第一篇：先進制造技術(shù)——課程結(jié)業(yè)(論 文)

先進制造技術(shù)——課程結(jié)業(yè)（論

文）

設(shè)計(論文)題目：

3D打印技術(shù)——第三次工業(yè)革命的重要標志

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目錄

目 錄

摘要....................................................II 1 緒論..................................................1 2 什么是3D打印.........................................2 3 3D打印的基本原理......................................3 4 3D打印的歷史發(fā)展......................................4 5 3D打印的應(yīng)用.........................................6 5.1 醫(yī)療行業(yè)..........................................6 5.2 科學研究..........................................6 5.3 產(chǎn)品模型..........................................7 5.4汽車制造業(yè)........................................7 5.5建筑模型..........................................8 5.6 食品行業(yè)..........................................8 5.7 工藝品制造........................................9 6 3D打印的優(yōu)點........................................10 7 國內(nèi)3D技術(shù)的發(fā)展....................................11 8 國外3D技術(shù)的發(fā)展....................................12 9 我國3D打印面臨的挑戰(zhàn)................................13 9.1 材料的限制.......................................13 9.2 機器的限制.......................................13 9.3 知識產(chǎn)權(quán)的憂慮...................................13 9.4 道德的挑戰(zhàn).......................................13 9.5 花費的承擔.......................................14 10 3D打印對我們生活產(chǎn)生的影響..........................15 11 結(jié)論................................................16 參考文獻................................................17

I

摘要

3D打印技術(shù)—第三次工業(yè)革命的重大標志

摘要

因為快速成型技術(shù)在市場上占據(jù)主導地位，3D打印機在生產(chǎn)應(yīng)用方面有著巨大的潛力。3D打印技術(shù)在珠寶首飾、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、汽車、航天、牙科及醫(yī)療方面都能得到廣泛的應(yīng)用。本文就以什么是3D打印、3D打印的基本原理、3D打印的發(fā)展歷史、3D打印的應(yīng)用、3D打印的優(yōu)勢、我國3D打印面臨的問題及3D打印對我們生活的影響等方面來探討3D打印。

關(guān)鍵詞：3D打印

基本原理

應(yīng)用

優(yōu)勢

面臨的問題

II

摘要

III

第1章

緒論 緒論

今年4月，英國《經(jīng)濟學人》刊文認為，3D打印技術(shù)將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起，推動第三次工業(yè)革命的實現(xiàn)。

傳統(tǒng)制造技術(shù)是“減材制造技術(shù)”，3D打印則是“增材制造技術(shù)”，它具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢，被譽為“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。

第2章 什么是3D打印 什么是3D打印

3D 打印是增材制造技術(shù)的一種形式，在增材制造技術(shù)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機相對于其他的增材制造技術(shù)而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。3D打印機就是可以“打印”出真實3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機”是參照了其技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，意味著這項技術(shù)正在普及。

如圖

機器的上半部分是個半透明的罩子，有一排控制按鈕，旁邊是一臺電腦。掀起罩子，左邊立著四盒不同顏色的墨水，右邊的工作區(qū)擺放研磨得很細的石膏粉末。工作時，這些粉末會一層層地被液態(tài)連接體也就是特殊膠水粘合，按照不同的橫截面圖案固化，一層層疊加，感覺像是在做蛋糕那樣創(chuàng)建三維實體。

第3章 3D打印的基本原理 3D打印的基本原理

3D打印機原理很簡單，每一層的打印過程分為兩步。首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散。然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。

打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉(zhuǎn)變?yōu)槟z水、粉末，當然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應(yīng)速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響。目前的3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或圖片也能夠清晰打印。當然受到噴打印原理的限制，打印速度勢必不會很快，目前較先進的產(chǎn)品可以實現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率，相比早期產(chǎn)品有10倍提升，而且可以利用有色膠水實現(xiàn)彩色打印，色彩深度高達24位。

由于打印精度高，打印出的模型品質(zhì)自然不錯。除了可以表現(xiàn)出外形曲線上的設(shè)計，結(jié)構(gòu)以及運動部件也不在話下。

眼下3D打印機有兩種類型，一種是堆疊法，一種是燒結(jié)。原理基本都是多層分片打印，而堆疊和燒結(jié)只是成型技術(shù)的區(qū)別。堆疊只能成型塑料、硅之類的材質(zhì)，對固化反應(yīng)速度有要求，而燒結(jié)可以利用激光的高溫對金屬粉末進行處理加工出金屬材質(zhì)的東西出來，實體可通過打磨、鉆孔、電鍍等方式進一步加工。所以3D打印機和普通打印機，最大的區(qū)別是“墨水”。

第4章

3D打印的歷史發(fā)展 3D打印的歷史發(fā)展

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。

1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術(shù)專利。

1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機。

2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。

2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。

3D打印汽車Urbee

2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。

2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。

2012年7月，在地球上進行低重力拋物線飛行過程中，美國宇航局（NASA）測試了3D打印機。未來的宇航員幾乎可以使用3D打印機按需打印他們所需的任何物品，甚至連金屬材質(zhì)的機器零部件也不在話下。有了這種打印機，他們無需擔心發(fā)射時遺漏物資和設(shè)備。

2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。2013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”

第4章

3D打印的歷史發(fā)展

(SolidConcepts)設(shè)計制造出3D打印金屬手槍。

第5章 3D打印的應(yīng)用 3D打印的應(yīng)用

5.1 醫(yī)療行業(yè)

最近，一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例。隨著技術(shù)的發(fā)展，甚至可以打印出具有活性的人體組織等。

5.2 科學研究

美國德雷塞爾大學的研究人員通過對化石進行3D掃描，利用3D打印技術(shù)做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時還做了比例縮減，更適合研究。

第5章 3D打印的應(yīng)用

5.3 產(chǎn)品模型

比如微軟的3D模型打印車間，在產(chǎn)品設(shè)計出來之后，通過3D打印機打印出來模型，能夠讓設(shè)計制造部門更好的改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。

5.4汽車制造業(yè)

不是說你的車是3D打印機打印出來的(當然或許有一天這也有可能)，而是說汽車行業(yè)在進行安全性測試等工作時，會將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本。

第5章 3D打印的應(yīng)用

5.5建筑模型

在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計師們已經(jīng)接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美。完全合乎設(shè)計者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。

5.6 食品行業(yè)

沒錯，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機“打印”出來的。當然，到那時可能人工制作的食品會貴很多。

第5章 3D打印的應(yīng)用

5.7 工藝品制造

這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半身浮雕的手機外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機打印出來的。甚至不用等到未來，現(xiàn)在就可以實現(xiàn)。

第6章 3D打印的優(yōu)點 3D打印的優(yōu)點

與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，3D打印具有加工成本低、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料等明顯優(yōu)勢，從航空、動力裝備到醫(yī)療、體育、影視等諸多領(lǐng)域，均可大顯身手。

以往制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大型制件一般采用分段成形、拼接成整體的方法。不但生產(chǎn)周期長、成本高，制件連接處的強度也較差，而３Ｄ打印機能輕松解決上述問題。

由于不需要生產(chǎn)線，它降低了生產(chǎn)成本，也極大地減少了材料的浪費。同時，它還能夠制造特殊形狀的物品，制造大型薄壁件、鈦合金等難加工、易熱成型等零件，而傳統(tǒng)方法卻很難做到。

第7章

國內(nèi)3D打印技術(shù)的發(fā)展 國內(nèi)3D技術(shù)的發(fā)展

在我國，華中科技大學、西安交通大學、清華大學等高校和科研機構(gòu)也相繼研發(fā)出多種系列的3D打印機，部分技術(shù)已達到世界領(lǐng)先水平。

史玉升介紹，一些鑄造企業(yè)應(yīng)用他們研發(fā)的選擇性激光燒結(jié)3D打印機，將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個月縮短到10天左右；某發(fā)動機制造商采用他們的設(shè)備，把大型六缸柴油發(fā)動機缸蓋砂芯的研制周期，由過去的5個月縮短至1周。

目前，他們正在開發(fā)一款1萬塊錢左右的3D打印機，將來向?qū)W校推廣。“3D打印技術(shù)可以讓孩子們迅速將自己的創(chuàng)新設(shè)計變成實物，有助于提高中小學生的創(chuàng)新、設(shè)計和動手能力。”

“金屬3D打印技術(shù)開辟了骨科植入技術(shù)的新紀元，使多孔生物學固定表面制造瓶頸迎刃而解。”上海交通大學李祥教授說，他們正致力于將此技術(shù)運用到臨床醫(yī)學治療中。

北京航空制造所基于3D打印技術(shù)研發(fā)了國內(nèi)第一臺電子束熔絲沉積成型設(shè)備，大幅提升了材料的利用率，減少了銑切量，縮短了制造周期。

有專家認為，3D打印作為一項顛覆性的制造技術(shù)，誰能夠最大程度地研發(fā)、應(yīng)用，就意味著掌握了制造業(yè)乃至工業(yè)發(fā)展的主動權(quán)。

