第3章智能產(chǎn)品3.1智能產(chǎn)品概述3.2數(shù)字化產(chǎn)品3.3網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品3.4智能化產(chǎn)品

智能產(chǎn)品：通過數(shù)字和智能技術(shù)的應(yīng)用而呈現(xiàn)出某種智能屬性（如

感知、識別、記憶、推理等）的產(chǎn)品，該產(chǎn)品對外部世界有感知

能力、自身有記憶計算能力、學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力以及行為決策和執(zhí)

行控制能力等。

不同領(lǐng)域的智能產(chǎn)品：

智能家居產(chǎn)品：掃地機(jī)器人、智能空調(diào)、智能窗簾、安防系統(tǒng)等；

智能辦公產(chǎn)品：智能考勤機(jī)、視頻會議系統(tǒng)、智能打印機(jī)等；

無人駕駛產(chǎn)品：智能汽車、無人飛行器、無人游艇等。

智能制造裝備產(chǎn)品：包括智能機(jī)床、智能物流、智能倉儲等，在

制造過程能夠勝任各自的智能加工任務(wù)。3.1智能產(chǎn)品概述3.1.1智能產(chǎn)品定義制造領(lǐng)域智能產(chǎn)品功能要素：信息采集與傳輸、自我診斷與調(diào)節(jié)、

數(shù)據(jù)分析與決策、自我控制與執(zhí)行等。

歸納：感知、自適應(yīng)、互聯(lián)互通、識別、學(xué)習(xí)五方面。

注：不要求智能產(chǎn)品擁有全部智能要素，根據(jù)需求擁有某種即可。3.1.2智能產(chǎn)品基本功能要素（1）感知：具有視覺、聽覺、觸覺等感知能力，通過各類傳感器將

物理信號感知轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，這是智能產(chǎn)品最基本智能要素。

感知目的：獲取物理對象實時狀態(tài)信息，用以對自身行為的監(jiān)

測和控制，進(jìn)行如質(zhì)量分析、生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)度等相關(guān)分析決策。

例如：移動機(jī)器人通過內(nèi)嵌視覺傳感器對周邊環(huán)境自動拾取，建立自身環(huán)境模型，以作為自主定位和導(dǎo)航的基礎(chǔ)。（2）自適應(yīng)：在工作條件或環(huán)境變化時，具有自主適應(yīng)及自我調(diào)節(jié)

的功能，以保證最佳工作效率和最優(yōu)工作性能。

例如：智能太陽能光伏裝置，可根據(jù)太陽方位自主調(diào)節(jié)光伏面板角

度，使其面板始終與太陽光線保持垂直，以獲取最大光電效應(yīng)。

再如：因材質(zhì)或刀具磨損等因素將導(dǎo)致切削力變化而影響加工質(zhì)量，

智能機(jī)床可根據(jù)切削力變化，自動調(diào)節(jié)切削參數(shù)，以保證切削加

工正常有序持續(xù)進(jìn)行。智能太陽能光伏裝置智能機(jī)床（3）互聯(lián)互通：通過通信網(wǎng)絡(luò)的物理連接，以保證網(wǎng)絡(luò)終端的相互交

流與通信?；ヂ?lián)互通自身實質(zhì)上并不具有智能內(nèi)涵，但可實現(xiàn)數(shù)據(jù)

的傳送和功能集成，從而擴(kuò)展了產(chǎn)品的智能功能。

例如：日本小松公司將其產(chǎn)品與通訊衛(wèi)星和移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，通過

產(chǎn)品內(nèi)置管理系統(tǒng)，可將施工現(xiàn)場的設(shè)備信息發(fā)送到客戶端和制造

公司服務(wù)器。

客戶端：可通過手機(jī)獲取車輛位置、實時工況及壽命狀況。制造公司：可通過終端監(jiān)控車輛現(xiàn)場作業(yè)，把握用戶需要，優(yōu)化產(chǎn)品的性能。小松設(shè)備互聯(lián)互通（4）識別

：識別智能是從數(shù)據(jù)集、圖像、語音等媒介自動獲取并識

別有價值的信息?？赏ㄟ^條碼、FRID等識別靜態(tài)物，通過指紋、語

音、人臉、圖像等識別人和動態(tài)物。例如：華星光電公司通過對電子面板海量圖片進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，

