智能制造技术的概念精选(九篇)

第1篇：智能制造技术的概念范文

关键词：人工智能；人类智能；思维；技术元素

1 基本概念界定

1.1 人工智能

人工智能是在20世纪中期以后产生的学科，人工智能就是用机器模拟人类的智能活动，从而用机器代替人类行使某些方面的职能。人工智能是通过探索人的感觉和思维的规律来模拟人的智能活动，电子计算机是人工智能的媒介和基础。阿伦・图灵说：“如果一台计算机能骗过人，使人相信它是人而不是机器，那么它就应当被称作有智能。”如果以此为标准来界定机器的智能，那么人工智能的发展之路仍然任重道远。

1.2 人类智能

智能简单地说就是智慧与能力，是综合、复杂的精神活动功能，是人运用自己已有的知识和经验来学习新知识、新概念并且把知识和概念转化为解决问题的能力。智能活动往往和记忆力、感知力、思维、判断、联想、意志等有密切的联系，人类的智能表现在能够进行归纳总结和逻辑演绎，人类对视觉和听觉的感知以及处理都是条件反射式的，大脑皮层的神经网络对各种情况的处理是下意识的反应。

1.3 什么是思维

思维是事物的一般属性和内在联系在人脑中的间接的、概括的反映。思维的形式包括概念、理解、判断、推理等。思维往往借助于语言来表达，由直接的感受即感性思维转化为理性，透过现象看到事物的本质，发现普适性的规律。芒福德说人类是“精神的制造者”而不仅仅是“工具的制造者”，因为人类具备思维能力。

2 基于“技术元素”视角下的人工智能

“技术元素”这一说法是凯文・凯利提出的，技术元素就是从人类意识中涌现出的一切东西，包括技术具象的工具，也包括文化、 法律、社会机构和一切智能创造物。凯文・凯利说：“科技是人类的发明，也是生命的产物。”居所是动物的技术，是动物的延伸部分，人类的延伸部分是技术元素，科技发明是我们基因创造的躯体的外延。

2.1 人工智能是技术进化的成果

凯文・凯利认为人类的延伸由思维产生，因为思维具有创造力，才促使了技术的进步，才创造出了以往没有创造出的东西，所以，“如果说科技是人类的延伸，那也与基因无关，而是思维的延伸。因此科技是观念的延伸躯体”。

技术元素伴随着语言、工具的诞生成为人类不可或缺的伙伴，从古至今，除了极少的例外，各种技术都没有消失，而是进化成不同形态的技术。人工智能作为一种科技物种，随着技术的进步而产生发展，是技术进化的成果。

2.2 人类与技术共同进步

一切生物都有天然的借助外力的本领，从钻木取火到航空航天，人类经历了漫长的发展，或者说是进化，技术作为一种手段、一种工具从来都与人类相伴相生。“技术元素”赋予技术以生命，人是技术进化的动力，而技术的进化也促进了人类社会的发展，二者是密不可分的。科技与人类正在逐渐融合，或者说人类已经成为科技最适合的载体；“技术元素”的发展虽然具有一定程度的自主性，但是它的发展轨迹从某种意义上来说也是人类意志的体现。人作为技术发展的动力之一与“技术元素”同步运动。

3 人工智能能否超越人类

对于这个问题人们有两种极端的看法：一是认为人工智能必将取代人类，不久的将来人类会沦为机器的奴隶；二是对人类的主体地位有着极度的自信，认为机器始终都是被人控制。前者的依据是人工智能的发展极其快速，超越了人类智能的进化速度，人工智能取代人类只是时间问题。后者的依据是人工智能不具有生命特征，无法融入生物圈从而和自然发生联系，只能作为人类活动的工具而存在。我更偏向于第二种观点，是基于以下几个原因：

3.1 缺乏创造性的“特长生”

人工智能开发出的机器可能是某一个领域的“特长生”却不是全才。比如AlphaGO是围棋特长生却不能唱歌，计算器是数字计算的天才却不能陪人聊天，情感机器人负责陪伴和情感安慰却不能真正懂得人类的喜怒哀乐，如此等等，它们按照既定的程序运行，各司其职、各得其所，不会偏离轨道也不懂得创造。

塞缪尔说：“机器不能输出任何未经输入的东西。”目前最先进的机器人也是依赖于软件运行，软件是通过人来完成更新升级，人工智能实际上是人类智能的外在表现。人体是一个复杂而庞大的系统，人有特定的背景和生活习惯，人脑的发育会受到所经历的事件和社会环境的影响，能够灵活运用，组合所接受的信息，具备综合分析问题的能力。人脑的控制系统复杂和精密程度远远超过智能机器人，因此，人工智能在技术上不及人类智能，它依赖人类智能而进化，能够胜任人类制定的任务，却缺乏人类智能的创造性。

3.2 不能思维的人工智能

在回答“机器能否思维”的时候，我们首先应该对思维进行界定，思维是人脑特有的功能。人脑是一个高度发达的系统，是人类意识活动的物质载体。“电脑思维”在功能上会向人脑思维不断接近，但是两者之间存在不可消除的界限，“电脑思维”是一个简单的逻辑过程，模拟人脑思维功能和思维信息过程，它在本质上区别于人类思维。人脑思维除了能够接受外部信息以外，还能对信息进行主观的加工。人们已经能制造出类人机器人，可是它不能和人一样思维吗，因为思维不仅仅是人脑的生理机能，离开社会实践和人际交往是不能产生思维的。

3.3 是辅助而非替代

人工智能简单明了地说就是人类用来改造世界的技术手段，是辅的工具，而不是对人类的替代。人工智能出现的历史并不久远，前文说到了技术和人类的共同进化，当人类有能力利用工具来处理复杂繁琐的工作时，这是人类的进化，也是工具的进化。

人工智能被用于帮助人类进行某项工作，才能解放人力，人类智能才可以更好发挥主动性和创造性。人工智能承担了人类活动中基础的、不可或缺的、复杂的工作，从而使人类智能转向更核心的科研创造以及思维和判断上来。在人与人工智能的关系上，二者是相辅相成、相互补充的，而不是互相排斥、完全替代

4 结束语

人工智能与人类智能的关系是互为补充、相互制约的，人与技术的融合是必然的。目前人工智能的更新升级必须依赖与人类智能，人类智能的进化程度关系到人工智能的先进程度“技术元素”的进化也要受到社会条件的制约。人工智能可能在某一方面出强大的功能，但是它缺乏思维和创造性，这一点是致命的缺陷，工具作为人类器官的延长，是人类智能的外化之物，被人类智能的发展程度所局限。

参考文献

[1]凯文・凯利.科技想要什么[M].熊祥译.北京：中信出版社，2011.

