1 信息时代的智能制造系统
1.1 信息时代的制造系统最终走向智能制造系统
新技术革命的结果是建立一个后工业社会——信息社会。随着信息革命的发展我们进入了信息时代。
50年代末，机械制造技术进入现代制造技术阶段，60年代末形成了机床的数控技术，实现了机床加工过程自动化，这就是最初的直接数字控制技术(DNC)。随后机床装置了工件和刀具的自动更换系统，出现了加工中心即柔性制造系统(FMS)。这两个阶段发展的特点是运用了一种取代制造过程中人的体力劳动为目标的自动化技术。
到了80年代，以取代制造中人的脑力劳动为目标的自动化技术出现了。首先是对CAD，CAPP和CAM技术的综合以及管理、经营、计划等上层生产活动的集成而形成的计算机集成制造系统(CIMS)。80年代末，激烈的全球化市场竞争对制造系统提出了更高的要求——要求制造系统可以在确定性受到限制或没有先验知识与不能预测的环境下完成制造任务，因此一些高度民主工业化的国家提出了智能制造技术(IMT)与智能制造系统(IMS)。
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新技术革命将使人类形成一种新的制造观——信息制造观。这种观点将制造过程视为“赋予信息与知识的过程”，而产品则视为“在原始资源上赋予信息与知识的产物。智能制造系统是一个信息处理系统，它的原料、能量和信息都是开放的，因此智能制造系统是一个开放的信息系统——耗散结构。
图1 智能制造系统的构成
具体地说，智能制造系统就是要通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉与机器人控制等来对制造技术的技能与专家知识进行模拟，使智能机器在没有人工干预情况下进行生产〔3〕。简单地说，智能制造系统就是要把人的智力活动变为制造机器的智能活动。
智能制造系统的物理基础是智能机器，它包括具有各种程序的智能加工机床，工具和材料传送、准备装置，检测和试验装置，以及安装装配装置等。
智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人机智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。
2 21世纪的制造企业将采用敏捷制造生产模式
2.1 敏捷制造生产模式简介
敏捷性(Agility)是美国在1991年提出的。这是因为企业面临竞争环境的变化速度超过了企业自身调整的步伐，致使一部分企业由于对这种挑战的形势认识太迟而遭到破产，有相当大一部分企业虽然认识到了这种形势，但却仍然无法完成按需要的内容调整来适应这一挑战。由于无法适应竞争环境的迅速变化，也就根本谈不上如何利用这一变化来获取竞争优势。因此，这种新的竞争环境对企业提出了敏捷性的要求。敏捷性是指企业适应环境变化的自身调整能力；敏捷企业是指那些能够迅速实现自我调整以适应不断变化的竞争环境的企业。良好的员工素质以及职业教育体系和高效的计算机信息支持体系，是一个敏捷企业内部的两个最重要的因素。从外部看来，每个敏捷企业都能够通过企业网络与其他企业组成一个具有竞争力的临时性联盟。
2.2 21世纪的制造企业将采用敏捷的生产模式
面向21世纪制造企业的生产模式问题，首先我们来看一下生产方式的演变：70年代以前，制造业是以大批量的生产方式为主，80年代开始，由于新技术的迅速涌现和竞争日益激烈，以及顾客的需要越来越多样化，因而进入了小批量多品种的生产年代。目前，这种趋势正在越来越得到加强，生产的批量越来越小，产品的品种型号越来越多，因此进入了21世纪以后的制造业将面临着mass customization的生产方式，也就是说要求企业以批量生产的时间和成本去生产出具有个性化(客户化)的产品，企业将面临着这样的一种生产方式，这是摆在每个制造业面前十分尖锐的矛盾。
面向21世纪的具有竞争力的质量概念是指“对顾客需求的满足程度”。因此，这里的质量指的是产品全生命周期的质量，它包括两方面的内容：产品的设计制造质量和产品的售后服务质量。成本的降低是通过减少产品在全生命周期中的浪费和避免差错来获得的，面向21世纪具有竞争力的成本不仅仅是指产品设计制造成本，而且包括用户购买产品后的运行成本、维护成本，以及产品报废后的处理成本在内的全成本概念，即一切从用户立场出发去考虑产品的成本问题。同时除了具有竞争力的质量和成本外，还包括具有竞争力的时间，即新产品上市的时间要快，实际上也就是产品开发的周期要短。
为了使企业在竞争中赢得胜利，就必须寻找一条途径来实现缩短产品上市的时间，改进产品的质量，降低产品的成本。经过几年的讨论研究，
现已取得了共识：21世纪的企业将是敏捷企业，其生产模式是敏捷制造的模式。这样从外部看，每个敏捷企业能够通过企业网络与其他企业组成一个具有竞争力的临时性联盟。最具有代表性的是美国著名的CALS计划，CALS目前的解释是光速商业(Commerce at Light Speed)。CALS实际上是一个庞大的产业信息系统，企业之间可以通过CALS网络自由交换数据，大幅度缩短产品开发时间；用户只要将自己所需的产品规格、性能、希望价格输入到网络中，众多的企业就会通过CALS系统向用户推荐自己的产品，用户通过CALS系统订货，免去现行采购过程的诸多繁杂程序，可以实现企业间的最佳组合；企业在开发或生产某种新产品时，可以通过CALS寻找最佳伙伴，实现动态联盟，共同开发和生产。美国的CALS计划远未实现，但是目前CALS已成为世界范围内的研究计划。
3 智能制造系统适应21世纪的敏捷制造生产模式
现在，制造技术已经不再是单纯的制造工艺方法和产品设计，它是一个从产品概念体系到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处理系统，智能制造系统可在确定性受到限制或没有先验知识的、不能确定的环
敏捷制造生产模式要求企业不但能够跟上竞争环境的变化速度，而且可按完成需要的内容调整来适应这一挑战并利用这一变化来获取竞争优势。面向21世纪的敏捷制造生产模式最基本的特征是多个敏捷企业为了响应市场出现的新机遇而组成一个动态联盟，利用持续多变、无法预料的市场变化来互相合作，共担风险，共享利益。
简单地说,敏捷制造系统的主要战略是大范围动态集成,并使资源得到最佳利用,而智能制造系统的目标则是要实现一种能融合过去总是被孤立对待的生产系统,包括市场适应性、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。它所涉及的范围有最初的一个企业内部的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、材料处理、信息管理、设备维护等技术环节的自动化发展到今天的面向市场范围的整个制造环境的集成化与自组织能力,也就是说智能制造技术包括了一些主要的先进制造技术如并行工程技术、发展数据交换标准、过程重组、企业资源计划管理系统技术、发展电子商业技术,而这些先进制造技术正是制造企业面对21世纪的全球竞争----敏捷制造方式赢得胜利所必须的。
