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文档简介
泓域文案/高效的写作服务平台制造业数字化转型核心技术与工具说明数字化技术为企业提供了更为精准的市场需求分析工具,可以帮助企业更好地理解消费者的需求变化和市场趋势,从而推动产品设计和制造方式的创新。例如,通过虚拟仿真技术,企业可以在产品设计阶段模拟不同的生产工艺和环境,优化产品的质量与性能。数字化转型还能够促使服务型制造的兴起,企业不仅仅提供产品,还能基于数据为客户提供定制化服务,增强企业的市场竞争力。中国制造业的数字化转型进程相较于欧美市场略晚,但近年来发展迅速。政府出台了一系列政策,积极推动数字化技术在制造业中的应用,如中国制造2025计划便是其中的核心举措之一。中国在5G、人工智能、物联网等技术的应用上取得了长足进展,许多大型制造企业已经实现了生产线的数字化升级,并在全球供应链中扮演着越来越重要的角色。在制造业的数字化转型过程中,数据的产生、存储和流转频繁,涉及到大量的敏感信息。数据安全和隐私保护成为制造业数字化转型中的重要议题。企业需要确保在数字化转型过程中,生产数据、客户数据以及员工数据的安全性,避免数据泄露、丢失或被恶意攻击。随着人工智能、大数据等技术的广泛应用,如何合理利用数据,并确保合规性和合法性,也成为企业面临的关键问题。除了供应链的协同外,企业还需考虑整个产业链的整合。在制造业数字化转型的过程中,企业不仅要与传统的供应商建立合作关系,还需通过技术升级与产业链上的其他环节实现深度融合。这种产业链整合的复杂性要求企业具有很强的战略眼光和技术整合能力。如何进行跨行业、跨领域的合作,成为企业在数字化转型过程中无法回避的难题。随着国家层面对数字化转型的重视,预计将出台更多支持政策,推动制造业数字化转型的进程。能会通过财政补贴、税收优惠、金融支持等手段,帮助企业解决转型中的资金难题,提升企业数字化转型的动力。声明:本文由泓域文案创作,相关内容来源于公开渠道或根据行业大模型生成,对文中内容的准确性不作任何保证。本文内容仅供参考,不构成相关领域的建议和依据。
目录TOC\o"1-4"\z\u一、物联网技术在制造业中的应用 4二、大数据与数据分析技术 9三、云计算与边缘计算技术 14四、人工智能与机器学习 19五、结语 24
物联网技术在制造业中的应用物联网(IoT)技术作为现代制造业数字化转型的重要支撑,其核心优势在于通过将物理设备、传感器和互联网结合,形成智能化、自动化的生产系统。在制造业的应用场景中,物联网技术能够有效提升生产效率、减少资源浪费、提升产品质量,并支持智能化的设备管理与监控。(一)物联网技术在智能生产中的应用1、设备监控与远程管理物联网通过传感器和智能设备的应用,可以实现生产设备的实时监控,采集设备运行状态数据(如温度、压力、振动等)。这些数据可以远程传输至云平台进行分析,从而实现远程诊断、故障预测和维护。在设备出现异常时,系统能够及时发出预警,帮助企业减少停机时间,提高生产线的可用性和可靠性。2、智能化生产调度物联网技术能够实现生产线上的智能调度,结合实时数据对生产计划进行动态调整。通过对设备状态、原材料库存、产品需求等信息的实时掌握,系统可以自动优化生产流程,调整生产进度,确保生产的灵活性与高效性。这种智能调度不仅能提高生产效率,还能够更好地应对市场需求的变化和突发状况。3、生产过程自动化在传统制造业中,生产过程往往需要大量人工操作,且易受人为因素影响。物联网技术的应用可以实现生产过程的高度自动化,例如通过传感器实时采集生产过程中的各种参数,驱动自动化设备进行调节和控制。这一过程不仅提高了生产效率,还能在一定程度上减少人为操作的误差,提高生产质量。(二)物联网技术在供应链管理中的应用1、智能库存管理物联网技术可以通过嵌入式传感器和RFID标签,实现对库存商品、原材料的实时跟踪与管理。利用物联网设备,企业能够实现库存数据的实时更新,及时了解库存情况,避免过度储备或缺货的现象。