[2]尹传红.当机器智能超越人类[N].中国科学报，2015，04（03）.

第2篇：智能制造技术的概念范文

关键词：智能建筑；绿色建筑；节能；环保

中图分类号: TU18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)20-5015-02

智能建筑的出现极大地改变了人们的生活和办公方式，为人们提供了极大的方便和舒适。在新时代背景下，典型的智能建筑已不能满足当代人对绿色、环保、节能的最新追求，为实现建筑的可持续发展，必须在智能建筑中体现绿色和节能。为此，笔者试从智能建筑的绿色与节能出发，对其进程进行论述，对其发展进行展望。

1智能建筑的出现与发展

智能建筑的概念最先在国外出现，这个概念的产生得益于数字计算机技术的发展，可以说，智能建筑是信息时展的必然产物。也正是基于20世纪80年代的信息化发展，智能建筑的概念应运而生，并且很快地，这一概念投入实践。在1984年1月，美国在康涅狄格州哈伏特市建成了世界第一座智能大厦，在这里，建筑的使用者无需准备复杂的设备，便可享受语音通信、文字处理、电子邮件、资料检索、市场情报等多项服务。此外，大厦还实现了由计算机系统智能控制的空调、防火、防盗、配电、供水自动化系统，划开了建筑设计新的篇章。

在我国，智能建筑起步较晚，在90年代初期，中国科学院计算机研究所首先提出了我国《智能化办公大楼可行性研究》报告，这也是我国智能建筑起步的开端。在此之后，在改革发展经济飞速发展的大背景下，在90年代中后期逐渐出现了很多以“智能建筑”为标签的建筑物，虽然有很多建筑实际上仅是以此为噱头，但是在这个时期也发展起了一批正在具有智能化功能的建筑物，也为我国智能建筑的进一步发展奠定了基础。

虽然智能建筑的蓬勃发展改变了人们的生活方式，使得我们生存的环境更为便利、舒适。但是作为建筑，其始终是能耗大户，为贯彻可持续发展的战略思想，在21世纪的智能建筑发展更多地偏向了绿色与节能。这一点从我国对于智能建筑的定义也显然可见，在《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2000)将智能建筑定义为“以建筑为平台，兼备建筑自动化设备BA，办公自动化OA及通信网络CA，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。”但在随后的几年，国家对该标准中智能建筑的定义进行了修订，新标准GB/T 50314-2006将智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”[1]。可以看出，在新修订的智能建筑定义中，添加了“节能、环保、健康”的概念，由此，智能建筑被赋予了新的时代特征。

2智能建筑中的绿色与节能

智能建筑的绿色与节能概念最早源于绿色建筑的理念，在绿色建筑的理念里，追求以最小能源消耗、最有效的能源利用方式，在最低的环境负荷下，构建安全、健康、便利及舒适的建筑空间，达到人、自然与建筑的和谐统一。智能建筑的绿色与节能在于，不局限于用智能系统管控建筑设施，而是更充分地利用智能系统来构建绿色建筑，发挥智能科技在节能和减排以及环保中的作用，以“智能”服务“绿色”，使得建筑拥有活力的生命和可持续的生机。

近年来，智能建筑设计中通常会考虑绿色建筑的设计理念，同样地，绿色建筑的设计里也会涉及很多智能化技术和信息自动化技术，正是两者相互渗透的关系使得智能建筑具有了绿色与节能的属性。一般地，智能建筑中的绿色与节能主要体现在：对自然能源的利用，如太阳能、风能、地热的利用等；智能暖通空调系统，如区域热电冷三联供系统、变频空调系统等；智能室内环境控制，如室内照明控制，随环境、温度、湿度自动调节的呼吸墙等；智能的给排水系统，如对泵类设备根据需要的智能调速、雨污自动收集和分离、污水的一体化处理设备等。可以说，智能建筑的绿色与节能并非简单的建材和新设备的组合，而是在它们有机结合的基础上体现出绿色建筑的功能特点。为体现出绿色建筑的功能特点，就必须对智能建筑进行恰当地管理，使建筑系统中的环境、生态、能源、建筑结构、电器、设备、通信、网络等管理相互协调，以实现绿色环保的最终目标。

3建筑发展的方向——绿色建筑和智能建筑的一体化发展

所谓绿色建筑与智能建筑的一体化发展，即是将智能建筑的设计方法和绿色建筑的设计理念相结合，以“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害”的可持续发展观念为核心，通过智能化手段与绿色理念的融合来实现人、资源、环境三者的最优化发展[2]。通常，绿色建筑和智能建筑的一体化发展所形成的建筑被称作绿色智能建筑，对应绿色智能建筑，其所使用的技术被称为绿色智能建筑技术[3]，常见的包括：节能技术、节地技术、节水技术、节材技术以及智能化设备及技术。实际上绿色智能建筑技术在我国已有多处应用的实例，如2008年北京奥运会的主场馆“鸟巢”，迎合绿色奥运的口号，体育场使用了地源热泵，可以从土壤中吸收能量，夏季吸收土壤中存贮的冷量向鸟巢供冷，冬季吸收土壤中蕴涵的热量为鸟巢供热。又如在2008年北京奥运会场馆“水立方”，膜结构等相关技术使自然光能得到充分利用，能实现一天中绝大部分在封闭的场馆中利用自然光进行照明，大大的节省电力能源；同时在“水立方”，3万m2的屋顶可以把雨水100%的收集，相关资料显示，该雨水收集系统一年收集的雨水量相当于100户居民一年的用水量，因此这种高雨水收集率的建筑对于北方缺水地区尤其适用。此外，将绿色智能建筑技术用于原有建筑的改造也是今后建筑发展的一个重要方向，如厦门中银大厦节能改造项目，在对原大厦的能源改造中，首先对技术落后的2台冷水机组和4台水泵进行更新，提高运行效率；其次，重置了冷冻水温度以符合预期冷冻负荷；再次，采取了控制通风的先进控制策略；而后，对风机和水泵进行变频改造；进行了夜间回设，夜间操作循环使HVAC设备在无人期间保持区域级管理实现节能；再而后，通过楼宇设备监控系统实现对水泵和冷却塔风机的开启、运行监测，水流量根据实际负荷进行自动化调节；最后，对照明系统进行了节能改造。据了解经改造后，该大厦每年可节电近95万千瓦时，省电达30%，为国内同类型的公共建筑利用绿色智能建筑技术进行节能绿色改造提供了借鉴。综上所述，在今后，绿色建筑与智能建筑的一体化发展必将成为建筑的发展方向，也只有这样，人们对于绿色生活以及节能的全新要求才能得到最大满足。

参考文献：

[1]上海现代建筑设计（集团）有限公司等.GB/T50314-2006智能建筑设计标准[S].北京:中国计划出版社,2007.