實現(xiàn)機(jī)器自主質(zhì)檢，其檢測識別準(zhǔn)確率可達(dá)88.9%。基于圖像檢測識別產(chǎn)品質(zhì)量流程（5）學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)智能是應(yīng)用計算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)人類學(xué)習(xí)行為是人工

智能最具智能的特征。

目前有兩類學(xué)習(xí)智能：一是傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)；二是深度學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)：通過特征提取及其訓(xùn)練過程，對數(shù)據(jù)處理對象進(jìn)行

識別與分類，根據(jù)數(shù)據(jù)樣本標(biāo)簽有無，有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)、

半監(jiān)督學(xué)習(xí)等類型。深度學(xué)習(xí)：基于大數(shù)據(jù)樣本，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征自動提取

的一種學(xué)習(xí)方法，不需要進(jìn)行人為的特征設(shè)計，通過深度網(wǎng)絡(luò)逐

層卷積計算、降維處理，逐步進(jìn)行局部特征提取、匯聚，最終形

成整體全局特征，其樣本數(shù)據(jù)量越大，學(xué)習(xí)效果越好。機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)方法比較（1）機(jī)械化產(chǎn)品：18世紀(jì)由于蒸汽機(jī)的發(fā)明，將人力驅(qū)動的產(chǎn)品演

變?yōu)橛烧羝麢C(jī)驅(qū)動的機(jī)械化產(chǎn)品，催生了第一次工業(yè)革命。（2）電氣化產(chǎn)品：19世紀(jì)電動機(jī)問世，將機(jī)械化產(chǎn)品演變?yōu)殡姎饣?/p>

產(chǎn)品，使產(chǎn)品更具效率，靈巧輕便，推進(jìn)了第二次工業(yè)革命。（3）數(shù)字化產(chǎn)品：20世紀(jì)中期數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)品演變?yōu)榫哂懈?/p>

知、判斷、決策等功能的數(shù)字化產(chǎn)品，引來第三次工業(yè)革命。（4）網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品：20世紀(jì)末隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，數(shù)字化產(chǎn)品演變?yōu)閿?shù)

字化網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品，增強(qiáng)了產(chǎn)品互聯(lián)互通的聯(lián)網(wǎng)功能。（5）智能化產(chǎn)品：當(dāng)前，新一代人工智能衍生出新一代智能化產(chǎn)品，

這是產(chǎn)品演變的必然，將極大提升了產(chǎn)品使能。3.1.3傳統(tǒng)產(chǎn)品到智能產(chǎn)品的演變產(chǎn)品演變歷程及其性能特征類別機(jī)械化產(chǎn)品電氣化產(chǎn)品數(shù)字化產(chǎn)品網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品智能化產(chǎn)品賦能技術(shù)蒸汽機(jī)電動機(jī)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化人工智能工業(yè)革命01工業(yè)革命02工業(yè)革命03工業(yè)革命04工業(yè)革命驅(qū)動力動力革命（傳統(tǒng)產(chǎn)品）信息革命（智能化產(chǎn)品）構(gòu)成要素人-物理系統(tǒng)（HPS）人-物理-信息系統(tǒng)（HCPS）功能特征解放了體力勞動，但功能固化、缺乏柔性，難以實現(xiàn)高等級功能柔性自動化、工作效率、工作質(zhì)量穩(wěn)定性提高，操作者體力勞動和部分腦力勞動得到解放由蒸汽機(jī)和電動機(jī)作為動力源所衍生的第一次和第二次工業(yè)革命可統(tǒng)稱為動力革命，機(jī)械化和電氣化產(chǎn)品均可視為傳統(tǒng)產(chǎn)品。由于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等信息技術(shù)所引發(fā)的第三次和第四次工業(yè)革命統(tǒng)稱為信息革命，其產(chǎn)品統(tǒng)稱為智能化產(chǎn)品。傳統(tǒng)產(chǎn)品是由產(chǎn)品自身和操作人員組成的“人-物理(HPS)”系統(tǒng)，人起主宰作用，承擔(dān)分析和決策等腦力勞動及操作控制等體力勞動。數(shù)字化網(wǎng)聯(lián)化智能化產(chǎn)品構(gòu)成了“人-物理-信息(HCPS)”

