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跟蹤分析德國工業(yè)4.0平臺(tái)的子分支

AR工業(yè)應(yīng)用 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-07-31 16:41 ? 次閱讀
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0glass認(rèn)為:工業(yè)4.0存在兩個(gè)維度,第一個(gè)是“把人變成機(jī)器”,第二個(gè)“把機(jī)器變成人”。

0glass助力工業(yè)4.0概念落地,要做的就是“把人變成機(jī)器”,讓AR智能眼鏡輔助產(chǎn)業(yè)工人的生產(chǎn)工作和培訓(xùn),把互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)延伸到一線員工的工作當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)之事:比如持續(xù)記憶、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的工作、人的大數(shù)據(jù)采集分析、即需即學(xué)的培訓(xùn)等。使工作實(shí)操、實(shí)時(shí)糾錯(cuò)、培訓(xùn)和知識傳承等無限拉近在一個(gè)平面,提高生產(chǎn)效率、降低出錯(cuò)率、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行個(gè)性化培訓(xùn)等。

“把機(jī)器變成人”,通過各類人工智能技術(shù)賦予設(shè)備和機(jī)器以智能,讓其替代人類部分和甚至全部工作,也是工業(yè)4.0重要的落地方法之一。但在各個(gè)領(lǐng)域都能完全替代人工還需要一個(gè)漫長的過程。

引言

德國工業(yè)4.0平臺(tái),仍然在孜孜不倦地深耕技術(shù)細(xì)節(jié)。一段時(shí)間以來,在工業(yè)4.0的大背景下,人們漸漸意識到,要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化,除了技術(shù)驅(qū)動(dòng)的自下而上的方法外,還必須通過自上而下的驅(qū)動(dòng)方式。這種自上而下方法的起點(diǎn)是業(yè)務(wù)場景,從而衍生出很多的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。而這些實(shí)例是獲得新產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)以及標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。

德國工業(yè)4.0平臺(tái)構(gòu)建了一個(gè)“基于價(jià)值服務(wù)VBS(value-based Service)”的工業(yè)4.0子體系,已經(jīng)完全向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)靠攏,進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)對標(biāo),而且重點(diǎn)是從業(yè)務(wù)場景層面出發(fā)。因?yàn)閷τ诩夹g(shù)用戶而言,這些業(yè)務(wù)場景本身已經(jīng)存在而且具體化了。

技術(shù)層面的實(shí)例如何描述

如何在技術(shù)層面上,以實(shí)例的形式描述參與者與技術(shù)系統(tǒng)的相互作用?德國工業(yè)4.0平臺(tái)之一的目標(biāo)是,按照以下的一個(gè)簡單原則的邊界條件,找到合適的抽象實(shí)例描述的標(biāo)準(zhǔn)。

☆ 作者團(tuán)隊(duì)以外的人員可以理解;

☆ 應(yīng)用場景保證完整性(規(guī)定的80%);

☆ 頁數(shù)不要太多(每個(gè)應(yīng)用場景不超過20頁)。

這樣讀者就可以更好地理解企業(yè)與技術(shù)視角之間差異的用戶,以簡化制造業(yè)數(shù)字化背景下的各種討論。

基于價(jià)值服務(wù)的應(yīng)用場景

通常情況下,產(chǎn)品供應(yīng)商向客戶交付產(chǎn)品,但不會(huì)從客戶對產(chǎn)品的使用中獲得任何反饋(參見工業(yè)百條“產(chǎn)品孤兒”)。基于價(jià)值的服務(wù)應(yīng)用場景是基于一個(gè)創(chuàng)新的假設(shè),即未來交付的產(chǎn)品將連接到一個(gè)服務(wù)平臺(tái),客戶使用產(chǎn)品的反饋數(shù)據(jù)將提供給服務(wù)平臺(tái),基于使用數(shù)據(jù),服務(wù)提供商可以向客戶提供(數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的)增值服務(wù)。圖1表示了其中的利益相關(guān)者,底層價(jià)值網(wǎng)絡(luò)以及從客戶到服務(wù)平臺(tái)的新信息流,這些便是新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)的基礎(chǔ)。

