基于物聯(lián)網(wǎng)的智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)思路分析

（安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 合肥 230011）

0.引言

在全球信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展下，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又一次推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)與科濟(jì)的發(fā)展浪潮，并被許多國(guó)家和各界人士所重視。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)下，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的快速發(fā)展，使機(jī)械產(chǎn)品逐漸向著智能化的方向發(fā)展，并且智能化程度也越來越高，而在機(jī)械設(shè)計(jì)中，模糊理論的應(yīng)用為智能機(jī)械的設(shè)計(jì)起到了極大的作用。如何利用物聯(lián)網(wǎng)來對(duì)智能機(jī)械模糊理論的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思路的創(chuàng)新與改革，也成為我國(guó)重要的研討課題。為此，本文便基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能機(jī)械模糊理論的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的改革與創(chuàng)新。

1.物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是一種能夠通過傳感器或傳感系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)物體之間互連的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)的使用能夠使物體之間實(shí)現(xiàn)通信與信息轉(zhuǎn)換，并利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行各種信息服務(wù)與應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的作用在于它能夠?qū)崿F(xiàn)信息系統(tǒng)與物理世界間有效聯(lián)系，通過采用RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)、傳感技術(shù)、定位技術(shù)等各種通信傳感技術(shù)來按照預(yù)先設(shè)置的協(xié)議，使所有物體都能與信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并使這些物體能夠成為信息處理系統(tǒng)中的參與者，從而實(shí)現(xiàn)信息空間與物理空間的有效結(jié)合，以便通過這些智能物體的有效交互來從信息網(wǎng)絡(luò)中收集到任何相關(guān)信息。物聯(lián)網(wǎng)由傳感網(wǎng)與泛在網(wǎng)組成，傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的感知系統(tǒng)，相當(dāng)于人體系統(tǒng)中的感知神經(jīng)，在傳感網(wǎng)中分布著大量的傳感節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體的感知、計(jì)算與通信，這些傳感節(jié)點(diǎn)以自組織的方式構(gòu)成，并協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)對(duì)物理世界中的海量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集與處理，從而使物聯(lián)網(wǎng)具備了對(duì)物體的全面感知功能。而泛在網(wǎng)則是一種廣泛分布的網(wǎng)絡(luò)，通過泛在網(wǎng)的使用，能夠使人在任意的時(shí)間與地點(diǎn)下利用泛在網(wǎng)來獲取物體信息，可以說，泛在網(wǎng)具備大通信功能，它不僅包括家庭，還包括各個(gè)企業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)的信息化網(wǎng)絡(luò)，對(duì)泛在網(wǎng)的充分挖掘，并對(duì)新型技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)物體（包括人）的信息獲取、存儲(chǔ)、傳遞、決策、認(rèn)知等各種功能的服務(wù)，可以說，從內(nèi)涵上相比，泛在網(wǎng)要比物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵更加廣泛。而從覆蓋范圍上相比，泛在網(wǎng)的范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的范圍則又大于傳感網(wǎng)。

2.物聯(lián)網(wǎng)在智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)中的重要性

2.1 物聯(lián)網(wǎng)能夠提高智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)的可靠性

在智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)過程中，智能機(jī)械的設(shè)計(jì)都是通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或是根據(jù)概率計(jì)算的方式來保證智能機(jī)械的可靠性。模糊理論設(shè)計(jì)能夠把智能機(jī)械設(shè)計(jì)中的某些變量看成隨機(jī)變量，并利用模糊理論來對(duì)這些數(shù)據(jù)的安全影響進(jìn)行考慮，由于這些變量具備隨機(jī)性變化，因此這也會(huì)給智能機(jī)械的可靠性帶來嚴(yán)重影響，通過對(duì)智能機(jī)械的各個(gè)變量進(jìn)行分析，利用模糊理論能夠確保對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而使智能機(jī)械的真實(shí)性得到完全反映，并以此為智能機(jī)械的設(shè)計(jì)提供更多的設(shè)計(jì)信息。而物聯(lián)網(wǎng)在智能機(jī)械模糊理論中的應(yīng)用，能夠?yàn)槟：碚撎峁┻@些準(zhǔn)確的變量，使其在智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)過程中能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)所提供的準(zhǔn)確變量來進(jìn)行概率計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，從而有效確保了這些數(shù)據(jù)的安全性，并能更加真實(shí)的反映出這些變量給智能機(jī)械的安全性帶來的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能機(jī)械真實(shí)性的完全反映，并為智能機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了更多的設(shè)計(jì)依據(jù)。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)能夠?yàn)槟：碚撎峁┲悄軝C(jī)械的各個(gè)變量，并能確保這些變量的準(zhǔn)確性，從而提高了智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，并使其能夠根據(jù)計(jì)算結(jié)果來精確的算出智能機(jī)械的零件尺寸、大小及使用期限，從而極大提高了智能機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)的功能性

