全球進(jìn)入空前的創(chuàng)新密集和產(chǎn)業(yè)變革時(shí)代，科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生革命性突破的先兆愈加明顯。信息技術(shù)向其他領(lǐng)域加速滲透和向深度應(yīng)用發(fā)展，將引發(fā)以智能、泛在、融合為特征的新一輪信息產(chǎn)業(yè)變革，引領(lǐng)機(jī)械產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。增長模式深度調(diào)整的巨大壓力，將促進(jìn)新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)、新能源技術(shù)加速突破和廣泛應(yīng)用，推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品綠色化發(fā)展。同時(shí)，重大技術(shù)創(chuàng)新將更多地出現(xiàn)在學(xué)科交叉領(lǐng)域，各類技術(shù)之間的相互融合也將更加頻繁，將會(huì)產(chǎn)生新的技術(shù)系統(tǒng)變革、重大學(xué)科突破以及新一輪科技革命及產(chǎn)業(yè)革命?？梢灶A(yù)計(jì)，在今后的5～20年，這些技術(shù)將發(fā)生重大創(chuàng)新突破，并將有可能引發(fā)機(jī)械工程技術(shù)的巨大變革，推動(dòng)機(jī)械工業(yè)向綠色化、智能化、服務(wù)化方向發(fā)展。

　　未來20年是我國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)，確立在世界領(lǐng)先地位的關(guān)鍵歷史時(shí)期，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)組織編寫了《中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖》，不僅提出11個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)路線圖，而且在其基礎(chǔ)上凝練出若干能影響到機(jī)械工業(yè)，乃至制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程的重大、前沿性、標(biāo)志性的8大技術(shù)問題。

　　復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)意、建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

　　建模、仿真、優(yōu)化及協(xié)同管理是機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)不變的核心和關(guān)鍵。復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)擁有復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)，組成復(fù)雜系統(tǒng)的各分系統(tǒng)、子系統(tǒng)與元素之間既相對(duì)獨(dú)立，又相關(guān)聯(lián)，上級(jí)系統(tǒng)擁有下級(jí)系統(tǒng)不具備的屬性和功能。復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)往往是機(jī)、電、液、控等多領(lǐng)域物理與信息技術(shù)的高度融合，具有多層次、多目標(biāo)、多時(shí)空、高維度、非線性、不確定性及開放性等特征。隨著計(jì)算、通信、感知、控制等技術(shù)的相互融合，復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)將進(jìn)一步呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)合化、分布式和嵌入式等技術(shù)特征。

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品所要滿足的需求層次越來越豐富和多樣，如何有效地將用戶的文化與情感需求融入到復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計(jì)之中，是需要人們繼續(xù)探求的課題。歐洲以及美國、日本、韓國等國家制定了符合地域文化與情感的設(shè)計(jì)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)集群模式，美國建立了以技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)文化為代表的硅谷，歐洲研發(fā)了現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)品牌文化相融合的產(chǎn)品。融入文化與情感的創(chuàng)意設(shè)計(jì)技術(shù)屬于多學(xué)科交叉結(jié)合的新技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)主要有：創(chuàng)意認(rèn)知與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，情感表達(dá)與評(píng)價(jià)技術(shù)，文化品牌、文化構(gòu)成及多元文化融合設(shè)計(jì)技術(shù)等。

　　航空航天設(shè)備、大型交通運(yùn)輸工具、精密制造和加工設(shè)備、成套物料處理過程設(shè)備、工程機(jī)械、微納機(jī)械、光電通信設(shè)備都是復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)，掌握復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)意、建模、仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，必將大幅提升我國重大裝備的自主設(shè)計(jì)能力和我國機(jī)械工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。

　　20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程、計(jì)算機(jī)輔助制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（C3P：CAD/CAE/CAM/PDM）技術(shù)在國際工業(yè)界普及，相關(guān)軟件成了產(chǎn)品建模、仿真和優(yōu)化不可缺少的工具。近10年來，為適應(yīng)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，C3P發(fā)展成為M3P，即多體系統(tǒng)（MultibodySystem）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、多學(xué)科協(xié)同（Multi-discplinescolaberative）設(shè)計(jì)、基于本構(gòu)融合的多領(lǐng)域物理建模（Multi-domainphysicalModeling）及全生命周期管理（PLM）技術(shù)組成了當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品建模、仿真、優(yōu)化及管理的新一代技術(shù)特征。

　　以信息物理融合為標(biāo)志的復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)際上是計(jì)算進(jìn)程與物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，是集計(jì)算、通信與控制于一體的新一代智能系統(tǒng)。歐洲學(xué)者研發(fā)的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語言Modelica具有領(lǐng)域無關(guān)的通用模型描述能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的不同領(lǐng)域子系統(tǒng)模型間的無縫集成。以美國為首的領(lǐng)域?qū)W者提出了信息-物理系統(tǒng)融合（Cyber-PhysicalSystem，CPS），旨在在統(tǒng)一框架下實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信、測量以及物理等多領(lǐng)域裝置的統(tǒng)一建模、仿真分析與優(yōu)化。國際多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模協(xié)會(huì)在Modelica3.0基礎(chǔ)上，最近推出多領(lǐng)域物理表達(dá)規(guī)范Modelica3.3，力圖在此基礎(chǔ)上支持網(wǎng)絡(luò)化、分布式、嵌入式系統(tǒng)建模與仿真。我國啟動(dòng)了題為《支持工業(yè)嵌入式應(yīng)用建模與仿真的三維功能樣機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)》的跟蹤性研究計(jì)劃。

　　基于CPS的復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展和普及將大大加速汽車、航空航天、國防、工業(yè)自動(dòng)化、精密儀器、重大基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域裝備的轉(zhuǎn)型升級(jí)，不斷提高其市場競爭力；將催生出眾多具有計(jì)算、通信、控制、協(xié)同和自治性能的功能創(chuàng)新產(chǎn)品，甚至產(chǎn)生新的行業(yè)。