第3篇：智能制造技术的概念范文

智慧城市是什么

智慧城市由英文‘Smart city’翻译而来。2008年，IBM公司提出了“智慧地球”的概念。2010年，IBM提出智慧城市（smart city）的概念，认为智慧地球应以智慧城市为区域基础逐渐发展而来。随后，智慧城市的概念传入中国。

在北京市经济和信息化委员会副主任童腾飞看来，智慧城市的概念在传入到中国后，地方政府及企业都结合了中国特色对这一概念进行了重新界定与诠释。因此，中国所提出的智慧城市与IBM提出的‘Smart city’并不能简单的等同，而可以认为是一个相对更为复杂与庞大的概念。网络上关于智慧城市的定义很多，比较具有代表性的一个概念是：“智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会创新环境下的城市形态，智慧城市通过物联网、云计算等新一代信息技术以及维基、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的应用，实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程，知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。”

按照中国科学院院士李德仁教授的观点，智慧城市可以用一个简单的公式来表达，即“智慧城市=数字城市+物联网+云计算”。首都信息发展股份有限公司技术总监龚承亮认为，数字城市是信息化的一个初级阶段，其为城市管理提供了有效的系统服务，也让市民的生活更加便捷；智慧城市是信息化较为高级的阶段，但其建设需要按部就班的来，而之前十余年的数字城市的建设可以认为在信息基础设施、消费理念、政府管理能力等方面为其打下了良好的基础。因此，“从技术角度来解读智慧城市，李德仁教授的公式是正确的。”但是对于智慧城市来说，其涵盖的范围更广，仅仅数字城市与物联网、云计算的技术加在一起，不能等同于其整体概念。智慧城市包含了更多城市生态环境、市民生活、产业生产等方面内容，注重的是整个城市的可持续发展、政府管理的更加便利与市民生活的便捷与幸福。

童腾飞认为，虽然不同人、不同角度看待智慧城市会有不同的定义，但其所叙述的本质是相同的，即“从技术层面，智慧城市建设是技术系统的智能化响应与判断，是信息化城市的一个较高层次的发展；从社会意义来讲，其目的是为了让城市主体运行更加高效、方便，让市民生活更加幸福。”

智慧城市建设需要什么

智慧城市的建设之所以这么热，与我国众多区域面临城市化过程中资源紧缺与人口众多的管理问题、智慧城市建设可带动地方政府经济发展以及相关企业的利益诉求有密切关系。然而，智慧城市的建设需要完整的规划、合理的引导与很多标准的制定，并不是提出概念投入资金建设就能做成。2000年左右，“数字城市”的概念开始在中国热炒，许多地方政府纷纷宣布投入资金打造数字城市。不到十年时间，随着电信运营商与政府合作的“无线城市”概念的推出，很多地方政府又开始宣布打造无线城市，此时数字城市的建设在很多城市有何成果仍不得而知。面对“智慧城市”概念的汹涌来袭，地方政府与企业都需要理性思考，避免盲目过热建设可能带来的投资与产品浪费。

童腾飞认为，智慧城市的建设应该以服务城市管理与市民生活为目标，做好顶层设计，在建设时有相应标准的细分，有合理运营模式，同时还应有一个产业与企业对接的平台来合理促进智慧城市相关企业。“顶层设计是首要的问题，政府应该知道自己要做什么，并对相应的产业、企业进行合理引导，才能避免建设过程中出现盲目投资与浪费问题。物联网传感器、接入手段及电子信息的标准化也是需要迫切解决的问题，国家层面与北京市都在与产业联盟进行协商，以期逐步推进标准化的制定。标准的制定也需要一个过程，目前只能依托城市管理需要与百姓需求程度来对不同标准的制定排先后次序。对于智慧城市的投资是一个无从估算的大数目，而且其建设将是一个缓慢推进的过程，在这个过程中应有合理的运营模式，从政府管理与企业投入利益平衡的角度，通过政府与企业、民众的供需对接来促进企业投资，而不应该仅靠政府资金来推动建设。”

太极计算机股份有限公司创新中心总经理于跃认为，智慧城市的建设需要一个很长的周期，其推进会有很长的一个过程，这个过程需要结合各地不同的特色有相应的差异。但是政府与企业共同协商的顶层设计是一个最重要的前提。在于跃看来，顶层设计需要有四个标准，即“高、新、远、全”。“高”即意味着政府需要站在高处，通盘考虑智慧城市的建设中需要什么，应该做什么；“新”即顶层设计不能脱离开新技术与新形势，要结合当前实际情况考虑与开展；“远”即顶层设计的规划应该以发展的眼光来考虑，要知道五年、十年之后需要什么标准与成果；“全”即顶层设计需要对整体产业、城市建设与管理、市民生活等各方面全面思考。在顶层设计逐渐完善之后，政府应与企业共同协商标准的制定以及相应工程中资金、技术业务等的落实模式。与此同时，于跃还认为智慧城市不仅仅是政府的事，社会公众也可以受益。“比如家庭中的电器控制。如果进行传统布线，不仅浪费材料，施工麻烦，而且价格贵，是资源与民众财富的双重浪费；如果进行无线化管理，不仅布置轻松，节省空间和资源，而且还更加经济。但是如果民众不了解无线控制家电的概念，相应的建设就无从谈起了。”

政府对智慧城市建设的顶层设计是当前建设的首要重点，这成为政府与企业层面的共识。龚承亮认为，标准是顶层设计之中的重要组成部分，但标准的制定不是一蹴而就的，它与技术、工程设计、管理的成熟度息息相关，在实践中会通过试点项目来总结出标准，指导后续的工程建设工作。政府当前还应注重对产业链的打造与概念的推广。智慧城市的建设是一个周期长、风险大的项目，而公司投资进行建设、政府花钱购买业务的模式在龚承亮看来是一种多赢的局面——公司进行长线投入，逐步回收利润；政府不必一次投资过大，可以相对快速实现管理的信息化与现代化；而市民也在这个过程中获得实际的益处。以此模式为基础，逐渐实现不同专业的分工，并进行产业链的打造，将有效推进智慧城市的建设。“对于智慧城市的概念及其应用还需要进行推广，管理者、建设者与使用者都应该有相应的认知，知道其未来成效与益处。民众的消费与生活意识提升上去，可以更好促进政府与企业建设智慧城市的热情”龚承亮说道。

