面向多传感器智能监控系统的技术研究论文（推荐五篇）

第一篇：面向多传感器智能监控系统的技术研究论文

1概述

在视频监控领域中，其传统技术手段都是通过人员来实现人工监控动态目标，而这种监控方式的最大问题就在于人员容易疲劳，难以实现对每路视频信号的实时监控，在出现突发事件的情况下，报警精确度也比较差，经常出现误报、漏报现象，要实现数据的事后分析也比较困难。所以，为了能够彻底解决这些问题，人们将基于计算机视觉的控制技术引入到视频监控系统中，经过多年发展，已经逐渐发展成为一种新型的视频监控技术，即智能视频监控。本文主要设计一种基于声光联合定位的多摄像头智能化监控方案，其工作流程可以概括为：通过声源对目标进行自动定位处理，然后再利用高性能的云台驱动系统来实现对特定动态目标的快速跟踪与监控。

2智能视频监控系统的构成文中智能视频监控系统的硬件结构中主要包括视频采集控制模块、服务器模块以及行为理解和决策模块等。在整个智能监控系统的部署应用中，主要采用分布式的控制方式，将每个节点都作为相对独立的子系统来使用。所以，在每个节点中，都包括了音频和视频信号采集组件、防护罩以及云台控制组件等。

对于系统中的视频采集控制模块，主要将摄像机作为目标信息获取的设备，通过各种类型的CCD图像传感器部件，将采集到的输出信号经过视频信号处理电路后，将其转换为标准的视频信号，然后再通过以太网传送到服务器端，这样就可以对其进行包括压缩和解码在内的一系列处理。

对于系统的服务器端，又可以分为三个不同的子模块，分别是视频编码解码、视频处理以及窗口界面等。通常，在视频的编码子模块中都采用MPEG-4视频压缩标准，实现对采集控制模块所传送过来的视频信号的压缩编码;而视频解码模块则可以完成对码流的实时解码与播放;视频的处理模块，则能够实现视场内运动目标的自动检测与实时识别，从而实时掌握和获取目标的状态信息。对于系统中的行为理解与决策模块，主要功能就是通过初步处理后的图像数据，对其中的目标特性进行进一步的深入分析和挖掘，从而实现对视场内各种类型目标行为的深度理解，完成对客观场景的最终解释过程，为智能化系统的决策提供支持。在该模块中，还包括了三个组件，即：理解、状态估计与决策推理等。

3关键技术研究

3.1云台控制系统与技术

可以将监测获取的目标位置输入到云台控制系统中，作为其输入信号使用，从而实现云台跟随运动目标移动的控制过程，将运动目标一直位于系统监控视场的中心。在此过程中，为了能够为云台的跟踪提供灵敏的响应速度以及较高的跟踪精度，可以在系统中设置多个控制和调节器件，分别实现对位置、转速和电流的调节和控制。针对那些快速移动的目标，为了能够对其进行精确跟踪，采用永磁直流力矩电动机作为执行元件，这也是考虑到这种元件更适用于高精度的位置伺服系统以及低速的控制系统中。

3.2运动目标检测技术

现在所广泛采用的运动目标检测，就是要从连续变换的序列图像中，将发生变化的区域进行识别、分割处理。一种常用的检测算法为帧间差分法，可以较好地使用环境的变换，完成对运动目标的检测，但该算法所得到的像素点不够完整，因此需要对其进行形态学处理，进而得到更加完整的运动目标。在对监控图像进行处理之前都需要预处理过程，从而消除由于各种因素所造成的噪声，这些因素主要包括天气、光照强度、传感器质量等，进而改善图像的质量和效果，便于后续操作与处理过程的实施。

接着，就需要通过数学形态学理论对得到的运动目标图像进行处理，进而在保持其原本形状的情况下，将与图像中目标不相干部分剔除掉。经过数学形态学的处理过程后，就能够将图像中的一些孤立点和小的空洞消除掉。不过，图像中所存在的一些尺度较大的空洞则难以有效消除，所以，还需要设计连通性区域检测过程，这样，所有的图像中存在的空洞就进本消除，从而保证了获取的运动目标更加完整。

3.3声源定位技术

在某个空间平面中麦克风位置确定的情况下，如果假设声源S的位置点坐标为(x, y)，则充分考虑声源与接收点位置的差异，将声音到达各个接收器的时间差表示为t。

其中，1 t 表示第1和第2个接收器的声音时间差，2 t 表示第1和第3个接收器所收到的声音时间差，而v表示大气中声音的传播速度。所以，通过上面的式子，利用计算机对1 t 和 2 t 进行测量，进而就可以得到声源点的具体坐标位置。

