本文關(guān)鍵詞：機械工程智能化的發(fā)展趨勢，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

機械工程智能化的發(fā)展趨勢

發(fā)表時間：2008/8/13

論述了智能科學(xué)技術(shù)在21 世紀(jì)后半葉將會成為中心科學(xué)技術(shù)，智能化是信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)、自動化工程、機械工程和國民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展方向；給出了智能系統(tǒng)的定義、分類和特征。在此基礎(chǔ)上，提出了我國機械工程智能化的發(fā)展思路和對策。

    社會學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、未來學(xué)家關(guān)于21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)特征問題有過許多不同的說法。我國學(xué)術(shù)界通常把21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)稱為“新經(jīng)濟(jì)”。盡管關(guān)于經(jīng)濟(jì)形態(tài)的提法各異，但關(guān)于未來經(jīng)濟(jì)特征的看法卻是相同的，即“人類正在步入一個以智力資源的占有、配置，知識的生產(chǎn)、分配、使用(消費)為最重要因素的經(jīng)濟(jì)時代”。這就是說，未來的經(jīng)濟(jì)就其本質(zhì)而言是智力經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)的需求及其發(fā)展趨向，必然對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響。“新經(jīng)濟(jì)”對智力的需求，必然帶來各經(jīng)濟(jì)部門智能化的發(fā)展趨向及各科學(xué)技術(shù)部門對智能化的研究。這種研究與應(yīng)用是相互促進(jìn)、相互影響、共同發(fā)展的。

    每個時期都有該時期的中心科學(xué)技術(shù)�？茖W(xué)家預(yù)測21世紀(jì)中葉以前，信息科學(xué)技術(shù)是中心科學(xué)技術(shù)。從21世紀(jì)30年代開始，中心科學(xué)技術(shù)將逐漸轉(zhuǎn)移到生物科學(xué)技術(shù)(包括生命科學(xué)技術(shù))。而到本世紀(jì)中葉以后，將有可能以認(rèn)知科學(xué)技術(shù)為中心，把信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，形成智能(認(rèn)知)科學(xué)技術(shù)群。隨著認(rèn)知科學(xué)的深入研究，人們將逐漸搞清人類智能的機制，在此基礎(chǔ)上，智能科學(xué)技術(shù)將會得到充分發(fā)展。用機器輔助和代替人的體力勞動早已實現(xiàn)了，但用機器輔助和代替人的腦力勞動卻困難得多，現(xiàn)在才剛剛開始。如果后者真正實現(xiàn)了，人類社會的經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技術(shù)就會產(chǎn)生更大的飛躍，人類文明必將達(dá)到一個新的階段。
1 智能化是信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向
    人類生活質(zhì)量提高的方向正由物質(zhì)方面轉(zhuǎn)向精神方面，即從衣食住行的物質(zhì)方面轉(zhuǎn)向教育、科技、體育、醫(yī)療、旅游、文化、藝術(shù)等精神方面。即使在衣食住行的物質(zhì)方面，也愈來愈多地增加了精神因素。這就是說，信息科技的發(fā)展及其應(yīng)用要愈來愈多地考慮滿足人們精神方面的需求，即愈來愈多地考慮智力方面的因素。此外，社會的發(fā)展是建立在人類群體活動的基礎(chǔ)上的，群體的活動是在智力信息交流和協(xié)同的基礎(chǔ)上發(fā)展的，所以推動人類社會發(fā)展就必然地要使這種智力信息的交流和協(xié)同日益發(fā)展。

    現(xiàn)代計算機與通信科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心，目前正沿著數(shù)字化、微型化、個性化、交互式、移動式、集成式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。現(xiàn)代智能化通信設(shè)備、各種智能化的家用電器、電子商務(wù)、網(wǎng)上教育、網(wǎng)上設(shè)計、虛擬企業(yè)……甚至遙控做醫(yī)療手術(shù)都大量應(yīng)用著智能化技術(shù)。許多國家還提出建立智能因特網(wǎng)、制造智能計算機的任務(wù)�？梢院敛豢鋸埖卣f，信息化、網(wǎng)絡(luò)化的實質(zhì)就是智能化。