北京的标杆作用

无论是数字城市、无线城市还是智慧城市的建设，依托于北京良好的经济态势与完善的政策引导，北京市目前所取得的成果都处于全国的领先地位。龚承亮认为，北京市应该利用这些优势，为其他省市树立一个“榜样”的作用。同时，其他省市智慧城市的建设也不应该是某一地方的“缩减版”，而应该根据地区实际的经济情况与地方特色进行合理发展。

北京十余年来的数字城市建设已有相应的成果，北京市政府管理工作与市民生活的便利程度都得到了极大提升。诸如政府管理所用的“电子政府”系统，住房公积金系统、社保卡系统，市区内的电子社区，以及“首都之窗”门户和公共服务平台，都是使政府与市民得到实惠的应用。

在网络与无线城市建设方面，北京城区已经实现六大区域的免费wifi接入，无线上网非常容易。预计2012年年底，全市范围内将实现20M宽带全覆盖，新增光纤到户覆盖家庭超过100万户，新增光纤宽带接入家庭80万户，10M及以上宽带接入产品渗透率超过25%。

由于数字城市与无线城市相对完善的建设，北京市在智慧城市的建设上有非常良好的基础。北京市政府层面非常注重对产业的引导与政策的制定。为了实现“智慧北京”规划目标，政府出台的《智慧北京行动纲要》提出了8大行动计划，包括了城市智能运行、市民数字生活、企业网络运营和政府整合服务4项智慧应用行动计划以及信息基础设施提升、智慧共用平台建设、产业与应用对接、创新发展环境 4项智慧支撑行动计划。北京市计划通过实施8大行动计划，组织市内各级政府和社会的资源，共同推进应用、产业、基础设施等领域的智慧提升，实现从“数字北京”向“智慧北京”的跃升。一些相应的建设标准、管理条例、相关法律与评估标准也正在商讨、制定之中。北京市关于智慧城市已有很多实际应用，如药品监管，农作物生长环境数据采集与可视化数据监控，轨道交通安全视频监控平台，地区动态停车信息等等。

第4篇：智能制造技术的概念范文

 

1.工业设计4.0的概念、主题与特点

 

德国是制造业强国，但在信息化的时代，传统制造业的竞争优势面临各方的挑战，为了巩固其制造业的竞争优势地位，所以提出了工业4.0概念。

 

工业4.0概念由德国人于2011年汉诺威工业博览会提出，旨在将制造领域中的资源、信息、物品与人相互关联，形成“信息物理系统”(Cyber-Physical System，CPS)，通过整合网络信息与物理系统，从而改变工业生产模式，实现高度个性化和数字化的智能生产方式，推动德国的工业生产制造业进一步向智能化的方向升级。

 

它的基础是互联网、大数据、云计算和物联网等技术，意在将传统工业生产与现代信息技术相结合，推动生产方式的变革。

 

2.工业4.0的主题与变化

 

工业4.0有两个主题：智慧工厂(Intelligent Factory，IF)和智能生产(Intelligent Manufacturing，IM)。

 

智慧工厂：智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，其核心是工业自动化和信息化的高度整合，即基于CPS实现智能化的生产系统，工业4.0概念下，产品生命周期和制造流程实现可视化，生产可控性提高，风险降低。

 

智能生产：将CPS运用到生产制造过程中，形成一个高度灵活、个性化、数字化的动态配置生产模式，使得传统的产品设计、开发、生产方式得到改变，产品的研发和生产时间将大大减少，生产效率大步提高。

 

3.工业4.0下制造业的变化

 

(1)高度定制

 

工业4.0下的生产模式允许用户从设计、材料采购、加工制造、物流配送等环节实现高度个性化定制，从而满足不同的用户个性化的需求

 

(2)按需生产

 

传统的生产制造需要企业去预估市场的需求，这样的方式有很大的缺陷和盲目性，也会导致生产过剩和环境污染的问题。而在工业4.0的概念下，企业可以获得用户准确的需求，能够按照用户的需求生产产品。

 

(3)生产方式的灵活性

 

工业4.0采用动态配置的生产方式，从事作业的机器人能够访问网络相关信息和数据，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配模式的生产作业。

 

与传统生产方式不同，动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中，能够实现为每个客户从产品设计到物流配送环节进行不同的方案设计，并且允许用户在生产的过程中更改最初的设计方案。另外，不同于传统的大批量生产方式，工业4.0可实现小批量、多批次的生产。

 

①生产效率提高。工业4.0的基础是建立在机械自动化和信息化基础上的，所以未来绝大部分传统的劳动力将会被机械化取代，信息的传递变得更加方便、快速，生产效率将变得更高。另外，由于信息化的融入，使得传统线性的产品开发和生产方式得以改变，研发时间和生产时间将大大减少。

 

②智能化。工业4.0下，物联网技术在生产过程中发挥巨大的作用。它能使生产过程透明化，生产过程可控化，并能精确控制产能， 降低企业生产成本，提高管理效率。

 

③工业4.0之前的工业设计。著名科学家扬振宁博士指出：“21世纪将是工业设计世纪，一个不重视工业设计的国家将是落伍者。”工业设计是传统制造业生产过程中必不可少的一个环节，它帮助企业针对市场和客户的需求，通过研究产品的功能与使用方法等，提出设计方案，解决生产技术、加工工艺与材料的问题，降低原材料的使用量与成本，提高产品的装配效率等等，使产品能够为企业创造价值与利润，所以工业设计的作用不容小觑。

 

传统制造企业中工业设计师的工作内容和流程主要包括市场需求分析，构思设计方案，优化方案，结构实现，原型制作，小批量试制与验证，正式投产等环节。

 

传统企业里产品设计研发需要耗费大量的时间和精力，由于市场需求的准确度不够和市场需求的快速变化等因素，不可避免的会开发出不对市场需求的产品，这也会导致企业利益受损。如何提高设计的价值，将会是工业4.0概念下值得研究与思考的问题。

 

4.工业4.0概念下的工业设计的变化

 

工业4.0时代，运用CPS可以获得用户准确的需求，从而减少了传统设计流程中用户需求调查所需的大量时间。获取用户准确的需求后，设计的目标更加的明确，设计方案也将更匹配用户需求。工业4.0允许用户高度个性化定制，未来将会出现一款手机有成百上千的款式的情形，所以市场对设计服务的需求将更大，企业也将需要更多从业人员。

 

3d打印技术和其他加工技术的发展，结合工业4.0的概念，设计师在构思设计方案时所受到的结构和加工工艺的限制变少，设计师能够更大程度的发挥自己的创意。智能化的生产方式，使得设计师能够在获得用户需求后设计出准确的产品，而传统流程中的结构实现、原型制作评估和小批量试制流程也将被软件模拟所替代，所以设计流程将大大的缩短。工业4.0下，工业设计对企业的作用将会变得越来越重要。