復(fù)合系統(tǒng)，其信息系統(tǒng)決定著產(chǎn)品功能與性能，使操作者體力勞動和腦力勞動都得到極大的解放。上頁表格說明：

1、產(chǎn)品原理性創(chuàng)新：通過改變原有產(chǎn)品的工作原理而獲得一種全新

產(chǎn)品，是一種極為重要的創(chuàng)新方法。例如：應(yīng)用微波能量作用的微波爐；應(yīng)用水流沖擊的洗衣機(jī)；利用

超聲波所產(chǎn)生的具有上千大氣壓無數(shù)小氣泡“空化”沖擊作用的

超聲波清洗機(jī)等。

再例：3D打印機(jī)是通過分層增材制造技術(shù)，將材料由線成面，層層

堆積成形為任意結(jié)構(gòu)形狀的三維實體；利用高能束（激光束、電

子束、離子束、水射流）高密度能量的聚焦作用的激光切割機(jī)、

等離子切割機(jī)等創(chuàng)新產(chǎn)品。3.1.4產(chǎn)品創(chuàng)新主要途徑

數(shù)控激光切割機(jī)原理圖激光切割機(jī)實物2、產(chǎn)品賦能性創(chuàng)新：是應(yīng)用共性的賦能技術(shù)對原產(chǎn)品進(jìn)行賦能，使

原產(chǎn)品的功能與功效得到提升。

例如：機(jī)械產(chǎn)品和電氣產(chǎn)品：分別通過蒸汽機(jī)和電動機(jī)技術(shù)的賦能作

用而得到了新一代創(chuàng)新產(chǎn)品。數(shù)字化網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品：在傳統(tǒng)產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了數(shù)字化控制系統(tǒng)，

可對產(chǎn)品的運(yùn)作過程進(jìn)行自動管理與控制。智能化產(chǎn)品：在數(shù)字化網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，換上更為聰

明的控制系統(tǒng)“大腦”

，使產(chǎn)品具有自感知、自決策及自主控

制等功能。門鎖的發(fā)展與演變?nèi)涉i：利用兩三片板簧銅片起著門鎖的鎖閉作用，早在東漢時期就在我國使用，一直沿用到20世紀(jì)50年代。葉片鎖：18世紀(jì)英國人發(fā)明，是利用彈簧控制鎖內(nèi)的金屬葉片轉(zhuǎn)動，我國從清代開始生產(chǎn)使用，解放后仍有企業(yè)生產(chǎn)使用。彈子鎖：美國人發(fā)明，是使用不同高度帶有彈簧的圓柱型零件鎖住鎖芯，現(xiàn)仍在廣泛使用。套筒轉(zhuǎn)芯鎖：英國人布拉默發(fā)明，其鎖定機(jī)構(gòu)放在套筒中，通過鑰匙轉(zhuǎn)動作為中介的鎖芯對鎖栓進(jìn)行控制，曾被譽(yù)為“最難被撬開的鎖”。

智能鎖：自上世紀(jì)70年代，先后推出磁控鎖、超聲波鎖、紅外線鎖、電子卡片鎖、指紋識別、人臉識別、語音識別等系列智能鎖具。不同類型的鎖具無形數(shù)字化產(chǎn)品：是通過數(shù)字網(wǎng)

絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字化產(chǎn)品，如數(shù)字電視、數(shù)字游戲、數(shù)字影視娛樂產(chǎn)品、信息軟件產(chǎn)品等。有形數(shù)字化產(chǎn)品：是指基于數(shù)字化技術(shù)的產(chǎn)品，如數(shù)字化家電、數(shù)字化通信產(chǎn)品、數(shù)字化制造裝備產(chǎn)品等。制造域數(shù)字化產(chǎn)品：是應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行賦能的創(chuàng)新產(chǎn)品，在原有機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了信息系統(tǒng)，成為信息物理系統(tǒng)CPS，加上操作者要素即為HCPS系統(tǒng)。3.2.1數(shù)字化產(chǎn)品功能特征3.2數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字化產(chǎn)品有無形數(shù)字化產(chǎn)品和有形數(shù)字化產(chǎn)品之分：車床外觀圖車床傳動及操縱系統(tǒng)圖簡易數(shù)控車床外觀圖數(shù)控車床控制原理圖

數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品功能特征：物理系統(tǒng)P是主體：在數(shù)字化產(chǎn)品中，P是主體，產(chǎn)品工作原理由P確定，其工作任務(wù)是由P執(zhí)行完成。信息系統(tǒng)C是主導(dǎo)：在數(shù)字化產(chǎn)品中，C起主導(dǎo)作用，負(fù)責(zé)對產(chǎn)品信息獲取、處理及控制，如數(shù)控系統(tǒng)對整個加工過程進(jìn)行控制。拓展了產(chǎn)品功能：

