在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程中，人工智能是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。

    傳統(tǒng)制造觀是以材料處理為核心的，是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備輸入原材料或毛坯，使其幾何形狀或物理化學(xué)性能發(fā)生變化，最終成為產(chǎn)品的過程；進(jìn)入信息化時(shí)代，人們逐步形成了以信息處理為基礎(chǔ)的信息制造觀，將制造過程看成是對(duì)制造系統(tǒng)注入生產(chǎn)信息，從而使產(chǎn)品信息獲得增值的過程，將產(chǎn)品定義為在原始資源上賦予知識(shí)與信息的產(chǎn)物，將制造過程視為賦予知識(shí)與信息的過程。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程中，人工智能是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。人工智能（Artificial Intelligence，AI）起源于20 世紀(jì)中期，其目標(biāo)是使智能行為自動(dòng)化。20世紀(jì)90年代，人工智能開始涉足制造領(lǐng)域應(yīng)用，專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等成為當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)探討的重點(diǎn)，出現(xiàn)了“智能制造”的概念，并一度成為研究熱點(diǎn)，但實(shí)際應(yīng)用寥寥。主要原因在于當(dāng)時(shí)的人工智能僅從計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的角度去適應(yīng)制造過程的需求，缺乏成熟的產(chǎn)品數(shù)字模型、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持；另一方面，當(dāng)時(shí)的工業(yè)領(lǐng)域從生產(chǎn)工具角度更關(guān)注工藝裝備數(shù)字控制、自動(dòng)控制，從制造過程角度更關(guān)注CAD/CAM應(yīng)用、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），尚不完全具備在全過程上廣泛應(yīng)用人工智能的基礎(chǔ)環(huán)境。

進(jìn)入21世紀(jì)，電子、信息、計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，引發(fā)了工業(yè)模式的變革。德國(guó)稱這種變革為第四次工業(yè)革命，即“工業(yè)4.0”；美國(guó)則稱其為第三次創(chuàng)新變革浪潮，認(rèn)為未來(lái)工業(yè)的特征是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，最終的結(jié)果殊途同歸，就是更高的智能化，而新工業(yè)革命變革的基本特征就是智能制造。

智能制造技術(shù)是在信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化裝置及系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將人工智能引入到制造理論及生產(chǎn)運(yùn)行過程中，形成以存儲(chǔ)、計(jì)算、邏輯、推理為特征的機(jī)器智能所驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品制造技術(shù)。智能制造技術(shù)是人工智能與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其基本內(nèi)涵是指在制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，采用人機(jī)交互、高度柔性與高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過程進(jìn)行分析、判斷、推理和決策，延伸或取代制造活動(dòng)中人的腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展。可以說(shuō)，傳統(tǒng)的工具和設(shè)備延伸了人的四肢能力，智能制造技術(shù)則擴(kuò)展了人的大腦能力。

智能制造的典型特征是“狀態(tài)感知——實(shí)時(shí)分析——自主決策——精準(zhǔn)執(zhí)行”（圖1），即利用傳感系統(tǒng)獲取企業(yè)、車間、設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的實(shí)時(shí)傳輸、存儲(chǔ)和結(jié)構(gòu)化處理，根據(jù)分析的結(jié)果，按照設(shè)定的規(guī)則做出判斷和決策，再將處理結(jié)果反饋到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整執(zhí)行狀態(tài)。智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從人工智能到機(jī)器智能、從機(jī)器智能再到系統(tǒng)智能的進(jìn)步和發(fā)展。

智能制造的前提是產(chǎn)品和制造過程的數(shù)字化模型、數(shù)字化控制的工藝裝備、網(wǎng)絡(luò)化集成的制造系統(tǒng)、基于傳感網(wǎng)絡(luò)或知識(shí)庫(kù)的智能化處理。智能制造系統(tǒng)是人機(jī)一體化的混合系統(tǒng)，在智能制造系統(tǒng)中，機(jī)器智能和人的智能將緊密地集成在一起協(xié)同工作。

智能制造引發(fā)

產(chǎn)品研制模式變革

產(chǎn)品研制已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字化表達(dá)、網(wǎng)絡(luò)化連通、協(xié)同化研制、數(shù)字化執(zhí)行已經(jīng)成為新產(chǎn)品研制的基本模式，數(shù)字化模型替代了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖，制造過程以數(shù)字化模型為**數(shù)據(jù)源，進(jìn)行機(jī)械加工、鈑金成形、復(fù)材構(gòu)件生產(chǎn)、零部件裝配等制造活動(dòng)；數(shù)字化的裝備成為各個(gè)工藝環(huán)節(jié)不可或缺的基礎(chǔ)資源，復(fù)雜形狀零部件制造的工藝活動(dòng)已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工操作變成程序控制執(zhí)行，這種數(shù)字化執(zhí)行手段為實(shí)現(xiàn)航空產(chǎn)品智能制造奠定了基礎(chǔ)。

