第一篇：先進制造技術(shù)論文[大全]

先 進 制 造 技 術(shù) 論 文

新材料成形加工技術(shù)

新材料成形加工技術(shù)

先進制造技術(shù)論—新材料成形加工技術(shù)

機械學(xué)院級班 姓名： 學(xué)號：

摘要:材料加工工程在先進制造技術(shù)中占有重要地位，是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)更新?lián)Q代的重要科學(xué)基礎(chǔ)和共性技術(shù)。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術(shù)，低能耗、低成本產(chǎn)品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)，是工程可持續(xù)發(fā)展與綠色制造體系的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：材料加工工程；集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)

Abstract:Materials processing engineering plays an important role in the advanced manufacturing technology, is the development of high-tech industry and traditional industry upgrading and important scientific basis and common technology.Including high efficiency, precision processing technology, equipment and testing technology,low energy consumption, low cost of product manufacturing process, integrated, flexible, intelligent manufacturing system, is an important part of project of sustainable development and green manufacturing system.Keywords: Materials processing engineering;Integrated flexible intelligent manufacturing system

新材料成形加工技術(shù)

向凝固、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠、精密鑄造、半固態(tài)加工、粉末注射成型、陶瓷膠態(tài)成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結(jié)、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統(tǒng)材料的升級換代，加速了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，解決了高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。

1.1現(xiàn)在將主要的先進材料加工技術(shù)分別介紹如下：

(1)

快速凝固

快速凝固技術(shù)的發(fā)展，把液態(tài)成型加工推進到遠離平衡的狀態(tài)，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術(shù)主要在兩個方面得到發(fā)展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結(jié)合適當?shù)某煞衷O(shè)計，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術(shù)；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結(jié)構(gòu)的新材料。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型[1]

擠壓）。

(3)

無模成型

為了解決復(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產(chǎn)品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術(shù)的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達國家的重視。典型的無模成型技術(shù)有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。

(4)

超塑性成型技術(shù)

超塑性成型加工技術(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發(fā)展方向主要包括兩個方面：一是大型結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結(jié)構(gòu)、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結(jié)構(gòu)件的成形加工等。

(5)

金屬粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術(shù)，可以實現(xiàn)材料設(shè)計、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術(shù)的熱點與主要發(fā)展方向之一。粉末材料成型加工技術(shù)的研究重點包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結(jié)等。

(6)

陶瓷膠態(tài)成型

共 8 頁。

(2)

半固態(tài)成型

半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態(tài)坯料進行重新加熱，使其達到半熔融狀態(tài)，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變作者:于江龍

新材料成形加工技術(shù)

成實體原型?？焖俪尚停≧P）的技術(shù)設(shè)想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實體。快速成型制造是將制品離散成為相互獨立的層并將各層獨立制造?？焖俪尚渭夹g(shù)是在計算機控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(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。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。

(3)高分子材料加工技術(shù)： 現(xiàn)代材料科學(xué)的范圍定義為研究材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和組成、合成和加工、材料的性能這四個要素以及它們之間的相互關(guān)系。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

大多數(shù)情況下，高分子的加工通常包括兩個過程：首先使原材料產(chǎn)生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設(shè)法保持取得的形狀。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預(yù)作者:于江龍

聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。

[4]

新材料成形加工技術(shù)

（2）技術(shù)的高度集成；（3）設(shè)計制造一體化；（4）快速性；

（5）自由成形制造(Free Form Fabrication，F(xiàn)FF)；

（6）材料的廣泛性；

3.2復(fù)合材料制品成型工藝特點與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點：

（1）材料制造與制品成型同時完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進行設(shè)計，因此在造反材料、設(shè)計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。

（2）制品成型比較簡便

一般熱固性復(fù)合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它 材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)。

（3)高分子材料加工成形技術(shù) 現(xiàn)在采用的是聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。該技術(shù)首先從理論上突破了控制聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程作者:于江龍 [6]

及停留時間分布不可控制的難點，解決了振動力場作用下聚合物反應(yīng)加工過程中的質(zhì)量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點

[7]

新材料成形加工技術(shù)

