现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181课件.ppt

1、现代制造系统的智能控现代制造系统的智能控制监控与故障诊断制监控与故障诊断1812022-10-4现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181q现代制造系统概述现代制造系统概述q现代制造系统的智能控制现代制造系统的智能控制q现代制造系统的智能监控现代制造系统的智能监控q现代制造系统的智能诊断现代制造系统的智能诊断q现代制造系统的控制、监控与诊断的集成现代制造系统的控制、监控与诊断的集成现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181了解和掌握现代制造系统智能控制、监控与故障诊断了解和掌握现代制造系统智能控制、监控与故障诊断的概念与学科体系；的概念与学科体系；学习和了解现代制造系统的发展过程与智能体系结构

2、学习和了解现代制造系统的发展过程与智能体系结构学习和掌握现代制造系统智能控制、监控的主要方法学习和掌握现代制造系统智能控制、监控的主要方法和手段；和手段；学习和掌握制造系统故障学习和掌握制造系统故障(模型模型)、机理的分析与诊断、机理的分析与诊断方法；方法；了解当今最新研究成果与发展趋势。了解当今最新研究成果与发展趋势。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181学习方式：授课、自学相结合，自学为主；专题讨论。学习方式：授课、自学相结合，自学为主；专题讨论。考核方式：综合报告考核方式：综合报告/试题试题/二者结合。二者结合。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181周祖德等周祖德等.现代机械制造

3、系统的监控与故障诊断现代机械制造系统的监控与故障诊断.武汉：武汉：华中理工大学出版社，华中理工大学出版社，19991999年年6 6月月.李小俚等李小俚等.先进制造中的智能监控技术，北京：科学出先进制造中的智能监控技术，北京：科学出版社，版社，19991999年年3 3月月.有关智能控制、监控与诊断方面的参考书。有关智能控制、监控与诊断方面的参考书。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181本讲主要内容本讲主要内容 一、现代制造系统的定义与构成一、现代制造系统的定义与构成 二、现代制造系统的发展趋势与特征二、现代制造系统的发展趋势与特征 三、现代制造系统的开放式智能体系结构三、现代制造系统的开

4、放式智能体系结构 四、现代新型制造模式与系统（全能制造系统、四、现代新型制造模式与系统（全能制造系统、可重构制造系统、网络制造系统等）可重构制造系统、网络制造系统等）五、现代制造系统智能控制、监控与诊断的需求五、现代制造系统智能控制、监控与诊断的需求 现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181一、制造系统的定义一、制造系统的定义 基本定义：基本定义：制造过程及其所涉及的硬件包括人制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关的软件包括制造理论、制造技术关的软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造制造工艺和制造方法等方法

5、等)和制造信息等组成了一个具有特定功能的有和制造信息等组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统。机整体，称之为制造系统。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181 根据所研究的问题的侧重面不同，又分为三种根据所研究的问题的侧重面不同，又分为三种特定特定的定义的定义：制造系统的结构定义制造系统的结构定义：制造系统是制造过程所涉及的硬件：制造系统是制造过程所涉及的硬件(包括人员、设备、物料流等包括人员、设备、物料流等)及其相关软件所组成的一个统及其相关软件所组成的一个统一整体。一整体。制造系统的功能定义：制造系统的功能定义：制造系统是一个将制造资源制造系统是一个将制造资源(原材料、原材料、

6、能源等能源等)转变为产品或半成品的输入、输出系统。转变为产品或半成品的输入、输出系统。制造系统的过程定义：制造系统的过程定义：制造系统可看成是制造生产的运行制造系统可看成是制造生产的运行过程过程,包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销售等各个环节的制造全过程。验出厂、产品销售等各个环节的制造全过程。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181二、现代制造系统的构成二、现代制造系统的构成 现代制造系统的核心是先进制造技术现代制造系统的核心是先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)，它

