.自動化早已不是那個自動化了

Nokia news studio on digital automation - trailer



3S MARKET你還在試圖抵擋、抵制數位化嗎?當工業 4.0 正式揭櫫傳統工業走向全數據化的當頭,繼續杯葛任何數位化,必須佩服這樣的勇氣!這篇報導,明確描述自動化行業領域也在數位化……

來源:说东道西 作者:宋华振 


工業網路如此熱潮洶湧,也引發了關於它究竟姓「工」,還是姓「網」的問題,不過,在我看來,這個問題的糾纏,多少各自還是有些「自我中心」意識的。

雖然之前我也的確觀察到 IT 界對工業的缺乏瞭解,而有些自以為是的,然而,不得不承認,ICT技術的確有非常大的潛力,為製造業創造了一些空間。

其實,如果我們都站在使用端的角度看問題—我們必須說,工業網路都是必須服務於客戶,價值的判斷和選擇實際上,由用戶體驗來決定,而另一方面,侃侃而談並非務實之道,解決問題才是王道,大概是因為 OT 端的人,一直在現場忙設備調試運行,沒時間寫 PPT。

斷代式的發展對於自動化的誤解
當然,作為一個自動化人,對於當前的形勢,也有一些意見,因為一個非常普遍的現象,人們都以「斷代史」的方式,把製造業的發展過程,順序羅列為機械化、自動化、數位化、智慧化,當然了,各種羅列不盡相同,卻顯然分明的,把自動化給列為一個過程,似乎智慧化是一個更高的過程,而自動化只是一個低級的過程

顯然,真實的工業並非如此,因為現場沒有一個純粹的自動化,而沒有機械、數位化、智慧化,也不會只有智慧化的時代,而自動化沒有了的過程,在邏輯上這也站不住腳,因為,機械、自動化控制、資訊系統、智慧應用,這往往是一個垂直的層面考量的問題,而非歷史順序的過程。

因此,不適合以「斷代史」的方式,來定義自動化在其中的角色與位置,而且,這種斷代定義,也並不符合事實中,自動化技術與智慧化技術,相互之間的融合滲透,也不能反映見天自動化公司,基本上都已經是一個綜合體的事實。


  

自動化並非是一個製造業中的斷代史,在未來,它一直處於變化中,一直在尋找數位技術、智慧技術,各種技術融合來解決生產問題,難道,自動化行業這個名字該換換了?
  
自動化遠非過去的自動化
事實上,人們總是會把自動化理解為 PLC、伺服驅動、HMI、電機,而事實上,自動化的角色不斷的在延伸,自動化行業接近現場,不斷的要去為現場解決問題,這使得自動化中的問題變得更為全面,整體,而非局部的產品概念。
  
比較顯著的幾個特徵,已經成為自動化發展的說明:
  
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自動化是一個軟體行業嗎?
越來越多的自動化企業意識到軟體的重要性,你會發現在自動化行業裡,存在著無處不在的軟體,包括幾個方面:
  
(1)基礎的RTOS,無論是 RTOS(VxWorks、QNX、μC/OS-II等)還是基於 RT-Linux,Windows Embedded,至少,缺乏操作系統的純硬體邏輯 PLC,目前已經比較少了,因為,需要在這個基礎上,運行各種開發環境、程序調度,包括多線程任務處理,不同任務等級。
  
(2)軟體工程的重要性,傳統基於邏輯的程式,一個程式員一個循環可以,但是,今天,我們要寫複雜的算法,像PLCopen PartIV 中機器人、CNC 與定位同步控制,專業庫如濾波、基礎軸與 CNC、液壓等,再高級到行業級的應用算法,都是軟體。

  
(3)開放的軟體接口:像 SIEMENS、B&R、RA這些都有針對 MATLAB/Simulink的建模仿真接口,可以機電軟體化設計,包括數位孿生技術的推進,這些都是軟體。
  
(4)數位化平台的構架:ABBAbility,SIEMENS Mindshpere這些自動化廠商已經延伸到了邊緣側、私有雲端,以及後台的應用開發、智慧算法的整合階段。
  
如果你從上面,這些軟體的角度再去看自動化,你會把自動化理解為一個只是賣PLC、電機驅動的行業嗎?
  