4实验结果与分析

在实验室中，可以就文中系统所涉及的技术进行仿真实验。基于声源的定位算法利用C语言编码，硬件以8051单片机为平台;对于运动目标的检测试验则选用一般的PC机。

对于声源定位算法，主要在距离声源测试点5m左右的范围内完成测试过程，经过试验准确获得了目标位置，且测量结果的误差精度为mm级别。

云台控制系统的仿真主要通过Simulink来完成系统的建模与仿真过程，试验结果表明，如果将阶跃信号输入系统，则可以将稳态误差控制在0值，说明定位精度较高;如果输入为正弦信号，则系统输出能够对输入成功响应，这也反映了系统的跟随性能较好，可以满足设计的基本需求。如果采用了数字控制系统，则系统的动态性能会更高。

运动目标的检测，在运动目标提取过程中没有对摄像机的运动进行考虑，只针对室内环境中的人体视频序列，以及室外环境中的运动车辆视频序列，利用相邻三帧差分方法进行测试，检测结果表明算法能够较好地提取运动目标。

5结语

论文中设计了一种智能化的视频监控系统方案，该方案利用声源定位技术来实现目标快速定位，通过相邻三帧图像序列的差分方法实现运动目标提取。系统能够对摄像机的姿态进行实时调整和控制，完成对高速运动目标的精确跟踪。在仿真实验的基础上，对这些技术进行了验证，说明了文中所采用方法的可行性。

第二篇：路灯智能监控系统方案

路灯智能监控系统方案

一、系统简介

路灯智能监控系统采用了先进的数字信号处理技术、电源管理技术、无线通信技术、数据库管理技术等，实现城市路灯照明系统的遥测遥控和路灯节能功能，是现代意义的城市路灯综合管理系统。在通信和软件处理方式上，系统通过GPRS无线通讯技术完成数据采集、传输、处理的功能。通过对道路照明设备的分布式控制和数字化管理，可以实时监控路灯照明设备实时在线控制，降低管理成本，做到无人值守。

二、系统功能

 监控中心集中数据管理和监控，实现目标锁定、快速查找等操作，支持中心监控分级管理，可设立多个分控中心，网络可分区分片管理，组建大型路灯控制系统；

 自定义控制策略，分时间段控制道路两侧路灯全亮、全关、隔杆亮灯，用户能够根据当地情况灵活调整时间控制路灯，全亮、全关、隔杆亮灯；  采用Internet技术和GPRS无线网络，实现远程分布式远程控制；  采用高性能DCSK调制的电力线载波通信技术，实现同一电力网络下路灯的独立控制，自动中继功能保证通信距离全路段覆盖；  路灯故障检测功能，主动上报故障路灯位置；

 服务器离线状态下，系统可以按照指定时间自动控制路灯开关。

三、系统原理

系统构架框如图所示。

系统中各线路集中器利用电力线载波通讯与各路灯控制器进行通讯，发送和收集各种线路数据，集中器同时通过GPRS将数据发送到Internet上，mServer位于GPRS MODEM可以直接访问的网络节点，负责进行数据中转，中控软件运行于用户机上，从mServer定期获取数据，进行集中控制。

四、监控中心软件

五、硬件实物

方案分析：

目前市场上路灯监控系统厂家很多，通过对各个厂家的系统功能和方案进行分析发现： 系统组成通常为：

 路灯控制器（大多分单灯和双灯）——具备路灯的状态监测、开

关控制以及新兴LED灯的亮度控制等功能；为了避免重新布线节

省工程费用，单灯控制器的通信方式多为：电力线载波或zigbee。客户可以通过系统对各灯进行智能控制已达到节能的目的，参照某厂家的计算结果节省的电费开支2-3年即可抵消系统建设费用。

线路集中器——负责收集上报路灯控制器的状态信息或下发系统控制指令至各路灯控制器。线路集中器和路灯控制器之间的通信方式为电力线载波或zigbee，和系统服务器的之间的通信多采用 

GPRS通信。

系统服务器——负责通过GPRS接收存储来自各线路集中器上报的路灯状态或下发系统指令到各集中器。

上位机及监控软件——负责显示告警各路灯的状态（可显示在GIS地图上），可通过监控软件设定各路灯的开关状态（例如根据地域分片控制开关，根据时间调整开关状态或亮度等）。

第三篇：智能库房环境监控系统

智能库房环境监控系统一、系统概述...................................................................................................................................1

二、系统设计...................................................................................................................................2 2.1设计依据：.........................................................................................................................2 2.2设计目的：.........................................................................................................................3 2.3分层分布式结构：.............................................................................................................3 2.4设计标准：.........................................................................................................................3

三、温湿度控制器.........................................................................................................................3 3.1、产品的介绍......................................................................................................................4 3.2、控制器的特色..................................................................................................................4 3.3、控制器的参数..................................................................................................................4 3.4、产品的图片......................................................................................................................5

