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冶煉設備范文第1篇

1 故障診斷技術的發展[1]

故障診斷(FD)始于(機械)設備故障診斷，其全名是狀態監測與故障診斷(CMFD)。它包含兩方面內容:一是對設備的運行狀態進行監測;二是在發現異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。故障診斷技術是一門交叉學科，融合了現代控制理論、信號處理、模式識別、最優化方法、決策論、人工智能等，為解決復雜系統的故障診斷問題提供了強有力的理論基礎，同時實現了故障診斷技術的實用化;近二十年來，由于技術進步與市場需求的雙重驅動，故障診斷技術得到了快速發展，已在航空航天、核反應堆、電廠、鋼鐵、化工等行業得到了成功應用，取得了顯著的經濟效益;從故障診斷技術誕生起，國際自動控制界就給予了高度重視。

以運動機械的振動檢測為中心，輔助以溫度、壓力、位移、轉速和電流等各種參數的采集，從而對鋼鐵冶煉中的各種大型傳動設備的狀態進行分析和判斷，從而達到故障診斷的目的。

2 故障診斷的主要理論和方法[2-3]

1971年Beard 發表的博士論文以及Mehra和Peschon發表的論文標志著故障診斷這門交叉學科的誕生。發展至今已有30多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科——故障診斷學——還是近些年發展起來的。從不同的角度出發有多種故障診斷分類方法，這些方法各有特點，但從學科整體可歸納以下幾類方法。

1) 基于系統數學模型的診斷方法:該方法以系統的數學模型為基礎，以現代控制理論和現代優化方法為指導，利用Luenberger觀測器 、等價空間方程、Kalman濾波器、參數模型估計與辨識等方法產生殘差，然后基于某種準則或閥值對殘差進行分析與評價，實現故障診斷。該方法要求與控制系統緊急結合，是實現監控、容錯控制、系統修復與重構等的前提、得到了高度重視，但是這種方法過于依賴系統數學模型的精確性，對于非線性高耦合等難以建立數學模型的系統，實現起來較困難。如狀態估計診斷法、參數估計診斷法、一致性檢查診斷法等。

2) 基于系統輸入輸出信號處理的診斷方法:通過某種信息處理和特征提取方法來進行故障診斷，應用較多的有各種譜分析方法、時間序列特征提取方法、自適應信號處理方法等。這種方法不需要對象的準備模型，因此適應性強。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時間序列特征提取的診斷方法。基于信息融合的診斷方法等。

3) 基于人工智能的診斷方法:基于建模處理和信號處理的診斷技術正發展為基于知識處理的智能診斷技術。人工智能最為控制領域最前沿的學科，在故障診斷中已得到成功的應用。對于那些沒有精確數學模型或者很難建立數學模型的復雜大系統，人工智能的方法有其與生俱來的優勢。基于專家系統的智能診斷技術、基于神經網絡的智能診斷技術與基于模糊邏輯的診斷方法已成為解決復雜大系統故障診斷的首選方法，有很高的研究價值和應用前景。這類智能診斷方法有基于專家系統的智能診斷技術、基于神經網絡的智能診斷技術、基于模糊邏輯的診斷方法、基于故障樹分析的診斷方法等。

4) 其它診斷方法:其它診斷方法有模式識別診斷方法、定性模型診斷方法以及基于灰色系統理論的診斷方法等。另外還包括前述方法之間互相耦合、互補不足而形成的一些混合診斷方法。

3 鋼鐵行業中故障診斷技術的應用[4-6]

鋼鐵行業中的主要機械設備是各種傳動設備和液壓設備，如軋機、傳送帶、各種風機等。它們的工作狀況決定了生產效率和鋼鐵冶煉的質量，對這些設備狀態的在線檢測，能夠及時、準確的檢測出生產設備的運行狀況，并給出相應的操作和建議。因此建立相應的故障診斷系統對整個系統的正常運行特別重要。于是針對鋼鐵行業特殊的機械環境(多傳動設備和液壓設備)，相應的故障診斷系統也必須以這些設備的特點而建立。主要原理是以運動機械的振動參量檢測為中心，輔助以溫度、壓力、位移、轉速和電流等各種參數的采集，從而對這些大型傳動設備的狀態進行分析和判斷，再進行相應的處理。整套故障診斷系統由計算機系統、數據采集單元、檢測元件、數據通訊單元以及專業開發軟件組成。此系統既可單獨工作，又可和DCS或PLC組成分散式故障診斷系統對所遇生產設備進行監控和故障診斷。整個系統的工作流程圖如圖1所示。

