計算製造

計算製造是指利用計算機對製造過程和製造系統的表示、計算、推理和形式處理，包括製造中的幾何表示、計算、最佳化和推理，以及製造過程建模、控制、規劃、調度和管理有關的計算問題及其複雜性問題分析。目的是使製造系統中的種種問題歸結為計算機可形式化的計算模型，研究可計算性和複雜性。

基本介紹

• 中文名：計算製造
• 類型：經濟術語

研究內容

計算製造中存在三個典型問題，即調度、排樣與對策。其中，調度問題包括組合爆炸、求解速度與求解質量、問題規模與新型啟發式算法等；排樣問題包括幾何表示、幾何推理、幾何問題求解等，例如背包問題、機器人無碰路徑規劃問題；對策問題包括分散式控制與自主決策、多自主體的合作與競爭等。

計算幾何與計算機圖形學是計算製造的理論基礎之一，它與代數幾何、組合幾何、凸分析、數據結構、複雜性分析等都是實現製造中幾何問題分析的基礎。計算機幾何已成為解決製造系統中諸多難題的有力工具，其理論框架包括幾何模型、計算機表示與空間推理的理論與方法。

計算製造與計算智慧型的關係

計算智慧型是計算製造的另一個重要的研究內容。計算智慧型是基於數值計算的智慧型方法，其靈活性、通用性及嚴密性明顯優於基於知識的人工智慧技術。計算智慧型對提高製造系統和製造單元的智慧型化水平有著重大的意義。計算智慧型主要包括進化計算、神經網路與模糊系統等。其中，進化計算因其具有自組織、自適應、自學習和本質並行性等特點，與混沌理論和分形幾何一起，被認為是已經非線性和複雜系統的新的三大方法之一。進化技術基於自然突變、自然選擇的生物進化思想，將複雜的製造系統描述為生物進化模型，利用其自重組、自適應與進化特性，以及製造系統的動態重組與自組織行為，為分散式製造系統的自組織行為能力與分散式協同這一“瓶頸”問題的解決提供了新的思路和方法，有助於降低這一問題的複雜性。進化計算在製造系統中的套用還包括系統建模、工程最佳化、最優控制、機器學習與製造機器人等方面。