智能制造給航空產(chǎn)品研制過程帶來(lái)的變革主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

(1) 智能加工工藝

數(shù)字化加工過程是根據(jù)設(shè)計(jì)模型和工藝要求確定加工工藝及程序，基于空間和時(shí)間的確定性關(guān)系來(lái)完成產(chǎn)品制造，加工狀態(tài)是依靠人員監(jiān)控、事后檢測(cè)來(lái)確認(rèn)的，難以實(shí)時(shí)掌握加工過程中工況變化并及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致航空產(chǎn)品零部件質(zhì)量一致性不穩(wěn)定、表面質(zhì)量狀態(tài)波動(dòng)大。

智能加工工藝形成一種實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整模式，制造過程中增加對(duì)加工過程、時(shí)變工況的在線監(jiān)測(cè)，利用智能化技術(shù)對(duì)獲取的加工過程狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、評(píng)估和決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過程的自主學(xué)習(xí)和決策控制；通過自主學(xué)習(xí)形成工藝知識(shí)庫(kù)，支持工藝設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)工件加工工藝的自主決策設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

(2) 智能裝備及智能制造單元

數(shù)控裝備是按確定的空間關(guān)系和程序邏輯來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的，隨著數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算處理能力的不斷提升和功能部件不斷發(fā)展完善，數(shù)控裝備的加工效率、穩(wěn)定性、靈活性、信息處理能力都有了極大的提高，基于工況的自主處理能力日趨增強(qiáng)。

制造領(lǐng)域的智能裝備及智能制造單元主要包括智能機(jī)床、智能機(jī)器人、智能控制裝置及系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、傳感識(shí)別及信息采集裝置等，能夠?qū)χ圃爝^程中運(yùn)動(dòng)、功率、扭矩、能量、信息等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)基于規(guī)則的自主決策與自適應(yīng)控制（圖２）。

(3) 智能制造系統(tǒng)

從狹義的制造看，產(chǎn)品制造包含一系列工藝過程和工序過程，原材料進(jìn)入由工藝裝備、物流系統(tǒng)、工作人員等組成的制造系統(tǒng)，經(jīng)過不同的工序或工藝處理，形成符合設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。智能制造系統(tǒng)以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，引入智能處理決策功能，構(gòu)建出基于智能化裝備、智能化工藝、傳感網(wǎng)絡(luò)、智能決策處理系統(tǒng)、人機(jī)互聯(lián)的智能化制造系統(tǒng)，使制造智能由個(gè)體智能跨越到整體智能，提升大數(shù)據(jù)量、高自動(dòng)化環(huán)境下人們對(duì)中制造數(shù)據(jù)、加工狀態(tài)、調(diào)整決策的掌控能力（圖３）。

智能制造系統(tǒng)依據(jù)產(chǎn)品類型和主體制造工藝不同而有所差異，可分為切削加工、鈑金成形、復(fù)合材料構(gòu)件制造、整機(jī)裝配等不同類型，但他們均應(yīng)具備智能化工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化、智能化運(yùn)行管控、傳感網(wǎng)絡(luò)及實(shí)時(shí)處理、制造數(shù)據(jù)采集與知識(shí)庫(kù)、在線學(xué)習(xí)和工藝優(yōu)化等基本能力。

智能制造技術(shù)發(fā)展思路

發(fā)展智能制造技術(shù)，應(yīng)從支撐技術(shù)入手，實(shí)現(xiàn)從智能制造單元、智能制造系統(tǒng)到智能工廠的演進(jìn)。

智能支撐技術(shù)重點(diǎn)要突破的技術(shù)包括：適用于航空制造工況及其產(chǎn)品的智能傳感技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)的各種工況感知信息的采集、融合和分析處理技術(shù)，分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及賽博物理融合系統(tǒng)（CPS）技術(shù)，制造過程的虛擬建模、半物理和物理仿真技術(shù)等。

智能制造裝備和單元技術(shù)重點(diǎn)要突破的內(nèi)容包括：專用嵌入式控制單元、減速機(jī)等智能核心器件，實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、健康檢測(cè)、故障診斷等實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控方法，基于測(cè)量反饋的多軸加工、基于力感知的加工和定位智能化執(zhí)行單元，知識(shí)建模、智能決策支持系統(tǒng)等。

智能制造系統(tǒng)重點(diǎn)要突破的技術(shù)包括：制造系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)化管控、多機(jī)器人的協(xié)同控制、工藝與裝備的信息交互與過程優(yōu)化、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控與智能化加工決策、制造過程建模仿真與工藝優(yōu)化等。

智能工廠要解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：工藝布局規(guī)劃與虛擬工廠、智能倉(cāng)儲(chǔ)與物流、智能化生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量狀態(tài)跟蹤與智能化檢測(cè)等。