集成化离散生产控制-分析与综合.docx

1、集 成 化 离 散 生 产 控 制 分 析 与 综 合 法 L ucas P un 著 熊 光 楞 刘 青 罗 彤 译 沈 被 娜 审 校清 华 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号集 成 化 离 散 生 产 控 制 分 析 与 综 合Integrated Discrete P roduct ion Cont rol: Analys is and Synt hesis L ucas PunA ut horized t ranslation from t he English language edit ion published by E ls evier Science P

2、ublishers B. V . Copyright C 1992 by E lsevier S cience P ublishers B. V .Chinese language edition publis hed by T singhua U niver sit y Pr es s.Copyright C 1996 by T s inghua U niversity P ress本 书 英 文 版 由 Els evier Science P ublishers B. V . 于 1992 年 出 版, 版 权 为 Elsevier Science P ublishers B. V . 所

3、 有 。 本 书 中 文 版 专 有 出 版 权由 Els evier Science P ublishers 授 予 清 华 大 学 出 版 社 , 版 权 为 清 华 大 学 出 版 社 所 有 。 未 经 出 版 者 书 面 允 许 , 不 得 以 任 何 方 式 复 制 或 抄 袭 本 书 内 容 。中 华 人 民 共 和 国 国 家 版 权 局 著 作 权 合 同 登 记 章 图 字 : 011995251 号图 书 在 版 编 目 ( CI P) 数 据集 成 化 离 散 生 产 控 制 : 分 析 与 综 合 / 潘 旅 家 著 ; 熊 光 楞 等 译 .北 京 : 清 华 大

4、学 出 版 社 , 1996I SBN 7-302-02406-5 . 集 . 潘 熊 . 综 合 分 散 型 控 制 系 统 . T P 273中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 ( 96) 第 25172 号出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 校 内 , 邮 编 100084)印 刷 者 : 北 京 人 民 文 学 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 科 技 发 行 所开 本 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 15 字 数 : 368 千 字版 次 : 1997 年 3 月 第 1 版 1997 年 3

5、月 第 1 次 印 刷书 号 : ISBN 7-302-02406-5/ T P1208印 数 : 00012000定 价 : 19. 60 元目 录译 者 的 话 中 译 本 序 概 论 第 1 章 人 口 智 能 与 离 散 生 产 控 制 的 术 语 11.1 智 能 11.1.1 面 向 问 题 的 理 解 11.1.2 智 能 : 典 型 的 定 义 21.1.3 建 议 的 定 义 31.2 智 能 操 作 31.2.1 描 述 的 需 要 31.2.2 举 例 31.2.3 智 能 操 作 的 不 同 水 平 41.2.4 一 种 描 述 方 案 61.3 一 个 AI 生 产

6、系 统 的 例 子 71.3.1 问 题 的 描 述 与 形 式 71.3.2 辅 助 产 生 式 系 统 81.3.3 概 念 与 术 语 111.4 AI 专 家 系 统 131.4.1 问 题 的 陈 述 : 一 个 实 例 131.4.2 专 家 系 统 : M YCIN -T E I RE SI AS 131.4.3 概 念 、 术 语 及 设 计 者 的 问 题 161.5 流 行 的 术 语 171.5.1 术 语 分 类 的 方 法 学 171.5.2 产 生 式 系 统 及 专 家 系 统 的 应 用 181.5.3 其 它 表 达 式 的 应 用 191.6 生 产 控 制

7、 问 题 的 理 解 201.6.1 人 工 智 能 技 术 及 知 识 表 示 211.6.2 专 家 系 统 及 知 识 工 程 211.6.3 单 元 层 的 生 产 控 制 221.6.4 车 间 层 举 例 F M S 241.6.5 工 厂 层 261.6.6 企 业 层 30 第 2 章 人 工 智 能 系 统 的 综 合 342.1 综 合 所 需 要 的 步 骤 342.1.1 系 统 工 程 的 一 般 步 骤 342.1.2 对 人 工 智 能 系 统 进 行 综 合 的 步 骤 342.2 建 模 及 多 面 向 建 模 362.2.1 建 模 作 为 一 种 活 动

