1.5　本章小结

随着自动化技术和计算机信息技术的迅速发展，制造系统的自动化水平也越来越高，当前我国大部分中小企业均已装备了数控机床、加工中心及智能机器人等构成先进制造系统智能自治基元的关键硬件，具备了构建先进制造系统中智能自治基元的硬件条件。但是，当大部分企业制造资源的技术水平基本一致时，能够决定企业在激烈市场竞争中胜负的决定因素往往取决于该企业对其所拥有的制造资源的合理利用，以及是否拥有科学的生产管理理念和合理的内部协调控制机制。换言之，企业生存和发展的动力就在于降低生产成本、增加资源利用率和提高制造系统生产效率。

在制造系统的研究过程中，人们利用先进的计算机信息技术研究开发了计算机辅助制造CAx、柔性制造系统FMS、计算机集成制造系统CIMS等先进的制造技术，通过系统集成控制的方式提高系统的自动化水平和运行效率，但这些方法的功能构成和控制结构都是侧重于在一个相对稳定的且在某种程度上可预测的市场环境中应用的。而随着全球化竞争的加剧，客户个性化需求的增加，企业所面临的运行环境也由相对稳定的静态化逐渐转变为充满随机扰动的动态化环境，制造企业为了赢得市场，必须不停地设计新产品，改变经营过程，以及不断地重构系统中的制造资源。因此，建立在传统组织理论和运筹学基础上的生产计划与调度控制方法在理论上与实践中均面临着巨大挑战，急需寻找一种新的制造系统控制模式来适应动态的制造环境。正是在这种背景条件下，国际上相关研究者提出了HMS、FrMS、MAS和BMS等先进的智能制造模式，并指出先进的智能制造系统应当由一些具有局部自治特性和相互协作特性的智能基元组成，它要能够在动态制造环境中在某种程度上自主决策其自身动作以便有效处理自己周边出现的随机扰动，并通过合理的协调交互方式使整个制造系统适应制造环境中产生的动态变化，从而使制造系统具有自适应、自组织和自重构等特性。

地球上的生物系统经过漫长的自然进化，其生命结构与功能一直在不断优化与完善，其复杂的多样性的控制结构、器官功能及其内部各种协调机制在生命系统运作过程中所表现出来的适应性、高效性和可靠性等优良特性尤其值得我们在研究复杂的制造系统智能控制协调机制时进行借鉴和参考，其中以人体自身的神经内分泌系统的调控机制最为典型。人体神经系统用来感应各种外部刺激，而内分泌系统则分泌各种激素用来协调控制人体内部各种器官的运作，从而实现人体这个大系统内外环境的平衡。若能将此种方式引入制造系统的协调控制中，在构建复杂的制造系统时采用类似有机体的结构形式，对组成制造系统的制造资源赋予较大的智能特性，使其能够构成基本的智能基元，从而具有一定的自治特性和协作特性，则不仅可以简化系统中各组成机构的耦合关系，还可以极大地提高制造系统应对内外运行环境中出现的各种随机扰动的能力，改善制造系统的动态自适应性、可重组性和可扩展性，这是研究的一个重要的理论意义。

另外，在生物有机体系统中，其总体的控制结构呈现出递归特性，各个层次的子系统都能根据周围的环境进行一定范围的自调节，并且上层系统负责对下层各个子系统的行为在整体上进行协调，从而使机体能够在最短时间内适应各种内外刺激，保证自身在复杂生存环境中的活性。现代的制造系统在很大程度上与生物有机体一样，需要面临各种竞争与淘汰，想在动态变化的市场环境中生存下来，则必须具有一定的自我调节能力，以便适应制造环境的各种随机扰动（如生产订单中途变更、系统设备增加或减少、加工设备临时故障等），在及时对干扰做出合理反应的同时，快速地处理这些随机事件，进而提高控制系统的自适应性和稳健性。因此，借鉴生物控制与人工神经内分泌学的相关知识和研究成果，将生物有机体中优良的协调控制模型应用到现代制造系统控制模型中，构建高效合理的类生物化制造系统协调控制模型，使其能够克服传统制造系统中存在的不足，更好地适应日益复杂的动态制造系统运行环境，为我国先进制造系统的理论与体系的发展做出应有的贡献，具有重要的理论意义。同时，可将研究成果进一步深化，指导企业的实际运作，对于提高和改善我国制造企业整体自动化水平具有重要的现实指导意义。