7、是现代，它是现代信息技术与制造技术相结合所产生的各种设备、信息技术与制造技术相结合所产生的各种设备、技术、系统的总称，由技术、系统的总称，由AMT的硬件、软件组成的硬件、软件组成。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181现代制造系统的硬件构成现代制造系统的硬件构成:数控机床数控机床NC(Numerical Control Machine)NC(Numerical Control Machine)；计算机数控计算机数控CNC(Computer Numerical Control)CNC(Computer Numerical Control)；直接数控直接数控(群控群控)DNC(Direct N

8、umerical Control)DNC(Direct Numerical Control)；机器人机器人RobotRobot；计算机工艺过程监视计算机工艺过程监视/控制器控制器CPM/CPCCPM/CPC (Computer Process Monitoring and Computer Process (Computer Process Monitoring and Computer Process Control)Control)；机器视觉技术系统机器视觉技术系统MV(Machine Vision)MV(Machine Vision)；自动运货小车自动运货小车AGV(Automated

9、Guide Vehicle)AGV(Automated Guide Vehicle)；自动物料指挥系统自动物料指挥系统AMH(Automated Materials Handling)AMH(Automated Materials Handling)。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181现代制造系统的软件构成现代制造系统的软件构成:计算机辅助设计系统计算机辅助设计系统CAD(Computer Aided Design)CAD(Computer Aided Design)；计算机辅助工程系统计算机辅助工程系统CAE(Computer Aided Engineering)CAE(Comput

10、er Aided Engineering)；计算机辅助制造系统计算机辅助制造系统CAM(Computer Aided Manufacturing)CAM(Computer Aided Manufacturing)；计算机辅助工艺规划系统计算机辅助工艺规划系统CAPP(Computer Aided Process CAPP(Computer Aided Process Planning)Planning)；物料需求计划系统物料需求计划系统MRP(Material Requirement Planning)MRP(Material Requirement Planning)；主生产计划系统主生产计

11、划系统MPS(Master Production Scheduling)MPS(Master Production Scheduling)；生产作业排序系统生产作业排序系统SequencingSequencing；制造资源计划系统制造资源计划系统MRP(Manufacturing Resources Planning)MRP(Manufacturing Resources Planning)；企业资源规划系统企业资源规划系统ERP/ERPII(Enterprise Resources Planning)ERP/ERPII(Enterprise Resources Planning)。现代制造系

12、统的智能控制监控与故障诊断181三、现代制造系统的发展过程三、现代制造系统的发展过程刚性自动化刚性自动化数控加工数控加工智能制造、敏捷制造智能制造、敏捷制造虚拟制造、网络制造虚拟制造、网络制造全球制造、绿色制造全球制造、绿色制造适应于大批大量的生产适应于大批大量的生产适应于多品种适应于多品种中小批量生产中小批量生产 适应于大规模适应于大规模 可定制生产可定制生产计算机集成制造计算机集成制造柔性制造柔性制造现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181第一阶段：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机第一阶段：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机 时期：时期：2020世纪世纪40405050年代。应用传

13、统的机械设计与制造年代。应用传统的机械设计与制造工艺方法，采用专用机床、组合机床、自动单机或自动工艺方法，采用专用机床、组合机床、自动单机或自动化生产线进行大批量生产。化生产线进行大批量生产。引入新技术：引入新技术：继电器程序控制、组合机床。继电器程序控制、组合机床。特征：特征：高生产率、刚性结构，难以实现产品更新换代。高生产率、刚性结构，难以实现产品更新换代。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181第二阶段：数控加工，包括第二阶段：数控加工，包括NC和和CNC 时期：时期：2020世纪世纪50507070年代（年代（NCNC），），70708080年代年代（CNCCNC）。计算机技术的迅速

14、发展，）。计算机技术的迅速发展，NCNC被被CNCCNC所取代。所取代。数控加工设备包括数控机床、加工中心等。数控加工设备包括数控机床、加工中心等。引入新技术：引入新技术：数控技术、计算机编程技术。数控技术、计算机编程技术。特征：特征：柔性好、加工质量高，适应于多品种中小批量柔性好、加工质量高，适应于多品种中小批量生产。生产。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181第三阶段：柔性制造第三阶段：柔性制造 时期：时期：2020世纪世纪70708080年代。包括计算机直接数控年代。包括计算机直接数控(DNC)(DNC)、柔性制造单元柔性制造单元(FMC)(FMC)、柔性制造系统、柔性制造系统(FM