機械振動是普遍存在工程實際中，這種振動往往會影響其工作精度，加劇及其的磨損，加速疲勞損壞;同時由于磨損的增加和疲勞損壞的產生又會加劇機械設備的振動，形成一個惡性循環，直至設備發生故障，導致系統癱瘓、損壞。同時機械設備的工作環境也是造成機械設備發生故障主要原因之一，因此，根據對機械振動信號和工作環境溫度、濕度的測量和分析，不用停機和解體方式，就可以對機械的惡劣程度和故障性質有所了解。同時根據以往經驗建立相應的處理機制庫，從而針對不同的故障做出相應的診斷和處理。整個處理過程如下:

1)傳感器采集設備工作狀態信號。如各種傳動裝置的振動信號、溫度信號、液壓裝置的壓力、流量和功率信號等。

2)特征信號提取。將各種傳感器采集信號進行信號分類，刷選出相應的傳感器信號，如振動傳感器采集的文振動強度信號、壓力傳感器采集的壓力信號等。

3)對特征信號處理。對傳感器采集的特征信號進行濾波、放大等處理，提取出相應的特征信號。

4)對采集信號進行故障診斷。將提取的特征信號進行判斷處理，選擇相應的故障方法(如小波變換法)，分析故障類型和設備狀態，然后查詢故障類型庫，做出相應的決策。

4 結束語

建立在現代故障診斷技術上的鋼鐵冶煉設備故障診斷系統，可對設備的運行狀態進行實時在線檢測、通過對其監測信號的處理與分析，可真實地反映出設備的運行狀態和松動磨損等情況的發展程度及趨勢，為預防事故、科學合理安排檢修提供依據，可以提高設備的利用效率，產生了很大的經濟價值，對此類故障診斷系統的研究有很深遠的意義。

參考文獻

[1] 沈慶根，鄭水英.設備故障診斷[M].北京:化學工業出版社，2006.

[2] 王仲生.智能故障診斷與容錯控制[M].西安:西北工業大學出版社，2005.

[3] 李民中.狀態監測與故障診斷技術在煤礦大型機械設備上的應用[J].煤礦機械，2006(03).

[4] 傅其鳳，葛杏衛.基于BP神經網絡的旋轉機械故障診斷[J].煤礦機械，2006(04).

冶煉設備范文第2篇

關鍵詞：鋼鐵 冶煉設備 故障 措施

在連續生產系統中，如果某臺關鍵設備因故障而不能繼續運行，往往會涉及全廠生產系統設備的運行，而造成巨大的經濟損失。因此，對于連續生產系統，例如電力系統的汽輪發電機組、冶金過程及化工過程的關鍵設備等，故障診斷具有極為重要的意義。

對于某些關鍵機床設備，因故障存在而導致加工質量降低，使整個機器產品質量不能保證，這時故障診斷技術也不容忽視。

故障診斷的基礎是建立在能量耗散原理上的。所有設備的作用都是能量轉換與傳遞，設備狀態愈好，轉換與傳遞過程中的附加能量損耗愈小。例如機械設備，其傳遞的能量是以力、速度兩個主要物理參數來表征，附加能量損耗主要通過溫度及振動參數表現。隨著設備劣化程度加大，附加能量損耗也增大。因此，監測附加能量損耗的變化，可以了解設備劣化程度。

一、 鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術的發展

診斷技術發展幾十年來，產生了巨大的經濟效益，成為各國研究的熱點。從診斷技術的各分支技術來看，美國占有領先地位。美國的一些公司，如Bently，HP等，他們的監測產品基本上代表了當今診斷技術的最高水平，不僅具有完善的監測功能，而且具有較強的診斷功能，在宇宙、軍事、化工、工業等方面具有廣泛的應用。

我國診斷技術的發展始于70年代末，而真正的起步應該從1983年南京首屆設備診斷技術專題座談會開始。雖起步較晚，但經過近幾年的努力，加上政府有關部門多次組織外國診斷技術專家來華講學，已基本跟上了國外在此方面的步伐，在某些理論研究方面已和國外不相上下。目前我國在一些特定設備的診斷研究方面很有特色，形成了一批自己的監測診斷產品。全國各行業都很重視在關鍵設備上裝備故障診斷系統，特別是智能化的故障診斷專家系統，在電力系統、石化系統、冶金系統、以及高科技產業中的核動力電站、航空部門和載人航天工程等。工作比較集中的是大型旋轉機械故障診斷系統，已經開發了20種以上的機組故障診斷系統和十余種可用來做現場故障診斷的便攜式現場數據采集器。透平發電機、壓縮機的診斷技術已列入國家重點攻關項目并受到高度重視；而西安交通大學的“大型選轉機械計算機狀態監測與故障診斷系統”，哈爾濱工業大學的“機組振動微機監測和故障診斷系統”。東北大學設備診斷工程中心經過多年研究，研制成功了“軋鋼機狀態監測診斷系統”，“風機工作狀態監測診斷系統”，均取得了可喜的成果。