第8章 國外3D打印技術(shù)的發(fā)展 國外3D技術(shù)的發(fā)展

事實上，在美英等國，3D打印技術(shù)已有較為廣泛的應(yīng)用。

大到飛行器、賽車，小到服裝、手機殼，制造廠家借著3D打印的東風，煥發(fā)出新的生命力。由于3D打印制品能實現(xiàn)產(chǎn)品的自然無縫連接，從而達到傳統(tǒng)制造方法遠不可即的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性和連接強度，已成為國外研究空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)悉，美國國家航空航天局正在研究一項被稱為“未來3D打印宇宙飛船”的技術(shù)，希望通過3D打印，制造出“廉價的機器人宇宙飛船”。

在美國，價格低、操作簡便的小型家用3D打印機已到了“每4公里范圍內(nèi)有一臺”的普及程度，其購買量不斷攀升。

第9章

我國3D打印面臨的挑戰(zhàn) 我國3D打印面臨的挑戰(zhàn)

9.1 材料的限制

仔細觀察你周圍的一些物品和設(shè)備，你就會發(fā)現(xiàn)3D打印的第一個絆腳石，那就是所需材料的限制。雖然高端工業(yè)印刷可以實現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印，但目前無法實現(xiàn)打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外，現(xiàn)在的打印機也還沒有達到成熟的水平，無法支持我們在日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。研究者們在多材料打印上已經(jīng)取得了一定的進展，但除非這些進展達到成熟并有效，否則材料依然會是3D打印的一大障礙。

9.2 機器的限制

眾所周知，3D打印要成為主流技術(shù)(作為一種消耗大的技術(shù))，它對機器的要求也是不低的，其復(fù)雜性也可想而知。目前的3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平，幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來，但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現(xiàn)了。這個困難對于制造商來說也許是可以解決的，但是3D打印技術(shù)想要進入普通家庭，每個人都能隨意打印想要的東西，那么機器的限制就必須得到解決才行。

9.3 知識產(chǎn)權(quán)的憂慮

在過去的幾十年里，音樂、電影和電視產(chǎn)業(yè)中對知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)注變得越來越多。3D打印技術(shù)毫無疑問也會涉及到這一問題，因為現(xiàn)實中的很多東西都會得到更加廣泛的傳播。人們可以隨意復(fù)制任何東西，并且數(shù)量不限。如何制定3D打印的法律法規(guī)用來保護知識產(chǎn)權(quán)，也是我們面臨的問題之一，否則就會出現(xiàn)泛濫的現(xiàn)象。

9.4 道德的挑戰(zhàn)

道德是底線。什么樣的東西會違反道德規(guī)律，我們是很難界定的，如果有人打印出生物器官或者活體組織，是否有違道德?我們又改如何處理呢?如果無法盡快找到解決方法，相信我們在不久的將來會遇到極大的道德挑戰(zhàn)。

第9章

我國3D打印面臨的挑戰(zhàn)

9.5 花費的承擔

3D打印技術(shù)需要承擔的花費是高昂的，對于普通大眾來說更是如此。例如上面提到第一臺在京東上架的3D打印機的售價為1萬5，又有多少人愿意花費這個價錢來嘗試這種新技術(shù)呢?也許只有愛好者們吧。如果想要普及到大眾，降價是必須的，但又會與成本形成沖突。如何解決這個問題，制造商們估計要頭疼了。

每一種新技術(shù)誕生初期都會面臨著這些類似的障礙，但相信找到合理的解決方案3D打印技術(shù)的發(fā)展將會更加迅速，就如同任何渲染軟件一樣，不斷地更新才能達到最終的完善。

第10章 3D打印對我們生活產(chǎn)生的影響 3D打印對我們生活產(chǎn)生的影響

對普通民眾來說，3D打印似乎是突然“從天而降”的“神一般的存在”。對于行業(yè)來說，這其實就是未來會有大增長的民用領(lǐng)域市場。

據(jù)悉，國外桌面型3D打印機已進入家庭、小學，國內(nèi)主要是高校、設(shè)計師購買；在面向民用市場的個性化定制方面發(fā)展蓬勃，而在國內(nèi)尚屬于起步階段。

國內(nèi)首家3D打印體驗館開張后，3D照相最先被大家所熟知，通過彩色三維掃描儀獲取人體全身或頭像的三維數(shù)據(jù)，然后通過彩色3D打印機制作出立體的人物形象。也可定制真人玩偶，把自己的真實頭像和其他的人物形象或游戲動漫形象重新組合成一個全新的形象。

這可以說只是個性化定制的一部分，家居生活用品、飾品、禮品，都可以實現(xiàn)個性化定制。家里的燈具不喜歡了，自己設(shè)計一款，上傳給3D打印服務(wù)商，他們可以幫助你完成打印。

第11章 結(jié)論 結(jié)論

這學期在陳老師的帶領(lǐng)下我們學習了先進制造技術(shù)這門課，這門課的學習不同于以往專業(yè)課的學習，陳老師為了讓我們能夠更加清楚的學習這門課，幫我們到外面聯(lián)系公司，帶領(lǐng)我們?nèi)ソ瓕幙萍脊葏⒂^3D打印中心，還安排企業(yè)到學校食堂門口舉辦展覽，讓我更加深刻的了解到這個方興未艾的產(chǎn)業(yè)。

3D打印的優(yōu)點在于制造復(fù)雜物品不增加成本，產(chǎn)品多樣化不增加成本，無須組裝，零時間交付，設(shè)計空間無限，零技能制造，不占空間、便攜制造，精確的實體復(fù)制，材料無限組合，減少廢棄副產(chǎn)品。

3D打印的缺點在于如果以后工廠都用3D打印機那是不是工廠里面都不會用人工了，從而增加了失業(yè)率。還有就是以后人人都用3D打印了那是不是隨便什么都可以打印，比如手槍、原子彈、飛機大炮以及人體的三維模型那人類的安全問題和隱私問題就堪憂了。

所以我覺得3D打印對于傳統(tǒng)的制造業(yè)來說是有利有弊的，它給人類帶來好處的同時也能帶來不利的一面。如果人們能好好利用3D打印技術(shù)都利用它有利的一面那么3D打印在制造業(yè)方面是有很大優(yōu)勢的。

參考文獻

參考文獻

[1] 古麗萍.蓄勢待發(fā)的3D打印機及其發(fā)展[J];數(shù)碼印刷;2011年10期.[2] 劉厚才;莫健華;劉海濤;;三維打印快速成形技術(shù)及其應(yīng)用[J];機械科學與技術(shù);2008年09期.[3] 楊小玲;周天瑞;三維打印快速成形技術(shù)及其應(yīng)用[J];浙江科技學院學報;2009年03期.[4] 360百科；3D打印.[5] 3D打印成第三次工業(yè)革命重大標志；人民日報；2013年01月04日

第二篇：《先進制造技術(shù)》課程論文

《先進制造技術(shù)》課程論文

【內(nèi)容主題】

針對先進制造技術(shù)某一領(lǐng)域，展開論述。

例如：

（一）主題：成組技術(shù)

內(nèi)容：成組技術(shù)是什么、類型、應(yīng)用領(lǐng)域，通過查找資料(圖片等)來說明，附以企業(yè)應(yīng)用實例來說明。

（2）主題：優(yōu)化設(shè)計

內(nèi)容：優(yōu)化設(shè)計的工作方法與步驟、應(yīng)用數(shù)學手段、應(yīng)用領(lǐng)域，通過查找資料(圖片等)來說明，并附以應(yīng)用實例。

【論文要求】

1、論文文字部分不少于2500字(不含插圖)；全文應(yīng)包括論文名稱、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻，注明姓名、班級、學號。

2、論文用自己的文字描述，不得大段摘抄，否則；

3、所涉及的參考文獻必須注明參考文獻出處(文獻名稱、題目、作者、期刊號、期號或網(wǎng)頁地址)，2002年前的資料不得列入，此項內(nèi)容作為評分的依據(jù)之一。無參考文獻作零分處理。

4、論文采用電子文檔，發(fā)到xuxing@zust.edu.cn，11月15日為截止日，不給成績。發(fā)送郵件請輸入主題“《先進制造技術(shù)》課程論文+姓名+學號”，并遞交紙質(zhì)打印稿一份至C2六樓我的信箱。

5、評分依據(jù)：(1)論文質(zhì)量與自己文字的比例，自己文字部分少量者判為不及格；

(2)參考文獻的新舊程度，2002年以前的資料不做評分依據(jù)；(3)參考文獻的資料完整性，參考文獻必須表明準確的出處，如無法據(jù)此信息查到，則不做評分依據(jù)；

(4)論文的排版（正文小四，宋體）；(5)內(nèi)容相同的不得分；(6)論文不足2500字將適當減分。

第三篇：先進制造技術(shù)論文

湖南農(nóng)業(yè)大學課程論文

學 院： 科學技術(shù)師范學院

班 級：09級機電教育班 姓 名： 豐云

學 號：200940914106

課程論文題目：淺談先進制造技術(shù) 課程名稱： 評閱成績： 評閱意見：

成績評定教師簽名： 日期：

淺談先進制造技術(shù)