    我們還可以看到實現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的工具是智能化的。在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)中，愈來愈多地使用了自然語言識別與理解、圖像識別與處理、計算機視覺、機器人規(guī)劃、多信息傳感與控制、知識的表示、獲取與處理、推理與求解、專家系統(tǒng)、智能控制等人工智能技術(shù)。盡管近年來人工智能的研究還沒有產(chǎn)生重大的突破，但是隨著認(rèn)知科學(xué)與智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)將會愈來愈多地應(yīng)用于信息科學(xué)技術(shù)。
2 智能化是生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向
    人腦是人體智能系統(tǒng)的“司令部”，腦科學(xué)是生命科學(xué)的核心，智能化也是生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向。人腦的研究將形成智能科學(xué)技術(shù)，它是帶動21世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)研究的科學(xué)。

    由于人腦非常復(fù)雜，任何機器都不可能完全代替人腦。目前，對人腦的研究尚不充分，人腦的記憶、思維、想像、情感的奧秘遠(yuǎn)未揭開。在人類智能尚不清楚的條件下，不可能搞清什么是機器智能、什么是智能機器。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(yuǎn)不能使機器智能等同于人類智能，進(jìn)而代替人類智能。但是部分模仿人腦功能、輔助人類智能、甚至促進(jìn)人類智能發(fā)展的機器卻是可以實現(xiàn)的，也是應(yīng)當(dāng)大力加以研究的。在這方面要有所突破，最重要的是，首先必須對人腦的研究要有所突破。其次，生命科學(xué)技術(shù)本身也大量應(yīng)用著智能化技術(shù)。在基因工程中，應(yīng)用著智能化的微操縱平臺；在精確醫(yī)療手術(shù)中，應(yīng)用著智能化的操作機器人；在醫(yī)療檢驗用的生物芯片中，應(yīng)用著智能化的檢測技術(shù)；就是在未來有可能成為新一代分子計算機邏輯元件的生物芯片中，也必然要應(yīng)用有別于二值邏輯的某種智能邏輯作為其工作的基礎(chǔ)。
3 智能化是自動化工程的發(fā)展方向
    自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要手段和條件，可以毫不夸張地說，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的過程就是不斷應(yīng)用、改進(jìn)和提升自動化生產(chǎn)技術(shù)的過程。
    當(dāng)前在各種自動化工程中，愈來愈多地使用了各種各樣的智能化系統(tǒng)和技術(shù)。
    自動化工程中應(yīng)用智能化技術(shù)的水平和程度決定了該工程自動化的水平和程度。智能化已經(jīng)成為各種工程現(xiàn)代化最明顯的標(biāo)志。
4 智能化是機械工程和國民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)