故障診斷(FD)始于(機械)設備故障診斷,其全名是狀態監測與故障診斷(CMFD)。故障診斷技術是一門交叉學科 ,為解決復雜系統的故障診斷問題提供了強有力的理論基礎,同時實現了故障診斷技術的實用化;近二十年來,由于技術進步與市場需求的雙重驅動,故障診斷技術得到了快速發展,已在航空航天、核反應堆、電廠、鋼鐵、化工等行業得到了成功應用,取得了顯著的經濟效益;從故障診斷技術誕生起,國際自動控制界就給予了高度重視。

二、鋼鐵冶煉機械設備故障診斷的主要理論及其方法

從不同的角度出發有多種故障診斷分類方法,這些方法各有特點,但從學科整體可歸納以下幾類方法。

1、基于系統數學模型的診斷方法:該方法以系統的數學模型為基礎,以現代控制理論和現代優化方法為指導,利用Luenberger觀測器 、等價空間方程、Kalman濾波器、參數模型估計與辨識等方法產生殘差,然后基于某種準則或閥值對殘差進行分析與評價,實現故障診斷。該方法要求與控制系統緊急結合,是實現監控、容錯控制、系統修復與重構等的前提、得到了高度重視,但是這種方法過于依賴系統數學模型的精確性,對于非線性高耦合等難以建立數學模型的系統,實現起來較困難。 2、基于系統輸入輸出信號處理的診斷方法:通過某種信息處理和特征提取方法來進行故障診斷,應用較多的有各種譜分析方法、時間序列特征提取方法、自適應信號處理方法等。這種方法不需要對象的準備模型,因此適應性強。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時間序列特征提取的診斷方法。

3、基于人工智能的診斷方法:基于建模處理和信號處理的診斷技術正發展為基于知識處理的智能診斷技術。人工智能最為控制領域最前沿的學科,在故障診斷中已得到成功的應用。對于那些沒有精確數學模型或者很難建立數學模型的復雜大系統,人工智能的方法有其與生俱來的優勢。基于專家系統的智能診斷技術、基于神經網絡的智能診斷技術與基于模糊邏輯的診斷方法已成為解決復雜大系統故障診斷的首選方法,有很高的研究價值和應用前景。

4、其它診斷方法:其它診斷方法有模式識別診斷方法、定性模型診斷方法以及基于灰色系統理論的診斷方法等。另外還包括前述方法之間互相耦合、互補不足而形成的一些混合診斷方法。

三、鋼鐵行業中機械設備故障診斷技術的應用

鋼鐵行業中的主要機械設備是各種傳動設備和液壓設備,如軋機、傳送帶、各種風機等。它們的工作狀況決定了生產效率和鋼鐵冶煉的質量,對這些設備狀態的在線檢測,能夠及時、準確的檢測出生產設備的運行狀況,并給出相應的操作和建議。因此建立相應的故障診斷系統對整個系統的正常運行特別重要。于是針對鋼鐵行業特殊的機械環境(多傳動設備和液壓設備),相應的故障診斷系統也必須以這些設備的特點而建立。主要原理是以運動機械的振動參量檢測為中心,輔助以溫度、壓力、位移、轉速和電流等各種參數的采集,從而對這些大型傳動設備的狀態進行分析和判斷,再進行相應的處理。整套故障診斷系統由計算機系統、數據采集單元、檢測元件、數據通訊單元以及專業開發軟件組成。此系統既可單獨工作,又可和DCS或PLC組成分散式故障診斷系統對所遇生產設備進行監控和故障診斷。

機械振動是普遍存在工程實際中,這種振動往往會影響其工作精度,加劇及其的磨損,加速疲勞損壞;同時由于磨損的增加和疲勞損壞的產生又會加劇機械設備的振動,形成一個惡性循環,直至設備發生故障,導致系統癱瘓、損壞。同時機械設備的工作環境也是造成機械設備發生故障主要原因之一,因此,根據對機械振動信號和工作環境溫度、濕度的測量和分析,不用停機和解體方式,就可以對機械的惡劣程度和故障性質有所了解。同時根據以往經驗建立相應的處理機制庫,從而針對不同的故障做出相應的診斷和處理。整個處理過程如下:

1、傳感器采集設備工作狀態信號。如各種傳動裝置的振動信號、溫度信號、液壓裝置的壓力、流量和功率信號等。

2、特征信號提取。將各種傳感器采集信號進行信號分類,刷選出相應的傳感器信號,如振動傳感器采集的文振動強度信號、壓力傳感器采集的壓力信號等。

3、對特征信號處理。對傳感器采集的特征信號進行濾波、放大等處理,提取出相應的特征信號。

4、對采集信號進行故障診斷。將提取的特征信號進行判斷處理,選擇相應的故障方法(如小波變換法),分析故障類型和設備狀態,然后查詢故障類型庫,做出相應的決策。

四、結束語

建立在現代故障診斷技術上的鋼鐵冶煉設備故障診斷系統,可對設備的運行狀態進行實時在線檢測、通過對其監測信號的處理與分析,可真實地反映出設備的運行狀態和松動磨損等情況的發展程度及趨勢,為預防事故、科學合理安排檢修提供依據,可以提高設備的利用效率,產生了很大的經濟價值,對此類故障診斷系統的研究有很深遠的意義。

參考文獻:

冶煉設備范文第3篇

關鍵詞：交通運輸設備制造業；產業關聯；感應度系數；影響力系數

中圖分類號：F223 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）11-0055-02

引言

產業關聯理論是認識一個國家在一定時期內的社會再生產過程之全貌的一種工具，不僅有助于了解國民經濟各產業部門的比例關系，也可以作為進行經濟預測和經濟決策的輔助工具。一般地，產業關聯指產業間以各種投入品和產出品為連接紐帶的技術經濟聯系。產業關聯理論，是從量的角度靜態考察國民經濟各產業部門間技術經濟聯系與聯系方式，即產業間的投入與產出的量化比例關系。

從產業之間供給與需求聯系的角度看，這種關聯關系分為3種：一是前向關聯，即交通運輸設備制造業與需求本產業產品或服務的產業的關聯，交通運輸設備制造業對該產業主要產生供給推動作用；二是后向關聯，即交通運輸設備制造業與向本產業供給生產要素的產業的關聯，交通運輸設備制造業對該產業主要產生需求拉動作用；三是環向關聯，交通運輸設備制造業與那些既向本產業提供生產要素又將本產業產品或服務作為其生產要素的產業的關聯，交通運輸設備制造業對該產業產生拉動和推動雙向作用。

一、交通運輸設備制造業關聯性實證研究

（一）交通運輸設備制造業后向關聯度

1.后向直接關聯度

直接關聯度反映某產業在生產運行過程中，因直接消耗而對其他產業產生的拉動和影響作用，可由直接消耗系數表示。以下為計算整理2007年北京市42部門投入產出表直接消耗系數表，選出與交通運輸設備制造業后向直接關聯度前5位產業。見表1。

表1 交通運輸設備制造業直接消耗系數表前5位

從表1可以看出，交通運輸設備制造業對本部門、批發和零售業、金屬冶煉及壓延加工業、化學工業及其他制造業直接消耗比較多，而對其他產業直接消耗很少，如食品制造業、農業、采掘業、建筑業。這也從側面反映出交通設備制造業對金屬產品加工制造業、化學工業及其他制造業的依賴程度較大，已形成了緊密的聯系。如對金屬產品制造業的消耗體現在金屬初級品的消耗及相關配套金屬件的使用上；對化學工業的消耗體現在電噴、電鍍、油漆等一些化學品的使用上。

2.后向完全關聯度

一個產業在生產過程中的直接消耗和全部的間接消耗之和構成了該產業的完全消耗。產業間的后向完全關聯度用完全消耗系數表示。表2為與交通運輸設備制造業后向完全關聯度前5位產業。

表2 交通運輸設備制造業完全消耗系數表前5位

從表2可以看出交通運輸設備制造業對其他部門的完全消耗情況，完全消耗比較多的部門主要體現在本部門、金屬冶煉及壓延加工業、化學工業以及其他制造業，這與直接消耗系數表反映的情況大致相同。這更加表明了交通設備制造業對金屬產品加工制造業、化學工業及其他制造業的依賴程度較大。如果這些產業的發展不平衡，也會影響交通運輸設備制造業的發展。