先進制造技術(shù)AMT是在傳統(tǒng)制造的基礎(chǔ)上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱，也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟效益的制造技術(shù)的總稱。

當前的金融危機也許還會催生新的先進制造制造技術(shù)，特別在生產(chǎn)管理技術(shù)方面。

先進制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領(lǐng)域，并逐步融合與集成。可基本歸納為以下四個方面：

一、先進的工程設(shè)計技術(shù)；

二、先進制造工藝技術(shù)；

三、制造自動化技術(shù)；

四、先進生產(chǎn)管理技術(shù)、制造哲理與生產(chǎn)模式；

五、發(fā)展。

一、先進的工程設(shè)計技術(shù)

先進的工程設(shè)計技術(shù)包括眾多的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模塊化設(shè)計、DFX、優(yōu)化設(shè)計、三次設(shè)計與健壯設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計、反向工程、協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、虛擬樣機技術(shù)、并行工程等。

（1）產(chǎn)品（投放市場的產(chǎn)品和制造產(chǎn)品的工藝裝備（夾具、刀具、量檢具等））設(shè)計現(xiàn)代化。

以CAD為基礎(chǔ)（造型，工程分析計算、自動繪圖并提供產(chǎn)品數(shù)字化信息等），全面應(yīng)用先進的設(shè)計方法和理念。如虛擬設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、模塊化設(shè)計、有限元分析，動態(tài)設(shè)計、人機工程設(shè)計、美學設(shè)計、綠色設(shè)計等等；

（2）先進的工藝規(guī)程設(shè)計技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)準備手段。

在信息集成環(huán)境下，采用計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計、即CAPP，數(shù)控機床、工業(yè)機器人、三坐標測量機等各種計算機自動控制設(shè)備設(shè)備的計算機輔助工作程序設(shè)計即CAM等。

二、先進制造工藝技術(shù)

（1）高效精密、超精密加工技術(shù)，包括精密、超精密磨削、車削，細微加工技術(shù)，納米加工技術(shù)。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～0.1μm（相當于IT5級精度和IT5級以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金剛車、金剛鏜、研磨、珩磨、超精研、砂帶磨、鏡面磨削和冷壓加工等。用于精密機床、精密測量儀器等制造業(yè)中的關(guān)鍵零件加工，如精密絲杠、精密齒輪、精密蝸輪、精密導軌、精密滾動軸承等，在當前制造工業(yè)中占有極重要的地位。

超精密加工是指被加工零件的尺寸公差為0.1～0.01μm數(shù)量級，表面粗糙度Ra值為0.001μm數(shù)量級的加工方法。

此外，精密加工與特種加工 一般都是計算機控制的自動化加工。（2)精密成型制造技術(shù)，包括高效、精密、潔凈鑄造、鍛造、沖壓、焊接及熱處理與表面處理技術(shù)。

（3）現(xiàn)代特種加工技術(shù)，包括高能束流（主要是激光束、以及電子束、離子束等）加工，電解加工與電火花（成型與線切割）加工、超聲波加工、高壓水加工等。電火花加工(Electrical discharge machining(EDM)電火花加工 electric spark machining)是指在一定介質(zhì)中，通過工具電極和工件電極之間脈沖放電的電蝕作用對工件進行的加工。能對任何導電材料加工而不受被加工材料強度和硬度的限制。可分為電火花成型加工(EDM)和電火花線切割加工(電火花線切割加工 electrical discharge wire – cutting--EDW)兩大類。一般都采用CNC控制。

（4）快速成型制造（RPM).快速成形技術(shù)是在計算機控制下，基于離散堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成型與制造的技術(shù)。從成型角度看，零件可視為“點” 或“面” 的疊加而成。從CAD電子模型中離散得到點、面的幾何信息，再與成型工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點到面，由面到體地堆積零件。

(5)先進制造工藝發(fā)展趨勢

1）采用模擬技術(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計； 2）成形精度向近無余量方向發(fā)展； 3）成形質(zhì)量向近無“缺陷”方向發(fā)展； 4）機械加工向超精密、超高速方向發(fā)展；

5）采用新型能源及復(fù)合加工，解決新型材料的加工和表面改性難題； 6）采用自動化技術(shù)，實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化控制； 7）采用清潔能源及原材料，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；

8）加工與設(shè)計之間的界限逐漸談化，并趨向集成及一體化；

9）工藝技術(shù)與信息技術(shù)、管理技術(shù)緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展。

三、制造自動化技術(shù)

一句話：計算機控制自動化技術(shù)

（1）數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床；數(shù)控加工技術(shù)是為了實現(xiàn)機床控制自動化要求而發(fā)展的。它是指用代碼化的數(shù)字、字母及符號表示加工要求、零件尺寸及其參數(shù)、加工步驟等，通過控制介質(zhì)，輸入到控制裝置，經(jīng)過微機進行處理與計算，發(fā)出各種控制信號與數(shù)據(jù)，使機床各部件自動協(xié)調(diào)運動，實現(xiàn)自動加工的技術(shù)。采用數(shù)控加工技術(shù)的機床，稱為數(shù)控機床。數(shù)控加工的主要特點是：加工的零件精度高；生產(chǎn)效率高；特別適合加工形狀復(fù)雜的輪廓表面；有利于實現(xiàn)計算機輔助制造；對操作者（不含編程人員）技術(shù)水平的要求相對較低；初始投資大、加工成本高。此外，數(shù)控機床是技術(shù)密集型的機電一體化產(chǎn)品，數(shù)控加工技術(shù)的復(fù)雜性和綜合性加大了維修工作的難度，需要配備素質(zhì)較高的維修人員和維修設(shè)備。

（2）工業(yè)機器人（用于物流與加工）及物流設(shè)備；工業(yè)機器人是一種可編程的智能型自動化設(shè)備，是應(yīng)用計算機進行控制的替代人進行工作的高度自動化系統(tǒng)。最近，聯(lián)合國標準化組織采用的機器人的定義是：“一種可以反復(fù)編程的多功能的、用來搬運材料、零件、工具的操作機”。在無人參與的情況下，工業(yè)機器人可以自動按不同軌跡、不同運動方式完成規(guī)定動作和各種任務(wù)。機器人和機械手的主要區(qū)別是：機械手是沒有自主能力，不可重復(fù)編程，只能完成定位點不變的簡單的重復(fù)動作；機器人是由計算機控制的，可重復(fù)編程，能完成任意定位的復(fù)雜運動。

（3）柔性制造系統(tǒng)（FMC,FMS,FML）：包括加工設(shè)備（CNC機床）、檢測設(shè)備、物料輸送（工業(yè)機器人、自動交換托盤（APC）、自動輸送臺車（RGV、AGV）等）

和儲存設(shè)備（立體倉庫等）；數(shù)柔性制造系統(tǒng)（FMS）是現(xiàn)代機械制造業(yè)中的新型自動化生產(chǎn)設(shè)備，它是為填補占機械制造中70％的中小批量生產(chǎn)自動化而發(fā)展起來的。它主要包括若干臺數(shù)控機床和加工中心（或其他直接參加產(chǎn)品零部件生產(chǎn)的自動化設(shè)備），用一套自動物料（包括工件和刀具）搬運系統(tǒng)連接起來，由分布式多級計算機系統(tǒng)進行綜合管理與控制，以適應(yīng)柔性的高效率零件加工（或零部件生產(chǎn)）。所謂柔性的零件加工是指能夠同時地和交替地加工不同的但是同系統(tǒng)的零件。柔性制造系統(tǒng)的適用范圍很廣，它主要解決了單件小批生產(chǎn)的自動化和中大批多品種的自動化加工。它把高柔性、高質(zhì)量、高效率結(jié)合和統(tǒng)一起來，在當今具有很強的生命力

（4）計算機集成制造（CIM）和工廠自動化（FA）。計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）是由計算機管理系統(tǒng)、計算機輔助設(shè)計與制造CAD/CAM以及柔性制造系統(tǒng)FMS（還可能有其他生產(chǎn)單元）組成。CIMS是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的各子系統(tǒng)的完美集成，即把工程設(shè)計、生產(chǎn)制造、市場分析和其他支持功能合理地通過計算機網(wǎng)絡(luò)有機地集合成一個整體，以實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化、優(yōu)化、自動化和集成化，達到高效率、高質(zhì)量、低成本而靈活生產(chǎn)的目的。

四、先進生產(chǎn)管理技術(shù)、制造哲理與生產(chǎn)模式

包括先進制造生產(chǎn)模式、集成管理技術(shù)和生產(chǎn)組織方法等。以計算機輔助生產(chǎn)管理為核心，研究和應(yīng)用先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)和技術(shù)。包括成組技術(shù)、全面質(zhì)量管理、精益生產(chǎn)與JIT、敏捷制造、并行工程、柔性制造、計算機集成制造、虛擬制造、智能制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、綠色制造、生物制造、可重構(gòu)制造、MRP、MRPII、ERP、SCM、CRM、計算機輔助后勤支援（Computer Aided Logistic Support,CALS）、電子商務(wù)、知識管理。