數(shù)控系統(tǒng)使原產(chǎn)品功能與性能有了極大提升，具有多功能、高柔性、高自動化、易操作等特點。簡化了物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：數(shù)控系統(tǒng)具有速度調(diào)節(jié)、動作轉(zhuǎn)換、誤差補(bǔ)償?shù)裙δ?，大大簡化原有物理系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品可靠性?？蓜偃卧挟a(chǎn)品不能完成的任務(wù)：例如數(shù)控機(jī)床可完成各種復(fù)雜型面的加工，這是普通機(jī)床所不能問及的。例如：數(shù)控車床物理系統(tǒng)主要由機(jī)床床身、工作裝置、驅(qū)動裝置、傳

動裝置等組成，與普通車床區(qū)別主要是驅(qū)動裝置，數(shù)控機(jī)床驅(qū)動

裝置通常是每個運(yùn)動由單獨(dú)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。主軸系統(tǒng)：數(shù)控車床主軸系統(tǒng)可用變頻調(diào)速電機(jī)、力矩電機(jī)、交流主軸伺服電機(jī)驅(qū)動，通常配置一級帶輪或齒輪減速機(jī)構(gòu)。數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)3.2.2數(shù)字化產(chǎn)品物理系統(tǒng)

高精度、高速數(shù)控車床主軸系統(tǒng)，常常配置電主軸單元，其伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子直接套裝在機(jī)床主軸上，電機(jī)定子固定在主軸殼體內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、振動小、噪音低、動態(tài)響應(yīng)性能好等特點。高速數(shù)控機(jī)床電主軸單元進(jìn)給系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是用以驅(qū)動機(jī)床工作臺或刀架加工的，要求具有較高驅(qū)動精度、快速響應(yīng)速度、較寬調(diào)速范圍和一定過載能力，目前主流的進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)采用交流伺服電機(jī)。零驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)：目前高速機(jī)床常采用零驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)，是直接將直線伺服電機(jī)與工作裝置連接，具有結(jié)構(gòu)剛性好、響應(yīng)速度快、零反向間隙等優(yōu)點。傳統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下圖為傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，其伺服電機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿連接，經(jīng)絲杠螺母副，將伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為刀架直線移動。

數(shù)控機(jī)床信息系統(tǒng)：包括CNC裝置、PLC、伺服驅(qū)動裝置、傳感檢測

裝置、人機(jī)交互裝置以及通信連接等組成。（1）CNC裝置：數(shù)控系統(tǒng)核心，包括硬件和軟件兩個部分。

CNC裝置硬件--有單CPU結(jié)構(gòu)和多CPU結(jié)構(gòu)，目前數(shù)控系

統(tǒng)一般

為多CPU結(jié)構(gòu)。3.2.3數(shù)字化產(chǎn)品信息系統(tǒng)多CPU結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)開放性：開放式數(shù)控系統(tǒng)是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展方向，其主

要類型有CNC+PC型和PC+NC型有兩大類：CNC+PC型：即在CNC裝置中插入PC主板，通過專用總線將兩者進(jìn)行連接，利用PC的開放性可定制用戶專用界面，可與外部網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)接，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍為封閉形式，F(xiàn)anuc、Siemens等公司的開放式數(shù)控系統(tǒng)通常為這種類型。PC+NC型：通過工業(yè)計算機(jī)（IPC）擴(kuò)展槽插入NC運(yùn)動控器，構(gòu)成由“IPC+運(yùn)動控制器”組成的主從分布式控制結(jié)構(gòu)，具有上下兩級開放性，是目前應(yīng)用較多的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。CNC裝置軟件：軟件是實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)功能與性能的關(guān)鍵，通常由一個

主控模塊以及實時類控制模塊和非實時類管理模塊組成。

CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)組成主控模塊：為用戶提供系統(tǒng)的操作界面；實時類控制模塊：是控制機(jī)床實時加工運(yùn)動的軟件模塊；非實時類管理模塊：用于沒有較高時間響應(yīng)要求的軟件模塊。（2）PLC：用于數(shù)控加工過程邏輯量開關(guān)的控制，包括控制面板開關(guān)、

主軸停啟及換向、刀具更換、冷卻潤滑啟停、工件夾緊與松開等。（3）伺服驅(qū)動裝置：是驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動部件移動的控制單元，由伺服電