15、S)(FMS)、柔性加工线、柔性加工线(FML)(FML)。涉 及 新 技 术：涉 及 新 技 术：C A DC A D、C A MC A M、成 组 技 术、成 组 技 术(G T)(G T)、FMC/FMS/FMLFMC/FMS/FML、离散系统理论与仿真技术、车间计划调、离散系统理论与仿真技术、车间计划调度与控制、监控与诊断、计算机控制与通讯网络。度与控制、监控与诊断、计算机控制与通讯网络。特征：特征：柔性与高效的理想结合，适应于多品种中小批量生产。柔性与高效的理想结合，适应于多品种中小批量生产。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181第四阶段：计算机集成制造第四阶段：计算机集成制造/

16、系统系统(CIM/CIMS)时期：时期：2020世纪世纪8080年代。既可看作制造自动化发展的一个年代。既可看作制造自动化发展的一个新阶段，又可看作是包含制造自动化系统的一个更高层次的新阶段，又可看作是包含制造自动化系统的一个更高层次的系统。系统。涉及新技术：涉及新技术：现代制造技术、现代制造技术、CAD/CAM/CAPPCAD/CAM/CAPP集成、生集成、生产管理与调度、自动化技术与系统、信息技术、车间动态调产管理与调度、自动化技术与系统、信息技术、车间动态调度与仿真。度与仿真。特征：特征：强调制造过程的系统性和集成性，以解决企业生强调制造过程的系统性和集成性，以解决企业生存与竞争的存与竞

17、争的TQCSTQCS问题。问题。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181第五阶段：智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网第五阶段：智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿色制造等络制造、全球制造、绿色制造等 时期：时期：2020世纪世纪8080年代末期提出，年代末期提出，9090年代兴起，是年代兴起，是制造自动化面向制造自动化面向2121世纪的发展方向。世纪的发展方向。发展趋势与特征：发展趋势与特征：集成化、智能化、敏捷化、虚拟集成化、智能化、敏捷化、虚拟化、网络化、全球化、绿色化。化、网络化、全球化、绿色化。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181四、现代制造系统的发展趋势与特征四

18、、现代制造系统的发展趋势与特征 发展趋势与特征之一：制造集成化发展趋势与特征之一：制造集成化 发展趋势与特征之二：制造智能化发展趋势与特征之二：制造智能化 发展趋势与特征之三：制造敏捷化发展趋势与特征之三：制造敏捷化 发展趋势与特征之四：制造虚拟化发展趋势与特征之四：制造虚拟化 发展趋势与特征之五：制造网络化发展趋势与特征之五：制造网络化 发展趋势与特征之六：制造全球化发展趋势与特征之六：制造全球化 发展趋势与特征之七：制造绿色化发展趋势与特征之七：制造绿色化 现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181 发展趋势与特征之一：制造集成化发展趋势与特征之一：制造集成化 集成化是集成化是2121世纪

19、制造自动化技术发展的一个重要世纪制造自动化技术发展的一个重要特征和主要发展趋势，将从特征和主要发展趋势，将从制造系统内部制造系统内部的信息集成、的信息集成、功能集成，发展到实现产品整个开发功能集成，发展到实现产品整个开发制造过程制造过程的集成，的集成，并步入并步入全球制造全球制造的全局集成阶段。的全局集成阶段。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之二：制造智能化发展趋势与特征之二：制造智能化 智能制造是未来制造自动化发展的重要特征方向。所智能制造是未来制造自动化发展的重要特征方向。所谓智能制造系统是一种智能机器和人类专家共同组成的人谓智能制造系统是一种智能机器和人类专家共同

20、组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能对进行诸如分析、机一体化智能系统，它在制造过程中能对进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，以实现制造过程的推理、判断、构思和决策等智能活动，以实现制造过程的优化。专家预言：优化。专家预言：2121世纪的制造业用两个世纪的制造业用两个“I”“I”来标识：来标识：即即Integration(Integration(集成集成)和和Intelligence(Intelligence(智能智能)。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之三：制造敏捷化发展趋势与特征之三：制造敏捷化 敏捷制造是一种面向敏捷制造是一种面向2121世纪的制造