四、温湿度探头.............................................................................................................................5 4.1、温湿度探头介绍.............................................................................................................5 4.2产品的参数........................................................................................................................6 4.3、产品的图片.....................................................................................................................6

五、系统的特点.............................................................................................................................7

一、系统概述

基于网络的环境与安全监测系统，适用于已建成的对环境温湿度或者

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安全要求较高的建筑进行工程施工的仓库，食品仓库、药品仓库、孵化生化实验室；电子厂房、机房；孵房、大棚、温室等。

该数据采集与监控系统主要由设备层设备（温湿度传感器、温度传感器、测控装置）、管理装置、短信猫模块、网络交换机、采集计算机、数据服务器、Web服务器及监控管理软件等构成，系统设计采用先进的软硬件技术和分层分布式网络结构，针对客户的实际情况提供的解决方案。

冷库温湿度智能管理系统主要应用在各种需要温度湿度监控的冷库库房。此系统已经广泛应用，是广大企业提高科学仓储水平的好帮手，也是争取GMP，GSP认证加分的必要手段。根据冷库储存环境需要，选择适合的监测方案构建该系统：应用我司的冷库库房专用温湿度变送控制器作为测控核心,该控制器具有测控精确，性能稳定，可互换，耐受恶劣环境，调校设置方便，外观精美等突出优点。通过485总线与计算机相连，您在监控主机上通过目前市场上性价比最高的温湿度智能管理软件可对整个库区的温湿度进行实时而精确的监测控制，同时基于互联网构建的信息查询系统通过不同等级的授权可精确查询所在库房的温湿度变化趋势和当前状态，整个系统可靠，实用，精确，能更好地为高品质仓储和生产服务。

二、系统设计

2.1设计依据：

根据现场监测要求内容，利用传感网络技术，开展对实验室冰柜

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和实验室环境进行温、湿度、压差强度动态监测，监测系统可增加其他监测指标。2.2设计目的：

为了确定区域环境温湿度指标并执行相应的温湿度控制，利用传感网络技术对实验室环境参数等参数实时监测，并将监测信息通过网络方式传输到监控后台，根据监控系统要求实现实时监测。2.3分层分布式结构：

系统结构上采用分层分布式设计，纵向分为三层：监控层、网络通讯层和现场设备层。监控层包括监控计算机、监控管理软件等；网络通讯层包括传感器、测控装置、管理装置等无线网络通信设备；现场设备主要由温、湿度传感器和其他控制设备。

2.4设计标准：

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92。《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-92。《建筑物防雷设计规范》GB50057。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343。

空气质量自动监测技术规范（HJ/T 193-2005 2006-01-01实施）。环境空气质量监测规范

环境空气质量功能区划分原则与技术方法（HJ/T 14-1996 1996-10-01实施）。

三、温湿度控制器

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3.1、产品的介绍

模块提供16个端口连接温湿度传感器（AM2305），通过RS485传送到主机。能支持从零下40度到125度的测量范围，适用范围广，暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、家电、湿度调节器、医疗、气象站、及其他相关湿度检测控制等。把传感器接在机器上，上机位通过RS485通信方式向机器发送温度查询命令，机器返回16路的测试结果，机器支持地址修改，能组成总线的方式使用。

3.2、控制器的特色 实时采集16路温湿度；

采用RS-485通迅，实现远距离传输温湿度状况。支持较宽的电压输入 测量温度范围广 测量温度精度高 适用范围广，接线简单 可以组成总线方式使用

3.3、控制器的参数 工作电源：DC9V～DC35V 精度：温度测量精度±0.1℃，湿度精度±0.1% 测量范围： 温度-40～125.0℃，湿度0-100%。

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输出方式：RS485标准输出 传输速率：9600 bp 存储温度-40-85℃ 运行环境：-40℃～+85℃ 外形尺寸 145×90×40mm³

3.4、产品的图片

四、温湿度探头

4.1、温湿度探头介绍

此款数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式

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感湿元件和一个高精度测温器件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

4.2产品的参数 湿度

分辨率：

0.1%RH 重复性：

±0.3%RH 精度：

25℃ ±2%RH

-40~125℃ ±4%RH 温 度

分辨率：

0.1℃ 重复性：

±0.2℃ 精度：

<±0.5℃ 量程范围：

-40~125℃ 响应时间：

20S

4.3、产品的图片

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五、系统的特点

◆ 可有线（无线）监测冰箱、冰柜、冷库箱内的温湿度，各被监控冰箱、冰柜和冷库之间，无需另外布线，无需改变室内装修，无需占用局域网，不影响以后冰箱位置的调整，没有任何线路相连接。直接通过有线（无线）信号传送方式，把信号传入监控电脑。