圖1 基于價(jià)值的服務(wù)應(yīng)用場景價(jià)值網(wǎng)絡(luò)

從商業(yè)視角而言,圖2說明了如何應(yīng)用如圖1所示的基于價(jià)值的服務(wù)的應(yīng)用場景。在此考慮的產(chǎn)品是一臺(tái)機(jī)器設(shè)備。為便于區(qū)分,這里用兩種不同顏色表示兩個(gè)不同的業(yè)務(wù)利益相關(guān)者:設(shè)備供應(yīng)商(綠色)Supplier of machines和設(shè)備使用者(橙色)Operator of machines。

圖2 從產(chǎn)品孤兒到產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

應(yīng)用場景引入了兩個(gè)額外的業(yè)務(wù)角色:服務(wù)平臺(tái)的運(yùn)營商和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型服務(wù)的供應(yīng)商。要討論未來誰將完成這些額外的業(yè)務(wù)角色?,F(xiàn)有的商業(yè)利益相關(guān)者,即機(jī)器的供應(yīng)商或機(jī)器的操作者,可能會(huì)完成這些角色,但其他業(yè)務(wù)利益相關(guān)者也可能會(huì)這樣做。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)邏輯與角色

對于一個(gè)在規(guī)劃的系統(tǒng),即IIoT系統(tǒng)中,具有如圖3所示的通用邏輯結(jié)構(gòu)。

邏輯結(jié)構(gòu)的中心是一個(gè)服務(wù)平臺(tái),分為三層:設(shè)備連接層、基礎(chǔ)設(shè)施層和應(yīng)用層。在應(yīng)用層中,包含各種應(yīng)用。這些應(yīng)用程序往往不需要特別的編程技術(shù),可以通過配置庫中提供的功能模塊來創(chuàng)建應(yīng)用程序,而不必反復(fù)編輯。

圖3 基于價(jià)值服務(wù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

對基于價(jià)值的服務(wù)應(yīng)用場景,需要9種角色,可以分為三個(gè)類別。

圖4 角色分工

第一組角色,與資產(chǎn)的使用有關(guān)。這些角色與今天的典型設(shè)置非常相似,尤其是在制造業(yè)中,機(jī)器被認(rèn)為是非常典型的資產(chǎn)。

☆ 設(shè)備使用者(Operator of an asset):設(shè)備使用者通常指的是機(jī)器或整個(gè)工廠;

☆ 生產(chǎn)經(jīng)理(制造公司)(Production manager):管理整個(gè)制造過程(生產(chǎn)的計(jì)劃和調(diào)度);

☆ 設(shè)備供應(yīng)商(Supplier of an asset):有形資產(chǎn)的供應(yīng)商;

☆ 設(shè)備集成商(Asset integrator):通過服務(wù)平臺(tái)的連接層和設(shè)備本身提供的功能,將設(shè)備連接到服務(wù)平臺(tái)。

第二組角色,與服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施層以及服務(wù)平臺(tái)的整體使用有關(guān):

☆ 功能模塊的開發(fā)人員:通過服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施層提供的開發(fā)功能;

☆ 服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營商(Operator of the service):管理和運(yùn)營服務(wù)平臺(tái)提供的所有功能。包括支持和咨詢活動(dòng),以便不同層級服務(wù)平臺(tái)的使用;

☆ 計(jì)算資源(Computing resource):云計(jì)算或者本地計(jì)算能力。

第三個(gè)集群,包含與基于功能模塊配置的應(yīng)用程序相關(guān)的角色:

☆ 設(shè)備使用顧問(Asset user advisor):一個(gè)專家角色,將連接設(shè)備使用數(shù)據(jù)的技術(shù)分析的見解轉(zhuǎn)換為建議,作為一種向設(shè)備使用者提供的服務(wù)。