8、的 概 念 362.2.2 建 模 在 连 续 控 制 系 统 中 的 作 用 362.2.3 离 散 活 动 控 制 的 建 模 382.2.4 解 决 离 散 活 动 问 题 的 人 工 智 能 系 统 ( AI S) 建 模 392.3 AI S 的 理 解 及 描 述 392.3.1 构 造 基 本 过 程 的 活 动 A 392.3.2 问 题 Pb ( A ) 的 描 述 432.3.3 A IS 期 望 目 标 的 描 述 442.3.4 阐 明 期 望 的 A IS 目 标 的 方 法 462.4 AI S 说 明 472.4.1 工 业 实 例 472.4.2 A IS 形

9、式 化 说 明 的 建 模 工 具 482.4.3 辅 助 决 策 的 各 个 层 次 512.4.4 A IS 元 素 的 描 述 方 法 532.5 AI S 解 析 542.5.1 引 言 542.5.2 解 析 问 题 的 形 式 化 542.5.3 解 析 条 件 的 分 析 552.5.4 现 有 解 析 方 法 的 分 析 572.5.5 推 导 一 种 合 适 的 解 析 方 法 的 方 法 学 672.6 AI S 的 实 现 672.6.1 引 言 672.6.2 A IS 与 该 系 统 有 关 人 员 之 间 的 关 系 682.6.3 折 衷 和 协 调 问 题 70

10、2.6.4 双 向 前 置 战 略 BIDA S 712.6.5 实 现 方 法 73第 3 章 人 工 智 能 系 统 的 分 析 743.1 引 言 743.1.1 一 个 系 统 的 三 项 主 要 特 征 743.1.2 分 析 工 具 的 作 用 与 应 用 773.1.3 A IS 设 计 者 的 问 题 783.2 分 析 活 动 结 构 的 工 具 793.2.1 GR A I 网 及 图 形 工 具 793.2.2 GR A I 网 的 基 本 元 素 和 基 本 配 置 81 3.4.1 知 识 的 类 型 1213.4.2 在 A IS 中 计 算 问 题 的 提 法 1

11、243.4.3 一 阶 谓 词 逻 辑 的 元 素 1283.4.4 有 关 计 算 方 法 的 建 议 1323.2.3 GR A I 网 : 有 组 织 活 动 的 建 模 及 其 控 制 的 规 则 873.2.4 GR A I 网 在 规 划 中 的 应 用 953.2.5 GR A I 网 应 用 举 例 993.3 信 息 分 析 1003.3.1 信 息 分 析 的 必 要 性 1003.3.2 信 息 建 模 工 具 1003.3.3 基 于 超 图 的 数 据 结 构 ( HBDS) 建 模 工 具 1043.3.4 更 好 地 理 解 信 息 的 特 点 1093.3.5

12、静 态 和 动 态 数 据 以 及 数 据 转 换 1143.3.6 H BDS 数 学 基 础 1183.4 知 识 分 析 120第 4 章 人 工 智 能 系 统 在 工 业 生 产 系 统 中 的 应 用 1424.1 引 言 1424.1.1 生 产 路 径 和 生 产 活 动 1424.1.2 A IS 的 活 动 和 环 境 1444.1.3 集 成 化 的 A IS 1464.2 执 行 活 动 的 AI S 1494.2.1 引 言 : 可 能 的 改 进 1494.2.2 各 种 类 型 的 制 造 执 行 活 动 1504.2.3 数 字 控 制 、 自 适 应 控 制

13、和 机 器 人 1524.3 AI S 对 加 工 性 能 的 改 进 1554.4 AI S 对 加 工 柔 性 的 改 进 1564.4.1 F M S: 机 器 、 自 动 化 和 AI S 1564.4.2 F M S 物 理 部 件 的 设 计 方 法 1574.4.3 设 计 A IS 仿 真 器 的 方 法 1624.5 针 对 设 计 活 动 的 AI S 1664.5.1 引 言 1664.5.2 设 计 活 动 的 分 析 1674.5.3 设 计 活 动 的 问 题 分 析 1704.5.4 期 望 的 A IS 环 境 E NV ( A IS) 分 析 1714.5.5

14、 组 成 集 成 化 设 计 的 A IS 的 元 素 1714.6 引 导 活 动 的 AI S 1744.6.1 活 动 A 和 活 动 问 题 Pb ( A ) 的 分 析 1744.6.2 期 望 的 A IS 环 境 E NV ( A IS) 分 析 1754.6.3 分 析 复 杂 生 产 结 构 的 方 法 178 4.6.4 A IS 设 计 方 法 179第 5 章 集 成 化 离 散 生 产 控 制 理 论 的 透 视 1815.1 问 题 理 解 的 方 法 1815.1.1 集 成 化 离 散 生 产 控 制 建 模 的 问 题 含 义 1815.1.2 CI MS 设