機(jī)、伺服驅(qū)動器、檢測反饋裝置以及連接電纜等組成。它接收來自

CNC裝置的控制信息，經(jīng)轉(zhuǎn)換放大后驅(qū)動伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，配置在交

流伺服電機(jī)尾部的檢測元件，實時檢測伺服電機(jī)實際轉(zhuǎn)角并反饋至

CNC裝置進(jìn)行控制。典型交流伺服驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)

伺服驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)：開環(huán)伺服控制--沒有檢測元件，控制精度不高。半閉環(huán)伺服控制--檢測元件安裝于伺服電動機(jī)輸出端，通過伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)角間接計算運(yùn)動部件位移量，其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)節(jié)，但不能反饋機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)誤差。閉環(huán)伺服控制--檢測元件是安裝于控制對象的運(yùn)動部件上，可直接對機(jī)械傳動誤差進(jìn)行反饋補(bǔ)償，控制精度高，系統(tǒng)調(diào)節(jié)整定難度較大。半閉環(huán)伺服控制結(jié)構(gòu)注：通常數(shù)控機(jī)床傳動鏈短，除高精密機(jī)床之外，一般采用半閉環(huán)伺服控制結(jié)構(gòu)，借助數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償功能以對機(jī)械傳動誤差的補(bǔ)償。（4）傳感檢測裝置：用于檢測機(jī)床實際工作位移，常用有光電編碼

器和光柵尺，前者用于檢測角位移，后者檢測線位移。光電編碼器：由轉(zhuǎn)動光柵、固定光柵以及光敏元件等元器件組成，是利用光柵衍射原理將轉(zhuǎn)軸角度變化量轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)字量，常安裝于電機(jī)輸出軸或機(jī)床主軸上。典型光電編碼器結(jié)構(gòu)光柵尺：由標(biāo)尺光柵和讀數(shù)頭組成，讀數(shù)頭包含光源、透鏡、指

示光柵、光電元件以及調(diào)整機(jī)構(gòu)等元器件。

光柵尺工作原理：光柵尺中的指示光柵與標(biāo)尺光柵相互間設(shè)置有

微小角度θ，在光源照射下兩者相對移動將產(chǎn)生明暗相間的“莫

爾條紋”，通過莫爾條紋數(shù)量來檢測位移量。光柵尺結(jié)構(gòu)及其原理1、網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品幾個實例工程機(jī)械網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品

：日本小松公司在其工程機(jī)械產(chǎn)品中安裝有GPS和各種傳感器，可對產(chǎn)品當(dāng)前工作位置和實際工況等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過通信衛(wèi)星和移動網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳送至公司服務(wù)器，以輔助施工人員優(yōu)化施工方案。我國三一重工、徐工集團(tuán)、中聯(lián)重科等工程機(jī)械巨頭，也先后投入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，使用北斗衛(wèi)星及各類傳感器等，對施工設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行定位、跟蹤、監(jiān)控、識別、診斷及生產(chǎn)作業(yè)管理。3.3網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品3.3.1網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品概念

小松建筑機(jī)械網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品（2）網(wǎng)聯(lián)化風(fēng)電機(jī)組：風(fēng)電機(jī)組通常架設(shè)于山區(qū)、沙漠或海面上，現(xiàn)場監(jiān)控管理困難，借助ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和5G虛擬專用系統(tǒng)VPN，

構(gòu)建風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，可對風(fēng)電發(fā)電機(jī)場實現(xiàn)集中監(jiān)控與管理，確保各機(jī)組可靠、經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行。風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（3）注塑機(jī)網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品：

通過無線物聯(lián)網(wǎng)將一臺臺注塑機(jī)進(jìn)行連接，可對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集﹑處理和遠(yuǎn)程傳送。通過所采集的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可隨時掌控生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)，進(jìn)行有效優(yōu)化管理和調(diào)度，大大提升生產(chǎn)智能化水平。基于無線通信的注塑機(jī)網(wǎng)聯(lián)監(jiān)控系統(tǒng)2、網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品內(nèi)涵：互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品差別：互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品：是滿足互聯(lián)網(wǎng)用戶日常需求的無形信息產(chǎn)品，如百度、微信、視頻、瀏覽器、郵箱等。網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品：有形物質(zhì)產(chǎn)品，是通過網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)對有形物理產(chǎn)品進(jìn)行賦能后的產(chǎn)物，即為社會上流行的“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)品，如智能手機(jī)、共享單車、網(wǎng)聯(lián)汽車等，目前網(wǎng)聯(lián)機(jī)床、網(wǎng)聯(lián)機(jī)器人、網(wǎng)聯(lián)機(jī)械產(chǎn)品也得到越來越多的應(yīng)用。

