统计信息。

无法体现学校管理的质的变化。现行学校管理信息系统最突出的不足是:仅停留在用计算机代替传统手工书写、计算、显示、存储、打印的低层次应用上,未能体现出数字化技术给学校管理带来的质的变化,未能反映当前新的教育理念、经营思想和管理模式。仍现着传统管理方式过分注重结果的做法,没有充分利用数字技术所带来的自动功能,对于大量教学过程来说,完全可以通过合理的设计,而使其管理自动化,弥补传统管理的不足,展示出数字化管理的真正的魅力所在。所以,还需要进一步加以研究和完善。

二、智能化教学管理信息系统的构建与应用

1.对教学设备的集中管理

在教学设备中,包括远程控制系统、视频系统、通信系统以及计算机网络系统等等,通过先进的计算机信息技术实现对教学设备的管理,并且依托网络依据,实现对所有设备的统一和集中管理,无论处在网络上的任何位置,只有获得授权之后,就能够实现对教学设备的控制与管理。在多媒体教室的建设方面,需要配备相应的视频系统,除了实现自动化管理之外,也能够通过远程监控实现对设备的管理与保护。在内部通信系统的管理方面,一般可以通过总控制室与各个教室之间建立起网络电话技术,教室可以与控制中心直接取得联系,以此来实现即时管理。在计算机网络系统的管理方面,要对整个校园内的多媒体教室进行分布式管理,通过校园网络形成一个完整的客户服务器结构,通过总控制器向其他的控制点发出消息,管理员能够及时实现对设备的维护与管理。

2.校园资源全面整合

一方面,实现校园网络的设备安全建设,将防盗设备与通信平台有效的结合,这样在发生意外事故时,便能够及时向相关的部门发出警报,在学校警卫人员的通信设备上也会出现相应的报警提示。另一方面,对校园信息管理系统的建设,要将多媒体教室的管理信息与总控制中心的通信系统相结合,形成一个有机的整体,才能够实现对整个教室管理系统的控制与维护。在数据中心的建设方面,为了满足智能化的管理要求,需要建立统一的数据中心,并且对数据库的数据分析和挖掘功能进行深入的拓展,方便多媒体教室的集中化管理。另外,在校园管理实现统一身份认证的IC卡制度以外,实现校园一卡通服务,通过统一的校园服务平台的建设,通过短信平台、通信平台等为学校教学管理信息系统的运用提供技术支撑,以此来实现校园管理系统持续、稳定的运行。

3.科学合理的管理使用理念

要加强学校各个部门之间的交流与合作,制定长远的教学管理计划,通过教务管理、设备管理、学生管理等多部门的信息化,实现统一的管理。为了实现多媒体教学管理的统一性,需要以专业化的发展方向为主导,积极研发与学校自身管理目标相适应的管理目标,根据国家教育部门的相关政策,制定多媒体教室建设的统一技术标准,支持多媒体教室持续发展。通过远程教学模式实现学生的自主学习,根据教学目标制定多媒体教室教学的内容与目标,通过互联网技术的支持,自动生成包括教学实况、屏幕图像等内容,从而有效的弥补教室资源不足的问题,同时能够使优秀教师的作用获得充分发挥。同时要重视校园文化的建设,将信息技术运用到学校管理活动的各个环节中,充分发挥其制约和规范的作用,促进校园文明的建设与发展。 结束语:

在新课程改革不断深化与完善的大背景下,学校管理信息系统的智能化程度也必然要随之进行不断改进,才能够适应当前社会和经济发展对教学管理提出的新要求,从而促进学校教学管理效率的不断提升,实现我国教育改革的全面推进。

第8篇：解析山东蓝翔智能化教学管理信息系统

山东蓝翔投入上千万资金建设现代化教学信息系统。600多个节点覆盖教学全场所、全方位、全过程，信息汇集到信息中心，信息中心由教务人员进行现场掌握信息，通过音频和视频系统听到和看到教师讲课的内容，并且可以和教师当场对话，加强了师生的自我约束能力。教学信息系统从外在角度提高内在质量，使我校教学管理步入现代化、科学化的轨道。

