智能制造領域中智能產品的基本特征

摘要：隨著智能化技術的不斷進步與廣泛應用，智能制造已成為全球制造業發展的必然趨勢，各工業發達國家紛紛推出智能制造相關的國家發展戰略，大力促進信息技術與傳統制造業的融合，積極推進制造業的轉型升級。智能制造是先進制造技術、新一代信息技術及人工智能技術在終端產品與制造裝備的深度集成，制造產品與制造裝備的智能化升級是智能制造的核心內容，更是實現生產、服務智能化升級換代的重要保障。

關鍵詞：智能制造領域；智能產品；基本特征

1 前言

智能產品是智能制造的產出，也是與用戶直接交互、接觸的終端實體。智能制造除了積極推進生產制造過程智能化的升級，還要不斷提升制造產品的智能化，才能對社會經濟、人民生活的各領域產生直接、實質的影響。產品的智能化是將先進制造技術、新一代信息技術與智能技術在終端產品上的融合應用。

2 智能產品的基本特征

2.1 智能產品的概念

智能產品很難進行直接定義，因此通過實際應用過程中產品展現的具體功能與智能化相關特性，可以闡述智能產品的外延。智能制造領域中，智能產品是能夠實現產品的預期功能，且具備一項或多項智能特性的智能裝置、智能設備或智能終端，不同的智能產品擁有不同的智能水平。

智能產品的概念核心在于智能，不同領域對于智能的理解不盡相同。對于智能制造領域而言，智能主要指對象（器件、設備、終端）對客觀事物進行合理分析，判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環境事宜的綜合能力。智能至少包括獲取、采集與傳輸信息的能力，通過自我調節、診斷以適應環境、保證正常運行的能力，理解、分析數據和決策、執行以解決問題、提供服務的能力，歸納推理能力和演繹推理的能力等。

2.2 智能產品的基本特征

2.2.1 基礎智能

實現產品數據的泛在采集與感知；對數據進行集成與統計分析，實現設備自診斷與產品自適應、自決策；對應于智能特征中的感知、監測與控制、互聯與集成、適應與優化。

2.2.2 系統智能

通過機器學習、數據挖掘，獲取、分析用戶行為、產品偏好信息，實現產品自學習與自適應；對應智能特征中的交互與協同、數據與信息服務。

2.2.3 交互智能

通過人工智能、大數據分析，建立智能化人機交互系統，實現產品與用戶需求的高效、智能匹配；對應于智能特征中的人工智能。基于上述智能特征及具體產品的智能功能，形成智能制造的新興商業模式。結合產品智能化的層次模型，得出智能產品包括8個智能特征。

1）感知。基于自動識別、泛在互聯與數據通信技術，能實現對自身狀態、內部與外部環境變化的感知。

2）監測與監控。基于產品感知與適應優化的數據處理結果，產品進行監測與監控的相關功能。

3）自適應與優化。能夠根據感知的信息調整自身的運行模式，使裝備（產品）處于最優狀態。

4）互聯互通。通過標準數據結構和開放數據接口等，實現產品各部件之間的數據傳送和功能集成。

5）交互與協同。能夠實現產品與產品、產品與系統、產品與用戶之間的高效對話，快速、準確地滿足用戶信息交互需求，以及設備、產品接收與理解操作者、用戶實現高效人機交互、人機協同的能力。

6）數據信息服務。面向產品全生命周期，采集智能產品在生產、使用各環節關鍵流程節點、環節的數據與信息，實現基礎零件配件、部件到成品、服務每個環節的信息可溯源、深度挖掘等增值管理。

7）人工智能。智能產品基于其內部的軟硬件組件或系統級的交互過程，模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、決策、記憶等）。

8）產品的新興商業模式。制造企業由單純銷售生產成品延伸到提供服務混合包的明顯趨勢，也就是將產品與服務相結合以向終端用戶不斷提供新的價值增長點。

其中數據和信息為基礎智能層次，包括智能產品及其系統的感知、監測監控、適應與優化，高度智能化的產品可以實現自感知的信息獲取、自診斷的信息分析、自適應的行為映射；提取知識為系統智能層次，包括系統互聯互通、數據信息服務，典型的智能產品功能包括數據溯源、信息融合、信息安全等增值服務；形成智能認知為交互智能層次，包括人機交互、人工智能，基于人工智能、協同技術實現智能化人-機交互、機-機交互、自學習、自進化能力。

2.3 智能產品與智能制造參考模型

中國智能制造參考模型（IMRM）與RAMI4.0是中國、德國兩國對智能制造系統的系統說明，分別對中國智能制造和德國工業4.0基本框架進行了詳細描述，其中的系統層級（hierarchy）維度將智能制造的產品與裝備作為基礎層。因此，結合二者模型的智能功能（lay？ers）與生命周期（lifecycle&valuestream）2個維度，可以得出產品的8個智能化基本特征在智能制造參考模型系統中的位置（圖1），其中坐標軸中文部分為IMRM參考模型，英文部分為RAMI4.0參考模型的對應內容。

圖1 產品智能化基本特征在智能制造/工業4.0參考模型中的映射關系

圖1中，智能產品與智能設備位于系統層級軸中的設備（產品）層以內、智能功能軸與生命周期軸共同組成的區域內，智能產品各基本特征分別對應于不同的智能功能層，并覆蓋不同的生命周期階段。

3 結語

制造產品的智能化水平很大程度上影響著生產過程智能化的實現程度，以及智能制造產業鏈的未來發展潛能與市場需求。因此進一步開展智能產品的智能化水平評估、測試等相關活動，將是未來智能產品研究的新熱點。

參考文獻：

[1]黃培.對智能制造內涵與十大關鍵技術的系統思考[J].中興通訊技術，Vol.22No.5，2016.

[2]金青.智能產品的工業服務設計研究.工業技術經濟，No.11，2016.

（作者單位：南京三寶科技股份有限公司）

作者簡介：姓名：陳慶安（1975年11月），性別：男，民族：漢，籍貫：江蘇常熟，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：電子信息智能運用。