◆ 可有线（无线）监测冰箱、冰柜供电状态，如果发生现场停电，系统将会以短信方式报警。

◆ 所有温湿度监测设备均采用低功耗设计。

◆ 可在线实时24小时连续采集和记录监测点位的温度、湿度、压差等各项参数情况，以布局、仿真、曲线、表格等四种视图显示监测结果，方便用户观测，监测点位可扩充多达上千个点；

◆ 支持多种数据采集通讯方式，如RS232、485、422、以太网、jlong

有线（无线）传感器网络、GPRS有线（无线）通讯方式；

◆ 可设定各监控点位的温湿度报警限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号，报警方式包括：现场多媒体声光报警、手机短信息报警等，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员；

◆ 监控主机端的监控软件可随时打印各时刻的温湿度数据及运行报告；

◆ 设备改进、检修过程中及检修完成后，均不需要停止或重新启动机房监控系统；

◆ 本系统除了常规界面，还有电子地图显示功能。每个监测点的名称和单位名称均可自定义，平面电子地图管理界面，可直观对温湿度监测数据信息进行管理。各温湿度监测点信息及监测数据清晰直观，易于管理。

◆ 自动控制功能，当测量值达到设定值时可自动输出控制信号给相关的被控设备，使其启动或者关闭。

◆ 强大的数据处理与通讯能力，采用计算机网络通讯技术，局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的温湿度变化情况，实现远程监测，系统不但能够在值班室监测，领导在自己的办公室也可以非常方便地查看和监控。

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温湿度采集监测报警软件具备温湿度传感器的数据采集、数据存储、数据分析、温湿度上下限报警、短信报警提醒等功能；采用图形化显示界面，提供柱状图、实时曲线、历史曲线等显示手段，使用户观察数据更加直观和方便。

1.设备配置

该功能是使用软件的第一步。点击主界面中的<设备配置>按钮进入界面。

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2.系统配置

数据存储、报警方式选择参数设定及软件注册。在主界面中点击<系统设置>按钮，进入界面。

3.权限管理

软件操作用户的权限管理，可以进行用户的添加、删除、修改密码、注销用户操作。在主界面点击<权限管理>按钮进入界面。

4.实时监测

软件的主功能和主界面，在该界面中用户可以实时查看当前系统中各温湿度传感器的数据及报警信息。点击<实时监测>按钮，显示该界面。

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5.报警查询

查询历史报警信息。点击<报警查询>进入界面。

在该界面中，用户可以通过选择设备标识和时间段来查询相关历史报警信息。

点击<导出>按钮，将查询到的报警信息导出到Excel表格中。

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6.历史数据

历史温湿度数据的查询显示。点击<历史数据>按钮进入界面。

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7.短信设置

进行短信报警及其相关的各项设置。点击<短信设置>按钮进入界面。

8.退出系统

点击退出按钮，退出软件。

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五、系统示意图

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第四篇：传感器RFID海关物流监控系统解决方案

1.集装箱闸口数据自动采集与应用系统

本系统是为海关的集装箱货车闸口的管理自动化而设计的，主要用于在无海关值班人员职守的情况下对通过闸口并运载集装箱的货车自动进行整体重量的 采集，同时完成汽车牌照和集装箱号码的拍摄和识别，将采集到的数据和海关EDI平台上的申报数据进行比对，并将相关数据保存在平台上。EDI平台处理系统 可以根据接收到的称重数据、集装箱号码、车牌号计算出集装箱内货物的重量，并将实测的重量与货主申报的重量相比对，比对的结果应用于海关业务的各个环节。

2.车辆GPS-GSM监控系统

本系统将GPS全球卫星定位技术、GSM无线移动蜂窝通讯技术、GIS技术和网络技术糅合在一起，车辆信息被加载到网络上，供所有网上用户共 享，海关能以智能化技术手段对监管的车辆实现全天候、全方位的监控和管理，真正实现了“远在天边，近在眼前”的控制环境，满足了日趋迫切的社会需求。它集 定位、通讯、报警、监控等功能于一体，是本世纪90年代导航、电子计算机及电子技术领域高新技术的结晶。

本系统具备较强的可移植性，可通用于智能交通、公安等各种对于车辆的监管领域。

3.电子车牌管理系统

该系统负责管理海关监管车辆，完成车辆查询和统计功能。使安装电子车牌的监管车辆在通过检查通道时，可以被识别系统准确及时的识别，以完成车辆数据采集的要求。识读距离可达7米，最远超过10米； 采用光谱跳频工作模式，具备超强的抗干扰能力； 通过阅读器可直接连接计算机； 读写速率快，从单个标签上识读8个字节耗时不超过12ms，在单个标签上写入1个字节耗时不超过25ms。

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第五篇：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 ]。

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 〕 ,