智能库存管理系统还能根据库存数据和生产需求预测,自动下单采购,减少人工干预,提升供应链的效率。2、物流跟踪与优化通过物联网设备(如GPS、RFID标签、传感器等)的应用,企业可以实现对产品运输过程的全程监控。物联网技术能够实时提供货物的定位、运输状况、温湿度变化等关键信息,使得物流过程更加透明、可控。物流管理系统能够根据实时数据自动优化运输路线,提升运输效率,减少物流成本。3、供应链可视化与协同物联网技术使得供应链中的各环节可以实现数据的共享和协同工作。通过将各方的数据(如原材料采购、生产进度、库存状态、物流信息等)集成到一个统一的数字平台中,企业可以实现供应链的全面可视化管理。这种可视化的供应链管理能够帮助企业实时掌握供应链各环节的动态,提前识别潜在的风险和瓶颈,优化整体供应链运营效率。(三)物联网技术在质量控制中的应用1、实时监测与数据采集在制造过程中,产品的质量控制至关重要。物联网技术通过传感器和监测设备,能够实时采集生产过程中各项质量参数(如温度、湿度、压力、振动等),并将这些数据实时传输到云平台进行分析。通过数据的实时反馈,制造企业可以即时发现生产过程中的异常,进行纠正,避免不合格产品的产生。2、自动化检测与智能化分析物联网技术结合机器视觉、人工智能等先进技术,可以实现生产线上产品的自动化检测。例如,通过安装在生产线上的摄像头和图像识别系统,自动检测产品的外观缺陷、尺寸偏差等问题。同时,通过分析传感器数据和检测结果,系统能够自动判定产品是否符合质量标准,减少人工检测的误差,提高质量控制的精准度和效率。3、产品生命周期监控物联网技术不仅能在生产环节实现质量控制,还能够对产品在使用过程中的质量进行持续监控。例如,智能传感器可以实时监测产品在使用过程中的工作状态,收集相关数据并传输至云平台。这些数据可以帮助企业在产品生命周期的后期进行质量跟踪,及时发现潜在问题并进行预防性维护或召回,进一步提高产品质量和用户满意度。(四)物联网技术在能源管理中的应用1、能源消耗监测与优化在制造业中,能源消耗是影响生产成本和环保目标的重要因素。物联网技术通过对电力、气体、水等能源的实时监测,能够精确掌握各类能源的使用情况。通过采集和分析这些数据,系统能够识别能源浪费的环节,提出优化建议,帮助企业实现能源的高效利用,降低生产成本。2、智能化能源调度物联网技术不仅能监测能源消耗,还可以实现能源的智能调度。例如,在多能源的生产环境中,物联网系统可以根据需求变化自动调节各类能源的供应比例,优化能源配置。这种智能化的能源调度可以大大提高生产线的能源效率,同时减少能源浪费,实现绿色生产。3、环境监控与合规管理物联网技术通过在制造环境中安装传感器(如温湿度、废气排放监测仪等),能够实时监控环境参数。企业可以通过实时数据了解生产环境的变化,确保其符合相关环保法规和标准。当监测到环境异常或违反规定时,系统能够自动报警并采取措施。这种实时监控不仅能够帮助企业合规经营,还能提升企业的社会责任感和品牌形象。(五)物联网技术在产品创新中的应用1、智能产品开发随着物联网技术的发展,许多制造企业开始向智能产品转型。这些产品通过内嵌传感器和智能模块,能够实时采集和传输使用数据。例如,智能家电、智能穿戴设备等产品能够通过物联网技术向用户提供个性化的服务,并根据使用数据自动优化产品性能。企业可以通过对这些数据的分析,不断进行产品迭代和创新。2、产品个性化定制物联网技术的应用使得生产过程中的数据采集变得更加精确,为个性化定制提供了可能。例如,通过实时收集用户需求和偏好数据,制造企业可以根据用户的具体要求进行定制化生产。这种基于数据驱动的个性化定制不仅能提高用户满意度,还能帮助企业提升市场竞争力。3、产品智能化升级物联网技术还为产品的后期智能化升级提供了可能。通过物联网设备的持续数据采集和分析,企业可以对产品进行远程升级和优化。例如,智能家居产品可以通过软件更新实现功能扩展,智能汽车可以通过云平台更新其操作系统和功能模块。