結合表1、表2可以看出，交通運輸設備制造業的發展可以加大其對后向相關產業的產品消耗，從而拉動和影響后向相關產業的發展。

（二）交通運輸設備制造業前向關聯度

1.前向直接關聯度

交通運輸設備制造業直接關聯度可由直接分配系數表示，其經濟含義是，某產業產品分配給另一個產業作為中間產品直接使用的價值占該種產品總產出的比例。交通運輸設備制造業的直接分配系數越大，說明其他產業對交通運輸設備制造業的直接需求越大，交通運輸設備制造業的直接供給推動作用越明顯。與交通運輸設備制造業前向直接關聯度前5位產業見表3。

表3 交通運輸設備制造業直接分配系數表前5位

從表3可以看出，除了對本部門與交通運輸及倉儲業的直接分配系數較大，對其余產業部門的直接分配系數均比較小，說明交通運輸設備制造業的產品在全行業生產中作為其他部門的消耗品所占份額較小。從而間接地表明了，交通運輸設備制造業更加傾向于最終需求型制造業的特征，其產品更多的是作為最終消費產品。

2.前向完全關聯度

交通運輸設備制造業的前向完全關聯度可以由完全分配系數表示。完全分配系數的經濟含義是，某產業或部門每一個單位增加值通過直接或間接聯系需要向另一個產業提供的分配量。完全分配系數越大，說明一個產業對另一個產業的供給推動作用越大，產業之間的前向完全關聯度越大。與交通運輸設備制造業前向完全關聯度前5位產業見表4。

表4 交通運輸設備制造業完全分配系數表前5位

從表4可以看出，相對于直接分配系數，除了本部門與交通運輸及倉儲業系數依舊較高，交通運輸設備制造業對其他產業的完全分配系數均有所提高。說明交通運輸設備制造業作為間接投入對其他產業提供的產品或者服務比較明顯。

結合以上分析以及表3、表4可以看出，交通運輸設備制造業作為直接投入對其他產業發展的推動作用不太明顯，其產品表現出最終消費品的特征。而作為間接投入，對其他產業的發展顯現出叫明顯的推動作用，其他產業對交通運輸設備制造業的需求也較大。

（三）交通運輸設備制造業的行業波及效果分析

1.交通運輸設備制造業感應度系數

產業感應度系數反映其他產業最終需求的變化而使該產業發生變化的程度。感應度越高，越容易成為瓶頸部門。根據里昂惕夫逆矩陣和公式計算出2007年北京市42部門的感應度系數，篩選出感應度系數較大的產業，見表5。

從表5可以看出，交通運輸設備制造業的感應度系數為1.122 6>1，處于全行業平均水平之上。表明交通運輸設備制造業在經濟活動中受其他產業影響的波及程度比較明顯，國民經濟各部門的發展對該部門生產需求的推動作用較大，該產業容易成為瓶頸部門。因此，交通運輸設備制造業應該作為北京優先發展的產業重點扶持。

表5 產業感應度系數

2.交通運輸設備制造業影響力系數

產業影響力系數反映該產業最終需求變化而使其他產業發生相應變化的程度。影響力系數越大，表示該部門對國民經濟各部門生產需求的拉動作用越大。根據里昂惕夫逆矩陣和公式計算出42部門的影響力系數，見表6。

表6 產業影響力系數前5位

從表6可以看出，交通運輸設備制造業影響力系數為1.2804>1，高居第3位，處于全行業平均水平之上。表明交通運輸設備制造業產出的增加對其他產業部門產出增加的影響非常大，對國民經濟發展的拉動作用也非常大。

結合以上數據分析，交通運輸設備制造業的感應度系數與影響力系數均大于1，處于全行業平均水平之上，因此，該產業在國民經濟生產中是其他部門所消耗的中間產品的主要供應部門，同時，在生產過程中又大量消耗其他部門的產品，具有較強的輻射作用，是帶動北京市國民經濟發展的重要支柱產業。

二、結論

冶煉設備范文第4篇

雖然目前接觸到的物聯網設備多數小巧玲瓏，不過實際上它們與人們熟知的電腦一樣，也是由硬件+操作系統構成，因此它們同樣會受到傳統漏洞和攻擊的威脅，加上由于物聯網設備多以不同形態示人，導致人們普遍對其威脅性認識不足。

然而隨著物聯網設備的快速普及，據Gartner的預計到2020年物聯網設備將達到208億件，因此，基于這些IoT設備的網絡攻擊將日益凸顯。2015年，就有安全公司在可連網相機內發現了一種被稱為Conficker蠕蟲病毒的惡意軟件，借助該病毒，黑客不僅可以收集個人信息，引導下載更多的惡意程序，還可以借其變種營造龐大的僵尸網絡。而這也從側面反映出IoT制造商在生產和銷售其產品時，對其自身系統的不了解。那么對于使用者來說，其潛在危害性更可見一斑了。