21、战略和制造模式，世纪的制造战略和制造模式，当前研究十分活跃。制造环境与制造过程的敏捷性是敏捷当前研究十分活跃。制造环境与制造过程的敏捷性是敏捷制造的重要组成部分，它主要包括机器、工艺等的柔性，制造的重要组成部分，它主要包括机器、工艺等的柔性，可重构能力，快速化的集成制造工艺等。可重构能力，快速化的集成制造工艺等。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之四：制造虚拟化发展趋势与特征之四：制造虚拟化 虚拟制造虚拟制造(VM)(VM)是将现实制造环境及制造过程通过建是将现实制造环境及制造过程通过建立系统模型映射到计算机及相关技术所支撑的虚拟环境中，立系统模型映射到计算机及相关技术所

22、支撑的虚拟环境中，在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动和产品的制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进和产品的制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价。它是敏捷制造的重要关键技术。行预测和评价。它是敏捷制造的重要关键技术。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之五：制造网络化发展趋势与特征之五：制造网络化 20 20世纪末网络技术特别是世纪末网络技术特别是Internet/IntranetInternet/Intranet技术的技术的迅速发展，导致制造活动新的变革网络制造技术的产迅速发展，导致制造

23、活动新的变革网络制造技术的产生。基于网络的制造包括制造环境内部的网络化、制造环生。基于网络的制造包括制造环境内部的网络化、制造环境和整个制造企业的网络化、企业间的网络化、异地设计境和整个制造企业的网络化、企业间的网络化、异地设计与制造等方面。基于与制造等方面。基于Internet/IntranetInternet/Intranet的制造已成为的制造已成为2121世纪制造自动化技术发展的重要趋势。世纪制造自动化技术发展的重要趋势。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之六：制造全球化发展趋势与特征之六：制造全球化 制造全球化的概念出于美、日、欧等发达国家的智能制造全球化的概念出

24、于美、日、欧等发达国家的智能制造计划，制造计划，2020世纪末随着世纪末随着InternetInternet技术的发展，其研究技术的发展，其研究与应用发展迅速。制造全球化包括的内容非常广泛，主要与应用发展迅速。制造全球化包括的内容非常广泛，主要有市场的国际化，产品设计与开发的国际合作，产品制造有市场的国际化，产品设计与开发的国际合作，产品制造的跨国化，制造企业在全世界范围内的重组和集成，制造的跨国化，制造企业在全世界范围内的重组和集成，制造资源的跨地区、跨国家协调、共享与优化利用等。资源的跨地区、跨国家协调、共享与优化利用等。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181发展趋势与特征之七：制造绿

25、色化发展趋势与特征之七：制造绿色化 环境、资源、人口是当今世界面临的三大主要问题。环境、资源、人口是当今世界面临的三大主要问题。绿色制造绿色制造(Green Manufacturing)(Green Manufacturing)是一个综合考虑环境影是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、响和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响中，对环境的影响(负作用负作用)最小，资源效率最高。绿色制最小，资源效率最高。绿色制造是现代制造业的可持续发展制造模

26、式。造是现代制造业的可持续发展制造模式。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181五、现代制造系统的开放式智能体系结构五、现代制造系统的开放式智能体系结构分布式、协同处理的智能制造自动化系统分布式、协同处理的智能制造自动化系统以人为中心的制造自动化系统以人为中心的制造自动化系统APSAPS （Anthropocentric Production SystemAnthropocentric Production System）基于基于InternetInternet的全球制造自动化系统的全球制造自动化系统 现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181分布式、协同处理智能制造自动化系统分布式、协同处