五、發(fā)展

當前先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面：

1、信息技術(shù)對先進制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用

2、設(shè)計技術(shù)不斷現(xiàn)代化

產(chǎn)品設(shè)計是制造業(yè)的靈魂。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是：(1)設(shè)計手段的計算機化 在實現(xiàn)了計算機計算、繪圖的基礎(chǔ)上，當前突出反映在數(shù)值仿真或虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用，以及現(xiàn)代產(chǎn)品建模理論的發(fā)展上，并且向智能化設(shè)計方向發(fā)展。

(2)新的設(shè)計思想和方法不斷出現(xiàn)(3)向全壽命周期設(shè)計發(fā)展

(4)設(shè)計過程由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟和社會因素 設(shè)計不只是單純追求某項性能指標的先進和高低、而是注意考慮市場、價格、安全、美學、資源、環(huán)境等方面的影響。

3、成形及改進制造技術(shù)向精密、精確、少能耗、無污染方向發(fā)展

成形制造技術(shù)是鑄造、塑性加工、連接、粉末冶金等單元技術(shù)的總稱。

4、加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

5、工藝由技藝發(fā)展為工程科學，工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展

先進制造技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢是，工藝設(shè)計由經(jīng)驗判斷走向定量分析，加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學。

6、專業(yè)、學科間的界限逐漸淡化、消失

7、綠色制造將成為21世紀制造業(yè)的重要特征

日趨嚴格的環(huán)境與資源的約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，它將是21世紀制造業(yè)的重要特征，與此相應(yīng)，綠色制造技術(shù)也將獲得快速的發(fā)展。主要體現(xiàn)在：

(1)綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù) 使產(chǎn)品在生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求。

(2)綠色制造技術(shù) 在整個制造過程，使得對環(huán)境負面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術(shù)主要包含了綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品三方面的內(nèi)容。

(3)產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造 例如，汽車等產(chǎn)品的拆卸和回收技術(shù)，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。它主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)工廠--致力于產(chǎn)品設(shè)計和材料處理、加工及裝配等階段，恢復(fù)系統(tǒng)工廠--主要對產(chǎn)品(材料使用)生命周期結(jié)束時的材料處理循環(huán)。

8、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality Technology)主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬企業(yè)兩個部分。

9、信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展，造業(yè)在經(jīng)歷了少品種小批量--少品種大批量、--多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，70年代、80年代開始采用計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)進行制造的柔性生產(chǎn)的模式，并逐步向智能制造技術(shù)(IMT)和智能制造系統(tǒng)(IMS)的方向發(fā)展。精益生產(chǎn)(LP)、靈捷制造(AM)等先進制造模式相繼出現(xiàn)，預(yù)計21世紀初，先進制造模式必將獲得不斷發(fā)展。

第四篇：先進制造技術(shù)論文

人工智能先進制造技術(shù)

課程名稱

先進制造技術(shù) 學生姓名 學

號

專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師

完成日期 2017/10/20

目錄

一、概述

二、人工智能技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

三、人工智能技術(shù)的主要研究內(nèi)容與核心技術(shù)難題

四、人工智能技術(shù)的評價與認識

五、結(jié)論

六、參考文獻

一、概述

先進制造技術(shù)(advanced manufacturing technique，縮寫AMT，具體地說，就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。

先進制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領(lǐng)域，并逐步融合與集成。而先進制造技術(shù)主要包括以下三個技術(shù)群:（1）主體技術(shù)群：是制造技術(shù)的核心,它包括兩個基本部分:有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)和工藝技術(shù)。

（2）支撐技術(shù)群：a.信息技術(shù):接口和通信、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、集成框架、軟件工程人工智能、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策支持系統(tǒng)。b.標準和框架：數(shù)據(jù)標準、產(chǎn)品定義標準、工藝標準、檢驗標準、接口框架。c.機床和工具技術(shù)。d.傳感器和控制技術(shù)：單機加工單元和過程的控制、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器和傳感器組合、生產(chǎn)作業(yè)計劃。e.其它;（3）制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施.要素包括了車間工人、工程技術(shù)人員和管理人員在各種先進生產(chǎn)技術(shù)和方案方面的培訓和教育等。

先進制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造的基礎(chǔ)上，不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理技術(shù)等方面的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱，也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟效益的制造技術(shù)的總稱。先進制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務(wù)等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設(shè)計、工藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領(lǐng)域，并逐步融合與集成。先進制造技術(shù)是當今國際間科技競爭的焦點，隨著社會的發(fā)展，市場需求的個性化與多元化，人們對產(chǎn)品的要求也日益多元化，市場競爭日趨激烈，企業(yè)要在日趨激烈的市場競爭中生存發(fā)展，就必須采用先進的制造技術(shù)。

二、人工智能技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

人工智能技術(shù)簡介

人工智能的傳說可以追溯到古埃及，但隨著1941年以來電子計算機的發(fā)展，技術(shù)已最終可以創(chuàng)造出機器智能，“人工智能”（ARTIFICIAL INTELLIGENCE）一詞最初是在1956年DARTMOUTH學會上提出的，從那以后，研究者們發(fā)展了眾多理論和原理，人工智能的概念也隨之擴展，在它還不長的歷史中，人工智能的發(fā)展比預(yù)想的要慢，但一直在前進，從40年前出現(xiàn)至今，已經(jīng)出現(xiàn)了許多AI程序，并且它們也影響到了其它技術(shù)的發(fā)展。人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，該領(lǐng)域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大，可以設(shè)想，未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品，將會是人類智慧的“容器”。人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能，但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。1956年夏季，以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批有遠見卓識的年輕科學家在一起聚會，共同研究和探討用機器模擬智能的一系列有關(guān)問題，并首次提出了“人工智能”這一術(shù)語，它標志著“人工智能”這門新興學科的正式誕生。IBM公司“深藍”電腦擊敗了人類的世界國際象棋冠軍更是人工智能技術(shù)的一個完美表現(xiàn)。從1956年正式提出人工智能學科算起，50多年來，取得長足的發(fā)展，成為一門廣泛的交叉和前沿科學。總的說來，人工智能的目的就是讓計算機這臺機器能夠像人一樣思考。如果希望做出一臺能夠思考的機器，那就必須知道什么是思考，更進一步講就是什么是智慧。什么樣的機器才是智慧的呢？科學家已經(jīng)作出了汽車，火車，飛機，收音機等等，它們模仿我們身體器官的功能，但是能不能模仿人類大腦的功能呢？到目前為止，我們也僅僅知道這個裝在我們天靈蓋里面的東西是由數(shù)十億個神經(jīng)細胞組成的器官，我們對這個東西知之甚少，模仿它或許是天下最困難的事情了。

當計算機出現(xiàn)后，人類開始真正有了一個可以模擬人類思維的工具，在以后的歲月中，無數(shù)科學家為這個目標努力著。如今人工智能已經(jīng)不再是幾個科學家的專利了，全世界幾乎所有大學的計算機系都有人在研究這門學科，學習計算機的大學生也必須學習這樣一門課程，在大家不懈的努力下，如今計算機似乎已經(jīng)變得十分聰明了。例如，1997年5月，IBM公司研制的深藍（DEEP BLUE）計算機戰(zhàn)勝了國際象棋大師卡斯帕洛夫（KASPAROV）。大家或許不會注意到，在一些地方計算機幫助人進行其它原來只屬于人類的工作，計算機以它的高速和準確為人類發(fā)揮著它的作用。人工智能始終是計算機科學的前沿學科，計算機編程語言和其它計算機軟件都因為有了人工智能的進展而得以存在。

著名的美國斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授對人工智能下了這樣一個定義：“人工智能是關(guān)于知識的學科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學。”而另一個美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作。”這些說法反映了人工智能學科的基本思想和基本內(nèi)容。即人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。

實際應(yīng)用，機器視覺:指紋識別，人臉識別，視網(wǎng)膜識別，虹膜識別，掌紋識別，專家系統(tǒng),智能搜索，定理證明，博弈，自動程序設(shè)計，還有航天應(yīng)用等。學科范疇：人工智能是一門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及學科：哲學和認知科學，數(shù)學，神經(jīng)生理學，心理學，計算機科學，信息論，控制論，不定性論，仿生學，研究范疇：自然語言處理，知識表現(xiàn)，智能搜索，推理，規(guī)劃，機器學習，知識獲取，組合調(diào)度問題，感知問題，模式識別，邏輯程序設(shè)計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜系統(tǒng)，遺傳算法 人類思維方式