數位化也是自動化一直在推進的
當然,很多人把數體化,理解為 CAD、CAE、CAPP 這些軟體稱為數位化,不過,這是設計數位化部分,而另一個部分是現場營運數位化,工業數位化中最直接的就是現場總線,本身就是為了把現場的信號數位化。

首先為了便於傳輸(降低干擾),而且也是為了後面的計算處理更為直接,從最初的Modbus、CAN、Profibus、DeviceNet,CANopen,再發展到 Profinet、POWERLINK、EtherCAT、Ethernet/IP、CC-Link IE,再到今天的 OPC UA over TSN 技術,各家自動化廠商,一直在推進數位化的進程。
  
這個數位化的進程,與現場工業應用緊密相關,最初,只是為瞭解決信號控制問題,傳輸干擾抑制、接線複雜性、遠端採集與控制問題,後來隨著機器的自動化程度提高,對於運動控制、機器人等應用的需求,提出了即時乙太網技術 — 這是對較為通用的低成本網路的需求。

而借助於IT技術實現,再往後發展,隨著與管理系統的交互、機器的互聯的需求,而產生了對「資訊」的需求,以及互操作的需求,因此產生了 OPC UA,以及 TSN 為協同即時、非即時數據統一傳輸的問題。



  

OPC UA 的價值,遠非是一個互操作的規範,它是數位化中關於資訊模型、安全性、傳輸、預處理、行業都整合的規範與標準。
  
有些人反映,為什麼我們的資產管理,包括編碼尚未能夠統一,怎麼進行車間管理,我告訴他 AutoID 是 OPC UA 一個伴隨協議,可以解決這個問題,垂直行業資訊模型 — PackML、Euromap 可以解決,VDMA 還開發了機器人與視覺的協同資訊模型,包括工業 4.0 的管理殼,也基於 OPC UA 來實現。

最近和 OPC UA 基金會的朋友聊過這個話題,其實在 MES 推進中,最大的問題,在於缺乏 OPC UA 這樣的統一規範,因此,MES 項目往往會很大的工程投入,使用端代價高昂,而供應者卻也因為工程投入大,而盈利極低,大家都很艱苦,如果採用 OPC UA 就會大幅降低工程成本,數位化,也需要好的方法和工具啊!
  
數位化 - 難道不是自動化人一直在做的事情嗎?
  
這件事也很有意思,不要今天看到火熱的 AI 場景,我們就認為 AI 將要如何的重要,其實,工業裡的智慧算法,早就在進行,包括邊緣層的策略分析、路徑優化,運籌與系統工程的發展,也是數十年時間了。

包括在 PLC 裡,實現機器學習,這完全是可行的,因為今天的 PLC 早已不是當年的硬體邏輯指令的控制器了,包括像貝加萊基於 RTOS + Windows 的 PLC (可採用 C/C++ 開發)或 APROL 平台(可採用 Python 編程)都可以,因此,不能再按照傳統的眼光去看待自動化。
  
而就控制論本身,在數十年前就已經有,各種關於智慧化的模型、方法與實踐,關鍵在於「經濟性」,就像去年和幾個朋友談到某公司,把十多年前許強博士,關於驅動的智慧算法拿出來用,因為以前這樣的算法,執行所需的處理晶片成本非常高,而今天 FPGA 成本已經很低了。

因此,具有經濟性了,同樣,在過去針對具有複雜動態工況下的,多迴路 PID 耦合解耦計算,需要非常較強的處理能力,而傳統上,普通的控制器和 PC ,都沒有這樣的算力。

而建構一個高速動態計算網路,對於很多工業場景而言,又是代價高昂的。而今天 ICT 技術使得伺服器、高即時響應網路、軟體算法的測試驗證,都具有了經濟性,才能使得原本自動化領域的很多智慧化算法,能夠被真正投入產業應用。

這種應用可以有兩種模式,一種是自動化系統,借助於 AI 晶片、軟體將算法整合到本地,或者大時間顆粒的大量數據,放在雲端進行計算,這都取決於哪個更為經濟適用,而非誰的技術更牛。
  
因此,任何的創新,都是基於經濟性為先導的,技術早就存在了,甚至我們今天討論的所有這些問題,他們都會有二三十年以上的歷史淵源了,只是,隨著經濟性越來越強,這些問題才能被真正投入應用而已。
  

我們一切都服務於製造業使用者的價值創造
因此,OT 和 IT 在工業網路時代,姓什麼並不重要,一方面,相互要各自發揮自己的擅長的,並以開放的心態相互融合,在規範和標準的接口建構上下功夫,相互融合,共同解決問題。

但是,自動化也的確,並非傳統我們理解的就是PLC,伺服驅動與電機的產品,它早已與數位化、智慧化邊界模糊,正在成為製造業升級的核心力量。成為工業網路的 OICT 融合中的落地執行者。


台灣區電信工程工業同業公會


.亞馬遜 25 歲了,當年人們是怎麼看它的

Amazon is 25 years old today, here's how much has changed for Jeff Bezos



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創立於 1994 年 7 月 5 日的亞馬遜,今天已經 25 歲了。