第5篇：智能制造技术的概念范文

关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新

1 工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8 ~　15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70 ~ 80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2 概念设计与创造性思维和技术创新

2.1 创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”, 从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

2.2 概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1） 多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2） 对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3） 突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4） 新知识与现有知识的合理嫁接；

（5） 产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6） 学科间的交叉、交融和借鉴；

（7） 新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8） 科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

l 智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l 提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

l 联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l 反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

l 系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l 组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l 知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链” 并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1） 采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2） 时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3） 适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4） 反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5） 基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6） 加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7） 把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8） 虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（Train de la Grande Vitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

l 具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l 具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l 具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l 尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（Free Form Feature Modeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的Free Form Feature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的Free Form Feature Modeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UG V14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-if Alternative Value Engineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。

这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：

（1） 根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。

外形模型基线 向等值半径线云图

以这一组模线为基础，采用UG的Free Form Feature / Through Curve来创建曲面；采用Info/ Analysis / Face Curvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。

在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。

采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。

图4 机车车身三维造型 图5 机车车身二维投影图

（5） 对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature / Curve / Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。

（6） 机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力, 这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。

（7） 三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。

参 考 文 献

[1] 齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18

[2] 熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7

第6篇：智能制造技术的概念范文

要：本文论述了工程领域中的概念设计的主要原理和功能；阐述了概念设计与创造性思维和技术创新的内在联系；举出了各种创造性思维的形式并分析了其特点；强调技术创新在概念设计中的重要的作用；根据作者本人所在的设计群体多年来的设计经验和体会总结出一系列的创新技法，并结合工程设计领域中的概念设计创新实践，列举了若干种含有技术创新的产品概念设计范例。关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新1工程领域中的概念设计现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。2概念设计与创造性思维和技术创新2.1创造性思维及其特点要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。创造性思维具有如下一些特点：（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框”,从新的角度分析问题、认识问题。（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。2.2概念设计呼唤技术创新技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；（2）对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；（3）突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；（4）新知识与现有知识的合理嫁接；（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；（6）学科间的交叉、交融和借鉴；（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；（8）科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：l智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；l提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；l联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；l反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；l系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；l组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；l知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链”并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。3工程设计领域中的概念设计技术创新实践基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。外形模型基线向等值半径线云图以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图（5）对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。（6）机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力,这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。（7）三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。参考文献「1齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18「2熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7「3贡剑鸣.汽车车身UG设计初探.EDSUG中国用户年会论文集:25~28「4施法中.计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条.北京航空航天大学出版社.1994

第7篇：智能制造技术的概念范文

首先需要明确，工业4.0虽然是德国提出来的，但其实各个国家都在做类似的事情，我国提出工业化信息化两化融合很长时间了，现在再提两化深度融合，目的、路径和大多数内容与工业4.0是一样的。

其次，最近一个阶段，政府、企业等各层面都通过媒体在热炒工业4.0的概念，这无疑对推动两化深度融合走新型工业化道路是非常必要的，但是也有一些媒体对工业4.0解释的不全面，对民众其实起了一定的误导作用。其实，绝大多数企业宣称的实现工业4.0的案例，基本上只实现了企业内部的全面自动化信息化，即工业3.0。较为先进的企业可以实现自主的智能决策，但绝大多数不一定达到了全面自动化。还有不少媒体在对工业机器人、3D打印等相关智能制造企业或产品进行报道时都要加上工业4.0的字眼。以上种种，其实说明我们都不太了解工业4.0这个新生事物。

最后，媒体热炒这个概念给我们绝大多数人的一个错觉就是：工业4.0很快就要实现，而且只要与其相关就疯狂投资。工业4.0是一种非常先进的生产方式，但我们国家面对大而不强的工业背景，实现起来比其他传统工业强国还要困难。

赛迪顾问在全国各地走访调研时发现，在我国工业最发达的长三角、珠三角区域中，能够完全实现企业信息化自动化的企业仅占少数，在京津地区和东北老工业基地也仅有知名外企和部分国家重点扶持的大型国有企业可以达到相应水准，我国其他区域虽有类似高水平生产企业，但平均水平更低，全国范围内还普遍存在人才短缺、技术水平低和创新能力差等问题。

除了工业基础外，工业4.0所涉及的智能电网、智能建筑、智能家庭、服务互联网、现代物流等诸多领域，在我国的发展水平距离发达国家还存在较大的差距。

相对来说，德国、日本、美国等传统工业强国已经全面实现了工业3.0，即以信息化自动化为代表的第三次工业革命，在这个基础上更容易实现工业4.0。比如在提出工业4.0概念的德国，其工业企业生产过程的信息化自动化水平非常高，人对生产过程的干预很小。当他们每个企业的生产制造水平达到了相当高的高度后，企业内部已经非常高效的基础上，如果还要继续发展并保持领先优势，就不能只在企业内部考虑问题――企业内部也没有多少可提升的潜力了。需要将相关企业连通起来实现资源的最优化配制，这才是工业4.0提出的初衷。这并不是一个革命性的生产方式，而是在他们优异生产水平基础上进行的创新。

但这并不代表我国需要先完成工业3.0再去推进工业4.0。由于信息、通信等各种技术日新月异，我们可以也应该走一条与传统工业发达国家不一样的路子，即借助新技术一边在高水平企业间推进工业4.0，一边完成落后企业的智能化信息化改造。

我国具备一些快速推进工业4.0的独特优势。首先，经过数十年的发展转型，我国工业总规模非常庞大，且优秀的企业基本能够支持与整个系统连接。其次，政府大力推动，我国独特的制度优势，决定了我国可以更准确更高效的集中力量发展某一领域。再次，我国互联网及基于互联网的各类新兴产业发展速度非常快，这对于工业生产与互联网、移动物联网、物联网、大数据、云计算等技术结合紧密的工业4.0来说，是一个相当大的技术优势。同时，我国的巨大市场潜力也对工业4.0的实现具有重要推动作用。2014年，我国仅装备制造业产值规模就突破了20万亿元，占全球比重超过三分之一，居世界首位。最后，我国综合国力稳步增强、产业环境加速完善、技术水平逐渐提升、善于整合资源的中国传统思维模式等多种因素都有助于加快中国实现工业4.0的步伐。