材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。

（3）材料設(shè)計（包括成分設(shè)計、性能設(shè)計與工藝設(shè)計）、制備與成形加工一體化發(fā)展材料設(shè)計、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)先進材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。

（4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。

（5）發(fā)展計算機數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域和研究熱點。模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%～60%等。

高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、作者:于江龍

結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進行材料設(shè)計

[9]。

（6）材料的智能化制備與成形加工技

術(shù)材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“

新材料成形加工技術(shù)

制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?在我國研究和發(fā)

[10] Anne Marie Habraken, Kogan Page Science,Material forming processes, 2003

[11] Dorel Banabic，Sheet Metal Forming Proess，Springer，2010 展先進制造技術(shù)勢在必行。

參考文獻

[1]劉穎(編者), 李樹奎(編者)，工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京理工大學(xué)出版社;第1版(2009年7月1日)[2]淺析高分子材料成型加工技術(shù)，硅谷2008年第8期，中圖分類號：TU5文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2008）0420066－01 [3] 王英杰，金屬材料及其成形加工，機械工業(yè)出版社，第1版，2008 [4]柳百成，沈厚發(fā) 主編，21世紀的材料成形加工技術(shù)與科學(xué)，機械工業(yè)出版社，2004 [5]胡亞民 主編，材料成形技術(shù)基礎(chǔ)，重慶大學(xué)出版社，2008 [6]樊自田等，先進材料成形技術(shù)與理論，化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [7]謝建新等編著，材料加工新技術(shù)與新工藝，北京：冶金工業(yè)出版社，2004 [8]榮烈潤，材料成形加工技術(shù)發(fā)展趨勢，航空精密制造技術(shù)，2009年02期

[9]Dlias Cueto,Advanced in Material Forming, Francisco Chinesta，2007 作者:于江龍

第 7 頁

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第二篇：先進制造技術(shù)論文

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文

學(xué) 院： 科學(xué)技術(shù)師范學(xué)院

班 級：09級機電教育班 姓 名： 豐云

學(xué) 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(xué)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?？苫練w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(xué)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(dǎo)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(dǎo)電材料加工而不受被加工材料強度和硬度的限制?？煞譃殡娀鸹ǔ尚图庸?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?，F(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(xué)、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(xué)，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(xué)。

6、專業(yè)、學(xué)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。

第三篇：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(xué)生姓名 學(xué)

