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本文关键词：机械工程智能化的发展趋势，由笔耕文化传播整理发布。
机械工程智能化的发展趋势
发表时间：2008/8/13
论述了智能科学技术在21 世纪后半叶将会成为中心科学技术，智能化是信息科学技术、生命科学技术、自动化工程、机械工程和国民经济各部门的发展方向；给出了智能系统的定义、分类和特征。在此基础上，提出了我国机械工程智能化的发展思路和对策。
社会学家、经济学家、未来学家关于21世纪的经济特征问题有过许多不同的说法。我国学术界通常把21世纪的经济称为“新经济”。尽管关于经济形态的提法各异，但关于未来经济特征的看法却是相同的，即“人类正在步入一个以智力资源的占有、配置，知识的生产、分配、使用(消费)为最重要因素的经济时代”。这就是说，未来的经济就其本质而言是智力经济。经济的需求及其发展趋向，必然对科学技术产生巨大的影响。“新经济”对智力的需求，必然带来各经济部门智能化的发展趋向及各科学技术部门对智能化的研究。这种研究与应用是相互促进、相互影响、共同发展的。
每个时期都有该时期的中心科学技术。科学家预测21世纪中叶以前，信息科学技术是中心科学技术。从21世纪30年代开始，中心科学技术将逐渐转移到生物科学技术(包括生命科学技术)。而到本世纪中叶以后，将有可能以认知科学技术为中心，把信息科学技术、生命科学技术和系统科学技术等高新科学技术结合起来，形成智能(认知)科学技术群。随着认知科学的深入研究，人们将逐渐搞清人类智能的机制，在此基础上，智能科学技术将会得到充分发展。用机器辅助和代替人的体力劳动早已实现了，但用机器辅助和代替人的脑力劳动却困难得多，现在才刚刚开始。如果后者真正实现了，人类社会的经济、文化、科学、技术就会产生更大的飞跃，人类文明必将达到一个新的阶段。
1 智能化是信息科学技术的发展方向
人类生活质量提高的方向正由物质方面转向精神方面，即从衣食住行的物质方面转向教育、科技、体育、医疗、旅游、文化、艺术等精神方面。即使在衣食住行的物质方面，也愈来愈多地增加了精神因素。这就是说，信息科技的发展及其应用要愈来愈多地考虑满足人们精神方面的需求，即愈来愈多地考虑智力方面的因素。此外，社会的发展是建立在人类群体活动的基础上的，群体的活动是在智力信息交流和协同的基础上发展的，所以推动人类社会发展就必然地要使这种智力信息的交流和协同日益发展。
现代计算机与通信科学技术是信息科学技术的核心，目前正沿着数字化、微型化、个性化、交互式、移动式、集成式、网络化、智能化的方向发展。现代智能化通信设备、各种智能化的家用电器、电子商务、网上教育、网上设计、虚拟企业……甚至遥控做医疗手术都大量应用着智能化技术。许多国家还提出建立智能因特网、制造智能计算机的任务。可以毫不夸张地说，信息化、网络化的实质就是智能化。
我们还可以看到实现信息化、网络化的工具是智能化的。在现代信息科学技术中，愈来愈多地使用了自然语言识别与理解、图像识别与处理、计算机视觉、机器人规划、多信息传感与控制、知识的表示、获取与处理、推理与求解、专家系统、智能控制等人工智能技术。尽管近年来人工智能的研究还没有产生重大的突破，但是随着认知科学与智能技术的发展，人工智能技术将会愈来愈多地应用于信息科学技术。
2 智能化是生命科学技术的发展方向
人脑是人体智能系统的“司令部”，脑科学是生命科学的核心，智能化也是生命科学技术的发展方向。人脑的研究将形成智能科学技术，它是带动21世纪基础科学研究的科学。
由于人脑非常复杂，任何机器都不可能完全代替人脑。目前，对人脑的研究尚不充分，人脑的记忆、思维、想像、情感的奥秘远未揭开。在人类智能尚不清楚的条件下，不可能搞清什么是机器智能、什么是智能机器。我们只能使机器智能不断接近人类智能和模拟人类智能，而永远不能使机器智能等同于人类智能，进而代替人类智能。但是部分模仿人脑功能、辅助人类智能、甚至促进人类智能发展的机器却是可以实现的，也是应当大力加以研究的。在这方面要有所突破，最重要的是，首先必须对人脑的研究要有所突破。其次，生命科学技术本身也大量应用着智能化技术。在基因工程中，应用着智能化的微操纵平台；在精确医疗手术中，应用着智能化的操作机器人；在医疗检验用的生物芯片中，应用着智能化的检测技术；就是在未来有可能成为新一代分子计算机逻辑元件的生物芯片中，也必然要应用有别于二值逻辑的某种智能逻辑作为其工作的基础。
3 智能化是自动化工程的发展方向
自动化是现代工业发展的重要手段和条件，可以毫不夸张地说，现代工业发展的过程就是不断应用、改进和提升自动化生产技术的过程。
当前在各种自动化工程中，愈来愈多地使用了各种各样的智能化系统和技术。
自动化工程中应用智能化技术的水平和程度决定了该工程自动化的水平和程度。智能化已经成为各种工程现代化最明显的标志。
4 智能化是机械工程和国民经济各部门的发