15、 计 的 现 实 1825.1.3 DSS 设 计 的 现 实 1835.2 集 成 化 概 念 参 考 模 型 ( I NCOR E M O) 1855.2.1 一 般 原 则 1855.2.2 宏 I NCOR E MO 1865.2.3 问 题 的 理 解 1905.2.4 问 题 形 式 化 的 方 法 1925.2.5 设 计 方 法 学 的 应 用 举 例 1965.3 问 题 形 式 化 及 解 决 的 方 法 2015.3.1 战 略 2025.3.2 简 单 和 复 杂 实 体 的 特 征 2045.3.3 简 单 和 复 杂 实 体 的 赋 值 及 其 特 征 转 换 20

16、55.3.4 形 式 化 描 述 和 过 程 2085.3.5 战 略 构 造 2125.3.6 问 题 形 式 化 的 方 法 2125.4 结 论 214参 考 文 献 215 译 者 的 话 计 算 机 集 成 制 造 ( CIM ) 是 由 1974 年 美 国 J os eph Har r ingt on 博 士 在 Comput er I nteger at ed M anufactur ing 一 书 中 首 先 提 出 的 。 20 年 来 , 尤 其 是 近 10 年 , CIM 概 念 不 断 得 以 丰 富 与 发 展 , 并 被 世 界 各 国 科 技 界 与 企 业

17、界 广 泛 接 受 。 中 国 在 1986 年 开 始 实 施 的 “863”高 技 术 计 划 中 , 也 已 将 CI M 列 入 自 动 化 领 域 两 个 主 题 项 目 之 一 。 10 年 来 , 我 国 在 CI M 方 面 不 仅 取 得 了 世 界 瞩 目 的 研 究 成 果 ( 如 : 建 立 在 清 华 大 学 的 计 算 机 集 成 制 造 系 统 工 程 研 究 中 心获 得 1994 年 美 国 制 造 工 程 师 协 会 SM E 的 “大 学 领 先 奖 ”) , 而 且 在 一 批 制 造 企 业 中 获 得 了 应 用 , 取 得 了 显 著 的 经 济

18、效 益 。集 成 化 离 散 生 产 控 制 的 分 析 与 综 合 是 CIM 领 域 中 的 一 个 关 键 问 题 。 潘 旅 家 ( L ucas P un) 先 生 长 期 致 力 于 集 成 化 离 散 生 产 控 制 系 统 的 研 究 , 特 别 是 在 集 成 系 统 的 建 模 方 面 做 出 了 许 多 贡 献 , 提 出 了 一 整 套 建 模 与 分 析 方 法 ( 如 : GRA I ) , 并 在 法 国 波 各 多 第 一 大 学 创 建 了GR A I 实 验 室 。 本 书 是 潘 旅 家 先 生 讲 述 利 用 GRA I 与 人 工 智 能 方 法 来

19、分 析 与 综 合 集 成 化 离 散 生 产 控 制 的 专 著 , 它 的 翻 译 与 出 版 将 促 进 我 国 进 一 步 开 展 CI M 的 研 究 与 应 用 。本 书 序 言 、 概 论 及 第 1 章 由 熊 光 楞 翻 译 , 第 2、 4 章 由 刘 青 翻 译 , 第 3、 5 章 由 罗 彤 翻 译 , 全 书 由 沈 被 娜 校 审 。 本 书 在 翻 译 与 出 版 过 程 中 得 到 了 清 华 大 学 出 版 社 的 支 持 与 帮 助 , 在 此 表 示 深 切 的 谢 意 。1996 年 10 月 中 译 本 序 在 新 发 展 的 各 种 工 程 , 如

20、 控 制 工 程 、 系 统 工 程 、 计 算 工 程 、 生 产 工 程 及 工 业 工 程 中 , 最 为 困 难 的 问 题 是 如 何 填 补 理 论 与 实 际 之 间 的 鸿 沟 。 典 型 的 例 子 是 : 找 出 一 个 传 递 函 数 的 坡 度 断 裂 点 ; 在 一 个 最 优 控 制 问 题 中 获 得 非 线 性 微 分 方 程 的 收 敛 性 ; 在 许 多 已 存 在 的 运 筹 学 规 划 方 法 中 找 出 一 个 适 合 于 调 度 问 题 各 项 假 设 的 方 法 ; 确 定 现 实 的 和 非 琐 碎 的 成 员 功 能 及 集 合 操 作 ; 在