雖然前幾天亞馬遜中國正式關閉自營紙質書售賣服務,並將停止為第三方賣家提供賣家服務。但它依然是美國線上零售巨頭、雲端服務提供商,並以 9546 億美元,位居全球市值最高的科技公司之一。

亞馬遜成立於網路剛剛起步的 1994 年,當時的傑夫 · 貝索斯需要經常回答的一個問題是「什麼是網路」。


他曾經參加了 60 場投資見面會,說服 22 人拿到 100 萬美元,接著在 1995 年推出了線上購書的網站和服務。

亞馬遜網上書店上線後,給當時的消費者帶來最大的改變,就是他們可以在網路上,隨時找到一些珍惜的書籍。

然而在此之前,人們要想獲得一本少有的書,一般需要花費人力、時間去書店尋找,甚至透過書店向出版社等管道,進行預訂。

這種在家連網上就能買書的體驗,在 25 年前真的是革命性的體驗。

就像罐頭在 1810 年由英國人彼得 · 杜蘭德發明,開罐器卻是在 1858 年才被發明出來。亞馬遜在 1995 年推出書籍網購業務時,網路支付鼻祖 PayPal 在 1998 年 12 月才創建。

當時網路支付並不發達,當時美國人透過亞馬遜買書時,可以使用信用卡支付,但需要透過撥打免費電話,告知自己的信用卡資訊,或者把信用卡資訊傳真到指定的地方。

當時亞馬遜的配送費也不便宜,除了每一單需要支付 3 美元郵費,還要為每一本書支付 0.95 美元的付費用。相比之下,如今的亞馬遜已經會為會員,或者訂單價格超過一定金額的消費者免費配送。

在 1996 年時,貝索斯曾向媒體表示,他們的訂單有 60% 來自回頭客,也就是說用戶粘度相當高。

不過當時也有人吐槽,要在亞馬遜上買一本書,所需要進行的步驟太多太麻煩了。

華爾街日報在 2013 年,曾經對多家科技巨頭的第一名員工進行了採訪,其中亞馬遜的第一名員工是 Shel Kaphan

▲ 圖片來自 GeekWire

Shel Kaphan 當時想要在網路公司工作,他喜歡看書,而且曾在實體書店工作過,因此他被線上書店的工作吸引。亞馬遜的技術基礎由他一手打造,在最初的一個月裡,他是唯一的技術人員。

剛開始 Kaphan 並沒有意識到亞馬遜的潛力,當時他覺得自己把亞馬遜的系統搭建好了以後,就會回到南方,然後偶爾登陸一下就可以。

然而公司的遠遠成長超出了他的預料,在當時連續六個季的業務量成長一倍後,Kaphan 的感受是:

好吧,不管亞馬遜會發展成什麼樣子,都比我想像中的規模要大。

隨著亞馬遜的不斷成長並在 1997 年上市,Kaphan 最終在 1999 年離開了亞馬遜。
25 年過去,亞馬遜已經擁有超過 64.75 萬員工。這個最初小小的購書網站,已經成為囊括各類商品的電商平台,並且把控著美國 42% 的紙質書和 88.9% 的電子書市場。

業務從線上零售,到收購線下全食超市,亞馬遜雲也已經佔領了全球雲服務的 40%。

誰會想到 25 年前的網站,會成為如今的科技巨頭呢?

3S MARKET你能舉例出用傳統技術與產品、傳統的想法、傳統的作法,而最後成為獨領風騷的公司嗎?終究要踏出一步,何妨做些改變,台灣需要如此!



.認知計算將如何影響製造業?

Cognitive Manufacturing with Watson IoT





來源OFweek工控网


近年來,物聯網、大數據和人工智慧等技術快速發展,並衍生出多個行業的智慧化應用,例如自動駕駛、智慧製造、智慧醫療、智慧交通等。基於數據分析和認知計算的技術,正在影響我們的生活和工作方式,為企業提供了新的競爭優勢。

在製造業中,人們的工作方式開始改變,在資訊化技術的支持下,雇主能夠與工人、客戶,以及供應商進行緊密互動,使得製造過程更協調。工廠獲得大量數據之後,透過人工智慧的方法,例如計劃、推理和學習,最終獲得最好的決策見解。

目前主要的認識技術,包括機器學習、電腦視覺和語言的認知等。語言認知能理解和生成人類語言,以便利用書面和口頭方式加速與機器的交互。而機器學習可以從數據中學習,而自動化診斷,無需精確編程。還有電腦視覺,可以從一系列圖像中挖掘、評估和理解有用資訊。

這些技術使得機器能夠理解人類行為,並能接手人類工作的一部分。透過認知電腦提供的資訊,製造商可以即時決定行動方案,最終實現最優的生產管理。

製造業的數位化未來趨勢
未來幾年工業將走向數位化,而物聯網是主要推動力之一,物聯網設備將會激增,數量會超過 100 億。而圍繞著這些設備,如何創建數據分析,改善我們的業務和生活,是至關重要的的事情。


认知计算对将如何影响制造业?