第8篇：智能制造技术的概念范文

关键词：智慧；智能；人类智能；人工智能

0引言

不久前刚结束的围棋人机大战，使人工智能受到人们空前广泛的关注。它一方面表明智能科学与技术的发展极为迅速，同时也激起了社会对智能科学技术及其人才培养十分强烈的期待。人们对“中国大脑”计划的热议达到了前所未有的程度，“中国制造2025”计划正在快速推进，我国自主研制的智能服务机器人正在走向服务领域的许多行业，国内许多企业自发兴起的“机器换人”浪潮正高歌猛进。国务院政府工作报告中提出的“互联网+”虽然被人们解释为互联网向各领域的强势渗透，但是更多的有识之士却把“+”理解为“升级”，即“计算机互联网络”向“人工智能互联网络”的升级，而这正好与“中国大脑”计划相呼应！

为了适应这种发展的需要，努力办好“智能科学与技术”专业，北京邮电大学智能科学与技术研究中心曾经对设置了本专业的全国各主要高校做了一次普遍性的专业调查，结果发现，各校对于“智能科学与技术”专业的理解差异非常巨大。最狭义的理解，是把本专业看做是“计算机科学与技术的一个分支”；最广义的理解，是把它看做是“从理工到人文和社会几乎无所不包的综合学科”。

从科学研究和长远发展的观点来看，这样发散的理解会有利于人们解放思想，激励创新，把本学科的研究做深做透做到位。不过，从当前的本学科教育教学来说，这样分散的理解可能使“智能科学与技术”学科的人才培养工作迷失方向。

1基本模型

为了准确理解“智能科学与技术”学科，首先需要建立“智能科学与技术”学科的基本模型，这样才能从学科整体上厘清它的基本概念、基本原理和基本规律，规制过于宽泛和过于狭窄的偏差。图1就是为此而设计的基本模型。

在图1中，底部的椭圆代表外部环境的客体事物，也就是需要研究的“问题”；其上的整个部分代表主体及其与客体相互作用的过程：主体接受来自客体所产生的“本体论信息”，经过主体思考之后产生与客体交互的“智能行为”反作用于客体，解决问题。就在这个主客相互作用的过程中，主体充分展现了自己的智慧能力。其中的主体可以是人类个体，也可以是人类群体。因此，这是研究“智能科学与技术”的基本模型。

不断提升自己生存与发展的水平，这既是人类与生俱来的目标，也是人类永不枯竭的动力。为了实现这个目标，人类就要运用自己的智慧和知识不断去发现应当解决而且可能解决的问题，在此基础上努力去解决所发现的问题，不断前进。

人类的这种智慧能力包含两个相互联系相互作用相辅相成的部分：其一是根据人类所追求的目标和现有的知识去发现问题、定义问题和预设问题求解目标的能力，这是人类在长期实践过程中积累起来的一种内隐性的智慧能力，所以称为隐性智慧；其二是在隐性智慧所确定的工作框架内，在求解目标的引导下，运用相关信息和知识去生成解决问题的策略，成功解决问题实现求解目标的能力，这是一种外显性和操作性的智慧能力，所以称为显性智慧。

在图1的模型中，隐性智慧具体表现为“主体所定义的问题、主体的知识库里已经拥有的知识、主体为求解问题所预设的求解目标（也存在知识库内）”，这三者就构成了主体为求解问题所设置的初始工作框架。显性智慧则具体表现为图1中的“感知、认知、基础意识、情感生成、理智生成、综合决策、策略执行、效果检验以及反馈学习优化”所代表的问题求解过程。

由于隐性智慧是人类内隐性的智慧，需要明确的目标、足够的知识、很强的直觉能力、丰富的想象能力、甚至需要灵感和顿悟能力，才能创造性地发现值得解决的问题，所以，隐性智慧难以用人造机器去模拟。然而，由于显性智慧具有外显性和操作性特征，主要具备获取信息、生成知识、生成和执行策略的能力，因此，显性智慧有可能被人造机器所模拟。在约定俗成的学术语汇中，“智慧”比较抽象，带有形而上的色彩；而“智能”则比较具体，带有形而下的特点。于是，人类的显性智慧也常常被称为“人类智能”。

鉴于人类显性智慧与隐性智慧之间存在不可分割的深刻内在联系，人们就把研究和探索“人类隐性智慧和显性智慧奥秘”的科学技术称为“智能科学技术”，而把其中着重研究和模拟“人类显性智慧（人类智能）能力”的科学技术称为“人工智能”科学技术，或者就简称为“人工智能”。换言之，人工智能是“智能科学与技术”的一部分。

图1的基本模型及其相关解释启示我们：“智能科学与技术”的内涵既具有极强的基础性，涉及与物质资源同样基础的信息资源；又具有极强的深刻性，涉及人类创造性智慧的深邃奥秘；还具有极强的应用性，涉及极其广泛的应用领域。

因此，为了研究与学习“智能科学与技术”，人们应当具备人文社会科学、基础自然科学和应用技术科学的知识与能力，应当自觉遵循“文理交互，理工融通”的交叉科学理念。虽然我国高校仍有文科、理科、工科之分，但是，为了培养有发展能力和创新能力的人才，还是要在发挥各校特色的同时努力贯彻“文理交互，理工融通”的方针。这是智能科学与技术学科的鲜明特点，需要引起教学与研究人员的高度关注。

2基本方法

概念是学科的基石。从图1的基本模型可以看出，“智能科学与技术”包含了许多重要的新概念。除了上面已经讨论过的隐性智慧和显性智慧的基础概念之外，还有信息（包括本体论信息和认识论信息，特别是其中的语法信息、语义信息和语用信息）、知识（包括本能性知识、经验性知识、规范性知识、常识性知识、知识的内部生态系统和外部生态系统）、基础意识、情感、理智、智能策略、智能行为等一系列基本概念。

考虑到本文篇幅的限制，同时也考虑到读者可以很容易从现有文献中详细了解到这些概念，因此，这里只予以列举，而不准备展开具体的讨论。有需要的读者可以参阅相关文献。

这里需要特别关注的，是研究和学习“智能科学与技术”所需要确立的新的科学观和方法论问题。只有掌握了这些新的科学观和方法论，才能准确地理解“智能科学与技术”的基本概念、基本内容和基本规律。

有比较才能有鉴别，事物总是相比较而存在。了解“智能科学与技术”所需要的科学观和方法论的便捷方法之一，就是把它们同读者已经熟悉的“物质科学与技术”的科学观和方法论进行对比。众所周知，智能系统是一类开放的复杂信息系统，因此，这里的比较对象也要选择相对比较复杂的物质系统。表1就是这种比较的一些结果。