號

專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)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(xué)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(xùn)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(xué)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(xué)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(xué)。人工智能是計算機科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)?？偟恼f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(xué)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(xué)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(xué)家的專利了，全世界幾乎所有大學(xué)的計算機系都有人在研究這門學(xué)科，學(xué)習(xí)計算機的大學(xué)生也必須學(xué)習(xí)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(xué)的前沿學(xué)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(xué)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(xué)科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學(xué)?！倍硪粋€美國麻省理工學(xué)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?！边@些說法反映了人工智能學(xué)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(xué)科范疇：人工智能是一門邊沿學(xué)科，屬于自然科學(xué)和社會科學(xué)的交叉。涉及學(xué)科：哲學(xué)和認知科學(xué)，數(shù)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)，心理學(xué)，計算機科學(xué)，信息論，控制論，不定性論，仿生學(xué)，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(xué)習(xí)，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(xué)，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(xué)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(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)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(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語言學(xué)等學(xué)科?？梢哉f幾乎是自然科學(xué)和社會科學(xué)的所有學(xué)科，其范圍已遠遠超出了計算機科學(xué)的范疇，人工智能與思維科學(xué)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(xué)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(xué)常被認為是多種學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)，數(shù)學(xué)也進入語言、思維領(lǐng)域，人工智能學(xué)科也必須借用數(shù)學(xué)工具，數(shù)學(xué)不僅在標準邏輯、模糊科學(xué)等范圍發(fā)揮作用，數(shù)學(xué)進入人工智能學(xué)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(xué)習(xí)的發(fā)展歷史是和計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。除了計算機科學(xué)以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)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(xué)習(xí)，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(xué)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?？焖倩軓娪辛Φ赝苿又圃旒夹g(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(xué)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(xué)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(xué)科――怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的科學(xué)”。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(xué)。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(xué)習(xí)、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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)，目前機械技術(shù)受制于材料學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的成功，學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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?。另外，由于Hopfield 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(xué)習(xí)機制，使系統(tǒng)能從復(fù)雜的變化的環(huán)境中同時學(xué)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(xué)習(xí)的研究方面取得長足的發(fā)展。許多新的學(xué)習(xí)方法相繼問世并獲得了成功的應(yīng)用,如增強學(xué)習(xí)算法、reinforcement learning等。也應(yīng)看到,現(xiàn)有的方法處理在線學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xí)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(xué)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(xué)基礎(chǔ)及哲學(xué)和生物學(xué)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(xué)科領(lǐng)域中有一個重要的學(xué)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?；趯＜业闹R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?，F(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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)。人工智能是計算機科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)的范疇，幾乎涉及自然科學(xué)和社會科學(xué)的所有學(xué)科。在重新闡述我們的歷史知識的過程中，哲學(xué)家、科學(xué)家和人工智能學(xué)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(dǎo)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(xué)、認知科學(xué)、思維科學(xué)和心理學(xué)等學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)、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(xué)、控制學(xué)、信系論、語言論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等多種學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的學(xué)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(xué)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(xué)的一個分支。人工智能將是21世紀邏輯學(xué)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(xué)的面貌。這些年來,人工智能在計算機科學(xué)、邏輯學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)的影響。在需要使用數(shù)學(xué)計算機工具解決問題的學(xué)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?，F(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(xué)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(xué)、認知科學(xué)、人工智能等共同研究，形成交叉學(xué)科智能科學(xué)。腦科學(xué)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(xué)是研究人類感知、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學(xué)。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(xué)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(xué)發(fā)展到今天，一方面是高度分化，學(xué)科在不斷細分，新學(xué)科、新領(lǐng)域不斷產(chǎn)生;另一方面是學(xué)科的高度融合，更多地呈現(xiàn)交叉和綜合的趨勢，新興學(xué)科和交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)。大學(xué)科交叉的這種普遍趨勢，在人工智能學(xué)科方面表現(xiàn)尤其突出。由腦科學(xué)、認知科學(xué)、人工智能等共同研究智能的本質(zhì)和機理，形成交叉學(xué)科智能科學(xué)。學(xué)科交叉將催生更多的研究成果，對于人工智能學(xué)科整體而言，要有所突破，需要多個學(xué)科合作協(xié)同，在交叉學(xué)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(xué)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(xué)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

第四篇：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(xué)習(xí)的能力，可通過對模式 樣本的自學(xué)習(xí)，從中獲取特征，并能將學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)。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(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，這方面的問題日趨尖銳，促使科學(xué)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(xué)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(xué)術(shù)會議；1990年2月由國內(nèi)八個學(xué)會（中國電子學(xué)會、人工智能學(xué)會、自動化學(xué)會、通信學(xué)會、物理學(xué)會、生物物理學(xué)會和心理學(xué)會）聯(lián)合在北京召開“中國神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首屆學(xué)術(shù)會議”，這次大會以“八學(xué)會聯(lián)盟，探只能奧秘為主題，收到了300多篇學(xué)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(xué)研究的新紀元，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中國學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)科，因此還存在許多問題。其主要表現(xiàn)有：

(1)受到腦科學(xué)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(xùn)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(xué)習(xí)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(xùn)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(xué)習(xí)速率是固定的，因此BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)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(xùn)練過程此外，訓(xùn)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(xùn)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?？梢酝ㄟ^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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第五篇：先進制造技術(shù)論文

先進制造論文

院系：周口科技機械工程

姓名：曹軍科

班級：數(shù)控

日 先進制造技術(shù)

4班

時間：2010年月2512先進制造技術(shù)

材料加工工程在先進制造技術(shù)中占有重要地位，是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)更新?lián)Q代的重要科學(xué)基礎(chǔ)和共性技術(shù)。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術(shù)，低能耗、低成本產(chǎn)品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)，是工程可持續(xù)發(fā)展與綠色制造體系的重要組成部分。