智能機(jī)械的功能性是其本身的價(jià)值所在，而在智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)過程中，也是以智能機(jī)械的功能性進(jìn)行設(shè)計(jì)的，智能機(jī)械模糊理論能夠根據(jù)智能機(jī)械中的材料、結(jié)構(gòu)荷載、零件尺寸及材料強(qiáng)度等各個(gè)已知參數(shù)，并按照其功能性進(jìn)行分析，通過概率分布統(tǒng)計(jì)來對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)智能機(jī)械的已知量及已知條件，利用概率公式來對(duì)內(nèi)部變量進(jìn)行分析，并進(jìn)一步確定出該智能機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件尺寸、形狀及使用期限。雖然模糊理論設(shè)計(jì)能夠算出智能機(jī)械的內(nèi)部零件及構(gòu)造，但卻并不能保證組裝后的智能機(jī)械具備功能性。而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)χ悄軝C(jī)械的功能性進(jìn)行感應(yīng)，并通過傳感網(wǎng)來對(duì)其功能性信息及參數(shù)進(jìn)行收集，利用泛在網(wǎng)對(duì)該智能機(jī)械功能性的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索與分析，以此為模糊理論提供可靠的數(shù)據(jù)支持，使智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)過程中，能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)提供的相關(guān)功能性信息及各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)來對(duì)該智能機(jī)械的各個(gè)變量及參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與概率公式計(jì)算，從而在準(zhǔn)確計(jì)算出智能機(jī)械內(nèi)部構(gòu)造的零件尺寸及使用期限的同時(shí)，提高了智能機(jī)械的可靠性，并能在確保智能機(jī)械具備較高可靠性的同時(shí)，還能滿足智能機(jī)械的功能性要求。由此可知，物聯(lián)網(wǎng)在為智能機(jī)械模糊理論提供可靠變量及數(shù)據(jù)支持以外，還能有效確保智能機(jī)械的功能性，以此實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械的自身價(jià)值。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)思路分析

3.1 智能機(jī)械模糊區(qū)間模型構(gòu)建的設(shè)計(jì)思路

在對(duì)智能機(jī)械模糊區(qū)間模型進(jìn)行構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí)，模糊因素是智能機(jī)械結(jié)構(gòu)分析中的不確定性表現(xiàn)，而利用模糊因素來對(duì)智能機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)也成為機(jī)械設(shè)計(jì)中的共通點(diǎn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，智能機(jī)械中的材料性能、零件尺寸、荷載力及安全壽命等各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)存在許多具備隨機(jī)性變化的參數(shù)，而模糊理論則是將這部分隨機(jī)性變化的參數(shù)作為模糊參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理。如果智能機(jī)械的可供參數(shù)較少，或者是受到其他客觀因素制約而造成無法進(jìn)行模糊參數(shù)的收集，設(shè)計(jì)人員則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來對(duì)其進(jìn)行模糊判斷與評(píng)估，以此來使評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)能夠得到相應(yīng)的明確。此外，模糊理論還能夠?qū)υu(píng)價(jià)對(duì)象中的相關(guān)因素進(jìn)行模糊處理，并通過模糊運(yùn)算的方式來得出評(píng)價(jià)結(jié)果，然后以評(píng)價(jià)結(jié)果作為參考來構(gòu)建出模糊區(qū)間模型。而在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，通過傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)智能機(jī)械各項(xiàng)隨機(jī)性變化參數(shù)的收集與處理，并利用泛在網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械中各個(gè)零件的聯(lián)系與交互，能夠使這些變化參數(shù)的收集更加全面，使參數(shù)的處理變得更加準(zhǔn)確，從而減少了設(shè)計(jì)人員需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來對(duì)其進(jìn)行客觀判斷，避免了判斷的失誤性，并能為智能機(jī)械模糊區(qū)間模型的構(gòu)建提供可靠的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，使智能機(jī)械設(shè)計(jì)變得更加合理。

3.2 智能機(jī)械模糊優(yōu)化數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的設(shè)計(jì)思路

