智能制造领域中智能产品的基本特征

摘要：随着智能化技术的不断进步与广泛应用，智能制造已成为全球制造业发展的必然趋势，各工业发达国家纷纷推出智能制造相关的国家发展战略，大力促进信息技术与传统制造业的融合，积极推进制造业的转型升级。智能制造是先进制造技术、新一代信息技术及人工智能技术在终端产品与制造装备的深度集成，制造产品与制造装备的智能化升级是智能制造的核心内容，更是实现生产、服务智能化升级换代的重要保障。

关键词：智能制造领域；智能产品；基本特征

1 前言

智能产品是智能制造的产出，也是与用户直接交互、接触的终端实体。智能制造除了积极推进生产制造过程智能化的升级，还要不断提升制造产品的智能化，才能对社会经济、人民生活的各领域产生直接、实质的影响。产品的智能化是将先进制造技术、新一代信息技术与智能技术在终端产品上的融合应用。

2 智能产品的基本特征

2.1 智能产品的概念

智能产品很难进行直接定义，因此通过实际应用过程中产品展现的具体功能与智能化相关特性，可以阐述智能产品的外延。智能制造领域中，智能产品是能够实现产品的预期功能，且具备一项或多项智能特性的智能装置、智能设备或智能终端，不同的智能产品拥有不同的智能水平。

智能产品的概念核心在于智能，不同领域对于智能的理解不尽相同。对于智能制造领域而言，智能主要指对象（器件、设备、终端）对客观事物进行合理分析，判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。智能至少包括获取、采集与传输信息的能力，通过自我调节、诊断以适应环境、保证正常运行的能力，理解、分析数据和决策、执行以解决问题、提供服务的能力，归纳推理能力和演绎推理的能力等。

2.2 智能产品的基本特征

2.2.1 基础智能

实现产品数据的泛在采集与感知；对数据进行集成与统计分析，实现设备自诊断与产品自适应、自决策；对应于智能特征中的感知、监测与控制、互联与集成、适应与优化。

2.2.2 系统智能

通过机器学习、数据挖掘，获取、分析用户行为、产品偏好信息，实现产品自学习与自适应；对应智能特征中的交互与协同、数据与信息服务。

2.2.3 交互智能

通过人工智能、大数据分析，建立智能化人机交互系统，实现产品与用户需求的高效、智能匹配；对应于智能特征中的人工智能。基于上述智能特征及具体产品的智能功能，形成智能制造的新兴商业模式。结合产品智能化的层次模型，得出智能产品包括8个智能特征。

1）感知。基于自动识别、泛在互联与数据通信技术，能实现对自身状态、内部与外部环境变化的感知。

2）监测与监控。基于产品感知与适应优化的数据处理结果，产品进行监测与监控的相关功能。

3）自适应与优化。能够根据感知的信息调整自身的运行模式，使装备（产品）处于最优状态。

4）互联互通。通过标准数据结构和开放数据接口等，实现产品各部件之间的数据传送和功能集成。

5）交互与协同。能够实现产品与产品、产品与系统、产品与用户之间的高效对话，快速、准确地满足用户信息交互需求，以及设备、产品接收与理解操作者、用户实现高效人机交互、人机协同的能力。

6）数据信息服务。面向产品全生命周期，采集智能产品在生产、使用各环节关键流程节点、环节的数据与信息，实现基础零件配件、部件到成品、服务每个环节的信息可溯源、深度挖掘等增值管理。

7）人工智能。智能产品基于其内部的软硬件组件或系统级的交互过程，模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、決策、记忆等）。

8）产品的新兴商业模式。制造企业由单纯销售生产成品延伸到提供服务混合包的明显趋势，也就是将产品与服务相结合以向终端用户不断提供新的价值增长点。

其中数据和信息为基础智能层次，包括智能产品及其系统的感知、监测监控、适应与优化，高度智能化的产品可以实现自感知的信息获取、自诊断的信息分析、自适应的行为映射；提取知识为系统智能层次，包括系统互联互通、数据信息服务，典型的智能产品功能包括数据溯源、信息融合、信息安全等增值服务；形成智能认知为交互智能层次，包括人机交互、人工智能，基于人工智能、协同技术实现智能化人-机交互、机-机交互、自学习、自进化能力。

2.3 智能产品与智能制造参考模型

中国智能制造参考模型（IMRM）与RAMI4.0是中国、德国两国对智能制造系统的系统说明，分别对中国智能制造和德国工业4.0基本框架进行了详细描述，其中的系统层级（hierarchy）维度将智能制造的产品与装备作为基础层。因此，结合二者模型的智能功能（lay？ers）与生命周期（lifecycle&valuestream）2个维度，可以得出产品的8个智能化基本特征在智能制造参考模型系统中的位置（图1），其中坐标轴中文部分为IMRM参考模型，英文部分为RAMI4.0参考模型的对应内容。

图1 产品智能化基本特征在智能制造/工业4.0参考模型中的映射关系

图1中，智能产品与智能设备位于系统层级轴中的设备（产品）层以内、智能功能轴与生命周期轴共同组成的区域内，智能产品各基本特征分别对应于不同的智能功能层，并覆盖不同的生命周期阶段。

3 结语

制造产品的智能化水平很大程度上影响着生产过程智能化的实现程度，以及智能制造产业链的未来发展潜能与市场需求。因此进一步开展智能产品的智能化水平评估、测试等相关活动，将是未来智能产品研究的新热点。

参考文献：

[1]黄培.对智能制造内涵与十大关键技术的系统思考[J].中兴通讯技术，Vol.22No.5，2016.

[2]金青.智能产品的工业服务设计研究.工业技术经济，No.11，2016.

（作者单位：南京三宝科技股份有限公司）

作者简介：姓名：陈庆安（1975年11月），性别：男，民族：汉，籍贯：江苏常熟，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：电子信息智能运用。