材料合成與加工新技術(shù)研究包含納米結(jié)構(gòu)材料和金屬加工、聚合物加工、陶瓷加工、復(fù)合材料加工、快速凝固、超純材料、近終型加工等各類合成和加工的基礎(chǔ)研究。根據(jù)材料的服役效能來調(diào)整成分、組織、結(jié)構(gòu)、進而對材料的制備工藝進行設(shè)計，將使材料在強韌性、抗摩擦、抗沖擊、抗腐蝕等方面的性能大大提高，對材料科學(xué)的全面發(fā)展起關(guān)鍵的促進作用。

材料制備與成型加工技術(shù)，與材料的成分和結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)是決定材料使用性能的最基本的三大要素。一般而言，材料需要經(jīng)歷制備、成型加工、零件或結(jié)構(gòu)的后處理等工序才能進入實際應(yīng)用。

下面將分別介紹新材料加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀、工作原理、特點及發(fā)展趨勢。

一、研究現(xiàn)狀

新材料成形加工技術(shù)的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的方向之一。先進制備與成型加工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，加上了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用進程，促成了諸如微電子和生物醫(yī)用材料等新興產(chǎn)業(yè)的形成，促進了現(xiàn)代航天航空，交通運輸，能源環(huán)保等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

先進工業(yè)國家對材料制備與成型加工技術(shù)的研究開發(fā)十分重視。美國制定了“為了工業(yè)材料發(fā)展計劃”，其核心是開放先進的制備與成型加工技術(shù)，提高材料性能，降低生產(chǎn)成本，滿足未來工業(yè)發(fā)展對材料的需求。德國開展的“21世紀新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術(shù)列為六個重點內(nèi)容之一。在歐盟的“第六框架”計劃中，先進制備技術(shù)時新材料領(lǐng)域的研究重點之一。日本在20世紀90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發(fā)展先進的制備加工技術(shù)，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達到減少材料用量、節(jié)省資源和能源的目的。同時開展本科學(xué)領(lǐng)域色前沿和基礎(chǔ)研究，并綜合利用相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和科技發(fā)展成果，提供預(yù)備新材料的新原理新方法，也是材料科學(xué)與工程學(xué)科自身發(fā)展的需求。

一大批先進技術(shù)和工藝不斷發(fā)展和完善，并逐步獲得實際應(yīng)用，如快速凝固、定向凝固、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠、精密鑄造、半固態(tài)加工、粉末注射成型、陶瓷膠態(tài)成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結(jié)、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統(tǒng)材料的升級換代，加速了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，解決了高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。

現(xiàn)在將主要的先進材料加工技術(shù)分別介紹如下： 1.快速凝固

快速凝固技術(shù)的發(fā)展，把液態(tài)成型加工推進到遠離平衡的狀態(tài)，極大地推動了非晶、細晶、微晶等非平衡新材料的發(fā)展。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。近年來快速凝固技術(shù)主要在兩個方面得到發(fā)展：①利用噴射成型、超高壓、深過冷，結(jié)合適當?shù)某煞衷O(shè)計，發(fā)展體材料直接成型的快速凝固技術(shù)；②在近快速凝固條件下，制備具有特殊取向和組織結(jié)構(gòu)的新材料。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。2.半固態(tài)成型

半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態(tài)坯料進行重新加熱，使其達到半熔融狀態(tài)，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變擠壓）。3.無模成型

為了解決復(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產(chǎn)品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀80年代以來，柔性加工技術(shù)的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達國家的重視。典型的無模成型技術(shù)有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。4.超塑性成型技術(shù)

超塑性成型加工技術(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發(fā)展方向主要包括兩個方面：一是大型結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結(jié)構(gòu)、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結(jié)構(gòu)件的成形加工等。5.金屬粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術(shù)，可以實現(xiàn)材料設(shè)計、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術(shù)的熱點與主要發(fā)展方向之一。粉末材料成型加工技術(shù)的研究重點包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結(jié)等。6.陶瓷膠態(tài)成型

在圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發(fā)了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導(dǎo)絮凝成形、膠態(tài)振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現(xiàn)，受到嚴重重視。原位凝固成形工藝被認為是提高胚體的均勻性，進而提高陶瓷材料可靠性的唯一途徑，得到了迅速的發(fā)展，已逐步獲得實際應(yīng)用。7.激光快速成型