物联网技术为产品赋能,不仅提高了产品的智能化水平,还延长了产品的生命周期。物联网技术在制造业中的应用是全面且深远的。它通过提供实时数据、智能决策支持、自动化控制等功能,推动制造业实现高效、智能、绿色的生产模式。随着物联网技术的不断发展,未来制造业将更加依赖于智能化的技术和工具,从而进一步提升其竞争力和可持续发展能力。大数据与数据分析技术(一)大数据的概念与特征1、定义与背景大数据指的是在传统数据管理工具和技术无法有效处理的范围和速度下,生成并积累的庞大、复杂的数据集。随着信息技术的进步,尤其是互联网、物联网(IoT)、人工智能(AI)等领域的发展,制造业逐步面临着来自生产、供应链、设备、客户等方面的海量数据。这些数据如果能够有效采集、存储、分析和利用,将为制造业的生产优化、智能决策、市场预测等方面提供巨大的价值。2、大数据的特征大数据通常具有五个显著特征,被称为5V特征:数据量(Volume):数据量庞大,制造业中从生产过程到设备监控、客户反馈等各个环节产生的数据量巨大。速度(Velocity):数据生成和处理速度极快,生产线设备、传感器实时反馈的数据需要迅速响应与处理。种类(Variety):数据来源多样,除了传统的结构化数据外,还包括图像、视频、传感器数据等非结构化和半结构化数据。价值(Value):虽然数据庞大,但其中的有用信息和价值尚需通过有效分析来提取,合理的数据分析能带来显著的商业价值。真实性(Veracity):数据的准确性和可靠性。制造业中常常面临数据质量不高、噪声数据多等问题,数据的真实性是分析的基础。(二)大数据技术在制造业中的应用1、生产过程优化在制造业中,大数据技术可以帮助企业监控和优化生产过程。通过传感器和设备数据的实时采集,企业能够精确跟踪生产线上的每一个环节,及时发现设备故障、生产瓶颈等问题,并进行预测和调度优化。举例来说,生产线上的温度、湿度、压力等数据可以实时分析,一旦发现偏离正常范围的情况,就可以及时预警,避免质量问题的发生,提高生产效率。2、供应链管理大数据能够帮助企业优化供应链管理。通过对供应商、运输、库存、需求等多个数据源的分析,企业能够实现对供应链的精准预测和调度。通过预测需求波动,制造商可以及时调整生产计划,减少库存积压或供货不足的情况,从而降低成本,提升响应速度。此外,大数据还能通过追踪货物流动,优化仓储管理和运输路线,提高整体供应链的效率。3、产品质量控制质量控制是制造业中至关重要的一环。大数据技术通过对生产过程中各类数据的实时监控和分析,能够帮助制造商准确判断产品质量。例如,通过对产品在生产各环节的温度、湿度、振动等参数的收集分析,可以发现潜在的质量问题并进行预警。同时,数据分析还可以帮助追踪产品质量的变化趋势,从而进行改进措施的提前部署。(三)数据分析技术在制造业中的应用1、数据采集与预处理数据采集是数据分析的基础。在制造业中,数据采集通常通过传感器、RFID标签、机器视觉等技术手段实现。采集的数据需要经过预处理,如去除噪声、填补缺失值、数据标准化等,以确保后续分析的准确性。数据预处理的好坏直接影响到分析结果的有效性,因此,如何进行高效、精准的数据采集和预处理是制造业数字化转型中的一大挑战。2、机器学习与人工智能机器学习和人工智能是现代数据分析中的核心技术之一。在制造业中,机器学习可以通过历史数据对生产过程进行建模,从而预测设备故障、生产异常等问题。例如,通过分析设备的历史故障数据,机器学习模型可以识别出潜在的故障模式并进行早期预警。此外,深度学习技术还可以应用于质量检测,通过图像识别技术自动化识别产品的缺陷,减少人工检查的工作量,提高质量控制的准确性。3、预测分析与决策支持预测分析技术基于历史数据和数学模型,能够预测未来的趋势和事件。在制造业中,预测分析可以用于需求预测、设备维修、生产计划等方面。例如,通过分析历史订单数据和市场趋势,制造企业可以预测未来的市场需求,从而优化生产排程和库存管理。