同時，企業為了進一步降低運營成本也會逐步借助大量的物聯網設備來提高工作效率，而一旦物聯網設備中存在漏洞，便有可能導致廣泛的數據泄露。因此，當企業面對日益增多的物聯網設備時，又該部署哪些安全策略進行防護呢？

第一，全面防護。確保數據安全，加密的數據中心或者云端以及介于兩者之間的措施。另外終端安全、網絡安全、身份和驗證管理等方面也需要注意。

第二，設備研究。需要了解物聯網設備，數據收集和發送的源和目標、誰請求這些數據、漏洞評估和設備認證。

第三，審計網絡。在安裝設備之前做好審計。這樣能夠更好地了解設備對網絡流量的影響，并且需要評估當設備安裝完成后會有哪些影響，需要確保任何改變都在可控程度內。

第四，網絡劃分。如果不能完全相信這些物聯網設備，最好將它們放在獨立的網段中，例如VLAN劃分，這樣使其不能訪問或者干擾企業關鍵數據。

冶煉設備范文第5篇

1.物與物交流的物聯網時代

物聯網（Web3)的物與物之間交流不同于Web1的人與物交流與Web2的人與人交流，其主要區別在于：Web1的物主要指計算機，人與計算機打交道，互聯網通過計算機終端提供服務，交流之主體是人與計算機；Web2的人與人交流更凸現了實時性和多媒體特征，人們之間的通過文字、圖片、動畫、語音和視頻的形式即時信息互動，超越了人機交互界面，交流之主體是人與人（圖1）；而物聯網之物與物交流是通過傳感技術、無線傳輸技術和互聯網絡將具有感知的物品連接在一起，“形成了一個更加智慧的生產和生活體系”2，交流之主體則是更為廣泛的包括人類在內之智慧物。

2.物聯網使具有“智慧”之物成為可能

物（things）指客觀世界中萬物之總稱，“物也者，大共名也”(荀子•正名)。而物聯網中的“物”是指能夠通過網絡聯系起來的“物”，換句話說，能否實現此物與彼物的相聯，關鍵在于“物”是否具有相連的條件，即物聯網中的“物”是否具有環境感知、身份識別、信息接收和行為決策等智慧特征。只有具有這些特征的“物”構成的“智慧地球”，才可能實現物聯網中物與物的“對話”。因此，物聯網中的“物”并非是物質世界中所有的物，而是具有一定智慧之物3。智慧是指對事物能迅速、靈活、正確地理解和解決的能力4。按照這一定義，以產品類“物”為例，要使其具有“智慧”似乎是不可能的事。但是，傳感器的應用使產品有了“感覺器官”，RFID的應用使產品有了可識別的身份，再通過無處不在移動網絡使產品有了判斷和處理問題的大腦，原本無意識的物體變成了有智慧的物品。也可以說物聯網中“物”必須具有一定程度的智慧，至少要讓物聯網絡知曉你是誰（能識別）、在何處（能定位）和做什么（能感知和溝通）。

設計對象的更新：從常規智能產品到智慧型物品

從產品設計視角，為了區分常規的智能產品設計與面向物聯網的產品設計，我們將后者的設計對象稱之為“智慧型物品”。從本質上說“智慧型產品”的也屬于“智能產品”一類，但其與一般意義的上智能產品有所不同。

1.“智能”有限的智能產品

常規的智能產品也可以具有感知、決策和執行等功能，如智能導航儀、智能洗衣機和智能冰箱等。這類產品是機械、電子、信息和人工智能技術的結晶，美國西北大學教授Norman認為“由于機器的智能并不存于機器中，而是存在于設計者的大腦中；因此，當意外事件發生時，由于設計者不在場，所以機器往往就不靈了”5。機器的“失靈”并不等于機器完全沒有“智能”，而是設計者使機器所具有的“智能”不能應對“意外事件”。理由有二：第一，設計者設定的或設想的智能處理程序與實際情況不符，因為設計者的智慧總是有限的，不可能窮盡所的可能性；第二，特殊情況下超出了智能產品的應對能力，從而出現錯誤。譬如，GPS導航儀由于無法反映道路擁堵、交通管制或維護等實時情況，從而導致錯誤的導航。