采用該技術(shù)的成形件完全致密且具有細小均勻的內(nèi)部組織，從而具有優(yōu)越的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，同時零件的復(fù)雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。目前發(fā)達國家已進入實際應(yīng)用階段，主要應(yīng)用于國防高科技領(lǐng)域。

8.電磁場附加制備與成型技術(shù)

在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場（如溫度場、磁場、電場、力場等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產(chǎn)效率。典型的溫度場附加制備與成形加工技術(shù)有熔體過熱處理、定向凝固技術(shù)等；典型的力場附加制備與成形技術(shù)有半固態(tài)加工等；典型的電磁場附加制備與成形加工技術(shù)有電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、磁場附加熱處理技術(shù)、電磁振動注射成形技術(shù)等。近年來，有關(guān)電磁場附加制備與成形加工技術(shù)的研究在國際上已形成一門新的材料科學(xué)分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。9.先進連接技術(shù)

先進連接技術(shù)主要包括：鋁合金激光焊接、鎂合金激光焊接、機器人智能焊接。

10.表面改質(zhì)改性

在材料的使用過程中，材料的表面性質(zhì)和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。通過涂覆（或沉積、外延生長）表面薄層材料或特殊能量手段改變原材料表面的結(jié)構(gòu)（即對處理進行表面改性），賦予較廉價的體材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用價值和產(chǎn)品的附加值，是數(shù)十年來材料表面加工處理研究領(lǐng)域的主要努力方向。

二、工作原理

新材料成形加工技術(shù)的原理主要分為三個方向介紹。（1）材料的精確成形：

金屬材料的精確成形包括液態(tài)金屬精確成形(鑄)、金屬材料塑性精確成形(鍛)、金屬材料的精確連接成形(焊)。

無機非金屬材料的精確成形包括陶瓷精確成形(塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種)、玻璃精確成形(吹制法、拉制法、壓制法和吹/壓制法四種)等。

高分子材料的精確成形包括液態(tài)高分子材料精確成形(如環(huán)氧樹脂的澆注成形等)，固態(tài)高分子材料精確成形(如塑料的注射成形、擠出成形等)。

（2）快速成形技術(shù)：快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型?？焖俪尚停≧P）的技術(shù)設(shè)想，即是利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實體?？焖俪尚椭圃焓菍⒅破冯x散成為相互獨立的層并將各層獨立制造?？焖俪尚渭夹g(shù)是在計算機控制下，基于離散、堆積的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從CAD電子模型中離散得到“點”或“面”的幾何信息，再與成形工藝參數(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。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。

（3）高分子材料加工技術(shù)：現(xiàn)代材料科學(xué)的范圍定義為研究材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和組成、合成和加工、材料的性能這四個要素以及它們之間的相互關(guān)系。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

大多數(shù)情況下，高分子的加工通常包括兩個過程：首先使原材料產(chǎn)生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設(shè)法保持取得的形狀。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預(yù)聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。

三、特點

現(xiàn)代的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的特點是：采用現(xiàn)代設(shè)計理論與方法；進行全生命周期設(shè)計；設(shè)計全過程采用信息技術(shù)；加快采用新材料、新工藝；產(chǎn)品開發(fā)周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；產(chǎn)品有創(chuàng)新，在國際市場上有競爭能力。

而材料則由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料向高性能、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展，尤其需要先進制備與成型加工技術(shù)及裝備，可使材料的生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)能和潔凈。材料成形加工技術(shù)是以成形技術(shù)為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的技術(shù)。以材料為加工對象的特點決定了材料科學(xué)也成為技術(shù)的基礎(chǔ)知識，而以過程控制為質(zhì)量保證措施這一特點，決定了控制理論也成為重要組成部分。因此，材料成形加工技術(shù)是以材料學(xué)科和自動化專業(yè)及計算機科學(xué)與技術(shù)等為基礎(chǔ)進行發(fā)展的技術(shù)。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計算機、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現(xiàn)代化管理等各門學(xué)科及其最新成就。