学校教学信息通过与互联网的对接，蓝翔学生的家人可在世界任何一个国家通过网络看到学生在校实时上课表现，是我们的教学和管理公开透明，接受社会和家长的有效监督。同时还能在全校召开视频会议，播放教学视频、现场转播学校大型活动等，信号从学校礼堂、运动场等汇集到信息中心，信息中心再通过输出通道将信息发送到教室或者大屏幕上，学生在室内通过电视、室外通过大屏幕即可观看收听。

第9篇：智能一卡通人口信息管理门禁子系统功能及技术说明

智能一卡通人口信息管理门禁子系统

(1)人口信息管理门禁控制器

a.人口信息管理门禁控制器能识别第二代身份证、居住证、IC卡、手机NFC及手机APP。

b.人口信息管理门禁控制器能通过房东卡完成租户信息自助登记，对租户发卡/销卡管理，采集到的租户登记信息实时回传到市实有人口管理系统。

c.门内开锁，通过门内开关开门。

d.刷卡开锁，通过已授权卡片开门。

e.求助对讲，向管理中心发起对讲，值班员在通话时可在中心管理机上看到门禁一体机近景摄像头的画面。

f.人口信息管理门禁控制器能抓拍近景人脸正面照，同时联动高清摄像头抓拍门口远景(场景)，以便查看周边环境，容易发现尾随人员，所有开锁事件同时联动抓拍近景摄像头和远景摄像头的图像各2张。

g.采集到的进出门禁记录连同抓拍图像，实时回传人口信息管理门禁服务器。

h.网络故障发生时，人口信息管理门禁控制器可缓存48小时内进出门禁记录和抓拍图像，当网络恢复时自动回传缓存数据到人口信息管理门禁服务器。

i.开门超时报警，实时检测门开关状态，开门超时触发声光报警器报警，报警事件上报人口信息管理门禁服务器。

j.防拆报警，触发声光报警器报警，报警事件上报市实有人口管理系统，管理中心实时收到警情并通知附近巡逻保安迅速赶到现场。

k.支持可扩展手机APP视频对讲和开锁功能，提供手机app远程对讲开锁。即人口信息管理门禁控制器通过拨打房号，呼叫住(租)户手机app，可视频通话对讲、开锁。

l.支持VOIP座机对讲开锁，即人口信息管理门禁控制器通过拨打房号对应的SIP电话号码，与住户的VOIP座机对讲，开锁。实现免费电话功能。

m.支持固定电话座机，手机对讲，开锁，即人口信息管理门禁控制器通过拨打房号，呼叫住(租)户登记的手机或座机，可通话对讲开锁。

n.人口信息管理门禁控制器的产品形态多样，覆盖单一门禁刷卡功能，带显示屏幕功能，7寸以上大屏幕广告扩展功能等多种形态。满足不同社区选型和部署要求。

o.人口信息管理门禁控制器支持与楼栋单元内的室内分机对讲，新建小区部署室内分机可与人口信息管理门禁控制器视频对讲，开锁。

p.人口信息管理门禁控制器能支持接入现有***区人口信息管理门禁管理平台。

q.人口信息管理门禁控制器能扩展为智能一卡通(包括梯控、停车场等在一个管理中心统一授权)，满足社区建设一卡一库一平台的一卡通管理。

r.★厂家需拥有国家质量监督局质量检测报告、公安部型式检验报告、ISO9001体系认证、ROHS证书及门禁系统相关软件著作权等。

s.需提供相关案例证明。

t.人口信息管理门禁控制器支持多种联网模式。

(2)室内分机(选配)

本项目部分小区如果为新建小区，住户房屋内可以选择安装室内分机;与小区入口，楼栋单元入口的人口信息管理门禁进行可视对讲，开锁。包括以下功能：

a.可视呼叫对讲、开锁

b.视频监视

c.信息服务

d.访客留影留言

e.支持8路安防

f.支持设备在线检测与升级

g.可扩展智能家居,在线商超,物业服务等功能.