27、理智能制造自动化系统 分布式制造自动化系统集成面临的问题：分布式制造自动化系统集成面临的问题：异构性：异种设备环境、异种数据库、异种协议、异种网络异构性：异种设备环境、异种数据库、异种协议、异种网络集成；集成；分布性：分布式数据的一致性、可达性和可操作性。分布性：分布式数据的一致性、可达性和可操作性。解决手段：解决手段：利用计算机网络连接异构设备，实现制造系统问题的分布利用计算机网络连接异构设备，实现制造系统问题的分布式协同求解功能。式协同求解功能。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181分布式协同处理的制造自动化系统的两个层次：分布式协同处理的制造自动化系统的两个层次：在现有自动化设备的基

28、础上，采用分布式计算机控制策略，在现有自动化设备的基础上，采用分布式计算机控制策略，将自动化程度不同、通信协议各异的异构设备集成起来，达到将自动化程度不同、通信协议各异的异构设备集成起来，达到信息共享和知识的协同处理，提高整体自动化水平。信息共享和知识的协同处理，提高整体自动化水平。由智能多自主体包括智能设计机器、智能加工工作站、智能由智能多自主体包括智能设计机器、智能加工工作站、智能控制器等所构成的分布式、协同处理结构，它具备极强的应变控制器等所构成的分布式、协同处理结构，它具备极强的应变能力和自组织能力，是未来自动化制造系统的发展方向。能力和自组织能力，是未来自动化制造系统的发展方向。现代

29、制造系统的智能控制监控与故障诊断181网网 络络开放式分布计算环境开放式分布计算环境网网 络络应用系统应用系统应用系统应用系统异构设备异构设备1 1异构设备异构设备2 2工作站工作站PCPC工作站工作站开放式分布计算环境开放式分布计算环境网网 络络应用系统应用系统应用系统应用系统异构设备异构设备n-1n-1异构设备异构设备n n工作站工作站PCPC工作站工作站自主体自主体1 1智能设计智能设计机机 器器自主体自主体n n智智 能能控控 制制 器器自主体自主体2 2智能加工智能加工工工 作作 站站监监视视器器分布式协同处理的制造自动化系统的体系结构框图分布式协同处理的制造自动化系统的体系结构框图

30、现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181以人为中心的制造自动化系统的体系结构框图以人为中心的制造自动化系统的体系结构框图制制 造造建模建模与与仿真仿真产品产品设计设计过程过程规划规划执行执行规划规划维维 护护工程活动工程活动顾顾 客客财政财政管理管理职员职员管理管理供应商供应商管理活动管理活动产品产品规划规划信息系统信息系统知识库管理系统知识库管理系统数据库管理系统数据库管理系统人人用户界面用户界面机器控制器接口机器控制器接口现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181因特网因特网(Internet)(Internet)企业通信网络企业通信网络生产调度生产调度远程远程用户用户智能加工智能加工M

31、anufacturing监监控控基于基于Internet的全球制造自动化系统体系结构框图的全球制造自动化系统体系结构框图工厂通信网络工厂通信网络智能测量智能测量Measurement智能操作智能操作Manipulation建建 模模Modeling异地异地资源资源供供应应商商制造现场制造现场现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181六、全能制造系统（六、全能制造系统（HMS）基本概念；基本概念；与传统制造系统的区别；与传统制造系统的区别；智能结构模式。智能结构模式。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）的基本概念的基本概念 产生：产生：上个世纪上

32、个世纪8080年代以来年代以来,为适应快速发展的市场需求为适应快速发展的市场需求,以美国为代表以美国为代表的发达国家的发达国家,提出了诸多先进制造模式提出了诸多先进制造模式,如并行工程、敏捷制造、智能制造、如并行工程、敏捷制造、智能制造、全能制造等。全能制造等。全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS：Holonic Manufacturing SystemHolonic Manufacturing System）：）：是国际是国际合作研究计划的六大课题之一合作研究计划的六大课题之一 过程工业中的净洁制造系统的研究过程工业中的净洁制造系统的研究;全球并行工程的研究全球并行工程的研究;为为212

33、1世纪生产的企业集成方法的研究世纪生产的企业集成方法的研究;全能制造系统的研究全能制造系统的研究;快速产品开发研究快速产品开发研究;知识体系化知识体系化:为设计和生产的组织形态研究等为设计和生产的组织形态研究等。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）的基本概念的基本概念 “Holon”“Holon”一词的来源：一词的来源：19671967新闻记者新闻记者KoestlerKoestler在其在其“机器里机器里的幽灵的幽灵”一书中首次提出，一书中首次提出，holos(holos(希腊文，希腊文，=whole)+on(particle=whole)+o