下面例舉幾種新材料加工技術(shù)的特點予以說明。（1）快速成形技術(shù)：

1）高度柔性；

2）技術(shù)的高度集成； 3）設(shè)計制造一體化； 4）快速性；

5）自由成形制造(Free Form Fabrication，F(xiàn)FF)； 6）材料的廣泛性

（2）復(fù)合材料制品成型工藝特點：

與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點：

1）材料制造與制品成型同時完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進行設(shè)計，因此在造反材料、設(shè)計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。

2）制品成型比較簡便 一般熱固性復(fù)合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它 材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)。

(3)高分子材料加工成形技術(shù)

現(xiàn)在采用的是聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。該技術(shù)首先從理論上突破了控制聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程及停留時間分布不可控制的難點，解決了振動力場作用下聚合物反應(yīng)加工過程中的質(zhì)量、動量及能量傳遞及平衡問題，同時從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點。

四、發(fā)展趨勢

輕量化、精確化、高效化將是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。新材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，可以概括為三個綜合，即過程綜合、技術(shù)綜合、學(xué)科綜合。由于上述材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，可以預(yù)見，在今后較長一段時間內(nèi)，材料制備、成形與加工技術(shù)的發(fā)展將具有以下兩個主要特征：

（1）性能設(shè)計與工藝設(shè)計的一體化。

（2）在材料設(shè)計、制備、成型與加工處理的全過程中對材料的組織性能和形狀尺寸進行精確控制。

基于上述材料加工技術(shù)的總體發(fā)展趨勢和特征，新材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾個方面。

1）常規(guī)材料加工工藝的短流程化和高效化。

打破傳統(tǒng)材料成形與加工模式，工藝環(huán)節(jié)，實現(xiàn)近終形、短流程的連續(xù)化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。

2）發(fā)展先進的成形加工技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制

例如，非平衡凝固技術(shù)、電磁鑄軋技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、等溫成形技術(shù)、低溫強加工技術(shù)、先進層狀復(fù)合材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。

3）材料設(shè)計（包括成分設(shè)計、性能設(shè)計與工藝設(shè)計）、制備與成形加工一體化

發(fā)展材料設(shè)計、制備與成型加工一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)先進材料和零部件的高效，近終形，短流程成型。

4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品 塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。

5）發(fā)展計算機數(shù)值模擬與過程仿真技術(shù)，構(gòu)建完善的材料數(shù)據(jù)庫

基于知識的材料成形工藝模擬仿真是材料科學(xué)與制造科學(xué)的前沿領(lǐng)域和研究熱點。模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%～60%等。

高性能、高保真、高效率、多學(xué)科及多尺度是模擬仿真技術(shù)的努力目標，而微觀組織模擬（從mm、μm到nm尺度）則是近年來研究的新熱點課題。通過計算機模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進行材料設(shè)計。

6）材料的智能化制備與成形加工技術(shù)

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)是1986年由美國材料科學(xué)界提出的“第三代”材料成形加工技術(shù)，20世紀90年代以來受到日本等先進工業(yè)國家的重視它通過綜合利用計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和先進控制技術(shù)等，以成分、性能、工藝一體化設(shè)計與工藝控制方法，實現(xiàn)材料組織性能與成形加工質(zhì)量，同時達到縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境負荷的目的。

材料的智能化制備與成形加工技術(shù)的研究尚處于概念形成與探索階段，被認為是21世紀前期材料成形加工新技術(shù)中最富潛力的前沿研究方向之一。

7)其他的材料先進制備與成形加工前沿技術(shù):電磁軟接觸連鑄、鈦合金連鑄連軋技術(shù)、高性能金屬材料噴射成形技術(shù)、輕合金半固態(tài)加工技術(shù)、泡沫鋁材料制備、鋼質(zhì)蜂窩夾芯板擴散-軋制復(fù)合、金屬超細絲材制備技術(shù)、超細陶瓷粉末燃燒合成、模具表面滲注鍍復(fù)合強化、金屬管件內(nèi)壁等離子體強化技術(shù)、鈦合金激光熔覆技術(shù)、非納米晶復(fù)合涂層制備技術(shù)等。

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