同时,基于大数据的决策支持系统能够帮助企业高效地做出决策,避免因信息滞后或不准确而带来的错误决策。4、数据可视化数据可视化技术可以将复杂的分析结果以图形、图表等直观的形式展示给决策者。制造业中的生产管理人员、工程师及高层管理者可以通过数据可视化工具实时了解生产线状态、设备运行情况、库存水平等关键指标,从而迅速做出调整和决策。数据可视化不仅能提高决策效率,还能增强企业对数字化转型的理解与参与。(四)制造业数据分析中的挑战与发展趋势1、数据质量问题在制造业中,数据质量的差异往往是影响数据分析效果的关键因素。设备数据、传感器数据以及生产日志等都可能存在缺失、噪声或者不一致的问题。因此,如何确保数据采集的质量,清洗和整合数据,成为数字化转型中的一大挑战。对于传统制造业企业来说,数据质量的提升不仅是技术问题,还涉及到设备的更新与流程的优化。2、数据安全与隐私保护随着数字化转型的推进,制造业企业积累了大量的生产数据、客户数据等,这些数据往往涉及企业核心技术与商业机密,必须保障数据的安全性。同时,随着数据共享与跨企业合作的增多,如何在保障隐私的前提下进行数据交换和合作,也是一个亟待解决的问题。企业需要在数据管理中加强安全防护措施,建立健全的数据安全体系,防止数据泄露和滥用。3、人工智能与自动化的融合随着人工智能技术的不断成熟,未来大数据分析将与自动化系统更加紧密地融合。例如,通过人工智能驱动的预测性维护系统,不仅能够分析数据,预测设备故障,还能自动启动相应的维修流程,避免停机和生产损失。此外,AI技术还能够在生产线自动化、质量检测、仓储管理等领域进一步提升效率,推动制造业向智能制造转型。4、边缘计算与实时数据处理在传统的云计算模式中,数据需要先传输到云端进行处理,存在延迟的情况。而边缘计算技术则能够将数据处理过程推向生产现场或设备附近,减少数据传输延迟,实现更快的响应速度。在制造业中,边缘计算能够实现实时数据采集与处理,尤其在智能制造、设备监控等场景中,能够提高生产过程的实时性和准确性。大数据与数据分析技术在制造业中的应用已经逐渐深入,从生产优化、供应链管理、产品质量控制到决策支持等多个领域发挥着重要作用。尽管面临数据质量、数据安全等挑战,但随着技术的不断进步和企业数字化转型的深入,大数据和数据分析技术的潜力将进一步得到释放,推动制造业迈向更加智能化、高效化的未来。云计算与边缘计算技术(一)云计算技术概述1、云计算的定义与特点云计算(CloudComputing)是一种基于互联网的计算方式,通过将数据存储、计算和应用服务集中于数据中心,提供按需分配的计算资源。云计算具有资源共享、按需自助服务、弹性扩展、按使用计费等特点。其核心优势包括降低IT基础设施建设和维护成本、提升计算资源的利用率、简化技术管理以及增强数据处理能力。2、云计算的服务模式云计算主要包括以下几种服务模式:IaaS(基础设施即服务):提供虚拟化的计算资源,如存储、计算能力等,用户可以自由选择和配置基础设施。PaaS(平台即服务):为用户提供完整的开发和运行平台,开发者可以在其上进行应用程序的开发、测试和部署。SaaS(软件即服务):通过网络提供应用软件,用户不需关心软件的安装和维护,直接通过互联网使用应用服务。3、云计算的应用领域云计算已经广泛应用于制造业、金融、教育、医疗等多个领域。在制造业,云计算提供了强大的数据处理能力和协同工作平台,支持企业在全球范围内进行资源调配、生产管理、物流优化等操作,提高了生产效率和供应链的响应能力。(二)边缘计算技术概述1、边缘计算的定义与特点边缘计算(EdgeComputing)是一种将计算和数据处理从云端转移到离数据源更近的网络边缘的技术。边缘计算通过在设备端、传感器端或近距离的数据中心进行数据处理,减少了数据传输的延迟,并优化了网络带宽的使用。边缘计算主要特点包括低延迟、高带宽、高可靠性、实时处理等。2、边缘计算与云计算的关系边缘计算与云计算并非相互排斥,而是相辅相成。