智能制造領(lǐng)域中智能產(chǎn)品的基本特征

摘要：隨著智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步與廣泛應(yīng)用，智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛推出智能制造相關(guān)的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，大力促進(jìn)信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合，積極推進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。智能制造是先進(jìn)制造技術(shù)、新一代信息技術(shù)及人工智能技術(shù)在終端產(chǎn)品與制造裝備的深度集成，制造產(chǎn)品與制造裝備的智能化升級(jí)是智能制造的核心內(nèi)容，更是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、服務(wù)智能化升級(jí)換代的重要保障。

關(guān)鍵詞：智能制造領(lǐng)域；智能產(chǎn)品；基本特征

1 前言

智能產(chǎn)品是智能制造的產(chǎn)出，也是與用戶(hù)直接交互、接觸的終端實(shí)體。智能制造除了積極推進(jìn)生產(chǎn)制造過(guò)程智能化的升級(jí)，還要不斷提升制造產(chǎn)品的智能化，才能對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生活的各領(lǐng)域產(chǎn)生直接、實(shí)質(zhì)的影響。產(chǎn)品的智能化是將先進(jìn)制造技術(shù)、新一代信息技術(shù)與智能技術(shù)在終端產(chǎn)品上的融合應(yīng)用。

2 智能產(chǎn)品的基本特征

2.1 智能產(chǎn)品的概念

智能產(chǎn)品很難進(jìn)行直接定義，因此通過(guò)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)品展現(xiàn)的具體功能與智能化相關(guān)特性，可以闡述智能產(chǎn)品的外延。智能制造領(lǐng)域中，智能產(chǎn)品是能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)期功能，且具備一項(xiàng)或多項(xiàng)智能特性的智能裝置、智能設(shè)備或智能終端，不同的智能產(chǎn)品擁有不同的智能水平。

智能產(chǎn)品的概念核心在于智能，不同領(lǐng)域?qū)τ谥悄艿睦斫獠槐M相同。對(duì)于智能制造領(lǐng)域而言，智能主要指對(duì)象（器件、設(shè)備、終端）對(duì)客觀事物進(jìn)行合理分析，判斷及有目的地行動(dòng)和有效地處理周?chē)h(huán)境事宜的綜合能力。智能至少包括獲取、采集與傳輸信息的能力，通過(guò)自我調(diào)節(jié)、診斷以適應(yīng)環(huán)境、保證正常運(yùn)行的能力，理解、分析數(shù)據(jù)和決策、執(zhí)行以解決問(wèn)題、提供服務(wù)的能力，歸納推理能力和演繹推理的能力等。

2.2 智能產(chǎn)品的基本特征

2.2.1 基礎(chǔ)智能

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的泛在采集與感知；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成與統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自診斷與產(chǎn)品自適應(yīng)、自決策；對(duì)應(yīng)于智能特征中的感知、監(jiān)測(cè)與控制、互聯(lián)與集成、適應(yīng)與優(yōu)化。

2.2.2 系統(tǒng)智能

通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘，獲取、分析用戶(hù)行為、產(chǎn)品偏好信息，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)；對(duì)應(yīng)智能特征中的交互與協(xié)同、數(shù)據(jù)與信息服務(wù)。

2.2.3 交互智能

通過(guò)人工智能、大數(shù)據(jù)分析，建立智能化人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與用戶(hù)需求的高效、智能匹配；對(duì)應(yīng)于智能特征中的人工智能?；谏鲜鲋悄芴卣骷熬唧w產(chǎn)品的智能功能，形成智能制造的新興商業(yè)模式。結(jié)合產(chǎn)品智能化的層次模型，得出智能產(chǎn)品包括8個(gè)智能特征。

1）感知?；谧詣?dòng)識(shí)別、泛在互聯(lián)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)自身狀態(tài)、內(nèi)部與外部環(huán)境變化的感知。

2）監(jiān)測(cè)與監(jiān)控。基于產(chǎn)品感知與適應(yīng)優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)測(cè)與監(jiān)控的相關(guān)功能。

3）自適應(yīng)與優(yōu)化。能夠根據(jù)感知的信息調(diào)整自身的運(yùn)行模式，使裝備（產(chǎn)品）處于最優(yōu)狀態(tài)。

4）互聯(lián)互通。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和開(kāi)放數(shù)據(jù)接口等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品各部件之間的數(shù)據(jù)傳送和功能集成。