21、 知 识 库 系 统 中 建 立 一 个 完 全 的 和 固 有 的 规 则 集 。在 过 去 的 40 年 中 , 我 们 一 直 企 图 建 立 一 种 通 用 的 填 补 鸿 沟 的 方 法 学 , 但 是 至 今 我 们 尚未 能 达 到 此 目 的 。 可 幸 的 是 , 我 们 已 经 掌 握 了 一 些 构 成 填 补 上 述 鸿 沟 的 十 分 基 本 的 原 理 , 它 们 包 括 以 下 5 个 方 面 :( 1) 填 补 鸿 沟 本 身 是 要 将 理 论 与 实 践 结 合 起 来 , 而 这 种 结 合 需 要 一 个 桥 梁 。( 2) 这 个 桥 梁 可 能 是

22、一 个 知 识 的 概 念 , 或 者 是 一 个 面 向 解 决 问 题 的 知 识 分 类 ( 比 如 : 简 单 实 体 , 复 杂 实 体 , 实 体 的 转 换 或 因 果 关 系 , 一 个 普 遍 真 实 的 陈 述 , 解 决 一 个 给 定 问 题 的 步 骤 以 及 解 决 一 些 问 题 的 程 序 等 ) 。( 3) 理 论 可 以 被 看 作 为 一 种 知 识 建 模 的 语 言 , 它 包 含 一 些 特 定 的 词 汇 及 文 法 操 作 。 可 以 用 这 些 词 汇 及 文 法 操 作 构 造 出 短 语 及 正 文 。 词 汇 、 文 法 操 作 、 短

23、语 及 正 文 所 构 成 的 集 合 定 义 了 为 表 示 ( 建 模 ) 各 种 不 同 层 次 知 识 的 语 言 的 能 力 。( 4) 实 践 可 看 作 是 一 个 复 杂 的 系 统 , 它 的 结 构 被 定 义 为 一 个 四 元 组 , 即 结 局 、 功 能 活 动 过 程 、 为 支 持 这 些 活 动 的 功 能 资 源 以 及 活 动 操 作 的 动 态 事 件 流 。 一 个 问 题 可 以 用 这 四 元 组 的 结 构 元 素 来 加 以 形 式 化 。 被 研 究 的 问 题 元 素 的 集 合 表 示 它 们 的 知 识 的 实 际 要 求 。( 5)

24、填 补 鸿 沟 本 身 可 以 看 作 是 将 理 论 和 以 一 种 知 识 表 示 的 实 际 的 需 求 加 以 匹 配 ( 结 合 ) 。本 书 就 是 通 过 一 些 实 例 来 讲 述 如 何 应 用 这 些 原 理 。潘 旅 家 ( Lucas P un) 1996 年 5 月 概 论集 成 化 离 散 生 产 系 统 是 生 产 系 统 的 一 个 新 的 概 念 。 集 成 化 离 散 生 产 控 制 是 一 种 需 要 , 它能 帮 助 集 成 化 离 散 生 产 活 动 达 到 它 的 最 好 的 效 果 。 推 动 集 成 化 离 散 生 产 系 统 的 发 展 有 外

25、 部 与 内 部 两 方 面 的 动 力 。( 1) 外 部 动 力 市 场 情 况 : 顾 客 要 求 高 质 量 的 产 品 , 且 应 满 足 一 类 产 品 仅 生 产 一 件 的 要 求 。 竞 争 情 况 : 要 求 最 高 的 技 术 性 能 和 最 好 的 经 济 效 益 国 内 与 国 际 两 方 面 同 时 有这 种 要 求 。( 2) 内 部 动 力 制 造 中 所 使 用 的 机 器 与 设 备 在 技 术 上 日 益 先 进 ( 机 器 人 、 工 业 自 动 化 及 先 进 的 数 字控 制 ) 。 计 算 机 ( 容 量 、 尺 寸 及 价 格 ) 、 计 算 过