應(yīng)用領(lǐng)域：智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程，機器人工廠，安全問題。目前人工智能還在研究中，但有學者認為讓計算機擁有智商是很危險的，它可能會反抗人類。人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、思考、規(guī)劃等）的學科，主要包括計算機實現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能將涉及到計算機科學、心理學、哲學和語言學等學科。可以說幾乎是自然科學和社會科學的所有學科，其范圍已遠遠超出了計算機科學的范疇，人工智能與思維科學的關(guān)系是實踐和理論的關(guān)系，人工智能是處于思維科學的技術(shù)應(yīng)用層次，是它的一個應(yīng)用分支。從思維觀點看，人工智能不僅限于邏輯思維，要考慮形象思維、靈感思維才能促進人工智能的突破性的發(fā)展，數(shù)學常被認為是多種學科的基礎(chǔ)科學，數(shù)學也進入語言、思維領(lǐng)域，人工智能學科也必須借用數(shù)學工具，數(shù)學不僅在標準邏輯、模糊科學等范圍發(fā)揮作用，數(shù)學進入人工智能學科，它們將互相促進而更快地發(fā)展。

人工智能技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展與趨勢

人工智能學習的發(fā)展歷史是和計算機科學與技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。除了計算機科學以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數(shù)理邏輯、語言學、醫(yī)學和哲學等多門學科。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術(shù)。中國經(jīng)濟經(jīng)過30年改革開放的快速增長,取得了令世人矚目的驕人業(yè)績,綜合國力和經(jīng)濟總量位居世界前列。自20世紀80年代以來,我國制造業(yè)取得了長足的發(fā)展。目前,中國正成為“世界工廠”,承接全世界制造業(yè)的轉(zhuǎn)移。據(jù)相關(guān)資料表明,世界上國家之間的經(jīng)濟競爭,先進制造技術(shù)是重要的競爭手段之一。其競爭能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場

占有率上。隨著經(jīng)濟技術(shù)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)境的不斷變化,這種競爭日趨激烈,因而我國非常重視對先進制造技術(shù)的研究。制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟和綜合國力的重要支柱產(chǎn)業(yè),其先進生產(chǎn)總值占國民生產(chǎn)總值(GDP)的40%左右。尤其，中國近幾年來房地產(chǎn)業(yè)的崛起，帶動了三一重工、中聯(lián)重科、徐工等一批工程機械企業(yè)的發(fā)展，而這些企業(yè)的發(fā)展的同時又帶動了先進制造技術(shù)的發(fā)展，然而雖然我們在先進制造技術(shù)方面取得了很多卓越的成績，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

管理方面：工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準時生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。

制造工藝方面：工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米 / 納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。

設(shè)計方面：工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設(shè)計數(shù)據(jù)和準則，采用新的設(shè)計方法，廣泛采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。

自動化技術(shù)方面：工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面：中國機械制造業(yè)的快速發(fā)展，主要依靠技術(shù)引進和趕超型發(fā)展戰(zhàn)略，加之中國勞動力豐富而資金相對短缺，致使機械制造業(yè)的科技開發(fā)明顯滯后。雖然中國機械制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量已經(jīng)位居世界前列，但主要是勞動密集型產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高、精、尖產(chǎn)品比較少。比如數(shù)控機床和精密機床的可靠性差、質(zhì)量問題嚴重，軸承、液壓件、密封件等基礎(chǔ)件產(chǎn)品水平低、品種少、滿足度低、質(zhì)量不穩(wěn)定。

人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在：

全球化：一方面由于國際和國內(nèi)市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內(nèi)市場上占有份額的企業(yè)，不得不擴展新的市場；另一方面，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動力，全球化制造的第一個技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使制造的全球化得以實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的交流、加強產(chǎn)品開發(fā)的合作和經(jīng)營管理的學習，推動了企業(yè)向著既競爭又合作的方向發(fā)展。

虛擬化：制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗。檢驗產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標，進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)

品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯誤。

自動化：自動化是一個動態(tài)概念，目前它的研究主要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過程的計劃和調(diào)度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)化生產(chǎn)模式的制造環(huán)境等方面。制造自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。

綠色化：綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。精密化：現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造，社會的發(fā)展對機械產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求。這決定了發(fā)展精密加工、超精密加工技術(shù)是機械制造未來的一個重點 智能化：智能制造是指綜合利用各個學科、各種先進技術(shù)和方法，解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。系統(tǒng)能領(lǐng)會設(shè)計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。

快速化：快速化是指對市場的快速響應(yīng)，對生產(chǎn)的快速重組。它要求生產(chǎn)模式有高度的柔性與高度敏捷性。快速化能強有力地推動著制造技術(shù)的進步與發(fā)展，它是先進制造技術(shù)發(fā)展的“動力”。

集成化：現(xiàn)代制造業(yè)的方向并不只是計算機的集成，信息的集成，而是人、技術(shù)、組織的整體集成，包括功能集成、組織集成、信息集成、過程集成、知識集成和企業(yè)間的集成。

人工智能技術(shù)在國外的發(fā)展與趨勢

智能是一種知識與思維的合成,是人類認識世界和改造世界過程中的一種分析問題和解決問題的綜合能力。對于人工智能，美國麻省理工學院的溫斯頓教授提出“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作”，斯坦福大學人工智能研究中心尼爾遜教授提出“人工智能是關(guān)于知識的學科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學”。綜合來看人工智能是相對人的智能而言的。其本質(zhì)是對人思維的信息過程的模擬，是人的智能的物化。是研究、開發(fā)模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。人工智能經(jīng)過信息采集、處理和反饋三個核心環(huán)節(jié)，綜合表現(xiàn)出智能感知、精確性計算、智能反饋控制，即感知、思考、行動三個層層遞進的特征。

智能感知：智能的產(chǎn)生首先需要收集到足夠多的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)去表述場景，因此智能感知是實現(xiàn)人工智能的第一步。智能感知技術(shù)的目的是使計算機能 “聽”、會“看”,目前相應(yīng)的計算機視覺技術(shù)和自然語言處理技術(shù)均已經(jīng)初步成熟，開始商業(yè)化嘗試。智能處理：產(chǎn)生智能的第二步是使計算機具備足夠的計算能力模擬人的某些思維過程和行為對分析收集來的數(shù)據(jù)信息做出判斷，即對感知的信息進行自我學習、信息檢索、邏

輯判斷、決策，并產(chǎn)生相應(yīng)反映。具體的研究領(lǐng)域包括知識表達、自動推理、機器學習等，與精確性計算及編程技術(shù)、存儲技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等密切相關(guān)，是大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的遠期目標，目前該領(lǐng)域研究還處于實驗室研究階段，其中機器學習是人工智能領(lǐng)域目前熱度最高，科研成果最密集的領(lǐng)域。

智能反饋：智能反饋控制將前期處理和判斷的結(jié)果轉(zhuǎn)譯為肢體運動和媒介信息傳輸給人機交互界面或外部設(shè)備，實現(xiàn)人機、機物的信息交流和物理互動。智能反饋控制是人工智能最直觀的表現(xiàn)形式，其表達能力展現(xiàn)了系統(tǒng)整體的智能水平。智能反饋控制領(lǐng)域與機械技術(shù)、控制技術(shù)和感知技術(shù)密切相關(guān)，整體表現(xiàn)為機器人學，目前機械技術(shù)受制于材料學發(fā)展緩慢，控制技術(shù)受益于工業(yè)機器人領(lǐng)域的積累相對成熟。在學術(shù)界，實現(xiàn)人工智能有三種路線，一是基于邏輯方法進行功能模擬的符號主義路線，代表領(lǐng)域有專家系統(tǒng)和知識工程。二是基于統(tǒng)計方法的仿生模擬的連接主義路線，代表領(lǐng)域有機器學習和人腦仿生，三是行為主義，希望從進化的角度出發(fā)，基于智能控制系統(tǒng)的理論、方法和技術(shù)，研究擬人的智能控制行為。

各國政府高度重視人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自人工智能誕生至今，各國都紛紛加大對人工智能的科研投入，其中美國政府主要通過公共投資的方式牽引人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2013財年美國政府將22億美元的國家預(yù)算投入到了先進制造業(yè)，投入方向之一便是“國家機器人計劃”。

在技術(shù)方向上，美國將機器人技術(shù)列為警惕技術(shù)，主攻軍用機器人技術(shù)，歐洲主攻服務(wù)和醫(yī)療機器人技術(shù)，日本主攻仿人和娛樂機器人。

現(xiàn)階段的技術(shù)突破的重點一是云機器人技術(shù)，二是人腦仿生計算技術(shù)。美國、日本、巴西等國家均將云機器人作為機器人技術(shù)的未來研究方向之一。伴隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的普及，云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，未來機器人技術(shù)成本的進一步降低和機器人量產(chǎn)化目標實現(xiàn)，機器人通過網(wǎng)絡(luò)獲得數(shù)據(jù)或者進行處理將成為可能。目前國外相關(guān)研究的方向包括：建立開放系統(tǒng)機器人架構(gòu)（包括通用的硬件與軟件平臺）、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)機器人系統(tǒng)平臺、機器人網(wǎng)絡(luò)平臺的算法和圖像處理系統(tǒng)開發(fā)、云機器人相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的研究等。