在智能機(jī)械設(shè)計(jì)中需要利用模糊理論來構(gòu)建出數(shù)學(xué)模型，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)智能機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在智能機(jī)械數(shù)學(xué)模型構(gòu)建中，模糊理論能夠?qū)χ悄軝C(jī)械的目標(biāo)函數(shù)、約束條件及設(shè)計(jì)變量等相關(guān)模糊參數(shù)之間的關(guān)系及可能性進(jìn)行充分考慮，并利用構(gòu)建出的數(shù)學(xué)模型來對(duì)這些變量的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確描述。而基于物聯(lián)網(wǎng)來對(duì)智能機(jī)械數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建，則可以通過射頻識(shí)別技術(shù)、定位技術(shù)、傳感技術(shù)等來對(duì)智能機(jī)械中的約束條件、設(shè)計(jì)變量及目標(biāo)函數(shù)等相關(guān)模糊參數(shù)進(jìn)行收集與處理，并對(duì)其關(guān)系進(jìn)行分析，然后利用模糊理論來對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而使智能機(jī)械所構(gòu)建出的數(shù)學(xué)模型更能準(zhǔn)確的表達(dá)出這些模糊參數(shù)之間的關(guān)系。其中，對(duì)智能機(jī)械的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建公式為Z=（z1,z2,z3...za）tmin F（Z）gj（Z）≤0(j=1,2,3,...,m)該數(shù)學(xué)模型構(gòu)建公式中，Z 是 n 維的設(shè)計(jì)變量，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對(duì)該設(shè)計(jì)變量進(jìn)行收集，而gj（Z）是利用模糊理論求出的第j個(gè)模糊約束函數(shù)，而F（Z）是利用模糊理論求出的模糊目標(biāo)函數(shù)。

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，土陶時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器石代、機(jī)械時(shí)代及電子時(shí)代的到來，石器在漫長(zhǎng)的歲月長(zhǎng)河中，大浪淘沙，逐漸退出了人類第一生產(chǎn)工具的歷史舞臺(tái)。但是，人類并沒有忘記石頭在人類進(jìn)化過程中的歷史作用和功績(jī)，將其作為一種圖騰而世代流傳。

3.3 智能機(jī)械模糊GO法分析與運(yùn)算的設(shè)計(jì)思路

物聯(lián)網(wǎng)在智能機(jī)械模糊GO法分析與運(yùn)算設(shè)計(jì)中也同樣起到重要作用，由于模糊GO法是依據(jù)符號(hào)的信號(hào)流與模糊構(gòu)圖進(jìn)行分析與運(yùn)算的，而操作符號(hào)主要是用于表示智能機(jī)械中各個(gè)單元的功能及輸出輸入間的邏輯關(guān)系。信號(hào)流則是用于表示智能機(jī)械各單元輸入輸出和各個(gè)單元之間的相互聯(lián)系，從其信號(hào)流屬性表現(xiàn)形式來判斷出智能機(jī)械的狀態(tài)概率及概率值。在智能機(jī)械模糊理論中，所采用的模糊GO法能夠?qū)χ悄軝C(jī)械的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、范圍及功能進(jìn)行收集，并通過建模的方式來進(jìn)行分析。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，通過FRID射頻識(shí)別技術(shù)及感應(yīng)技術(shù)能夠?qū)χ悄軝C(jī)械各單元輸入輸出的信號(hào)流進(jìn)行準(zhǔn)確感應(yīng)，并通過現(xiàn)代化手段使信號(hào)流轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形的方式來建立模糊構(gòu)圖，從而極大方便了模糊GO法的使用，并且提升了獲取的信號(hào)及信號(hào)流的準(zhǔn)確性，使模糊GO法能夠?qū)χ悄軝C(jī)械進(jìn)行更可靠的分析與運(yùn)算。

4.結(jié)語

總而言之，基于物聯(lián)網(wǎng)來對(duì)智能機(jī)械模糊理論的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析，能夠?yàn)橹悄軝C(jī)械模糊理論的設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而使模糊理論的評(píng)價(jià)結(jié)果更加可靠、準(zhǔn)確、客觀，提高了智能機(jī)械的可靠性，并進(jìn)一步保證了智能機(jī)械的功能性要求。因此，在智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對(duì)智能機(jī)械模糊理論設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析和驗(yàn)證，并大力推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能機(jī)械模糊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以此確保智能機(jī)械設(shè)計(jì)能夠得到最大程度的優(yōu)化。