    當(dāng)前，國民經(jīng)濟(jì)各部門中智能化已露端倪，智能化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，智能化趨向愈來愈明顯，出現(xiàn)了各種智能儀表、智能車輛、智能機器、智能機器人、智能“寵物”、智能材料……甚至智能大廈。一些生產(chǎn)和經(jīng)營系統(tǒng)也大量地采用智能技術(shù)，，如各種智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、虛擬企業(yè)、電子商務(wù)等。至于這些生產(chǎn)和經(jīng)營的管理系統(tǒng)，就更快地實現(xiàn)了不同程度的智能化，如智能鐵路運輸管理系統(tǒng)、智能空中交通管制系統(tǒng)、智能財務(wù)結(jié)算系統(tǒng)、智能金融管理系統(tǒng)、智能物資管理系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
    “十五”期間，我們要用信息化帶動工業(yè)化，特別是要用具有各種智能化技術(shù)的信息化來帶動工業(yè)化，所以各工業(yè)部門正在這一過程中愈來愈多地實現(xiàn)著智能化。
5 智能系統(tǒng)定義
     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(tǒng)稱為智能系統(tǒng)。
    智能系統(tǒng)可以分成下列幾種類型：
    (1) 人類本身的人體系統(tǒng)，特別是人腦系統(tǒng)；
    (2) 人類以其智能直接參與活動的系統(tǒng)，如金融系統(tǒng)、保險系統(tǒng)、體育系統(tǒng)等經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)；
    (3) 人與機器共同工作的人機系統(tǒng)；
    (4) 模擬(部分模擬)人類智能的機器系統(tǒng)，如智能計算機系統(tǒng)、智能機器人系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能語言理解系統(tǒng)、智能圖像處理系統(tǒng)、智能專家系統(tǒng)等。
    前兩類智能系統(tǒng)是“人本系統(tǒng)”，也就是人類本身的系統(tǒng)；后兩類智能系統(tǒng)是“人為系統(tǒng)”，也就是人類改造自然為人類謀利益而創(chuàng)造的系統(tǒng)�！叭吮鞠到y(tǒng)”是生命科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)及社會科學(xué)研究的對象，而“人為系統(tǒng)”則是工程科學(xué)研究的對象。當(dāng)然，要對“人本系統(tǒng)”進(jìn)行模擬，也要用到工程科學(xué)技術(shù)對“人為系統(tǒng)”的研究結(jié)果。
    關(guān)于人類智能行為的標(biāo)準(zhǔn)，不同學(xué)者有不同的看法。如科學(xué)家認(rèn)為，只有按人腦的工作方式工作的機器才能稱為智能機器；而工程師則認(rèn)為，不管智能實現(xiàn)的途徑是什么，只要機器有人腦的某些功能，就能稱為智能機器。當(dāng)前，為了促進(jìn)智能系統(tǒng)的研究與發(fā)展，我們只能采用工程師的觀點，即只要求該系統(tǒng)具有某些人類的智能，而不管其實現(xiàn)的途徑是什么。從這一基本觀點出發(fā)，我們可以認(rèn)為具有下列特征之一的系統(tǒng)就應(yīng)稱為智能系統(tǒng)。
(1) 多信息感知與融合；
(2) 知識表達(dá)、獲取、存儲和處理(主要是識別、推理與決策)；
(3) 聯(lián)想記憶；
(4) 自治控制，即自相似、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護(hù)；
(5) 容錯。