26、 程 ( 软 件 及 软 件 包 ) 以 及 信 息 处 理 设 备 ( 网 络 ) 的 不 断 改 进 。 使 用 计 算 机 来 辅 助 产 品 设 计 任 务 ( CAD) 以 及 管 理 活 动 ( M IS) 方 面 的 不 断 进 步 。 在 集 成 化 离 散 生 产 控 制 的 分 析 与 综 合 中 有 两 个 方 面 需 要 考 虑 :( 1) 涉 及 对 集 成 的 问 题 的 理 解 , 这 是 “问 题 的 形 式 化 ”方 面 。 现 在 , 在 这 方 面 还 没 有 一 种 清 楚 的 完 整 的 观 点 。( 2) 为 了 使 集 成 化 离 散 生 产 系

27、统 达 到 最 优 的 技 术 及 经 济 指 标 , 要 求 发 展 智 能 控 制 。 这 是 属 于 “问 题 的 解 决 ”方 面 。 目 前 , 在 这 方 面 已 有 不 少 尝 试 , 它 们 有 的 是 基 于 控 制 理 论 、运 筹 学 、 信 息 处 理 方 法 及 数 理 逻 辑 等 领 域 所 获 得 的 技 巧 , 有 的 是 基 于 对 新 的 一 些 领 域 ( 如 :人 工 智 能 技 术 、 专 家 系 统 ) 的 认 识 。设 计 者 的 作 用 是 理 解 “集 成 问 题 ”, 并 开 发 “智 能 控 制 ”。 对 第 一 个 方 面 , 我 们 应

28、 充 分 认 识 其 重 要 性 , 而 过 去 却 常 常 被 忽 视 。 在 80 年 代 , 大 型 MI S 的 失 败 有 几 个 原 因 , 其 中 之 一 是 在 还 不 知 道 为 什 么 要 用 它 和 如 何 使 用 它 之 前 , 这 个 系 统 就 已 经 开 发 出 来 了 。 这 种 倾 向 现 在 依 然 存 在 。 在 80 年 代 末 期 , 在 CIM S 的 许 多 重 要 的 研 究 项 目 中 , 研 究 工 作 仅 侧 重 于 计 算 机 体 系 结构 , 而 不 是 首 先 去 研 究 集 成 问 题 。 这 有 点 像 在 一 匹 马 的 前 面

29、 放 上 一 辆 车 ( 本 末 倒 置 ) 。我 们 用 “工 业 人 工 智 能 系 统 ”来 代 替 “智 能 控 制 ”。 “控 制 ”可 能 包 含 多 种 意 思 , 如 : “自 动 的 ”、 “闭 环 ”“反 馈 控 制 ”等 。 智 能 控 制 的 作 用 也 覆 盖 了 设 计 辅 助 和 管 理 辅 助 , 这 种 辅 助 可 能 采 用 一 种 交 互 方 式 ( 非 自 动 的 或 开 环 的 ) 。本 书 的 最 初 目 的 是 给 工 业 工 程 师 提 供 关 于 工 业 人 工 智 能 系 统 ( IA IS) 方 面 的 信 息 , 包 括 I AI S 可

30、 能 应 用 的 范 围 , 用 IA IS 来 解 决 问 题 时 是 如 何 进 行 分 析 的 , 以 及 用 I AI S 可 以 创 建 的方 法 。这 将 涉 及 IA IS 的 各 个 方 面 , IA IS 可 能 是 完 全 自 动 化 的 系 统 ( 如 : 机 器 人 ) 或 者 是 决 策 辅 助 系 统 ( 如 : CAD 系 统 ) 。 这 种 系 统 可 以 从 自 动 控 制 系 统 ( 它 的 智 能 度 是 固 有 的 ) 或 从 人 工 智 能 系 统 ( 它 的 自 动 控 制 程 度 通 常 较 高 ) 引 伸 出 来 。 显 然 , I AI S 是

31、 期 望 通 过 提 高 生 产 率 以 及 各 种 生 产 操 作 的 有 效 性 来 增 加 工 业 企 业 的 总 体 效 益 , 一 个 IA IS 的 成 功 取 决 于 对 一 个 给 定 的 企 业 所 要 求 的 特 定 问 题 的 知 识 , 自 动 化 技 术 和 控 制 ( 决 策 ) 理 论 的 知 识 , 以 及 在 人 工 智 能 技 术 中 , 特 别 是 将 自 动 控 制 或 决 策 辅 助 过 程 转 换 为 计 算 过 程 中 的 技 巧 。 目 前 , 这 些 技 巧 是 由 不 同 的 人 所 发 现 与 掌 握 , 因 此 要 将 他 们 组 成 一