網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品特點：拓展了產(chǎn)品功能：通過網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，可對產(chǎn)品工作現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控和優(yōu)化管理。增強(qiáng)了信息交流互動：可保持與制造商、服務(wù)商及用戶間的信息交流與聯(lián)系，增強(qiáng)了用戶體驗。提供遠(yuǎn)程運(yùn)維和升級服務(wù)：制造商可根據(jù)產(chǎn)品的持續(xù)反饋信息，可為用戶提供產(chǎn)品的遠(yuǎn)程運(yùn)維和升級服務(wù)。

通信網(wǎng)絡(luò)：是由一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點及其傳輸系統(tǒng)，按約定的協(xié)議

以完成用戶間信息傳輸與交換的通信系統(tǒng)，是網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品基礎(chǔ)使能。

其中物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的新一代通信網(wǎng)絡(luò)體系。

1、物聯(lián)網(wǎng)概念：是應(yīng)用傳感器、射頻識別、全球定位系統(tǒng)等傳感識

別技術(shù)，實時采集需要監(jiān)控、連接和互動的物體信息，通過各類網(wǎng)

絡(luò)的接入，按約定協(xié)議進(jìn)行信息通信與交換，進(jìn)行人、機(jī)、物的泛

在連接，以實現(xiàn)智能感知、識別、監(jiān)控和管理的一種通信網(wǎng)絡(luò)。3.3.2網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品通信網(wǎng)絡(luò)2、物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)：由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)組成。感知層：通過RFID、

GPS、智能傳感器等感知識別裝置，以獲取物理實時信息，并將之傳送至網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)層：通過各種接入設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)等進(jìn)行聯(lián)接，負(fù)責(zé)在感知層和應(yīng)用層進(jìn)行信息的傳遞。應(yīng)用層：物聯(lián)網(wǎng)用戶的服務(wù)接口，可以通過云計算平臺，為用戶提供數(shù)據(jù)存儲、計算、處理等各種功能服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)3、物聯(lián)網(wǎng)功能特征感知技術(shù)的綜合應(yīng)用：綜合應(yīng)用射頻識別RFID、智能傳感器等感知裝置與技術(shù)，可將物理世界中靜態(tài)與動態(tài)信息實時持續(xù)提取出來，以供人們進(jìn)行識別、分析、預(yù)測、決策與控制。無處不在的網(wǎng)絡(luò)世界：通過互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、GPS等不同網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了一個無處不在的網(wǎng)絡(luò)世界，可將各類數(shù)據(jù)傳遞到網(wǎng)絡(luò)任何數(shù)據(jù)中心、運(yùn)算平臺和應(yīng)用終端上，保證信息的及時交流、分享和在線服務(wù)。智能處理分析能力：利用云計算、大數(shù)據(jù)、模式識別、深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)，對物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和學(xué)習(xí)，挖掘出新的知識與價值，以改變原有生產(chǎn)生活方式和經(jīng)濟(jì)模式。4、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)RFID技術(shù)：利用射頻信號的空間耦合，實現(xiàn)物料的自動識別，通過賦予任何物品唯一的IP地址，可隨時掌握物品的準(zhǔn)確位置及其周邊環(huán)境。無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN：通過無線通信技術(shù)將眾多傳感器節(jié)點以自由方式進(jìn)行組合構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置靈活，可與互聯(lián)網(wǎng)以有線或無線方式進(jìn)行連接，可根據(jù)用戶需要和網(wǎng)絡(luò)帶寬實現(xiàn)自動、動態(tài)、準(zhǔn)時的采集和傳送數(shù)據(jù)。MEMS技術(shù)：是由微傳感器、微執(zhí)行器及信號處理、控制電路、通訊接口和電源等組成的具有多功能微型系統(tǒng)，可將其集成于大尺寸系統(tǒng)中，以提高系統(tǒng)自動化、智能化和可靠性水平。智能處理技術(shù)：如何通過對物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的智能處理，以獲得所需要的知識和規(guī)律，為人們提供信息決策與服務(wù)，這是物聯(lián)網(wǎng)的重要目標(biāo)之一。3.3.3網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品基本功能--互聯(lián)、互通、互操作。（1）互聯(lián)：例如網(wǎng)聯(lián)化機(jī)床，通過數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床內(nèi)外部的各個控制

