1.1　智能制造的发展背景

智能制造源于人工智能（artificial intelligence, AI）的研究。自20世纪80年代以来，随着产品功能的多样化、性能的完善化以及结构的复杂化和精密化，产品所包含的设计信息量和工艺信息量猛增，随之而来的是生产线及生产设备内部的信息量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而推动制造技术发展的热点与前沿转向了提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。目前，先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转，柔性制造系统（flexible manufacturing system, FMS）和计算机集成制造系统（computer integrated manufacturing system, CIMS）的信息来源一旦被切断就会立刻瘫痪。制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要具有智能，否则是难以处理如此大量、多样化及复杂化（残余和冗余信息）的信息工作量的。

当前和未来企业面临的是瞬息多变的市场需求和激烈的国际化竞争环境。社会的需求使产品生产正从大批量生产转向小批量、客户化单件产品的生产。企业欲在这样的市场环境中立于不败之地，必须从产品的时间、质量、成本、服务和环保（T、Q、C、S、E）等方面提高自身的竞争力，以快速响应市场频繁的变化。为此，企业的制造系统应表现出更高的灵活性和智能性。过去由于人们对制造技术的注意力偏重于制造过程的自动化，导致自动化水平不断提高的同时，产品设计及生产管理效率提高缓慢。生产过程中人们的体力劳动虽然获得了极大解放，但脑力劳动的自动化程度（即决策自动化程度）却很低，各种问题的最终决策或解决在很大程度上仍依赖于人的智慧；并且随着市场竞争的加剧和信息量的增加，这种依赖程度将越来越大。为此，要求未来制造系统具有信息加工能力，特别是信息的智能加工能力。

从20世纪70年代开始，发达国家为了追求廉价的劳动力，逐渐将制造业移向了发展中国家，从而引起本国技术力量向其他行业转移；同时发展中国家专业人才又严重短缺，结果制约了制造业的发展。因此，制造业希望减少对人类智慧的依赖，以解决人才供应的矛盾。智能制造正是适应这种情况而得以发展的。当今世界各国的制造业活动趋向于全球化，生产制造、经营活动、开发研究等都在向多国化发展。为了有效地进行国际信息交换及世界先进制造技术共享，各国的企业都希望以统一的方式来交换信息和数据。因此，必须开发出一个快速有效的信息交换工具，创建并促进一个全球化的公共标准来实现这一目标。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺及系统的设计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，这就促使我们通过集成传统制造技术、计算机技术与人工智能等技术，发展一种新型的制造模式——智能制造。智能制造正是在上述背景下孕育而产生的。可见，智能制造是面向21世纪的制造技术的重大研究课题，是现代制造技术、计算机科学技术与人工智能等综合发展的必然结果，也是世界制造业今后的发展方向。