試論機械工程智能化發展趨勢

麥榮佐

摘 要：本文在簡要闡述智能化與智能系統定義的基礎上，對機械智能化的發展現狀進行了分析探討，并就機械工程智能化的發展前景進行了展望。

關鍵詞：機械工程；智能化；智能系統；智能化技術

機械工程是現代社會生產和生活的基礎，是將技術科學理論知識運用于生產實踐中的一門應用性工程。現代社會任何生產和生活活動都離不開機械，從某種程度來說，正是機械工程技術的創新發展促進了社會的不斷進步。現代工業的發展從機械化、電氣自動化、信息化、網絡化不斷朝著智能化的方向演化，而我們目前所說的“三化”（信息化、網絡化、智能化），其實質都是智能化，機械工程智能化已經成為當前機械工程領域的技術前沿，也是未來市場競爭的主戰場。本文將就機械工程智能化的發展趨勢進行探討。

1智能化及智能化系統

“智能化”是指由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用。從感覺到記憶再到思維這一過程稱為“智慧”，智慧的結果產生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。智能一般具有感知能力、記憶和思維能力、學習能力和自適應能力以及行為決策能力。人是一種高級智能生物體，通常“智能化”指的是非生物體通過技術手段獲得了類人智能，具備了智慧生物的某些智力特征。“智能化”概念的提出與計算機技術、電子信息技術、網絡通信技術等的發展關系密切，正是這些技術的突破性進展為各類系統的智能化提供了可能。

對于智能系統的定義，很多專家學者給出了不同的解釋。朱劍英教授在《機械工程智能化的發展趨勢》一文中，對智能系統進行了如下定義，即：具有（部分具有）人類智能或能模擬（部分模擬）人類智能的系統稱為智能系統。具有多信息感知與融合；知識表達、獲取、存儲和處理（主要是識別、推理與決策）；聯想記憶；自治控制，即自相似、自學習、自適應、自組織、自維護；容錯等特征之一的系統均可稱為智能系統。

2機械工程智能化發展現狀

2.1產品智能化

產品是機械工程最終的價值體現，也是機械工程智能化發展的重要載體。隨著社會的不斷進步，科學技術水平的不斷創新，人們對機械產品的功能提出了更高的要求，智能化是其中較為高端的需求層次。

智能化使得機械產品的功能極大的豐富，在目前的自動化機械產品中，智能化技術及智能系統得到大范圍的應用。例如廣泛采用了智能多信息傳感和融合技術，智能模糊控制技術，神經網絡技術，遺傳算法技術，自學習、自適應技術，智能集成技術，非精確推理與決策技術，知識獲取、表達、處理技術等等，甚至作為人類高級智能的聯想記憶、辯證思維、容錯、意念、情感等因素，也不斷地采用智能化數學工具建模，并在自動化機械產品中加以應用。自動化機械產品中應用智能化技術的水平和程度決定了該產品自動化的水平和程度。智能化已經成為各種機械產品最明顯的標志，機械工業企業在產品結構調整中選擇帶有智能信息技術的機電一體化產品已經成為一種趨勢。

2.2生產和管理智能化

當今社會工業技術高速發展，經濟全球化趨勢不斷加劇，機械制造業在此背景下面臨著更為復雜的市場環境。市場變化頻繁和難以預測、產品的生命周期日益縮短、產品更新速度不斷加快、顧客對產品的需求趨向個性化與多樣化，生產自動化技術不斷提高、生產者的創新作用愈來愈重要等，這些因素使制造業的生產模式和管理方式發生了根本的改變，企業生產從面向產品轉變為面向客戶、面向需求、面向服務；企業的主要生產要素正從勞動力和資本轉向知識；企業的生產過程正從流水線式和自動線式、單品種固定式規模生產轉向多品種、柔性、并行式、智能化的集約生產。與此相應的企業管理模式，也從低效率、多層次金字塔式、分級遞階管理轉向能夠充分發揮人的智力和創造性，能夠快速反應市場需求的、智能化分布式網絡合作生產管理系統。

目前先進的智能化生產與管理系統很多，但都存在著兩個共同點，一是先進的智能制造系統都是結合各自國家的國情和傳統，在原有的基礎上改進和發展起來的；二是都是以信息化、網絡化、智能化為其發展方向，而且這“三化”都是逐步推進、持續發展的。我國目前還沒有完全建立適應我國國情的現代先進制造模式，但許多企業在原有傳統的制造模式上部分地采用了其他先進國家的制造模式，正在逐步形成具有自身特色的制造模式。隨著我國科學技術實力的不斷提升，發展形成具有中國特色的現代先進智能制造模式是大勢所趨。

2.3在自動化、網絡化的基礎上加強智能技術的應用

自動化與網絡化從本質上而言都是機械工程智能化演進路徑上的不同階段。自動化是現代工業發展的重要手段和條件，可以毫不夸張地說，現代工業發展的過程就是不斷應用、改進和提升自動化生產技術的過程，而機械自動化技術發展到今天，已經越來越多的在使用各種智能化系統與技術。現代計算機與通信科學技術是信息科學技術的核心，目前正推動著各行各業朝著網絡化的方向發展，而現代智能化通信設備、各種智能化的機電一體化產品、電子商務、網上設計、虛擬企業等都大量應用著智能化技術。我們可以看到，當前實現自動化、網絡化的工具是智能系統與技術。在現代機械工程的發展中，正越來越多的使用著圖像識別與處理、計算機視覺、機器人規劃、多信息傳感與控制智能控制等人工智能技術，機械自動化與網絡化正不斷朝著智能化的方向演進。

3機械工程智能化發展展望

現代科技發展的一個重要特點是從基礎科學轉化為技術的時間愈來愈短，從技術到工業的應用幾乎是同時的。信息技術的基礎是計算機科學，智能技術的基礎是人工智能科學。當前，分布式計算和人工智能相結合所形成的分布式的人工智能已成為研究的熱點。機械工程智能化發展的最終目標是將人從腦力勞動中解放出來，但人腦非常復雜，任何機器都不可能完全代替人腦，我們只能使機器智能不斷接近人類智能和模擬人類智能，而永遠不能使機器智能等同于人類智能、代替人類智能。當前的機械工程智能化，已經實現了多信息感知與融合；知識表達、獲取、存儲和處理（主要是識別、推理與決策）；聯想記憶、容錯、自學習、自適應等，而隨著計算機科學與人工智能科學的進一步發展，機械工程智能化實現智能的高級形態如知識創新、自我發展等，也是十分可期及預見的大概率事件。

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