2.“智能”無限的智慧物品

與常規的智能產品相比，物聯網中的“物”并不是一個孤立的人工智能產品，而是網絡中的一個節點或終端，其智能與網絡有密不可分的關系，離開了網絡，其智能成了無本之木和無源之水。以3G手機為例，如果沒有了網絡不僅不能上網，甚至電話都不能用了。另一方面，來自物聯網的智能使產品更具有智慧，如物聯網導航儀可以隨時接收實時道路情況，選擇最佳的行駛線路；物聯網冰箱會及時提示用戶購買將要用完食物，進入商家購買界面享受商家自動配送服務。從“戴物聯網‘表’保老人平安”到“‘智慧旅游’開啟智能時代”無不具有“智慧”的烙印。對于基于物聯網技術的物聯網終端產品來說，與其稱為智能產品，莫如定位于“智慧型物品”更為合適。正如前述，這種“智慧型物品”是物聯網環境下的產物，完全依賴于物聯網而存在。因而，“智慧型物品”的“智能”存在于物聯網中之中。名為Nabaztag(后更名Karotz，圖2）的無線智能兔子，法國Violet公司將其稱為首款Facebook硬件。

Karotz是為社群網絡整合打造的，具有“智能”的“智慧型物品”。當連接至互聯網時，內置網絡攝像頭可在語音識別軟件的指揮下拍攝照片，并將照片上傳至Facebook，且還能閱讀Twitter信息流和天氣播報等內容。在此基礎上Violet公司還推出了Android版和iOS版的一款應用程序，能在Android或iOS移動設備上向Karotz智能兔發送文字信息，從而讓Karotz“講話”。

從設計“智能產品”到設計“智慧型物品”，設計師的思維方式將發生變化：智能產品具有智能不再是固化的和有限的，而是動態的和可擴展的。設計者雖然不能讓產品本身的智能應對所有情況，但可以讓產品接收來自網絡的“智能”變得更加“智慧”。設計師不只是設計產品對象本身，而是要設計好產品與物聯網對接的形式和獲得智能的路徑。

設計策略的變革：從一體化解決方案到智慧解決方案

物聯網的發展和應用給人們的生活方式帶來了革命性變化，許多過去認為是天方夜談的事情，如今已變成了現實。千里之外，人們可以看到家中的情景，智能家居讓小偷們“失業”；憑借一部手機，就能遠程輕松指揮智能家居，顯示了智慧生活的神奇魅力1。顯然要實現這樣的目標，得益于革命性的“智慧解決方案”。

1.一體化解決方案產生的非“聰明”產品

“產品設計的核心是為滿足消費者的需求所提供的產品創新方案”2。這種創新方案并非是一蹴而就，而是對多個產品解決方案的評價、篩選、組合和決策，其根本目標總是為了滿足產品服務的對象——產品消費者（間接用戶或直接用戶）的需要，實現這一目標必然會涉及到產品解決方案的選擇問題。對于常規的產品設計來說，滿足用戶需求的解決方案主要立足產品對象本身，即利用產品本體所具有的特性和功能來實現設計目標。設計者基于獨立的、有界的或者封閉的產品空間，提出一體化解決方案。立足于產品本身的一體化解決方案由于受自身條件的約束，在由用戶、產品和場景構成的產品系統中，用戶始終是起主導作用的主體，產品總是為用戶服務的客體，二者的主從屬關系也總是恒定的。如家用智能洗衣機，可以自動選擇最佳的洗衣程序，但確不能保證一定能將衣物洗凈；家用智能電冰箱，可以提供最佳的食品保存溫度，但確不可能提醒用戶食品是否超過了保質期。這是因為局限于一體化的產品解決方案，由于缺乏“智慧”是不“聰明”的產品。

2.智慧解決方案催生的“聰明”產品

智慧解決方案超越了一體化解決方案的局限，將立足于產品本身的解決思路擴展到開放的物聯網空間，利用以“更透徹的感知、更全面的互聯互通、更深入的智能化為特征”1的智慧方法來實現常規產品無法企及的目標。實現智慧解決方案的基礎是物-物之間的透徹識別和全面互聯構成的有機網絡，依托的是物聯網海量、高速、實時的數據超常處理能力和系統、全面和深入的智能決策和行動技術。縱觀物聯網的主要應用領域，如智能醫療、智能交通、智能電網、智能農業、智能安防、智能建筑、智能生活和智能家居等均是采用智慧解決方案的結果。