32、 个 有 效 的 工 作 小 组 并 非 总 是 成 功 的 。 本 书 试 图 指 明 各 种 技 巧 如 何 能 组 合 在 一 起 , 以 便 能 建 立 一 个 能 满 足 实 际 需 要 的 IA IS。为 了 完 成 这 些 目 标 , 可 以 在 不 同 的 读 者 层 次 上 写 出 不 同 类 型 的 书 来 , 一 般 来 讲 可 以 分 为 三 类 :第 1 类 : 概 念 性 的 数 学 书 籍 , 它 覆 盖 具 有 良 好 定 义 的 问 题 及 较 为 广 阔 的 应 用 领 域 。第 2 类 : 适 应 性 书 籍 , 它 覆 盖 一 些 不 完 全 理 解 的

33、 问 题 和 不 完 全 能 建 立 问 题 的 解 的 应 用领 域 。第 3 类 : 实 践 性 书 籍 , 它 覆 盖 一 些 特 定 领 域 , 而 且 问 题 的 解 决 方 法 已 被 较 好 建 立 起 来 并 有 较 详 细 的 说 明 。从 复 杂 程 度 上 也 可 分 为 3 个 层 次 :第 1 层 : 初 始 层 , 它 很 容 易 被 读 者 所 吸 收 。第 2 层 : 中 间 层 , 在 这 个 层 次 上 , 知 识 将 被 提 供 给 初 学 的 读 者 , 但 也 还 包 括 一 些 读 者 必须 通 过 自 己 的 努 力 加 以 吸 收 的 材 料 。

34、第 3 层 : 研 究 层 , 在 这 个 层 次 上 , 读 者 必 须 探 索 各 种 类 型 的 应 用 以 便 吸 收 其 内 容 。 假 如 用 一 个 3 3 的 矩 阵 来 描 述 书 的 类 型 及 复 杂 程 度 , 我 们 将 会 发 现 , 本 书 是 处 于 矩 阵的 中 间 ( 即 适 应 性 书 籍 , 中 等 难 度 ) 。第 1 章 定 义 术 语 与 概 念 , 介 绍 被 使 用 的 术 语 , 描 述 各 类 I AI S 的 结 构 。 最 终 , 读 者 将 会 发 现 包 含 在 集 成 化 离 散 生 产 控 制 中 的 基 本 术 语 及 概 念

35、 。第 2 章 介 绍 IAI S 的 综 合 。 首 先 是 对 读 者 需 要 的 问 题 进 行 形 式 化 。 设 计 者 将 从 对 基 本 结 构 的 理 解 引 向 最 优 结 构 的 确 定 。 同 时 , 从 理 论 问 题 的 解 决 引 向 计 算 过 程 的 实 现 。 在 具 体 步 骤上 , 我 们 先 对 一 个 相 对 简 单 的 I AI S 进 行 研 究 , 它 在 技 术 上 是 可 行 的 , 经 济 上 是 有 效 益 的 , 并 反 映 了 被 解 决 的 问 题 。 在 对 这 样 的 IAI S 已 取 得 一 些 经 验 的 基 础 之 上

36、, 我 们 再 研 究 比 较 复 杂 的 和 更 完 善 的 I AI S。第 3 章 涉 及 IA IS 的 分 析 , 包 括 用 GRA I ( Gr aphs with R esults and A ctivities I nter r elated) 对 活 动 、 物 理 系 统 的 结 构 以 及 决 策 、 管 理 及 信 息 系 统 的 结 构 进 行 分 析 ; 用 一 阶 谓 词 逻 辑 来 分 析 知 识 及 开 发 计 算 方 法 ; 用 H BDS( Hyper gar ph-based Data Str uctar ing) 方 法 来 建 立 基 于 抽 象

37、概 念 建 模 的 可 移 植 的 ( por t able) 数 据 。第 4 章 讨 论 I AI S 的 应 用 。 IA IS 的 生 产 活 动 可 以 分 成 3 类 : 物 理 执 行 活 动 , 这 些 活 动 要 求 机 器 人 、 先 进 的 数 控 机 器 以 及 设 计 得 很 好 的 柔 性 制 造 系 统 。 零 件 及 加 工 工 艺 设 计 活 动 , 这 些 活 动 要 求 一 个 覆 盖 零 件 设 计 、 工 业 设 置 、 制 造 、 测 试 等 方 面 的 集 成 化 的 I AI S。 控 制 、 组 织 及 监 督 活 动 , 这 些 活 动 要