由表1可知，“物质科学技术”所采用的科学观包括（1）物质观：认为研究的对象是物质的；（2）结构观：认为研究的关注点应当是物质的结构；（3）孤立观：认为所研究的物质对象是与其它对象没有关联的；（4）静止观：认为所研究的物质对象是静止的，至少在研究期内是静止的。

基于这样的科学观，在处理比较复杂的物质对象的时候，物质科学技术所采用的方法论就是“分解一分析”，更具体地说就是“分而治之，各个击破，直接还原”。也就是人们所熟悉的“还原论”。

和“物质科学与技术”的情形不同，“智能科学与技术”的科学观包括（1）信息观：认为所研究的对象是信息；（2）系统观：认为研究的关注点应当是系统化的信息，即必须同时关注信息的形式、内容和价值；（3）生态观：认为信息不是孤立的或静止的，而是生长发展的；（4）机制观：认为信息的生长发展必然存在一定的机制。

基于这样的科学观，“智能科学与技术”所采用的方法论就是“转换―创生”。更具体一些说，就是“智能科学与技术”基本模型（图1）所展示的“信息转换与智能创生定律”。其中，“信息转换”是手段，“智能创生”是目的。

十分清楚，“物质科学与技术”的“分而治之”方法论体现了它的“物质观、结构观、孤立观和静止观”；“智能科学与技术”的“转换创生”方法论体现了它的“信息观、系统观、生态观和机制观”。

这个对比告诉我们，由于研究对象不同，导致学科的性质也不相同，我们不能把自己所熟悉的“物质科学与技术”的科学观和方法论统统照搬到“智能科学与技术”学科领域。虽然在研究局部细节问题的时候，这两种科学观和方法论的差异表现的不是很明显，但是在研究系统全局问题的时候，这种差别就会变得十分显著。这也是值得“智能科学与技术”的研究者和学习者特别关注的特点。

事实上，“人工智能”的研究就经历了一场方法论的变革。按照“分解―分析”的方法论思想，人工智能被分解为结构模拟（人工神经网络）、功能模拟（物理符号系统）和行为模拟（感知动作系统）三大学派，结果长期不能互相融通。20世纪末和21世纪初，一些研究人员提出“新的集成”和“现代方方法”试图找到三者融通的具体方法，但是都没有取得成功。2007年，本文作者按照“转换―创生”方法论思想提出了机制模拟的智能生成方法，结果发现：结构模拟（人工神经网络）、功能模拟（物理符号系统）和行为模拟（感知动作系统）分别是机制模拟的A、B、C型，从而实现了人工智能模拟方法的统一，见表2。

由此可见，以往人们把人工神经网络课程、物理符号系统课程（即普遍流行的人工智能和专家系统课程）、感知动作系统课程（即智能机器人或智能体课程）分开讲授或者只讲授其中一门或两门课程的做法是不合理的。

同时，我们一直把图1的模型称为“智能科学与技术的基本模型”。不过，如果注意到“智能科学与技术”的科学观一信息观，系统观，生态观和机制观，那么，我们也可以把图1称为“生态意义上的信息科学与技术基本模型”。这是因为，虽然在经典意义上的信息科学与技术基本模型只能覆盖到图1模型中的信息层次，但在生态学意义上，知识和智能都是信息的生态学产物，因此生态学意义上的信息科学与技术基本模型就覆盖了图1模型的全体。在生态学的意义上，“智能科学与技术”基本模型与“信息科学与技术”基本模型就合二为一：自顶向下观察，图1就是“智能科学与技术”的基本模型；自底向上观察，图1就是“信息科学与技术”的基本模型。于是有：

智能科学与技术=生态学意义的信息科学与技术

如果把“智能科学与技术”模型中的“由信息转换为知识”和“由信息、知识和目标转换为智能”这两个核心部分命名为“核心智能科学与技术”，把非生态学意义上的信息科学与技术命名为“常规信息科学与技术”，那么，也可以有：

智能科学与技术=核心智能科学与技术+常规信息科学与技术

在我国教育部的学科目录中，“智能科学与技术”其实就是“核心智能科学与技术”，目录中的“信息科学与技术”其实就是“常规（非生态学意义的）信息科学与技术”，后者又被划分成“通信”、“计算”、“自动化”、“物联网”、“信息安全”这样一些更加狭窄而且相互交叠的二级学科，显然有待进一步合理化。

3基本课程

北京邮电大学智能科学与技术研究中心最近实施的全国高校智能科学与技术专业教学计划调查表明，我国多数学校的教学计划确实体现了“计算机科学与技术的一个分支学科”的特点，很少学校的教学计划能够表现“文理相交，理工融通”的交叉科学精神。这就提出了一个尖锐的问题，如果真的把“智能科学与技术学科”办成“计算机科学与技术学科”的一个分支学科，那么，这样的“智能科学与技术学科”还有存在的理由吗？

由以上分析的“智能科学与技术”的基本模型和基本方法可以知道，为了学习、理解和掌握“智能科学与技术”学科，人们的知识结构必须包含社会科学、人文科学、基础科学、应用技术的基础知识与综合能力。

为此，由中国人工智能学会教育工作委员会和清华大学出版社计算机分社共同组建的“全国高校智能科学与技术专业系列教材规划与编审委员会”（以下简称编委会）提出了如下的本学科核心课程和相应的核心教材。

（1）一年级第一学期的课程智能科学与技术导论是一个引导型课程，旨在以准确而通俗的概念、全面而浅近的思路、亲切而富有感染力的语言，引导刚刚踏入校门的新生了解：什么是“智能科学与技术”？为什么要学习“智能科学与技术”？怎样才能学好“智能科学与技术”？

（2）二年级第一学期的课程脑与认知科学基础是本学科特需的自然科学基础（脑科学）和社会科学基础（认知科学），旨在为学生提供关于人类智能的脑科学基础知识和人类认知能力的科学知识，特别是关于“脑结构如何产生认知能力（物质如何生成精神）”的科学机理。

（3）二年级第二学期的课程不确定性数学引论是本学科特需的数学基础知识课程，旨在为学生提供关于“智能科学与技术”领域必然涉及到的各种不确定性（包括随机不确定性、模糊不确定性、粗糙不确定性以及非线性引起的混沌不确定性）的描述与处理知识，特别要阐明这些不确定性的根源、相互关系、描述和处理方法。

（4）三年级第一学期的课程机器智能是本学科的专业基础课程，旨在用“智能科学与技术”的方法论阐述人类智能的各种模拟方法（包括结构模拟、功能模拟、行为模拟和机制模拟），以及这些不同模拟方法之间的相互关系和统一的途径，为学生学习机器（人造系统）智能奠定理论和方法的基础。