34、n(particle or part),“or part),“同时为一整体且为一整体的一部分同时为一整体且为一整体的一部分”，音译，音译“合弄合弄”：合合全部全部(whole)(whole)，弄，弄弄堂、小巷弄堂、小巷(部分部分,part),part)；译；译“整子整子”、“全能体全能体”。HMSHMS：Holonic Manufacturing SystemHolonic Manufacturing System：合弄制造系统、粒合弄制造系统、粒子制造系统、全能制造系统都是一个概念。子制造系统、全能制造系统都是一个概念。HMSHMS功能及结构概念功能及结构概念来自于生物学、心理学和社会学等学

35、科。来自于生物学、心理学和社会学等学科。制造系统的发展趋势：建立高性能的制造系统结构制造系统的发展趋势：建立高性能的制造系统结构,需要具有单位小、需要具有单位小、功能强、自治而协调性能好的生产要素功能强、自治而协调性能好的生产要素,并通过这些要素的综合效应并通过这些要素的综合效应,达到系达到系统的高效率运行。在统的高效率运行。在HMS中中,将这种要素称为将这种要素称为粒子粒子或或全能体全能体。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）的基本概念的基本概念 粒子：粒子：代表具有自治协调性质的要素及过程，是在物流的转换、库存、代表具有自治协调性质的要素及

36、过程，是在物流的转换、库存、信息加工处理、生产调度等领域内能够独立地作出决策、自治运行、功能信息加工处理、生产调度等领域内能够独立地作出决策、自治运行、功能协调、解决问题的单位要素，这些要素是独立分散地运行，并通过协议，协调、解决问题的单位要素，这些要素是独立分散地运行，并通过协议，协调制造系统的生产活动协调制造系统的生产活动。（可分为。（可分为信息处理粒子和物流处理粒子信息处理粒子和物流处理粒子）自治性（自治性（AutonomyAutonomy）：）：指粒子指粒子在制造过程中所具有的自律地、在制造过程中所具有的自律地、创造性地解决问题的能力创造性地解决问题的能力。协调性（协调性（Cooper

37、ationCooperation）：）：指粒子在制造过程中指粒子在制造过程中,为了解决粒子之为了解决粒子之间的冲突问题而具有的共同协商能力。间的冲突问题而具有的共同协商能力。粒子制造系统（粒子制造系统（HMSHMS）：）：将产品的预定、设计、生产、销售等将产品的预定、设计、生产、销售等所有活动以粒子形式表现出来，并综合粒子的自治协调功能，保证所有活动以粒子形式表现出来，并综合粒子的自治协调功能，保证敏捷的制造过程，其最终目的是在高度分散的基础上，以自治、协敏捷的制造过程，其最终目的是在高度分散的基础上，以自治、协调的运行机制，实现充分满足顾客需求的制造系统。调的运行机制，实现充分满足顾客需求的

38、制造系统。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制造系统的区别与传统制造系统的区别表表1 1观点和传统制造系统观点之比较观点和传统制造系统观点之比较传统制造系统观点传统制造系统观点HMSHMS的观点的观点企业是由活动和机构简单合并来组企业是由活动和机构简单合并来组成的成的企业是包括所有过程和机构的一个总体企业是包括所有过程和机构的一个总体系统系统企业制造产品是为了销售企业制造产品是为了销售按顾客需求和订单进行生产活动按顾客需求和订单进行生产活动企业是在线性稳定的企业是在线性稳定的,可以预测和可以预测和控制的形态中得到发展控制的形态中得到发展