5）交互與協(xié)同。能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與系統(tǒng)、產(chǎn)品與用戶(hù)之間的高效對(duì)話，快速、準(zhǔn)確地滿(mǎn)足用戶(hù)信息交互需求，以及設(shè)備、產(chǎn)品接收與理解操作者、用戶(hù)實(shí)現(xiàn)高效人機(jī)交互、人機(jī)協(xié)同的能力。

6）數(shù)據(jù)信息服務(wù)。面向產(chǎn)品全生命周期，采集智能產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用各環(huán)節(jié)關(guān)鍵流程節(jié)點(diǎn)、環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)與信息，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)零件配件、部件到成品、服務(wù)每個(gè)環(huán)節(jié)的信息可溯源、深度挖掘等增值管理。

7）人工智能。智能產(chǎn)品基于其內(nèi)部的軟硬件組件或系統(tǒng)級(jí)的交互過(guò)程，模擬人的某些思維過(guò)程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、決策、記憶等）。

8）產(chǎn)品的新興商業(yè)模式。制造企業(yè)由單純銷(xiāo)售生產(chǎn)成品延伸到提供服務(wù)混合包的明顯趨勢(shì)，也就是將產(chǎn)品與服務(wù)相結(jié)合以向終端用戶(hù)不斷提供新的價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)。

其中數(shù)據(jù)和信息為基礎(chǔ)智能層次，包括智能產(chǎn)品及其系統(tǒng)的感知、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、適應(yīng)與優(yōu)化，高度智能化的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)自感知的信息獲取、自診斷的信息分析、自適應(yīng)的行為映射；提取知識(shí)為系統(tǒng)智能層次，包括系統(tǒng)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)信息服務(wù)，典型的智能產(chǎn)品功能包括數(shù)據(jù)溯源、信息融合、信息安全等增值服務(wù)；形成智能認(rèn)知為交互智能層次，包括人機(jī)交互、人工智能，基于人工智能、協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化人-機(jī)交互、機(jī)-機(jī)交互、自學(xué)習(xí)、自進(jìn)化能力。

2.3 智能產(chǎn)品與智能制造參考模型

中國(guó)智能制造參考模型（IMRM）與RAMI4.0是中國(guó)、德國(guó)兩國(guó)對(duì)智能制造系統(tǒng)的系統(tǒng)說(shuō)明，分別對(duì)中國(guó)智能制造和德國(guó)工業(yè)4.0基本框架進(jìn)行了詳細(xì)描述，其中的系統(tǒng)層級(jí)（hierarchy）維度將智能制造的產(chǎn)品與裝備作為基礎(chǔ)層。因此，結(jié)合二者模型的智能功能（lay？ers）與生命周期（lifecycle&valuestream）2個(gè)維度，可以得出產(chǎn)品的8個(gè)智能化基本特征在智能制造參考模型系統(tǒng)中的位置（圖1），其中坐標(biāo)軸中文部分為IMRM參考模型，英文部分為RAMI4.0參考模型的對(duì)應(yīng)內(nèi)容。

圖1 產(chǎn)品智能化基本特征在智能制造/工業(yè)4.0參考模型中的映射關(guān)系

圖1中，智能產(chǎn)品與智能設(shè)備位于系統(tǒng)層級(jí)軸中的設(shè)備（產(chǎn)品）層以?xún)?nèi)、智能功能軸與生命周期軸共同組成的區(qū)域內(nèi)，智能產(chǎn)品各基本特征分別對(duì)應(yīng)于不同的智能功能層，并覆蓋不同的生命周期階段。

3 結(jié)語(yǔ)

制造產(chǎn)品的智能化水平很大程度上影響著生產(chǎn)過(guò)程智能化的實(shí)現(xiàn)程度，以及智能制造產(chǎn)業(yè)鏈的未來(lái)發(fā)展?jié)撃芘c市場(chǎng)需求。因此進(jìn)一步開(kāi)展智能產(chǎn)品的智能化水平評(píng)估、測(cè)試等相關(guān)活動(dòng)，將是未來(lái)智能產(chǎn)品研究的新熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃培.對(duì)智能制造內(nèi)涵與十大關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)思考[J].中興通訊技術(shù)，Vol.22No.5，2016.

[2]金青.智能產(chǎn)品的工業(yè)服務(wù)設(shè)計(jì)研究.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，No.11，2016.

（作者單位：南京三寶科技股份有限公司）

作者簡(jiǎn)介：姓名：陳慶安（1975年11月），性別：男，民族：漢，籍貫：江蘇常熟，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：電子信息智能運(yùn)用。