（5）四年级第一学期的课程《科技史与方法论》，由于智能科学技术本身富有科学观和方法论的特色，因此这是一门具有本学科特色的总结性课程，旨在为学生提供关于科学技术发展史（特别是智能科学技术发展史）所展现的科学观和方法论知识，使学生能够从“智能科学与技术”的学科知识基础上站立起来，具有纵观和把握智能科学技术发展规律的能力，使学生的学术眼界能够“形成于课堂，而又远远超越课堂”。

编委会认为，这些核心课程的综合（加上各个学校的人文社会科学通识课程和各有特色的专业课程），将为学习者提供必要的“文理相交，理工融通”的交叉学科思维素质和能力。无论是理科型学校还是工科型学校，都要在保证上述核心课程优质教学的基础上努力发挥自己的特色，而不应当削弱这些核心课程的教学质量。

5结语

第9篇：智能制造技术的概念范文

关键词：智能控制；机电一体化系统

中图分类号：TP文献标识码：A文章编号1673-9671-(2012)042-0099-01

1机电一体化概述

随着微电子技术逐渐渗入到机械工程中，导致机械工程与微电子技术有机结合，从而形成一个新概念—机电一体化。机电一体化是一门新兴交叉学科，它把自动控制技术、计算机技术、电子技术及机械技术有效融为一体，促使设计人员从系统的角度出发，采用现代方法发现问题、分析问题和解决问题。

2智能控制

2.1智能控制概念及作用

智能控制系统是指能够模拟人工智能或具有人工智能的系统。智能控制系统是一个知识处理系统，可以分为两部分：智能控制器和外部环境。如图1所示为智能控制系统的结构示意图。智能控制通过分析归纳广义被控对象的各类固有知识和信息，并对这些知识和信息进行处理，使系统处于最优状态。

2.2智能控制的特点

智能控制理论源于传统控制理论，但又不同于传统控制理论，传统控制理论只是智能控制理论的一部分。传统控制理论研究的是被控对象，而智能控制研究的是控制器本身，并且该控制器的模型为知识系统和数学模型相结合的广义模型。相比于其他控制理论与方法，智能控制具有以下特点。

1）智能控制可以模拟工人智能，模拟人的学习能力、对知识的运用能力和对问题的推理和求解能力。

2）高层控制是智能控制的核心，智能系统能从全局出发，求解广义问题和控制复杂系统。

3）智能控制系统不仅具有变结构的特点，还具有自学习、自适应、判断决策和较高的容错能力，从而促使系统处于最优

状态。

4）智能控制系统具有补偿能力。

5）智能控制遵循“智能递增，精度递降”的基本原理，具有较高的安全性和可靠性。

3智能控制在机电一体化系统中的应用

3.1智能控制在机器人领域的应用

在控制参数方面，机器人要求控制参数是多变的；在动力学方面，机器人具有时变性、非线性和强耦合的要求；在传感器信息方面，机器人具有多信息要求；在控制任务方面，机器人具有多任务的要求。分析机器人和智能控制的特点可以发现，智能控制非常适合应用于机器人领域。

如今，在机器人领域的很多方面都应用了智能控制技术。例如，利用智能控制技术可以有效控制机器人手臂的动作、姿态；利用多传感器信息融合技术、信息处理技术和控制技术对机器人的行走路径、停留位置和躲避障碍物等动作进行控制。

随着智能控制方法的不断发展，它们的实用性、可靠性和优越性已经在很多应用系统中得到证明。神经网络控制具有很强的鲁棒性和容错功能，通过利用神经元之间的联结和权值的分布表示特定的信息，并对各传感器接受到的信息进行处理，最后以直接自校正控制等方式对机器人进行控制；模糊控制具有很强的鲁棒性，建立在模糊集合、模糊推理和模糊语言变量的基础之上。模糊控制广泛应用于机器人的建模、控制等很多方面。模糊控制首先对被控对进行建模，在同时考虑控制规则和模糊变量的隶属度函数的基础上，利用模糊控制器，对机器人机械控制；在设计与规划机器人路径的时候主要用到免疫算法，再结合遗传算法和进化算法，可以对控制程序和控制技术进行优化。

3.2智能控制在数控领域的应用

智能化是当今数控系统的一个发展趋势，随着科学技术的发展，人们对加工质量提出了更高的要求，尤其是在数控领域应用智能控制成为人们越来越迫切的要求，如对制造网络通行能力、加工运动的模拟、推理和决策能力、智能编程、智能监控、自寻优等功能的要求。数控系统中的某些模块通过数学建模及传统的控制方法可以实现，但是数控系统中的很多环节因为缺乏准确的信息，无法通过数学建模和传统的控制方法实现，这时就需要通过智能控制方法和理论实现。利用模糊推理对数控机床进行故障诊断，利用模糊控制优化加工过程，利用模糊集合理论对某些控制参数进行调整；利用神经网络技术可以实现插补计算、故障诊断；利用专家系统可以实现对某些难以确定算法或结构不明确的情况进行推理计算。另外，利用专家系统对多个数控机床维修专家的经验进行综合，并收集现场故障信息，再根据合理的推理规则，结合故障情况提出相应的维修意见。

3.3智能控制在交流伺服系统中的应用

伺服系统是机电一体化典型产品的重要组成部分，它属于一种转换装置，通过转换电信号以实现机械操作。交流伺服系统非常复杂，由于存在强耦合、负载扰动、参数时变等诸多不确定因素，所以不可能建立起精确的数学模型，只能建立起与实际情况相近的模型，该模型难以满足某些厂家对系统高性能指标的要求。如果能引入智能控制系统，交流伺服系统将不再需要精确的控制器参数和数学模型就能使系统具有较高的性能指标。

3.4智能控制在机械制造中的应用

随着计算机技术、智能控制技术和传统机械理论的有效结合和制造机电一体化系统的飞速发展，机械制造技术不断向着智能化方向发展。机械制造系统利用智能控制技术，模拟机械制造专家的智能活动，从而提高制造机电一体化的技术水平。要在机械制造中实现智能控制，首先必须结合机械制造特点不断发展与完善智能控制理论、技术和方法；其次，利用神经网络的学习功能和对信息的处理功能，对零部件的加工信息进行处理；最后，利用控制技术控制机电一体化系统加工机械零部件。

4总结

智能控制是机电一体化发展的必然趋势，控制水平的高低直接影响机电一体化系统的运行质量。智能控制相对于传统控制具有明显的优越性，目前为止，智能控制已经在机电一体化中得到广泛应用，但仍有很大的发展空间。因此，为了实现机电一体化系统的高度智能化，我们仍需不断努力与探索。

参考文献

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