采用智慧解決方案不僅可以構建具有“更深入的智能化”的各類智慧的應用系統，還可以設計出“聰明”的各類物聯網終端產品。正如國際電信聯盟于2005年的報告中所描繪的那樣：“當司機出現操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會告訴洗衣機對顏色和水溫的要求等”。海爾的世界上首臺物聯網冰箱，不僅可以儲存食物，而且可以通過與網絡連接，實現了冰箱與冰箱里的食品、與超市的食品、與人類之間自由溝通2。例如Wifi體重計(圖3)就像我們的便攜私人健身教練一樣，用戶可以隨時隨地、隨心所欲地咨詢健身相關資料。可幫助用戶堅持完成節食和健身計劃，還可以將數據共享到其他健身App中。憑借內置的Wi-Fi連接，可以自動記錄用戶所有的體重數據和阻抗測量值，并通過無線方式傳輸到用戶的iPhone、iPad和iPodtouch上。用戶通過下載免費的iTunesApp，便可隨時安全登錄查看完整的體重、體重指數（BMI）、脂肪和肌肉量等信息。與智慧型物品需要依賴于物聯網技術一樣，設計師要實現設計能夠理解人意圖的“聰明”產品也必將以基于物聯網的智慧解決方案為設計策略，這種設計策略采用開放的創新設計思維，體現了直接方式與間接支持、產品終端與網絡系統的交集與整合。

設計思維的轉變：從服務設計到智慧服務設計

服務設計命題的提出，為產品設計提供了一種全新的思維方式，是物質條件不斷提升的前提下，從為生存到為生活方式而設計的設計理念變革之使然。從本質上說，立足于非物質的服務設計是為了“將設計的理念融入到服務的規劃與流程本身，從而提高服務質量，改善消費者的使用體驗”3，而物聯網技術的應用和普及則為單純的服務設計轉換為智慧服務設計提供了可能性。

1.從為“一次”到“服務”之設計思維轉變

傳統意義上的產品設計主要針對用戶購買產品的“一次”，由于從“購買——使用——廢棄”全過程完全由用戶自主進行，產品提供的服務功能是在有限的設計過程中完成的，用戶的按受的服務也是在一個有界空間進行的。在服務設計之中，所謂的產品只不過是為用戶提供服務的一個節點或產品終端，設計不再囿于相對獨立的產品和不可拓展的服務。可以認為，為“一次”的設計是有限的，而為“服務”的設計是無限的。從“有限的服務”到“無限的服務”促使了設計思維的轉變與創新：首先，由于產品與服務融為一體的服務設計是“包括服務模式、商業化模式、產品平臺和交互界面的的一體化設計”1，因而這種設計必定是多學科的團隊行為，服務體系的構建需要不同背景開發人員同力完成。其二，實現“無限的服務”，需要一個合適的運作平臺，該平臺允許眾多的第三方設計公司可以在平臺上、斷更新和擴充服務功能和內容，以滿足用戶的無限需求。蘋果公司的AppStore和iTunes、GooglePlay以及諾基亞的OviStore等正是這種平臺的具體體現。

2.從為“接受服務”到為“智慧服務”之設計思維轉變

物聯網的引入使服務系統的感知服務成為可能。接受服務的對象進入服務提供環境之后，由無處不在的計算技術和網絡構成智慧系統就能夠自動識別接受服務的對象，從而提供相應的服務。如應用于北京故宮、成都都江堰、南京中山陵和杭州虎跑寺等景點的自動導游系統借助集智能多媒體導游和GPS全球定位系統，隨時感知游客所處的景點位置，自動進行詳細的講解。這種服務模式雖然只是基于物聯網技術的服務雛形，但其“智慧”特色已見端倪。基于物聯網的智慧服務系統的設計不只是對用戶需求、產品終端、計算技術和互聯網絡的整合，其服務對象和形式也將發生變化。服務對象將由消費者擴展為物聯網中的“物節點”，如汽車自動駕駛、不停車自動繳費、寵物位置定位、遠程信息采集和安全防護監控等。服務的形式將由接受服務擴展為基于感知識別的更智能的個性化“智慧服務”，如根據感知到的病人狀況，提供醫療咨詢和診治建議、根據感知到的家庭養花的物理信息（品種、濕度、溫度和養分等）提供自動養護等。物聯網的引入對服務設計注入了新的生命力，設計創新與科學技術的結合，將使真正智能化的智慧服務成為現實。

武漢僑亞百老匯信息技術有限公司利用物聯網、互聯網、無線通信等信息化技術，提出“信息化養老”服務模式，希望將智能養老服務模式延伸至老人家中。E-脈手表的服務內容涵蓋老年人生活的各個方面，包括生活照料、家政服務、康復護理、醫療保健、精神慰藉等，該方案以網絡和電話為主要實現形式，整合社會上已成熟的專業化老年服務機構力量，結合信息化終端E-脈手表和智能健康養老服務站為老人搭建了一個居家養老的信息化服務平臺2。

結語