38、求 能 完 成 静 态 及 动 态 调 节 , 多 方 面 同 步 和 多 方 面 协 调 目 的 的 I AI S。 本 章 将 讨 论 这 三 类 I AI S, 并 提 出 进 一 步 研 究 的 方 向 。第 5 章 介 绍 关 于 分 析 与 综 合 集 成 化 离 散 生 产 控 制 的 理 论 。 它 由 三 部 分 组 成 : 用 集 成 化 概 念 参 考 建 模 ( I NCOR E M O) 的 方 法 建 立 宏 观 模 型 , 这 种 模 型 将 帮 助 我 们对 问 题 进 行 形 式 化 并 解 决 问 题 。 介 绍 微 观 I NCOR E MO 模 型 ,

39、它 将 有 助 于 分 析 生 产 组 织 的 结 构 及 生 产 流 程 的 行 为 。 介 绍 知 识 表 示 模 型 , 它 有 助 于 建 立 生 产 控 制 设 计 的 方 法 学 。 第 1 章人 工 智 能 与 离 散 生 产 控 制 的 术 语在 这 一 章 中 , 我 们 首 先 定 义 人 工 智 能 系 统 ( 简 称 A IS) , 以 便 从 用 户 及 设 计 者 两 个 方 面 对 所 涉 及 的 概 念 进 行 分 类 。 然 后 , 我 们 将 把 A IS 分 成 两 类 : 通 用 的 A IS( 通 常 被 称 为 生 产 系 统 ) 及 特 殊 的 A

40、 IS( 通 常 称 为 专 家 系 统 ) , 如 图 1.1 所 示 。 ( 这 样 分 类 将 帮 助 我 们 对 术 语 进 行 分类 ) 。图 1.1 概 念 及 术 语 分 类最 后 , 我 们 将 详 细 阐 述 在 生 产 系 统 中 的 AI S 的 定 义 。 这 些 A IS 属 于 特 殊 的 人 工 智 能 系 统 , 其 中 有 的 是 作 为 辅 助 用 户 的 工 具 ( 如 : 计 算 机 辅 助 设 计 ( CA D) 系 统 ) , 而 有 的 则 被 用 于 自 动 控 制 ( 即 智 能 操 纵 者 机 器 人 ) , 前 者 与 专 家 系 统 相

41、类 似 , 而 后 者 在 概 念 上 与 设 计 上 均 与 专 家 系 统 有 所 不 同 。1 . 1 智 能在 这 一 节 中 , 我 们 试 图 来 说 明 用 户 与 设 计 者 期 望 从 定 义 中 得 到 什 么 。 首 先 , 我 们 将 引 用 一 些 典 型 的 关 于 智 能 的 定 义 , 然 后 推 导 出 关 于 人 工 智 能 系 统 的 定 义 。1.1.1 面 向 问 题 的 理 解我 们 考 虑 一 个 活 动 , 并 将 它 看 作 具 有 以 下 形 式 的 实 体 A :A = ( q0 , x, , qf ) ( 1. 1)式 中 , q0 是

42、初 始 状 态 或 初 始 条 件 , x 是 伴 随 这 个 活 动 所 需 要 的 支 持 ( 比 如 : xm = 物 料 支 持 ,1x i = 信 息 支 持 ) , 是 一 个 操 作 或 操 作 组 , 它 们 将 ( q0 , x) 转 移 到 qf , qf 是 活 动 的 最 终 状 态 或 期 望 的 结 果 。作 为 一 个 例 子 , 我 们 可 以 认 为 活 动 是 进 行 一 个 诊 断 或 将 两 块 金 属 焊 在 一 起 。 现 在 来 讨 论 A IS, 我 们 可 将 它 看 作 具 有 以 下 形 式 的 实 体 :A IS = ( , y, , u

43、, )式 中 , y 是 活 动 状 态 , u 是 最 佳 策 略 , 是 测 量 活 动 ( 分 析 ) , 是 评 价 u 的 活 动 ( 决 策 ) , 是 实 现 活 动 ( 综 合 ) 。现 在 我 们 可 以 给 出 以 下 定 义 :定 义 1.1 活 动 的 目 的 O ( A )一 个 活 动 A 的 目 的 是 执 行 操 作 以 便 达 到 所 期 望 的 结 果 qf 。定 义 1.2 活 动 的 问 题 P b( A )一 个 活 动 A 的 问 题 是 如 何 来 组 织 操 作 及 支 持 X( xm 及 xi ) 以 便 从 一 个 已 知 的 情 况 q0

