1.5　本章小結(jié)

隨著自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，制造系統(tǒng)的自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，當(dāng)前我國(guó)大部分中小企業(yè)均已裝備了數(shù)控機(jī)床、加工中心及智能機(jī)器人等構(gòu)成先進(jìn)制造系統(tǒng)智能自治基元的關(guān)鍵硬件，具備了構(gòu)建先進(jìn)制造系統(tǒng)中智能自治基元的硬件條件。但是，當(dāng)大部分企業(yè)制造資源的技術(shù)水平基本一致時(shí)，能夠決定企業(yè)在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝負(fù)的決定因素往往取決于該企業(yè)對(duì)其所擁有的制造資源的合理利用，以及是否擁有科學(xué)的生產(chǎn)管理理念和合理的內(nèi)部協(xié)調(diào)控制機(jī)制。換言之，企業(yè)生存和發(fā)展的動(dòng)力就在于降低生產(chǎn)成本、增加資源利用率和提高制造系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

在制造系統(tǒng)的研究過(guò)程中，人們利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)研究開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助制造CAx、柔性制造系統(tǒng)FMS、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS等先進(jìn)的制造技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)集成控制的方式提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和運(yùn)行效率，但這些方法的功能構(gòu)成和控制結(jié)構(gòu)都是側(cè)重于在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的且在某種程度上可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)環(huán)境中應(yīng)用的。而隨著全球化競(jìng)爭(zhēng)的加劇，客戶個(gè)性化需求的增加，企業(yè)所面臨的運(yùn)行環(huán)境也由相對(duì)穩(wěn)定的靜態(tài)化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌錆M隨機(jī)擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)化環(huán)境，制造企業(yè)為了贏得市場(chǎng)，必須不停地設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，改變經(jīng)營(yíng)過(guò)程，以及不斷地重構(gòu)系統(tǒng)中的制造資源。因此，建立在傳統(tǒng)組織理論和運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)上的生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度控制方法在理論上與實(shí)踐中均面臨著巨大挑戰(zhàn)，急需尋找一種新的制造系統(tǒng)控制模式來(lái)適應(yīng)動(dòng)態(tài)的制造環(huán)境。正是在這種背景條件下，國(guó)際上相關(guān)研究者提出了HMS、FrMS、MAS和BMS等先進(jìn)的智能制造模式，并指出先進(jìn)的智能制造系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由一些具有局部自治特性和相互協(xié)作特性的智能基元組成，它要能夠在動(dòng)態(tài)制造環(huán)境中在某種程度上自主決策其自身動(dòng)作以便有效處理自己周邊出現(xiàn)的隨機(jī)擾動(dòng)，并通過(guò)合理的協(xié)調(diào)交互方式使整個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)制造環(huán)境中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變化，從而使制造系統(tǒng)具有自適應(yīng)、自組織和自重構(gòu)等特性。

地球上的生物系統(tǒng)經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的自然進(jìn)化，其生命結(jié)構(gòu)與功能一直在不斷優(yōu)化與完善，其復(fù)雜的多樣性的控制結(jié)構(gòu)、器官功能及其內(nèi)部各種協(xié)調(diào)機(jī)制在生命系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的適應(yīng)性、高效性和可靠性等優(yōu)良特性尤其值得我們?cè)谘芯繌?fù)雜的制造系統(tǒng)智能控制協(xié)調(diào)機(jī)制時(shí)進(jìn)行借鑒和參考，其中以人體自身的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制最為典型。人體神經(jīng)系統(tǒng)用來(lái)感應(yīng)各種外部刺激，而內(nèi)分泌系統(tǒng)則分泌各種激素用來(lái)協(xié)調(diào)控制人體內(nèi)部各種器官的運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)人體這個(gè)大系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境的平衡。若能將此種方式引入制造系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制中，在構(gòu)建復(fù)雜的制造系統(tǒng)時(shí)采用類(lèi)似有機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)組成制造系統(tǒng)的制造資源賦予較大的智能特性，使其能夠構(gòu)成基本的智能基元，從而具有一定的自治特性和協(xié)作特性，則不僅可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)中各組成機(jī)構(gòu)的耦合關(guān)系，還可以極大地提高制造系統(tǒng)應(yīng)對(duì)內(nèi)外運(yùn)行環(huán)境中出現(xiàn)的各種隨機(jī)擾動(dòng)的能力，改善制造系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性、可重組性和可擴(kuò)展性，這是研究的一個(gè)重要的理論意義。

另外，在生物有機(jī)體系統(tǒng)中，其總體的控制結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出遞歸特性，各個(gè)層次的子系統(tǒng)都能根據(jù)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行一定范圍的自調(diào)節(jié)，并且上層系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)下層各個(gè)子系統(tǒng)的行為在整體上進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而使機(jī)體能夠在最短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)各種內(nèi)外刺激，保證自身在復(fù)雜生存環(huán)境中的活性。現(xiàn)代的制造系統(tǒng)在很大程度上與生物有機(jī)體一樣，需要面臨各種競(jìng)爭(zhēng)與淘汰，想在動(dòng)態(tài)變化的市場(chǎng)環(huán)境中生存下來(lái)，則必須具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，以便適應(yīng)制造環(huán)境的各種隨機(jī)擾動(dòng)（如生產(chǎn)訂單中途變更、系統(tǒng)設(shè)備增加或減少、加工設(shè)備臨時(shí)故障等），在及時(shí)對(duì)干擾做出合理反應(yīng)的同時(shí)，快速地處理這些隨機(jī)事件，進(jìn)而提高控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性和穩(wěn)健性。因此，借鑒生物控制與人工神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)的相關(guān)知識(shí)和研究成果，將生物有機(jī)體中優(yōu)良的協(xié)調(diào)控制模型應(yīng)用到現(xiàn)代制造系統(tǒng)控制模型中，構(gòu)建高效合理的類(lèi)生物化制造系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制模型，使其能夠克服傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中存在的不足，更好地適應(yīng)日益復(fù)雜的動(dòng)態(tài)制造系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，為我國(guó)先進(jìn)制造系統(tǒng)的理論與體系的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，具有重要的理論意義。同時(shí)，可將研究成果進(jìn)一步深化，指導(dǎo)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作，對(duì)于提高和改善我國(guó)制造企業(yè)整體自動(dòng)化水平具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。