云计算提供大规模的数据存储和深度数据分析,而边缘计算通过在接近数据源的地方进行实时计算,减少了对云端的依赖,增强了数据处理的即时性和响应速度。边缘计算的引入可以有效减轻云端服务器的负担,提高整个系统的性能和效率。3、边缘计算的应用领域边缘计算特别适用于物联网(IoT)、智能制造、智能交通、自动驾驶等场景。在制造业中,边缘计算可以帮助实时监控生产设备、优化生产流程并提升工厂的自动化水平。例如,工业设备的状态数据可以在边缘设备处进行初步分析,从而及时发现异常并采取相应的措施,减少了对云端的依赖,提升了生产线的运行效率。(三)云计算与边缘计算在制造业数字化转型中的应用1、云计算在制造业中的作用云计算为制造业提供了灵活的计算资源和先进的数据分析能力,尤其是在大数据的存储与分析、生产调度、供应链管理等方面具有重要作用。企业可以通过云计算实现跨地域、跨设备的协同工作,优化资源配置。例如,通过云计算平台,制造企业可以实时监控生产线的运营情况,分析生产数据,并进行预测性维护,从而提高生产效率并降低停机时间。2、边缘计算在制造业中的作用边缘计算能够提供低延迟的实时数据处理,适用于需要快速反应和本地决策的场景。例如,在智能制造中,机器设备生成的传感器数据可以在本地进行实时处理,快速识别故障并执行预警或自动调整,以保证生产线的连续性和稳定性。边缘计算在数据采集、实时监控、自动控制等方面发挥着重要作用,特别是在没有稳定网络连接的环境下,边缘计算可以独立运行并保持系统的高效性。3、云计算与边缘计算的协同作用在制造业的数字化转型过程中,云计算与边缘计算的协同工作可以充分发挥各自的优势。边缘计算能够进行实时数据处理和响应,减少延迟,而云计算则负责进行大规模的数据存储和深入分析。二者结合能够确保数据处理的及时性与准确性,提升制造业企业的决策能力和生产效率。例如,云计算可以对来自各个边缘节点的大数据进行深度分析,提取出有价值的见解,并将这些信息反馈到边缘设备,用于优化生产过程中的每一个环节。(四)云计算与边缘计算的挑战与前景1、技术挑战尽管云计算与边缘计算为制造业数字化转型提供了巨大的潜力,但其实施过程中仍面临一些技术挑战。云计算的安全性问题、边缘设备的计算能力限制、网络连接的不稳定性等问题需要解决。此外,数据的隐私保护与合规性问题也是不可忽视的挑战,尤其是在涉及敏感数据的行业。2、未来发展趋势随着5G、物联网、人工智能等技术的不断发展,云计算与边缘计算的结合将在制造业中发挥越来越重要的作用。边缘计算的计算能力和处理能力将不断提升,而云计算将向更智能化、个性化的方向发展。未来,制造业将通过更智能的边缘设备和云平台之间的协同,进一步推动工业自动化、智慧工厂和工业互联网的发展,实现更高效、更灵活的生产模式。3、商业化前景随着技术的不断成熟,云计算与边缘计算将在制造业中得到更加广泛的应用。通过数字化转型,制造企业能够大幅提升生产效率、降低运营成本、增强产品质量,进而提高市场竞争力。未来,云计算与边缘计算将在智能制造、供应链管理、质量控制、生产调度等方面进一步发挥关键作用,推动制造业的全面升级。云计算与边缘计算技术在制造业数字化转型中的应用具有巨大的潜力。两者的结合不仅可以提升制造业的数据处理能力和实时响应能力,还能够推动制造业向更高效、更智能、更灵活的方向发展。人工智能与机器学习在制造业数字化转型的过程中,人工智能(AI)与机器学习(ML)作为核心技术之一,正逐步成为提升生产效率、优化资源配置和推动创新的重要驱动力。人工智能通过模拟人类的智能行为,使得机器具备感知、理解、判断和决策的能力;而机器学习作为人工智能的一个分支,使得机器通过数据分析与学习,从而不断优化其性能和解决问题的能力。随着技术的不断发展,人工智能与机器学习在制造业的应用越来越广泛,从生产工艺到供应链管理、质量控制等各个环节均有着巨大的潜力。(一)人工智能与机器学习在制造业中的应用场景1、生产线自动化与优化人工智能和机器学习技术可以通过智能感知、自动化控制和优化算法,提高生产线的自动化程度和生产效率。