全球進入空前的創(chuàng)新密集和產(chǎn)業(yè)變革時代，科學技術領域發(fā)生革命性突破的先兆愈加明顯。信息技術向其他領域加速滲透和向深度應用發(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，引領機械產(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，將促進新型環(huán)保節(jié)能技術、新能源技術加速突破和廣泛應用，推動機械產(chǎn)品綠色化發(fā)展。同時，重大技術創(chuàng)新將更多地出現(xiàn)在學科交叉領域，各類技術之間的相互融合也將更加頻繁，將會產(chǎn)生新的技術系統(tǒng)變革、重大學科突破以及新一輪科技革命及產(chǎn)業(yè)革命?？梢灶A計，在今后的5～20年，這些技術將發(fā)生重大創(chuàng)新突破，并將有可能引發(fā)機械工程技術的巨大變革，推動機械工業(yè)向綠色化、智能化、服務化方向發(fā)展。

　　未來20年是我國制造業(yè)實現(xiàn)由大變強，確立在世界領先地位的關鍵歷史時期，中國機械工程學會組織編寫了《中國機械工程技術路線圖》，不僅提出11個領域的技術路線圖，而且在其基礎上凝練出若干能影響到機械工業(yè)，乃至制造業(yè)發(fā)展進程的重大、前沿性、標志性的8大技術問題。

　　復雜系統(tǒng)的創(chuàng)意、建模、優(yōu)化設計技術

　　建模、仿真、優(yōu)化及協(xié)同管理是機械設計技術不變的核心和關鍵。復雜機電系統(tǒng)擁有復雜的層次結構，組成復雜系統(tǒng)的各分系統(tǒng)、子系統(tǒng)與元素之間既相對獨立，又相關聯(lián)，上級系統(tǒng)擁有下級系統(tǒng)不具備的屬性和功能。復雜機電系統(tǒng)往往是機、電、液、控等多領域物理與信息技術的高度融合，具有多層次、多目標、多時空、高維度、非線性、不確定性及開放性等特征。隨著計算、通信、感知、控制等技術的相互融合，復雜機電系統(tǒng)將進一步呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡化、復合化、分布式和嵌入式等技術特征。

　　進入21世紀以來，復雜機電產(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雜機電產(chǎn)品的創(chuàng)意設計之中，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計發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)集群模式，美國建立了以技術和互聯(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)意設計技術屬于多學科交叉結合的新技術，其關鍵技術主要有：創(chuàng)意認知與協(xié)同設計技術，情感表達與評價技術，文化品牌、文化構成及多元文化融合設計技術等。

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

　　20世紀90年代，計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（C3P：CAD/CAE/CAM/PDM）技術在國際工業(yè)界普及，相關軟件成了產(chǎn)品建模、仿真和優(yōu)化不可缺少的工具。近10年來，為適應復雜機電產(chǎn)品的設計需求，C3P發(fā)展成為M3P，即多體系統(tǒng)（MultibodySystem）動態(tài)設計、多學科協(xié)同（Multi-discplinescolaberative）設計、基于本構融合的多領域物理建模（Multi-domainphysicalModeling）及全生命周期管理（PLM）技術組成了當今計算機輔助產(chǎn)品建模、仿真、優(yōu)化及管理的新一代技術特征。

　　以信息物理融合為標志的復雜技術系統(tǒng)，實際上是計算進程與物理進程的統(tǒng)一體，是集計算、通信與控制于一體的新一代智能系統(tǒng)。歐洲學者研發(fā)的多領域統(tǒng)一建模語言Modelica具有領域無關的通用模型描述能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜系統(tǒng)的不同領域子系統(tǒng)模型間的無縫集成。以美國為首的領域?qū)W者提出了信息-物理系統(tǒng)融合（Cyber-PhysicalSystem，CPS），旨在在統(tǒng)一框架下實現(xiàn)計算、通信、測量以及物理等多領域裝置的統(tǒng)一建模、仿真分析與優(yōu)化。國際多領域物理統(tǒng)一建模協(xié)會在Modelica3.0基礎上，最近推出多領域物理表達規(guī)范Modelica3.3，力圖在此基礎上支持網(wǎng)絡化、分布式、嵌入式系統(tǒng)建模與仿真。我國啟動了題為《支持工業(yè)嵌入式應用建模與仿真的三維功能樣機設計平臺》的跟蹤性研究計劃。

　　基于CPS的復雜技術系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化技術的發(fā)展和普及將大大加速汽車、航空航天、國防、工業(yè)自動化、精密儀器、重大基礎設施等領域裝備的轉(zhuǎn)型升級，不斷提高其市場競爭力；將催生出眾多具有計算、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)。