39、企业不是按确定好的控制规律运行企业不是按确定好的控制规律运行,而而是在非线性是在非线性,随机环境中得到发展随机环境中得到发展组织结构是递阶结构组织结构组织结构是递阶结构组织结构是由粒子组成的、相互连接的横向结构是由粒子组成的、相互连接的横向结构生产者生产者,竞争者竞争者,消费者之间的关系消费者之间的关系是一方亏损是一方亏损,一方获利的原则关系一方获利的原则关系所有企业的关系是共同获利的关系所有企业的关系是共同获利的关系企业和环境之间企业和环境之间,企业内的机构之企业内的机构之间有明确的界限间有明确的界限企业和环境之间企业和环境之间,企业内的机构之间无企业内的机构之间无明确的界限明确的界限,它们

40、是由制造过程它们是由制造过程(或流程或流程)相连接相连接现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制造系统的区别与传统制造系统的区别表表1 1观点和传统制造系统观点之比较观点和传统制造系统观点之比较(续续)传统制造系统观点传统制造系统观点HMSHMS的观点的观点企业由特定目的收集各种信息企业由特定目的收集各种信息,并以递并以递阶形式传递到下层机构阶形式传递到下层机构信息源是广泛的信息源是广泛的,并由任何企业共享并由任何企业共享,根据信根据信息用途息用途,择优选择择优选择企业定期地评价其活动情况企业定期地评价其活动情况,若出现问若出现问题题,用其

41、它计划或资源补偿用其它计划或资源补偿,修正或解决修正或解决问题问题没有细节活动安排没有细节活动安排,只有大致的企业目标只有大致的企业目标,企企业的各要素以自治协调的方式实现其目标业的各要素以自治协调的方式实现其目标企业管理的目标是优化企业内部的生产企业管理的目标是优化企业内部的生产过程过程企业管理的目标是提高服务水平和降低服务企业管理的目标是提高服务水平和降低服务成本之间取得平衡成本之间取得平衡提高生产效率的主要方法是增加批量提高生产效率的主要方法是增加批量提高企业效率的主要方法是粒子的自治、协提高企业效率的主要方法是粒子的自治、协调和柔性调和柔性按职能部门划分的相对固定的运作系统按职能部门划

42、分的相对固定的运作系统以适应以适应“3“3”环境为目的的持续开发过程环境为目的的持续开发过程,并不是最后阶段的最终结果并不是最后阶段的最终结果;人是自动化实现的一种障碍因素人是自动化实现的一种障碍因素将人的创造性、适应性、能动性集成在制造将人的创造性、适应性、能动性集成在制造系统之中系统之中现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制造系统的区别与传统制造系统的区别 3 C3 C：以 顾 客 导 向以 顾 客 导 向(C u s t o m e r)(C u s t o m e r)、竞 争 激 烈、竞 争 激 烈(Competence)(Co

43、mpetence)、变化快速、变化快速(Change)(Change)为特征的为特征的“3C”“3C”现现代制造业代制造业 HMSHMS作为一种新的制造系统运作模式，它代着高度作为一种新的制造系统运作模式，它代着高度分散、自治协调、开放的总体系统。分散、自治协调、开放的总体系统。“全能全能”目的：目的：加速产品设计的速度和提供产品的加速产品设计的速度和提供产品的可靠性；加速建立新的和改造现有的制造系统；自可靠性；加速建立新的和改造现有的制造系统；自动化规模可大可小，可以扩展；能够迅速自组织，以动化规模可大可小，可以扩展；能够迅速自组织，以适应市场需要；监控、诊断、质量保证集成在系统内，适应市场

44、需要；监控、诊断、质量保证集成在系统内，系统运行更可靠。系统运行更可靠。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制造系统的区别与传统制造系统的区别 实例：实例：生产客户要求的产品生产客户要求的产品C C，通过从，通过从A A转换得到的转换得到的DD和标准件和标准件B B装配起来，并将其运给客户来实现企业装配起来，并将其运给客户来实现企业的生产任务。的生产任务。比较看看传统制造系统与全能制造系统的处理过程。比较看看传统制造系统与全能制造系统的处理过程。现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制