單元實現(xiàn)互聯(lián)。在其內(nèi)部，通過以太網(wǎng)接口及現(xiàn)場總線將機(jī)床內(nèi)部各控制單元進(jìn)行連接；在其外部，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)接口和相關(guān)通信協(xié)議與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)接，以提供現(xiàn)場監(jiān)控、遠(yuǎn)程運(yùn)維等應(yīng)用服務(wù)。網(wǎng)聯(lián)化機(jī)床的連接與應(yīng)用（2）互通：互通是按照通信協(xié)議進(jìn)行信息的傳輸，常用的互通協(xié)議

標(biāo)準(zhǔn)有：TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）、MQTT（消息隊列

遙測傳輸協(xié)議）、EtherCAT（以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)協(xié)議）等，

這些協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了作為數(shù)據(jù)傳輸基本單元的數(shù)據(jù)幀格式形式。例如：

EthernetII網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀傳輸標(biāo)準(zhǔn)格式。

EthernetII網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀（3）互操作

：是將網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行“翻譯”，使其它設(shè)備及應(yīng)用程序能夠理解所傳輸數(shù)據(jù)的含義，這就需要制定統(tǒng)一互操作協(xié)議，將不同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的“數(shù)據(jù)幀”轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，以便以相互理解。目前網(wǎng)聯(lián)化數(shù)控機(jī)床有OPCUA、NC-Link、MTConnect等互操作協(xié)議。網(wǎng)聯(lián)化數(shù)控機(jī)床互聯(lián)、互通、互操作

智能化產(chǎn)品：是在數(shù)字化網(wǎng)聯(lián)化產(chǎn)品基礎(chǔ)上融合新一代人工智能技術(shù)

的產(chǎn)品，具有自感知、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自決策等基本特征。自感知：通過多源多通道傳感檢測裝置，可對產(chǎn)品自身參數(shù)及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換與處理，是智能產(chǎn)品最基本功能。自適應(yīng)：能在復(fù)雜工況環(huán)境下，根據(jù)自身感知的狀態(tài)和環(huán)境信息，自主調(diào)整自身狀態(tài)，動態(tài)響應(yīng)環(huán)境變化，在使用過程始終發(fā)揮最佳效能。自學(xué)習(xí)：根據(jù)自身運(yùn)行數(shù)據(jù)及歷史記錄，進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，評估現(xiàn)行操作的正確性，獲得自身行為規(guī)律性，不斷改進(jìn)完善自身的性能與品質(zhì)。自決策：以人工智能為基礎(chǔ)，將自主控制系統(tǒng)的感知、決策和行動能力進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，根據(jù)既定控制策略自我決策并持續(xù)執(zhí)行，以完成預(yù)定的目標(biāo)任務(wù)。

目前制造領(lǐng)域智能化產(chǎn)品僅初見端倪，尚處于發(fā)展起步和探索階段。3.4智能化產(chǎn)品3.4.1智能化產(chǎn)品概念與特征

智能化產(chǎn)品：該產(chǎn)品信息系統(tǒng)是一個基于新一代人工智能的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，

具有不斷獲取新知識能力，其“知識庫”是不斷完善的自成長知識

庫，能夠不斷增強(qiáng)自身感知、計算、決策與控制的智能

。3.4.2智能化產(chǎn)品技術(shù)機(jī)理智能化產(chǎn)品技術(shù)機(jī)理

以智能機(jī)床為例，分析其技術(shù)機(jī)理：自主感知

：智能機(jī)床感知數(shù)據(jù)來源于數(shù)控系統(tǒng)和傳感器數(shù)據(jù)。包括：G代碼坐標(biāo)、速度等控制數(shù)據(jù)；伺服驅(qū)動功率、電流等參數(shù)；傳感器采集的溫度、振動、切削力等狀態(tài)參數(shù)；從G代碼提取的進(jìn)給量、切削深度、材料去除率等工藝數(shù)據(jù)，通過這些自主感知數(shù)據(jù)積累，構(gòu)成機(jī)床全生命周期的大數(shù)據(jù)。自主學(xué)習(xí)認(rèn)知：基于機(jī)床自主感知大數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺智能學(xué)習(xí)