由于深度學習的成功，學術(shù)界進一步沿著連接主義的路線提升計算機對人腦的模擬程度。人腦仿生計算技術(shù)的發(fā)展，將使電腦可以模仿人類大腦的運算并能夠?qū)崿F(xiàn)學習和記憶，同時可以觸類旁通并實現(xiàn)對知識的創(chuàng)造，這種具有創(chuàng)新能力的設(shè)計將會讓電腦擁有自我學習和創(chuàng)造的能力，與人類大腦的功能幾無二致。在2013年初的國情咨文中，美國總統(tǒng)奧巴馬特別提到為人腦繪圖的計劃，宣布投入30億美元在10年內(nèi)繪制出“人類大腦圖譜”，以了解人腦的運行機理。歐盟委員會也在2013年初宣布，石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術(shù)項目”，并為此設(shè)立專項研發(fā)計劃，每項計劃將在未來10年內(nèi)分別獲得10億歐元的經(jīng)費。美國IBM公司正在研究一種新型的仿生芯片，利用這些芯片，人類可以實現(xiàn)電腦模仿人腦的運算過程，預(yù)計最快到2019年可完全模擬出人類大腦。智能更面向?qū)嵱谩Ａ硗猓捎贖opfield 多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的提出，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究與應(yīng)用出現(xiàn)了欣欣向榮的景象。人工智能已深入到社會生活的各個領(lǐng)域。

既然“人工智能”的發(fā)展如此吸引人，那就一定具有相當多的發(fā)展方向啦，那么未來它的發(fā)展趨勢會是如何呢？我們不妨可以設(shè)想一下： 在計算機網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達的社會中，我們可以利用人工智能來實現(xiàn)語言技術(shù)與人類生活的聯(lián)系，雖然目前關(guān)于語言的研究尚未突破語義障礙，現(xiàn)在還看不出在解決自然語言中含糊曖昧的成份方面可能會取得多大的進展，也很難想象在近期內(nèi)能實現(xiàn)對任意輸入均可產(chǎn)生高質(zhì)量譯文的機器翻譯系統(tǒng)或非常理想的篇章理解系統(tǒng)，我們所能看到的是一些有一定限制的但與人類生活密切相關(guān)的語言處理技術(shù)的發(fā)展。隨著語言技術(shù)產(chǎn)品市場的不斷壯大，語言技術(shù)也會得到更快的發(fā)展。另外，我們也可以利用人工智能來建立與理解復(fù)雜的自適應(yīng)系統(tǒng)：下一個十年人工智能研究應(yīng)著重于對未必能符號化、信息未必完全的復(fù)雜的自適應(yīng)系統(tǒng)的研究，其中最關(guān)鍵的是如何理解與建立這樣的系統(tǒng)。建立這樣的系統(tǒng)需要發(fā)展一些新的理論與技術(shù)。首先必須發(fā)展能理解與處理上下文的技術(shù)，使所建立的系統(tǒng)能在不同的上下文情境下合理地處理各類問題；其次應(yīng)發(fā)展多路學習機制，使系統(tǒng)能從復(fù)雜的變化的環(huán)境中同時學到多種技能(如機器人足球運動員就需要有這樣的功能)；另外還應(yīng)探討系統(tǒng)的可自動進化機制，使系統(tǒng)能從簡單的被動式的系統(tǒng)逐步進化為復(fù)雜的具有自適應(yīng)能力的系統(tǒng)。基于人工智能的發(fā)展趨勢，還可以在機器學習的研究方面取得長足的發(fā)展。許多新的學習方法相繼問世并獲得了成功的應(yīng)用,如增強學習算法、reinforcement learning等。也應(yīng)看到,現(xiàn)有的方法處理在線學習方面尚不夠有效,尋求一種新的方法,以解決移動機器人、自主agent、智能信息存取等研究中的在線學習問題是研究人員共同關(guān)心的問題,相信不久會在這些方面取得突破。

還有，在最受人關(guān)注的機器人領(lǐng)域里，人工智能蘊含著十分強大的發(fā)展空間！雖然現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了機器人與人的對話交流等強大的功能，但相信在未來，人們一定會挖掘出人工智能更多更強大的功能來運用到機器人中去，讓機器人更好的未人們服務(wù)！最后，在控制領(lǐng)域內(nèi)，雖然已經(jīng)實現(xiàn)了遠程操控技術(shù)，但并不普及，相信在未來，我們可以更輕松自如的利用人工智能來實現(xiàn)對家用電器等的遠程控制的普及，讓每一個房子都裝有這樣的系統(tǒng)，那么在主人回家之前就可以設(shè)定好最符合主人生活習慣的環(huán)境，讓辛苦勞累了一天的主人能夠更好的享受到家的溫馨！

人工智能誕生50多年來，在崎嶇不平的道路上取得了可喜的進展。人工智能的人工智能的研究一旦取得突破性進展，將會對信息時代產(chǎn)生重大影響，對人類文明產(chǎn)生重大影響。不管是在昨天、今天還是明天，“人工智能”都是新時代的寵兒，注定未社會的發(fā)展，人們生活水平的提高做出不可小覷的貢獻！我們共同希望“人工智能”的明天更美好！

三、人工智能技術(shù)的主要研究內(nèi)容與核心技術(shù)難題

人工智能是一種外向型的學科,它不但要求研究它的人懂得人工智能的知識,而且要求有比較扎實的數(shù)學基礎(chǔ)及哲學和生物學基礎(chǔ),只有這樣才可能讓一臺什么也不知道的機器模擬人的思維。

因為人工智能的研究領(lǐng)域十分廣闊,它總的來說是面向應(yīng)用的,主要研究領(lǐng)域有專家系統(tǒng),有人在工作,它就可以用在什么地方,因為人工智能的最根本目的還是要模擬人類的思維。可以歸納為八個字:機器智能、智能機器。

機器智能：例如,用計算機打印常用的報表,進行一些常規(guī)的文字處理,都是程序化的操作,談不上有智能。但是,用計算機給人看病,進行病理診斷和藥物處方,或者,用計算機給機器看病,進行故障診斷和維修處理,就需要計算機有人工智能。人工智能學科領(lǐng)域中有一個重要的學科分支是“專家系統(tǒng)”(Expert System),簡稱代寫論文ES。就是用計算機去模擬、延伸和擴展專家的智能。基于專家的知識和經(jīng)驗,可以求解專業(yè)性問題的、具有人工智能的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。如:醫(yī)療診斷專家系統(tǒng),故障診斷專家系統(tǒng)等。

智能機器：“智能機器”(Intelligent Machine),簡稱IM,研究如何設(shè)計和制造具有更高智能水平的機器,特別是設(shè)計和制造更聰明的計算機。現(xiàn)在的計算機,雖然經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電路等幾代的發(fā)展,在工藝和性能方面都有巨大的進步。但是,在原理上,還沒有重大的突破。通常,人們用計算機,不僅要告訴計算機:做什么?,而且還必須詳細地、正確地告訴計算機:如何做?。也就是說,人們要根據(jù)工作任務(wù)的需求,以適當?shù)挠嬎銠C語言,進行相應(yīng)的軟件設(shè)計,編制面向該任務(wù)的計算機應(yīng)用程序,并且,正確地操作計算機,裝入、啟動該應(yīng)用程序,才能用計算機完成該項工作任務(wù)。這里,計算機實質(zhì)上只是機械地、被動地執(zhí)行人們編制的應(yīng)用程序指令的“電子奴仆”,也不理解為什么要做這項工作,即不懂得:為什么?。因而,只不過是一個低智能的、不聰明的“電腦”。那么,如何設(shè)計和制造高智能的、聰明的“電腦”呢?這正是人工智能另一方面的研究對象和學科任務(wù)。

目前人工智能主要研究內(nèi)容是:分布式人工智能與多智能主體系統(tǒng)、人工思維模型、知識系統(tǒng)(包括專家系統(tǒng)、知識庫系統(tǒng)和智能決策系統(tǒng))、知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘(從大量的、不完全的、模糊的、有噪聲的數(shù)據(jù)中挖掘出對我們有用的知識)、遺傳與演化計算(通過對生物遺傳與進化理論的模擬,揭示出人的智能進化規(guī)律)、人工生命(通過構(gòu)造簡單的人工生命系統(tǒng)并觀察其行為,探討初級智能的奧秘)、人工智能應(yīng)用(如:模糊控制、智能大廈、智能人機接口、智能機器人等)等等。

未來人工智能的研究方向主要有:人工智能理論、機器學習模型和理論、不精確知識表示及其推理、常識知識及其推理、人工思維模型,智能人機接口、多智能主體系統(tǒng)、知識發(fā)現(xiàn)與知識獲取、人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)等。

“人工智能”(Artificial Intelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學會上提出的。人工智能是指研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質(zhì)手段以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)的機器就是計算機,人工智能的發(fā)展歷史是和計算機科學與技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。人工智能理論進入21世紀,正醞釀著新的突破,人工智能的研究成果將能夠創(chuàng)造出更多更高級的智能“制品”,并使之在越來越多的領(lǐng)域超越人類智能,人工智能將為發(fā)展國民經(jīng)濟和改善人類生活做出更大貢獻。