45、造系统的区别与传统制造系统的区别 传统递阶制造系统的处理过程传统递阶制造系统的处理过程。传传 统统 制制 造造 系系 统统递阶体系结构递阶体系结构规划控制系统规划控制系统信息信息处理处理制造制造设备设备运输运输设备设备装配装配设备设备对象对象A对象对象D对象对象C对象对象B运输设备运输设备客户客户信息流信息流物物 流流12345企业任务企业任务生产客户产品生产客户产品C,通过从通过从A A转换得到转换得到的的D D和标准件和标准件B B装装配起来配起来,并将其运并将其运给客户给客户现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）与传统制造系统的区别）与传统

46、制造系统的区别 全能制造系统的处理过程全能制造系统的处理过程。全能全能 制制 造造 系系 统统粒子体系结构粒子体系结构粒子之间的协作系统粒子之间的协作系统信息信息粒子粒子制造制造粒子粒子运输运输粒子粒子装配装配粒子粒子对象对象A对象对象D对象对象C对象对象B运输粒子运输粒子客户客户信息流信息流物物 流流12345企业任务企业任务生产客户产品生产客户产品C,通过从通过从A A转换得到转换得到的的D D和标准件和标准件B B装装配起来配起来,并将其运并将其运给客户给客户现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181全能制造系统（全能制造系统（HMSHMS ）的智能结构模式的智能结构模式 引入引入智能单

47、元智能单元构成粒子智能结构模式，定义：构成粒子智能结构模式，定义：HISM(Holonic Intelligent Structure Model)HISM(Holonic Intelligent Structure Model)=(U,Y,IOH,PH,IH,ES,SO),=(U,Y,IOH,PH,IH,ES,SO),其中：其中：U U：系统输入有关的信息集合系统输入有关的信息集合,(如原材料等如原材料等);Y：系统输出有关的信息集合：系统输出有关的信息集合(如成品如成品,半成品等半成品等);IOH：输入：输入/输出粒子；输出粒子；PH：PH=H1,H2,Hn是由是由n个过程粒子组成的集合；

48、个过程粒子组成的集合；IH：智能粒子的集合：智能粒子的集合,它主要由数据库粒子、知识库粒子、协商粒它主要由数据库粒子、知识库粒子、协商粒子、算法粒子等来组成；子、算法粒子等来组成；ES：由系统环境要素构成的信息集合；：由系统环境要素构成的信息集合；SO：系统目标信息的集合。：系统目标信息的集合。HISMHISM的实质：的实质：在在HMSHMS基本原理的基础上基本原理的基础上,引入智能单元粒子引入智能单元粒子,以便使以便使HMSHMS具有高度智能化的功能具有高度智能化的功能.现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181HISMHISM在生产调度中的应用实例在生产调度中的应用实例 机械加工系统的粒子

49、构成机械加工系统的粒子构成 PLC控制器控制器计算机计算机PLC控制器控制器PLC控制器控制器PLC控制器控制器PLC计算机计算机实时调度粒子实时调度粒子加工粒子加工粒子检测粒子检测粒子服务器粒子服务器粒子AS/RS粒子粒子AVG粒子粒子工作站粒子工作站粒子现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181HISMHISM在生产调度中的应用实例在生产调度中的应用实例 生产调度粒子的调度过程生产调度粒子的调度过程 机械加工系统机械加工系统,HISM,HISM中的中的PHPH定义为：定义为：PH=PH=机器粒子机器粒子,产品粒子产品粒子,零部件粒子零部件粒子,操作粒子操作粒子,调度粒子调度粒子 机器粒子机

50、器粒子操作粒子操作粒子调调 度度粒粒 子子产品粒子产品粒子零部件粒子零部件粒子现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181HMSHMS的实现：的实现：HMS的实现一般是由一组的实现一般是由一组硬件设备硬件设备(如加工中心、如加工中心、AGV、检测设备等执行设备、检测设备等执行设备)，一套，一套软件包软件包(完成协调完成协调功能功能)，以及通讯，以及通讯网络系统网络系统(如工作站、如工作站、LAN通讯系统、通讯系统、甚至甚至INTERNET)等来完成的等来完成的.现代制造系统的智能控制监控与故障诊断181七、可重构制造系统（七、可重构制造系统（RMS）基本概念；基本概念；分类及特点；分类及特点；关