1.1 多智能體制造系統概述

制造業作為國民經濟的基礎，其興衰直接關系到國家的綜合競爭力和安全。受全球經濟一體化和市場多元化影響，社會對產品的需求趨于多樣化、個性化和動態化，這使得產品種類不斷增加、批量不斷縮小、生命周期越來越短。多品種、中小批量的生產已逐漸成為生產方式的主流，生產過程逐漸出現高并發、混線和難預測等特征。因此，制造系統的運行環境越來越充滿了不確定性，多目標、不確定性事件頻繁發生，且經常伴有持續變化而又不可預知的任務（生產任務的變化、緊急任務等）和事件（設備故障、資源變化等），生產負荷基本上呈動態性與非線性。如何快速有效地應對制造環境中出現的各種不確定性因素是當前制造系統必須考慮的一個關鍵問題。

隨著“工業4.0”等概念的不斷深入，新一代通信技術和傳感技術與制造業進行快速高度融合。特別是物聯網技術與制造技術深度融合的產物——物聯制造（IoT-based Manufacturing，IoTM），更進一步將制造系統推向數字化、信息化、智能化發展的方向。多智能體制造系統與物聯制造的概念雖然各有側重點，但二者其實殊途同歸。以多智能體技術為基礎來實現物聯制造，對處理個性化訂單、排除擾動以及車間重構上都具有天然的優勢。因此，在當前大力提倡“工業互聯”的背景下，多智能體制造系統實際上是實現物聯制造的理想途徑。

雖然多智能體制造系統已成為大家公認的一種智能制造模式，受到越來越多研究者的青睞，被認為是解決當前及以后制造業困境的有效手段。然而，一個不爭的事實是，多智能體制造系統的概念從提出到現在已有幾十年的歷史，卻鮮有看到其在工業界得到有效應用的報道，其背后的原因值得我們深思。在工程領域，任何理論和方法的提出，最終目的都是為了付諸于實踐。一方面，個性化定制、訂單不可預知、工藝多變的制造業態勢越來越明顯，通過多智能體制造系統來實現自組織生產的需求越來越迫切。另一方面，目前對多智能體制造系統的研究仍然主要停留在論文層面，且大多假設認為車間層的物理設備（如數控機床、機器人等）已經是智能體，然后展開相關智能體交互及仿真的研究，但究竟怎樣才能將車間層的這些物理設備封裝成為具有相互通信、自我決策功能的智能體，這方面的使能技術研究卻鮮有人深入研究。這背后的根本原因在于研究人員的知識背景及知識結構的差異性。由于多智能體的概念本身源于計算機領域，所以目前從事多智能體制造系統的研究者大多是從計算機仿真的角度來進行智能體交互及決策方面的研究，缺乏數控系統、機器人控制、設備驅動等與底層設備相關的專門知識，所以難以從設備底層入手進行智能體使能技術的相關研究。

因此，盡管多智能體制造系統的概念早已被人們認可，但該模式難以在實際場合得到落地應用，大多數研究仍然只停留在論文層面。如何將該領域的論文“寫”在祖國大地上，“寫”在智能制造車間里，迫切需要加強使能技術方面的研究。與此同時，隨著物聯制造、工業互聯、邊緣計算等技術的逐漸成熟，多智能體制造系統的架構與體系也需要進一步得到豐富和完善，其中智能體的內涵與內容也需要得到進一步的擴充。