人工智能的近期研究目標在于建造智能計算機，用以代替人類從事腦力勞動，即使現(xiàn)有的計算機更聰明更有用。正是根據(jù)這一近期研究目標，我們才把人工智能理解為計算機科學的一個分支。人工智能還有它的遠期研究目標，即探究人類智能和機器智能的基本原理，研究用自動機(automata)模擬人類的思維過程和智能行為。這個長期目標遠遠超出計算機科學的范疇，幾乎涉及自然科學和社會科學的所有學科。在重新闡述我們的歷史知識的過程中，哲學家、科學家和人工智能學家有機會努力解決知識的模糊性以及消除知識的不一致性。這種努力的結(jié)果，可能導致知識的某些改善，以便能夠比較容易地推斷出令人感興趣的新的真理。人工智能研究尚存在不少問題，這主要表現(xiàn)在下列幾個方面： 宏觀與微觀隔離：一方面是哲學、認知科學、思維科學和心理學等學科所研究的智能層次太高、太抽象；另一方面是人工智能邏輯符號、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和行為主義所研究的智能層次太低。這兩方面之間相距太遠，中間還有許多層次未予研究，無法把宏觀與微觀有機地結(jié)合起來和相互滲透。全局與局部割裂：人類智能是腦系統(tǒng)的整體效應(yīng)，有著豐富的層次和多個側(cè)面。但是，符號主義只抓住人腦的抽象思維特性；連接主義只模仿人的形象思維特性；行為主義則著眼于人類智能行為特性及其進化過程。它們存在明顯的局限性。必須從多層次、多因素、多維和全局觀點來研究智能，才能克服上述局限性。3 理論和實際脫節(jié) 大腦的實際工作，在宏觀上我們已知道得不少；但是智能的千姿百態(tài)，變幻莫測，復(fù)雜得難以理出清晰的頭緒。在微觀上，我們對大腦的工作機制卻知之甚少，似是而非，使我們難以找出規(guī)律。在這種背景下提出的各種人工智能理論，只是部分人的主觀猜想，能在某些方面表現(xiàn)出”智能”就算相當成功了。

上述存在問題和其它問題說明，人腦的結(jié)構(gòu)和功能要比人們想象的復(fù)雜得多，人工智能研究面臨的困難要比我們估計的重大得多，人工智能研究的任務(wù)要比我們討論過的艱巨得多。同時也說明，要從根本上了解人腦的結(jié)構(gòu)和功能，解決面臨的難題，完成人工智能的研究任務(wù)，需要尋找和建立更新的人工智能框架和理論體系，打下人工智能進一步發(fā)展的理論基礎(chǔ)。我們至少需要經(jīng)過幾代人的持續(xù)奮斗，進行多學科聯(lián)合協(xié)作研究，才可能基本上解開”智能”之謎，使人工智能理論達到一個更高的水平。人工智能要解決的問題主要是以下幾個方面：

一、識別過程，外界輸入的信息向概念邏輯信息轉(zhuǎn)譯，將動態(tài)靜態(tài)圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉(zhuǎn)化為形式化（大腦中的信息存儲形式）的概念邏輯信息。

二、智能運算過程，輸入信息刺激自我學習、信息檢索、邏輯判斷、決策，并產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)。

三、控制過程，將需要輸出的反應(yīng)轉(zhuǎn)譯為肢體運動和媒介信息。實用機器人在第三個方面做得比較多，而識別和智能運算是很弱的，尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果，這正是人工智能要重點解決的問題。

四、人工智能技術(shù)的評價與認識

人工智能是一門包括計算機科學、控制學、信系論、語言論、神經(jīng)生理學、心理學、數(shù)學、哲學等多種學科相互滲透發(fā)展起來的學科,其研究對象可以歸納為“機器智能、智能機器”,它體現(xiàn)在思維、感知、行為三個層次,而它要模擬眼神、擴展人的智能,其研究內(nèi)容可以分為機器思維和思維機器、機器感知和感知機器、機器行為和行為機器三個層次。人工智能研究與應(yīng)用雖然取得了不少成果,但離全面推廣應(yīng)用還有很大距離,還有許多問題有待于解決且需要許多學科的研究專家共同創(chuàng)作。人工智能（AI）是機器智能和計算機科學的一個分支。人工智能將是21世紀邏輯學發(fā)展的主要動力源泉，并且在很大程度上將決定21世紀邏輯學的面貌。這些年來,人工智能在計算機科學、邏輯學等領(lǐng)域已取得重大成就,但離真正的人類智能還相差甚遠。

人工智能是一門研究機器智能和智能機器的新型的、綜合性的、具有強大生命力的邊緣學科，它研究怎樣讓計算機或智能機器（包括硬件和軟件）模仿、延伸和擴展人腦從事推理、規(guī)劃、計算、思考、學習等思維活動，解決迄今為止需要人類專家才能處理好的復(fù)雜問題。

人工智能遠期目標是要制造智能機器，使現(xiàn)有的計算機更聰明，能夠模擬人類的智能行為。人工智能的近期目標是實現(xiàn)機器智能，即先部分地或某種程度地實現(xiàn)機器的智能，從而使現(xiàn)有的計算機更靈活、更好用和更有用，成為人類的智能化信息處理工具。目前，人工智能技術(shù)正在向大型分布式人工智能、大型分布式多專家協(xié)同系統(tǒng)、廣義知識表達、綜合知識庫、并行推理、多種專家系統(tǒng)開發(fā)工具、大型分布式人工智能開發(fā)環(huán)境和分布式環(huán)境下的多智能體協(xié)同系統(tǒng)等方向發(fā)展。盡管如此，從目前來看，人工智能仍處于學科發(fā)展的早期階段，其理論、方法和技術(shù)都不太成熟，人們對它的認識也比較膚淺。這些還都有待于人工智能工作者的長期探索。

五、結(jié)論

先進制造技術(shù)當今國際間科技競爭的焦點，隨著社會的發(fā)展，市場需求的個性化與多元化，人們對產(chǎn)品的要求也日益多元化，市場競爭日趨激烈，企業(yè)要在日趨激烈的市場競爭中生存發(fā)展，就必須采用先進的制造技術(shù)。進入新世紀，隨著中國加入WTO,中國與世界的越來越緊密，先進制造制造技術(shù)必然會朝著全球化、系統(tǒng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、自動化、綠色化、精密化、智能化、快速化的趨勢發(fā)展。

人工智能對自然科學的影響。在需要使用數(shù)學計算機工具解決問題的學科，AI帶來的幫助不言而喻。更重要的是，AI反過來有助于人類最終認識自身智能的形成。

人工智能對經(jīng)濟的影響。專家系統(tǒng)更深入各行各業(yè)，帶來巨大的宏觀效益。AI也促進了計算機工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)的發(fā)展。但同時，也帶來了勞務(wù)就業(yè)問題。由于AI在科技和工程中的應(yīng)用，能夠代替人類進行各種技術(shù)工作和腦力勞動，會造成社會結(jié)構(gòu)的劇烈變化。人工智能對社會的影響。AI也為人類文化生活提供了新的模式。現(xiàn)有的游戲?qū)⒅鸩桨l(fā)展為更高智能的交互式文化娛樂手段，今天，游戲中的人工智能應(yīng)用已經(jīng)深入到各大游戲制造商的開發(fā)中。

伴隨著人工智能和智能機器人的發(fā)展，不得不討論是人工智能本身就是超前研究，需要用未來的眼光開展現(xiàn)代的科研，因此很可能觸及倫理底線。作為科學研究可能涉及到的敏感問題，需要針對可能產(chǎn)生的沖突及早預(yù)防，而不是等到問題矛盾到了不可解決的時候才去想辦法化解。

人工智能的長期目標是建立人類水平的人工智能，由腦科學、認知科學、人工智能等共同研究，形成交叉學科智能科學。腦科學從分子水平、細胞水平、行為水平研究自然智能機理，建立腦模型，揭示人腦的本質(zhì)。認知科學是研究人類感知、學習、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學。人工智能研究用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)機器智能。智能科學不僅要進行功能仿真，而且要從機理上研究，探索智能的新概念、新理論、新方法。

人工智能的研究一旦取得突破性進展，將會對信息時代產(chǎn)生重大影響，對人類文明產(chǎn)生重大影響。科學發(fā)展到今天，一方面是高度分化，學科在不斷細分，新學科、新領(lǐng)域不斷產(chǎn)生;另一方面是學科的高度融合，更多地呈現(xiàn)交叉和綜合的趨勢，新興學科和交叉學科不斷涌現(xiàn)。大學科交叉的這種普遍趨勢，在人工智能學科方面表現(xiàn)尤其突出。由腦科學、認知科學、人工智能等共同研究智能的本質(zhì)和機理，形成交叉學科智能科學。學科交叉將催生更多的研究成果，對于人工智能學科整體而言，要有所突破，需要多個學科合作協(xié)同，在交叉學科研究中實現(xiàn)創(chuàng)新。