值得注意的是,這些角色有可能是同一個(gè)人擔(dān)任。

業(yè)務(wù)活動(dòng)與具體實(shí)例

業(yè)務(wù)活動(dòng)可以分為技術(shù)和商業(yè)。技術(shù)活動(dòng)細(xì)分為兩類:第一類活動(dòng)與工程相關(guān),涉及到設(shè)置、重新配置資產(chǎn)和IIoT系統(tǒng);第二類活動(dòng)與運(yùn)營相關(guān),資產(chǎn)和IIoT系統(tǒng)的使用和維護(hù)。

以“設(shè)備連接”活動(dòng)為例。最早的觸發(fā)動(dòng)機(jī)是,此活動(dòng)將由生產(chǎn)經(jīng)理以明確的方式發(fā)起、設(shè)計(jì)和調(diào)度。這里需要定義數(shù)據(jù)從設(shè)備到服務(wù)平臺(tái)的轉(zhuǎn)換要求。

圖5 設(shè)備連接的流程

工作流程:

☆ 任務(wù)1“根據(jù)產(chǎn)品經(jīng)理的要求定義要傳輸?shù)椒?wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)(包括傳輸協(xié)議)”:角色-資產(chǎn)集成商和供應(yīng)商;

☆ 任務(wù)2“將設(shè)備連接到服務(wù)平臺(tái)(包括提供配置功能以在服務(wù)平臺(tái)上模擬顯示資產(chǎn)整個(gè)生命周期的管理)”:角色-設(shè)備集成商;

☆ 任務(wù)3“提供對設(shè)備使用數(shù)據(jù)的訪問”:角色-服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營商;

☆ 任務(wù)4“驗(yàn)證設(shè)備連接”:角色-設(shè)備集成商、服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營商、設(shè)備供應(yīng)商;

☆ 任務(wù)5“接受設(shè)備連接”:角色-設(shè)備集成商和生產(chǎn)經(jīng)理。

在這個(gè)過程中,設(shè)備到服務(wù)平臺(tái)的連接必須以“自主配置”的方式實(shí)現(xiàn)。設(shè)備的重新配置,會(huì)引起連接的調(diào)整(目前通常由設(shè)備使用者執(zhí)行),在以前這是一件非常耗時(shí)麻煩的事情。而今天,如果設(shè)備使用者執(zhí)行重新配置,可以在沒有設(shè)備集成商的幫助下,完成設(shè)備連接到服務(wù)平臺(tái)。

服務(wù)平臺(tái)的連接層,必須讓設(shè)備集成商可以在沒有其他角色幫助的情況下測試設(shè)備的連接(當(dāng)然如果有問題,可以請求服務(wù)平臺(tái)的運(yùn)營商提供支持)的功能。

同樣在“設(shè)備重新配置”、應(yīng)用配置等一系列的活動(dòng)中,都要有明確的流程和約束條件。例如“設(shè)備重新配置”(包括管理消耗品,輔助材料和供應(yīng)商材料),最基本的要求是,設(shè)備與服務(wù)平臺(tái)的連接必須便于配置,這樣在后續(xù)更改配置的過程中,只有重新配置原始狀態(tài)的請求時(shí),才有必要向設(shè)備集成商求助。

小記

本文對德國工業(yè)4.0平臺(tái)的一個(gè)子分支進(jìn)行了跟蹤分析。其結(jié)果令人嘆服。德國嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?a target="_blank">工程師精神,再次得到了驗(yàn)證。在頂層框架與一線實(shí)踐上,二者取得了完美的融合。既有頂層視角,又有工程實(shí)踐。這種結(jié)合,打破了我們對于德國擅長制造機(jī)器的看法。在如何構(gòu)建一個(gè)機(jī)器群的生態(tài)上,德國人三年來的實(shí)踐,超過我們的想象。而且值得注意的是,德國工業(yè)4.0平臺(tái)不僅僅在跟美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC對標(biāo),也在積極跟日本的工業(yè)價(jià)值鏈IVI進(jìn)行用例對接。而中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則似乎獨(dú)立創(chuàng)造了一個(gè)空曠的語境。德國面向未來、面向國際合作、面向應(yīng)用實(shí)踐的頂層設(shè)計(jì),值得當(dāng)下中國工業(yè)界深入、再深入的思考。

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