当前，国民经济各部门中智能化已露端倪，智能化产品不断涌现，智能化趋向愈来愈明显，出现了各种智能仪表、智能车辆、智能机器、智能机器人、智能“宠物”、智能材料……甚至智能大厦。一些生产和经营系统也大量地采用智能技术，，如各种智能生产控制系统、智能物流系统、智能制造系统、虚拟企业、电子商务等。至于这些生产和经营的管理系统，就更快地实现了不同程度的智能化，如智能铁路运输管理系统、智能空中交通管制系统、智能财务结算系统、智能金融管理系统、智能物资管理系统、智能数据库管理系统等。
“十五”期间，我们要用信息化带动工业化，特别是要用具有各种智能化技术的信息化来带动工业化，所以各工业部门正在这一过程中愈来愈多地实现着智能化。
5 智能系统定义
具有(部分具有)人类智能或能模拟(部分模拟)人类智能的系统称为智能系统。
智能系统可以分成下列几种类型：
(1) 人类本身的人体系统，特别是人脑系统；
(2) 人类以其智能直接参与活动的系统，如金融系统、保险系统、体育系统等经济系统和社会系统；
(3) 人与机器共同工作的人机系统；
(4) 模拟(部分模拟)人类智能的机器系统，如智能计算机系统、智能机器人系统、智能制造系统、智能控制系统、智能语言理解系统、智能图像处理系统、智能专家系统等。
前两类智能系统是“人本系统”，也就是人类本身的系统；后两类智能系统是“人为系统”，也就是人类改造自然为人类谋利益而创造的系统。“人本系统”是生命科学、认知科学及社会科学研究的对象，而“人为系统”则是工程科学研究的对象。当然，要对“人本系统”进行模拟，也要用到工程科学技术对“人为系统”的研究结果。
关于人类智能行为的标准，不同学者有不同的看法。如科学家认为，只有按人脑的工作方式工作的机器才能称为智能机器；而工程师则认为，不管智能实现的途径是什么，只要机器有人脑的某些功能，就能称为智能机器。当前，为了促进智能系统的研究与发展，我们只能采用工程师的观点，即只要求该系统具有某些人类的智能，而不管其实现的途径是什么。从这一基本观点出发，我们可以认为具有下列特征之一的系统就应称为智能系统。
(1) 多信息感知与融合；
(2) 知识表达、获取、存储和处理(主要是识别、推理与决策)；
(3) 联想记忆；
(4) 自治控制，即自相似、自学习、自适应、自组织、自维护；
(5) 容错。
当然，就智能的高级形态而言，还有信念、意图、喜爱、厌恶、诚挚、承诺等理性和情感的因素，这在当前“人为”的智能系统中还难以达到。
6 机械工业在智能化中的发展
6.1 选择智能化的产品作为机械企业未来发展的新产品
机械企业的当务之急是进行产品结构调整。我国过去的机械工业部门是生产资料的生产部门。在面向市场，特别是面向全球化经济的形势下，这种观念应迅速转变，即机械工业既提供生产资料又生产人民生活需要的各种产品。我国机械工业各企业在产品结构调整中选择产品时无论是生产资料还是消费品，都要首先选择带有智能信息技术的机电一体化产品。
6.2 机械企业的制造和管理要向智能化方向发展
在当今信息技术高速发展、经济全球化趋势不断加剧、我国已进入WTO的形势下，我国制造业正面临着难得的机遇和严峻的挑战。市场变化频繁和难以预测，产品的生命周期日益缩短，产品更新速度不断加快，顾客对产品的需求趋向个性化、多样化，生产自动化技术不断提高，生产者的创新作用愈来愈重要，信息化技术的应用愈来愈广泛……这些因素使制造业的生产模式和管理方式发生了根本的改变：企业生产从面向产品转变为面向客户、面向需求、面向服务；企业的主要生产要素正从劳动力和资本转向知识；企业的生产过程正从流水线式和自动线式、单品种固定式规模生产转向多品种、柔性、并行式、智能化的集约生产。与此相应的企业管理模式，也从低效率、多层次金字塔式、分级递阶管理转向能够充分发挥人的智力和创造性，能够快速反应市场需求的、智能化分布式网络合作生产管理系统。
虽然近20年来国际上提出的先进制造系统多达数十种，但有两点是共同的：一是各个先进制造系统都是结合各自国家的国情和传统，在原有的基础上改进和发展的；二是都是以信息化、网络化、智能化为其发展方向，而且这“三化”都是逐步推进、持续发展的。
我国目前还没有完全建立适应我国国情的现代先进制造模式，许多企业采用的还是原有的传统的制造模式，或是部分地采用了其他先进国家的制造模式。其实，就制造模式而言，我们传统的模式中，就有值得借鉴的部分。例如50 年代提出的“两参一改三结合”(两参：工人参加管理，干部参加劳动；一改：改革不合理的规章制度；三结合：领导、技术人员、工人三结合)的“鞍钢宪法”就是很好的管理模式。可惜后来我们没有在先进科学技术和现代管理的基础上进一步完善这一制造哲理。
既然未来的生产是智能化的集约生产，企业的主要生产要素是知识，企业的生产特征是智能制造，企业的生产目的是为了满足顾客，总之一句话，企业要“以人为本”，那么这就决定了企业的生产和管理必然要向智能化的方向发展
6.3 用智能化技术充实、改进和提升企业的信息化与网络化
“十五”计划指出：“以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式的发展。”那么什么是信息?什么是信息技术?企业究竟怎样利用信息化来带动工业化，实现跨越式的发展?