例如,AI可以通过实时监控设备的运行状态和生产流程,及时发现设备故障或生产瓶颈,并自动调整生产策略以应对变化。在某些高度重复的生产环节,机器学习可以通过学习历史生产数据,预测生产中的可能问题,提前进行干预,从而实现精确的生产调度和资源配置。2、设备预测性维护人工智能和机器学习在设备维护方面的应用,尤其是预测性维护,极大地提高了设备的可靠性和生产的稳定性。通过对生产设备的传感器数据进行实时监控,AI能够识别潜在的故障模式,并提前发出警报,避免设备突然停机或发生重大故障。机器学习则能够通过对历史维护数据的分析,自动建立预测模型,优化维修计划,减少停机时间和维修成本。3、质量控制与缺陷检测质量管理是制造业数字化转型中的关键环节。AI与机器学习可以在产品质量控制中发挥重要作用,特别是在视觉检测和缺陷识别方面。通过机器学习模型的训练,视觉系统可以识别微小的产品缺陷,如表面裂纹、色差或不规则形状,从而实现自动化质量检测。机器学习还能够从大量的生产数据中学习到各类质量波动的规律,进而为质量改进提供科学依据和决策支持。4、智能供应链管理在制造业的供应链中,AI和机器学习能够实现智能化调度、库存管理和需求预测等功能。机器学习通过对历史销售数据、生产数据和市场需求变化的分析,能够精准预测产品需求,优化库存管理,降低库存积压和缺货风险。此外,AI技术还可以通过实时分析供应链中的各种信息,动态调整采购、生产和配送计划,提高供应链的响应速度和灵活性。(二)人工智能与机器学习的技术挑战与发展趋势1、数据问题与数据质量人工智能与机器学习的核心依赖于数据。然而,制造业中的数据往往存在分散、不完整、噪声等问题,如何收集高质量的、准确的实时数据,成为推动AI和ML技术应用的关键挑战。为了应对这一问题,企业需要加强数据管理,确保数据的准确性、完整性和一致性,同时利用先进的传感器技术和物联网设备,实现对生产过程的精准感知和数据采集。2、模型训练与算法优化机器学习模型的训练过程需要大量的高质量数据,但在实际应用中,数据的多样性和复杂性常常使得模型训练变得复杂且耗时。此外,随着生产环境的变化,模型的适应性也成为问题。为此,企业需要不断优化机器学习算法,使其能够自适应地更新和调整,从而应对不同生产场景和工艺变化带来的挑战。3、技术的可解释性与透明度在许多工业应用中,AI和ML模型往往是黑箱式的,难以解释模型如何做出具体决策。这种缺乏透明度的情况使得一些企业在采用这些技术时存在顾虑,尤其是对于高风险的决策场景(如设备维护、质量控制等)。因此,提升AI与机器学习模型的可解释性,确保决策过程的透明度和可追溯性,成为了当前技术发展的一大趋势。4、跨领域集成与系统互联制造业中,AI和机器学习技术的应用不仅局限于单一环节,往往需要跨领域的集成与系统互联。如何将生产设备、供应链、仓储物流等多个系统中的数据进行有效融合,并在不同技术层级上实现协同工作,是数字化转型中的一个重要挑战。实现系统间的无缝对接和数据流通,是推动制造业智能化发展的关键。(三)人工智能与机器学习在制造业数字化转型中的战略意义1、提升生产效率与降低成本人工智能与机器学习的应用能够显著提升制造业的生产效率。通过智能化生产调度、自动化质量检测和预测性维护,企业能够减少生产停滞时间,优化资源配置,提高生产过程的灵活性和反应速度。这些技术可以降低企业的运营成本,提升产品产量和质量,增强企业的市场竞争力。2、推动产品创新与定制化AI与机器学习技术为制造业产品的创新提供了更多的可能性。基于数据分析和智能设计,企业能够迅速响应市场变化,推出符合客户需求的定制化产品。通过对生产数据和消费者反馈的分析,AI能够预测市场趋势,指导产品设计和生产工艺的改进,从而推动产品创新,提升企业的市场适应能力。3、实现智能化决策支持在传统制造业中,决策往往依赖人工经验和直觉,而人工智能与机器学习则能通过对海量数据
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