六、參考文獻 [1]《人工智能簡史》孫興 清華大學出版社，1990年 [2]蔡自興 徐光佑 《人工智能及其應(yīng)用》 清華大學出版社 2002年1月 [3]王萬森

人工智能原理及其應(yīng)用北京：電子工業(yè)出版社，2010

第五篇：先進制造技術(shù)論文

《先進制造技術(shù)》課程論文

——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

摘要：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人腦功能的某些程度的反映，具有自適應(yīng)和自學習的能力，可通過對模式 樣本的自學習，從中獲取特征，并能將學習獲得的知識應(yīng)用到圖像、文字等識別中。本文對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做了簡要的概述，重點講述了兩種應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作了詳細的介紹，重點在于三層BP網(wǎng)絡(luò)的學習。Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常廣泛，本文用Hopfield 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行英文字母識別。

關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，三層BP網(wǎng)絡(luò)，Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模式識別

Study on Simulation Analytical Method of Artificial neural network

(School of Engineering, HLJ August First Land Reclamation University, Daqing 163319)Abstract:Artificial neural network is to the brain function, some degree of reflect with adaptive and self-learning ability, but through the study of pattern samples from, obtain characteristics, and can be applied to study the knowledge obtained recognition of images and text.Based on artificial neural network did briefly, focused on the two kinds of the most widely used neural network model: BP neural network and Hopfield neural networks.On BP neurl network is analyzed in detail, the emphasis is on three layers of BP neural network learning.Hopfield neural network is us extensively, this article with the Hopfield neural network for English letters recognition.Key words: artificial neural network, the BP neural network, and the third floor Hopfield

neural network BP network, pattern recognition

1引言

隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已被廣泛運用于各種領(lǐng)域，而它的預(yù)測功能也在不斷被人挖掘著。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種旨在模仿人腦結(jié)構(gòu)及其功能的信息處理系統(tǒng)。現(xiàn)代計算機構(gòu)成單元的速度是人腦中神經(jīng)元速度的幾百萬倍，對于那些特征明確，推理或運算規(guī)則清楚地可編程問題，可以高速有效地求解，在數(shù)值運算和邏輯運算方面的精確與高速極大地拓展了人腦的能力，從而在信息處理和控制決策等方面為人們提供了實現(xiàn)智能化和自動化的先進手段。但由于現(xiàn)有計算機是按照馮·諾依曼原理，基于程序存取進行工作的，歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)模式與運行機制仍然沒有跳出傳統(tǒng)的邏輯運算規(guī)則，因而在很多方面的功能還遠不能達到認得智能水平。隨著現(xiàn)代信息科學與技術(shù)的飛速發(fā)展，這方面的問題日趨尖銳，促使科學和技術(shù)專家們尋找解決問題的新出路。當人們的思想轉(zhuǎn)向研究大自然造就的精妙的人腦結(jié)構(gòu)模式和信息處理機制時，推動了腦科學的深入發(fā)展以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和鬧模型的研究。隨著對生物鬧的深入了解，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得長足發(fā)展。在經(jīng)歷了漫長的初創(chuàng)期和低潮期后，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)終于以其不容忽視的潛力與活力進入了發(fā)展高潮。這么多年來，它的結(jié)構(gòu)與功能逐步改善，運行機制漸趨成熟，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，在解決各行各業(yè)的難題中顯示出巨大的潛力，取得了豐碩的成果。通過

運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，可以進行預(yù)測事物的發(fā)展，節(jié)省了實際要求證結(jié)果所需的研究時間。

2我國人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的20世紀80年代在世界范圍內(nèi)的復(fù)蘇，國內(nèi)也逐步掀起了研究熱潮，1989年10月和11月分別在北京和廣州召開了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用討論會和第一屆全國型號處理——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學術(shù)會議；1990年2月由國內(nèi)八個學會（中國電子學會、人工智能學會、自動化學會、通信學會、物理學會、生物物理學會和心理學會）聯(lián)合在北京召開“中國神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首屆學術(shù)會議”，這次大會以“八學會聯(lián)盟，探只能奧秘為主題，收到了300多篇學術(shù)論文”，開創(chuàng)了中國人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)計算機方面科學研究的新紀元，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中國學術(shù)界和工程界在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究和應(yīng)用方面取得了豐碩成果，學術(shù)論文、應(yīng)用成果和研究人員逐年增加。在國際上，1987年，在美國加洲召開第一屆國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學會，此后每年召開兩次國際聯(lián)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大會（UCNN），不久，改學會創(chuàng)辦了刊物Journal Neural Networks，另有十幾種國際著名的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學術(shù)刊物相繼問世。至此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究在國際學術(shù)領(lǐng)域獲得了其應(yīng)有的地位。

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已有上百種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型被提出。這么多年來，它的結(jié)構(gòu)與功能逐步改善，運行機制漸趨成熟，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，在解決各行各業(yè)的難題中顯示出巨大的潛力，取得了豐碩的成果

[1]。正是由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一門新興的學科，它在理論、模型、算法、應(yīng)用和時限等方面都還有很多空白點需要努力探索、研究、開拓和開發(fā)。因此，許多國家的政府和企業(yè)都投入了大量的資金，組織大量的科學和技術(shù)專家對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛問題立項研究。從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬程序和專用芯片的不斷推出、論文的大量發(fā)表以及各種應(yīng)用的報道可以看到，在這個領(lǐng)域里一個百家爭鳴的局面已經(jīng)形成。

3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的分析

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個新興學科，因此還存在許多問題。其主要表現(xiàn)有：

(1)受到腦科學研究的限制：由于生理實驗的困難性，因此目前人類對思維和記憶機制的認識還很膚淺，還有很多問題需要解決；

(2)還沒有完整成熟的理論體系；

(3)還帶有濃厚的策略和經(jīng)驗色彩；

(4)與傳統(tǒng)技術(shù)的接口不成熟。

上述問題的存在，制約了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的發(fā)展。

我相信只要能客服這些局限性，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將不可限量。

4結(jié)論

在理論上．RBF網(wǎng)絡(luò)和BP網(wǎng)絡(luò)一樣能以任意精度逼近任何非線性函數(shù)。但由于它們使用的激勵函數(shù)不同，其逼近性能也不相同。Poggio和Girosi已經(jīng)證明，RBF網(wǎng)絡(luò)是連續(xù)函數(shù)的最佳逼近，而BP網(wǎng)絡(luò)不是。BP網(wǎng)絡(luò)使用的Sigmoid函數(shù)具有全局特性，它在輸入值的很大范圍內(nèi)每個節(jié)點都對輸出值產(chǎn)生影響，并且激勵函數(shù)在輸入值的很大范圍內(nèi)相互重疊，因而相互影響，因此BP網(wǎng)絡(luò)訓練過程很長。此外，由于BP算法的固有特性，BP網(wǎng)絡(luò)容易陷入局部極小的問題不可能從根本上避免，并且BP網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點數(shù)目的確定依賴于經(jīng)驗和試湊，很難得到最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)。采用局部激勵函數(shù)的RBF網(wǎng)絡(luò)在很大程度上克服了上述缺點，RBF不僅有良好的泛化能力，而且對于每個輸入值，只有很少幾個節(jié)點具有非零激勵值，因此只需很少部分節(jié)點及權(quán)值改變。學習速度可以比通常的BP算法提高上千倍,容易適應(yīng)新數(shù)據(jù)，其隱層節(jié)點的數(shù)目也在訓練過程中確定，并且其收斂性也較BP網(wǎng)絡(luò)易于保證，因此可以得到最優(yōu)解[10] [11]。

從上面所示的結(jié)果來看，主要有一下幾方面的不同：

（1）由于學習速率是固定的，因此BP網(wǎng)絡(luò)的訓練過程較長，當需要處理較復(fù)雜的問題時，需要的時間很長。而RBF網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)過程即是訓練過程此外，訓練時間較少．精度也比較高。

（2）在處理同一問題時，通常情況BP網(wǎng)絡(luò)所需的神經(jīng)元個數(shù)比RBF網(wǎng)絡(luò)要少。

（3）BP網(wǎng)絡(luò)的輸出和初始的權(quán)值有關(guān)，而RBF網(wǎng)絡(luò)的輸出與初始的權(quán)值無關(guān)。

（4）RBP網(wǎng)絡(luò)隱含層的層數(shù)和單元數(shù)的選擇要憑借經(jīng)驗反復(fù)驗證，因此網(wǎng)絡(luò)的冗余性比較大。RBF隱層節(jié)點的數(shù)目也在訓練過程中確定。但是要確定徑向基函數(shù)的分布密度。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近來越來越受到人們的關(guān)注，因為它為解決大復(fù)雜度問題提供了一種相對來說比較有效的簡單方法。可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對事物進行預(yù)測從而用簡單的方法完成復(fù)雜的問題。

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