信息是表征事物状态的信号、数据、指令、程序、消息和情报。从本质上来说，信息就是知识。信息技术是对信息进行采集、识别、转换、存储、传输、显示及其他各种处理的技术。从本质上来说，信息技术也就是处理知识的技术。知识的本质是智能，处理知识的技术就是智能技术。因此信息技术就是智能技术。
用智能技术来充实、改进和提升企业信息化、网络化的具体措施如下:
(1) 企业要树立“以人为本”的思想：要全心全意地为顾客服务，全心全意地依靠职工，充分发挥人的智力和创新精神，保证优质、快速、低耗、清洁、高效的生产；
(2) 把反映现代科技知识的信息资源的开发和利用作为信息化建设的核心任务；
(3) 改革企业管理体系，营造良好的内外环境，建立结合我国国情的MRPⅡ或ERP，促进网络供应链、网络物流、电子商务、动态联盟、虚拟企业等技术的广泛应用。
(4) 建立以智能化为方向的企业研究与开发机构，采用智能CAD、网络合作设计、智能数据库等技术来设计和开发新产品，在此基础上逐步实现CAD/CAPP/CAM 的智能集成。
(5) 建立人机结合的现代智能制造系统，不管采用哪种先进制造模式，都要“以人为本”，即以发挥人的创新智能为主，做到人的智能和机器智能相结合。制造系统的基础在车间，要建立车间级的智能生产规划和调度系统。我们曾引进了不少MRPⅡ和ERP系统，但都没能充分发挥作用，其主要原因之一就是缺少车间级管理和技术支持；
(6) 要建立开放式可重构智能制造系统，基础制造设备不可能随产品改变而完全更新，但设备的组成方案及加工、调度路线却是可能随产品的品种、批量、数量的改变而改变的。在这里智能重构技术是其关键技术。
6.4 关注和应用计算机科学和人工智能科学的最新成果
现代科技发展的一个特点是，从基础科学转化为技术的时间愈来愈短，从技术到工业的应用几乎是同时的。信息技术的基础是计算机科学，智能技术的基础是人工智能科学。当前，分布式计算和人工智能相结合所形成的分布式的人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)已成为研究的热点。分布式人工智能有两个研究领域，即分布式问题求解(Distributed Problem Solving，DPS)和多智能体系统(MultiAgent System，MAS)。前者考虑怎样将一个特殊问题的求解工作在多个合作的、知识共享的模块或结点之间划分，采用“由顶向下”的方案来求解问题。后者则主要研究一组自治的智能体(Agent)之间智能行为的协调，采用“由底向上”的方案来求解问题。由此可见分布式人工智能(DAI)的两种方法(DPS和MAS)都是对知识资源进行处理以完成给定的任务。所以这种智能技术很快在企业的产品设计、制造和生产管理中得到应用，特别是在各种智能软件系统的设计、开发中得到了广泛的应用。企业采用了上述DPS和MAS技术后，企业的产品水平、制造质量、成本及管理水平都迅速地得到了提高，并在这些方面取得了自己的知识产权，因此大大增强了企业在全球经济中的竞争力。
6.5 注意选拔和培养高素质的人才
现代企业要在激烈的竞争中不断地向前发展，关键是人才。现在最需要的是两类复合型人才：一类是掌握高科技诀窍、懂技术、懂经营、有创新的复合型高级专业人才(工程师)；另一类是有战略眼光和创新勇气，懂得科技、经营、管理的复合型高级管理人才(企业家)。企业要创造一切条件引进和留住这些人才，同时还要选择对象，重点培训。对以上这些人才，都要委以重任，让他们在实践中锻炼成长。我国当前的教育体制还不够完善，这种复合型的工程技术人员和管理人员往往还不能在大学现有的专业中培养出来，所以现有的大学生走上岗位后，还需要企业进行培训。企业培训还有一个任务，就是要围绕产品和企业生产向全体职工普及现代科学技术，特别是当前工厂应用的信息技术和智能技术。
责任编辑：江艳芬
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