    當(dāng)然，就智能的高級形態(tài)而言，還有信念、意圖、喜愛、厭惡、誠摯、承諾等理性和情感的因素，這在當(dāng)前“人為”的智能系統(tǒng)中還難以達(dá)到。

6 機械工業(yè)在智能化中的發(fā)展
6.1 選擇智能化的產(chǎn)品作為機械企業(yè)未來發(fā)展的新產(chǎn)品
    機械企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。我國過去的機械工業(yè)部門是生產(chǎn)資料的生產(chǎn)部門。在面向市場，特別是面向全球化經(jīng)濟(jì)的形勢下，這種觀念應(yīng)迅速轉(zhuǎn)變，即機械工業(yè)既提供生產(chǎn)資料又生產(chǎn)人民生活需要的各種產(chǎn)品。我國機械工業(yè)各企業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中選擇產(chǎn)品時無論是生產(chǎn)資料還是消費品，都要首先選擇帶有智能信息技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品。
6.2 機械企業(yè)的制造和管理要向智能化方向發(fā)展
    在當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展、經(jīng)濟(jì)全球化趨勢不斷加劇、我國已進(jìn)入WTO的形勢下，我國制造業(yè)正面臨著難得的機遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。市場變化頻繁和難以預(yù)測，產(chǎn)品的生命周期日益縮短，產(chǎn)品更新速度不斷加快，顧客對產(chǎn)品的需求趨向個性化、多樣化，生產(chǎn)自動化技術(shù)不斷提高，生產(chǎn)者的創(chuàng)新作用愈來愈重要，信息化技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛……這些因素使制造業(yè)的生產(chǎn)模式和管理方式發(fā)生了根本的改變：企業(yè)生產(chǎn)從面向產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蚩蛻�、面向需求、面向服�?wù)；企業(yè)的主要生產(chǎn)要素正從勞動力和資本轉(zhuǎn)向知識；企業(yè)的生產(chǎn)過程正從流水線式和自動線式、單品種固定式規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種、柔性、并行式、智能化的集約生產(chǎn)。與此相應(yīng)的企業(yè)管理模式，也從低效率、多層次金字塔式、分級遞階管理轉(zhuǎn)向能夠充分發(fā)揮人的智力和創(chuàng)造性，能夠快速反應(yīng)市場需求的、智能化分布式網(wǎng)絡(luò)合作生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
    雖然近20年來國際上提出的先進(jìn)制造系統(tǒng)多達(dá)數(shù)十種，但有兩點是共同的：一是各個先進(jìn)制造系統(tǒng)都是結(jié)合各自國家的國情和傳統(tǒng)，在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展的；二是都是以信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為其發(fā)展方向，而且這“三化”都是逐步推進(jìn)、持續(xù)發(fā)展的。
    我國目前還沒有完全建立適應(yīng)我國國情的現(xiàn)代先進(jìn)制造模式，許多企業(yè)采用的還是原有的傳統(tǒng)的制造模式，或是部分地采用了其他先進(jìn)國家的制造模式。其實，就制造模式而言，我們傳統(tǒng)的模式中，就有值得借鑒的部分。例如50 年代提出的“兩參一改三結(jié)合”(兩參：工人參加管理，干部參加勞動；一改：改革不合理的規(guī)章制度；三結(jié)合：領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員、工人三結(jié)合)的“鞍鋼憲法”就是很好的管理模式�？上Ш髞砦覀儧]有在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代管理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善這一制造哲理。
    既然未來的生產(chǎn)是智能化的集約生產(chǎn)，企業(yè)的主要生產(chǎn)要素是知識，企業(yè)的生產(chǎn)特征是智能制造，企業(yè)的生產(chǎn)目的是為了滿足顧客，總之一句話，企業(yè)要“以人為本”，那么這就決定了企業(yè)的生產(chǎn)和管理必然要向智能化的方向發(fā)展
6.3 用智能化技術(shù)充實、改進(jìn)和提升企業(yè)的信息化與網(wǎng)絡(luò)化
    “十五”計劃指出：“以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)社會生產(chǎn)力的跨越式的發(fā)展�！蹦敲词裁词切畔�?什么是信息技術(shù)?企業(yè)究竟怎樣利用信息化來帶動工業(yè)化，實現(xiàn)跨越式的發(fā)展?
    信息是表征事物狀態(tài)的信號、數(shù)據(jù)、指令、程序、消息和情報。從本質(zhì)上來說，信息就是知識。信息技術(shù)是對信息進(jìn)行采集、識別、轉(zhuǎn)換、存儲、傳輸、顯示及其他各種處理的技術(shù)。從本質(zhì)上來說，信息技術(shù)也就是處理知識的技術(shù)。知識的本質(zhì)是智能，處理知識的技術(shù)就是智能技術(shù)。因此信息技術(shù)就是智能技術(shù)。
用智能技術(shù)來充實、改進(jìn)和提升企業(yè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的具體措施如下:
(1) 企業(yè)要樹立“以人為本”的思想：要全心全意地為顧客服務(wù)，全心全意地依靠職工，充分發(fā)揮人的智力和創(chuàng)新精神，保證優(yōu)質(zhì)、快速、低耗、清潔、高效的生產(chǎn)；
(2) 把反映現(xiàn)代科技知識的信息資源的開發(fā)和利用作為信息化建設(shè)的核心任務(wù)；
(3) 改革企業(yè)管理體系，營造良好的內(nèi)外環(huán)境，建立結(jié)合我國國情的MRPⅡ或ERP，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈、網(wǎng)絡(luò)物流、電子商務(wù)、動態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
(4) 建立以智能化為方向的企業(yè)研究與開發(fā)機構(gòu)，采用智能CAD、網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計、智能數(shù)據(jù)庫等技術(shù)來設(shè)計和開發(fā)新產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上逐步實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM 的智能集成。
(5) 建立人機結(jié)合的現(xiàn)代智能制造系統(tǒng)，不管采用哪種先進(jìn)制造模式，都要“以人為本”，即以發(fā)揮人的創(chuàng)新智能為主，做到人的智能和機器智能相結(jié)合。制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)在車間，要建立車間級的智能生產(chǎn)規(guī)劃和調(diào)度系統(tǒng)。我們曾引進(jìn)了不少MRPⅡ和ERP系統(tǒng)，但都沒能充分發(fā)揮作用，其主要原因之一就是缺少車間級管理和技術(shù)支持；
(6) 要建立開放式可重構(gòu)智能制造系統(tǒng)，基礎(chǔ)制造設(shè)備不可能隨產(chǎn)品改變而完全更新，但設(shè)備的組成方案及加工、調(diào)度路線卻是可能隨產(chǎn)品的品種、批量、數(shù)量的改變而改變的。在這里智能重構(gòu)技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。
6.4 關(guān)注和應(yīng)用計算機科學(xué)和人工智能科學(xué)的最新成果
    現(xiàn)代科技發(fā)展的一個特點是，從基礎(chǔ)科學(xué)轉(zhuǎn)化為技術(shù)的時間愈來愈短，從技術(shù)到工業(yè)的應(yīng)用幾乎是同時的。信息技術(shù)的基礎(chǔ)是計算機科學(xué)，智能技術(shù)的基礎(chǔ)是人工智能科學(xué)。當(dāng)前，分布式計算和人工智能相結(jié)合所形成的分布式的人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)已成為研究的熱點。分布式人工智能有兩個研究領(lǐng)域，即分布式問題求解(Distributed Problem Solving，DPS)和多智能體系統(tǒng)(MultiAgent System，MAS)。前者考慮怎樣將一個特殊問題的求解工作在多個合作的、知識共享的模塊或結(jié)點之間劃分，采用“由頂向下”的方案來求解問題。后者則主要研究一組自治的智能體(Agent)之間智能行為的協(xié)調(diào)，采用“由底向上”的方案來求解問題。由此可見分布式人工智能(DAI)的兩種方法(DPS和MAS)都是對知識資源進(jìn)行處理以完成給定的任務(wù)。所以這種智能技術(shù)很快在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)管理中得到應(yīng)用，特別是在各種智能軟件系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。企業(yè)采用了上述DPS和MAS技術(shù)后，企業(yè)的產(chǎn)品水平、制造質(zhì)量、成本及管理水平都迅速地得到了提高，并在這些方面取得了自己的知識產(chǎn)權(quán)，因此大大增強了企業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)中的競爭力。
6.5 注意選拔和培養(yǎng)高素質(zhì)的人才
    現(xiàn)代企業(yè)要在激烈的競爭中不斷地向前發(fā)展，關(guān)鍵是人才�，F(xiàn)在最需要的是兩類復(fù)合型人才：一類是掌握高科技訣竅、懂技術(shù)、懂經(jīng)營、有創(chuàng)新的復(fù)合型高級專業(yè)人才(工程師)；另一類是有戰(zhàn)略眼光和創(chuàng)新勇氣，懂得科技、經(jīng)營、管理的復(fù)合型高級管理人才(企業(yè)家)。企業(yè)要創(chuàng)造一切條件引進(jìn)和留住這些人才，同時還要選擇對象，重點培訓(xùn)。對以上這些人才，都要委以重任，讓他們在實踐中鍛煉成長。我國當(dāng)前的教育體制還不夠完善，這種復(fù)合型的工程技術(shù)人員和管理人員往往還不能在大學(xué)現(xiàn)有的專業(yè)中培養(yǎng)出來，所以現(xiàn)有的大學(xué)生走上崗位后，還需要企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)。企業(yè)培訓(xùn)還有一個任務(wù)，就是要圍繞產(chǎn)品和企業(yè)生產(chǎn)向全體職工普及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是當(dāng)前工廠應(yīng)用的信息技術(shù)和智能技術(shù)。

責(zé)任編輯：江艷芬

  本文關(guān)鍵詞：機械工程智能化的發(fā)展趨勢，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。