(3)中心管理机

a.求助对讲，开锁，人口信息管理门禁控制器向管理中心发起对讲，值班员在通话时可在中心管理机上看到人口信息管理门禁控制器近景摄像头的画面;触摸按键开锁。

b.视频监控人口信息管理门禁控制器近景摄像头的画面，可切换监控的设备。

c.可支持室内分机求助对讲，报警;中心管理机进行接警处理，报警记录查询。

(4)智能电机锁

a. 掉电开锁，当停止供电时门锁自动打开;

b.当智能电机锁内置门内开关，可不要求独立的门内开关。

(5)管理平台

本期项目所有前端门禁设备支持接入***区实有人口管理系统。统一管理，远程状态查看，升级维护。门禁设备管理，小区，楼栋单元，房屋数据的管理。

全中文管理界面。人性化的中文操作界面，交互式的控制结构。

布控报警：通缉犯，重点人群，嫌疑人的布控，人员登记或门禁记录触发报警。支持关爱人群监测功能。

可与停车场/门禁/考勤/消费/通道等子系统实现智能一卡通。

支持联动功能。可实现消防联动，当出现在火警等情况时，由中心统一开启出入通道，结合视频实时监控。

具备防火墙防护功能。支持DDoS攻击防护、端口扫描防护、主动入侵检测等功能。

(6)卡片管理

a.针对采用IC卡授权开门，通过系统绑定身份信息后方可使用;

b.在管理平台录入持卡人身份信息通过二代身份证识别器完成，信息完整;

c.卡片授权至门禁要具有时效性，授权时根据管理要求，对IC卡的使用时段进行锁定。如授权有效期为三个月，则三个月后该IC卡自动失效，如需继续使用，则需至管理中心再次续期即可。

d.系统支持IC卡的授权发卡、删卡、注销操作。

e.系统可扩展支持CPU卡、身份证、手机NFC、手机APP等。

f.需提供非接触式集成电路卡读写机程序软件著作权登记书。

视频监控子系统

(1)数字高清网络摄像机

a.采用100万以上像素，分辨率为720p或1080p;

(2)数字高清网络录像机

a.要求每路摄像头视频数据保存超过100小时*30天，容量计算=【2M×3600(秒)×100(小时)×1(路数)×30(天数)】/【8×10100】=633GB。

(3)视频监控管理台

a.采用全高清电视监视画面，可通过HDMI切换器切换视频源。

设备安装及布线要求

a. 人口信息管理门禁控制器宜安装在门外离地1.45-1.55米高的位置，通过RVV8*0.3mm的线与285*225*95mm的电气箱连接。

b.出门开关宜安装在门外离地1.45-1.55米高的位置，通过RVV4*0.5mm的线与人口信息管理门禁机连接。

c.门磁开关应装置于门上，检测门开关的状态，通过RVV2*0. 5mm的线与设备箱连接。

d.在各房屋部署1台全功能高清网络摄像机，超五类双绞线和RVV2*0. 5mm与设备箱连接。

e.供电：监控点电源就近从市电接引，同时配备漏电重合闸开关和空气开关等，采用电力电缆将市电引至前端各监控点。

f.本期工程门禁系统各设备、箱体就近接地，服务器交换机等设备接至原有设备机柜保护地排：

g.设备机箱具有防拆报警、防水、防雷等功能;

i.工程布线采用PVC线槽明装和隐蔽布线方法，做好接口的隐藏，不让线外露，防止剪线破坏;

工程中信号线与电源线都分别在信号线槽和交流电源线槽走线;当信号线与电源线布放时，要求走线路由遵循捷径、安全、避免交叉的原则，应注意分区布放和上线方式，并预留位置以便今后的扩容;要求工程布放的电缆两端贴好标签。

系统先进性功能要求

a.要求前端人口信息管理门禁控制器后续可以通过系统升级支持手机APP远程对讲开锁功能。

b.支持VOIP座机对讲开锁，即人口信息管理门禁控制器通过拨打房号对应的SIP电话号码，与住户的VOIP座机对讲，开锁。实现免费电话功能。

c.支持固定电话座机，手机对讲，开锁，即人口信息管理门禁控制器通过拨打房号，呼叫住(租)户登记的手机或座机，可通话对讲开锁。