44、,用 一 种 可 能 的 方 式 ( 或 最 佳 方 式 ) 达 到 qf 。定 义 1.3 AI S 的 目 的 O ( A IS)一 个 A IS 的 目 的 是 有 助 于 解 决 活 动 的 问 题 Pb( A ) 。定 义 1.4 AI S 的 问 题 P b( A IS)一 个 A IS 的 问 题 是 对 一 个 已 给 定 的 Pb( A) , 如 何 组 织 活 动 ( , , ) , 以 便 使 O ( A IS) 按 一 种 可 能 的 方 式 ( 或 最 佳 方 式 ) 得 以 达 到 。从 这 些 定 义 中 , 我 们 可 以 期 望 获 得 有 关 智 能 、 人

45、 工 智 能 及 人 工 智 能 系 统 AI S 的 详 细 定 义 。 这 些 详 细 定 义 的 元 素 必 须 允 许 用 户 能 很 清 楚 地 对 A IS 的 目 的 O( AI S) 给 出 形 式 化 的 描 述 , 同 时 也 必 须 允 许 设 计 者 能 很 清 楚 地 对 AI S 的 问 题 P b( A IS) 给 出 形 式 化 的 描 述 。1.1.2 智 能 : 典 型 的 定 义我 们 可 以 给 出 一 些 关 于 “智 能 ”的 典 型 的 定 义 。( 1) 我 的 妻 子 : 智 能 的 功 能 是 将 “她 的 ”与 “我 的 ”区 别 开 来

46、( 我 完 全 同 意 ) 。( 2) 我 的 女 朋 友 : 智 能 的 功 能 是 能 将 动 物 与 人 区 别 开 来 ( 我 不 完 全 同 意 ) 。( 3) 法 文 字 典 中 的 Le Petit Rober t: 它 的 含 义 是 : 知 道 与 理 解 的 能 力 ; 一 组 人 的 功 能 , 包 括 目 标 的 、 概 念 的 及 与 直 觉 相 对 立 的 有 关 知 识 ; 一 种 使 他 自 己 能 适 应 新 的 情 况 而 生 存 的 能 力 ; 一 种 很 容 易 被 理 解 或 接 受 的 思 考 素 质 等 。( 4) Webs ter s: 对 事

47、实 、 事 实 的 所 有 者 以 及 它 们 之 间 的 关 系 进 行 理 解 和 推 理 的 能 力 。( 5) P.H.Wins ton : 推 理 的 能 力 。( 6) J. N . Nilss on: 许 多 人 类 的 活 动 。 如 : 编 写 计 算 机 程 序 , 做 数 学 题 , 在 一 般 意 义 下 进 行 推 理 , 理 解 语 言 , 甚 至 驾 驶 一 辆 汽 车 , 都 可 称 为 是 “智 能 ”。从 这 些 定 义 中 , 我 们 可 知 : 定 义 ( 1) 及 ( 2) 是 比 较 含 糊 的 , 而 从 定 义 ( 3) , ( 4) , ( 5

48、) 中 , 我 们 可 抽 象 出 能 解 决 Pb( AI S) 的 能 力 的 “适 应 性 ”的 概 念 , 即 通 过 获 取 知 识 , 理 解 和 应 用 知 识 并 进 行 推 理 ( 归 纳 与 演 绎 ) , 从 而 去 完 成 ( , , ) 活 动 的 概 念 。 总 之 , 所 有 这 些 定 义 都 比 较 含 糊 , 而 且 也 不 可 能 通 过 这 些 定 义 , 使 用 户 能 清 楚 地 对 A IS 的 目 的 O ( A IS) 的 问 题 Pb ( A IS) 给 出 形 式 化 的 描 述 。 至 于 定 义 ( 6) 则 还 必 须 对 其 中 的 各 项 活 动 能 力 给 予 详 细 的 说 明 。21.1.3 建 议 的 定 义定 义 1.5 智 能它 表 示 多 层 能 力 , 即 获 取 知 识 、 理 解 知 识 的 能 力 , 应 用 知 识 来 理 解 事 实 及 其 关 系 的 能 力 ,运 用 归 纳 与 演 绎 对 知 识 进 行 推 理 的 能 力 , 以 及 为 解