由於傳輸大量數據,傳統計算將難以跟上。處理如此大規模的數據,必需採用認知計算這樣的技術,以便管理、評估和改進資訊。認知計算是製造業向數位化轉型的一部分,採用新技術可以分階段完成,認知計算也適合這種形式。

未來工廠裡對設備的管理,是透過感測器連接和分析,從設備和生產線上,獲取各種各樣的數據,並透過認知理解,來改善勞動力和能源等資源分配,最終提高性能效率,並減少不必要的停機時間。

認識計算將在未來製造業中,起到關鍵作用,例如基於機器學習的機器人,將會成來未來工廠關注的一個重點領域。工業機器人的銷量,已經證實了未來的方向,而智慧機器人配備了感測器,易於編程,有人工智慧技術的加持下,將變得更聰明,更具響應性和自主性。

认知计算对将如何影响制造业?

認識計算帶來深刻改變
工廠希望能夠快速響應市場的變化,和客戶的個性化需求,因此需要提高生產的自動化和靈活性,新一代智慧機器人,對於柔性化生產非常有利。不久的將來,隨著機器人的功能升級,以及成本的進一步下降,智慧機器人將會在小型工廠中,廣泛採用。

认知计算对将如何影响制造业?

多年來,人們一直在研究,用電腦模擬人類大腦的工作方式,從過去的可編程系統,到現在的認知系統,利用數據挖掘、模式辨識,和語言認識等自學習算法。

認知計算也可以幫助實現靈活的自動化,例如透過自動檢測,可以預測和改善維護,防止意外停機。

先進的人工智慧技術,給製造業帶來巨大的提升,利用機器視覺認知,檢測有缺陷的組件,在設備運送到市場之,前進行處理,保證產品的良品率。無論是智慧機器人、還是視覺檢測,電腦系統的認知處理都是關鍵。

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如果將超級電腦添加到製造設備中,它可以使用採集到設備中感測器的資訊,並對電機或軸承故障等事項,進行預測分析,利用機器學習算法,更容易尋找系統性能,和動作中的故障。


台灣區電信工程工業同業公會


.在自動駕駛研發中充分發揮數據的潛能

Data Driven Development of Autonomous Driving at BMW






前言


上圖這是筆者加入小馬智行之前的一個小故事。這不斷的提醒筆者,人工智慧需要有足夠的數據量,並且充分發揮這些數據的潛能,是我們作為人工智慧公司的,一個非常重要的核心競爭力。

數據的作用
  1. 數據驅動開發:提到數據的作用,我們首先會想到,數據驅動開發,包括感知領域、行為預測領域、決策領域,需要有數據(標注好的數據),來作為我們模型訓練的糧食,和作為系統準確度評測的依據。

  1. 數據驅動決策:尤其是優先級的決策,作為創業公司我們現在想做的事情,遠遠多於我們的人力,如何把人力用在我們需要優先解決的問題上,不管在行車安全性、乘坐舒適性、車輛的營運等等,每個方面都有更重要的問題,或者次要一點的問題,需要做優先級的決策,透過對於數據的分析和處理,拿出一些有效的決策。

  1. 展現公司實力:透過對數據的分析,展示出來的結果,是可以展示公司實力的。

  1. 滿足監管要求:數據的保存、處理、分析,也是為了滿足監管的要求。

數據標注
在講數據驅動開發和決策前,先分享下關於數據標注的一些體會。

  1. 評價指標


對於數據標注來說,它的評價指標有:

團隊規模:只有你有足夠大的團隊,你才能在單位時間內,標注出你所需要的數量的數據。

效率和成本:二者間的關係,像是硬幣的正反兩面,效率是指單個人單位時間的產出量,成本是指單位產出的人力、設備、場地開銷。

品質:標注的準確度,比如標注一個雷射點雲裡,障礙物的尺寸、位置、朝向的準確度,又比如預測下一步行為的準確度。

這是大家通常所關注的三個方面,下面再講下,另外兩個很重要的點:

能力多樣性:能夠處理各種不同種類的,標注任務的能力,對地圖來說,我們需要標注車道線;對於感知來說,我們需要標交通燈、障礙物,還有行為預測所需要的標注等。

標準靈活性:各種長尾場景(如雨點,汽車廢氣等)的處理方式,在不斷的探索和更新,隨之標注的方式,也在不斷的探索和更新,如何保證在這些快速探索,和更新過程中標注團隊直接的高效溝通,不至於出現混亂,這需要花很多精力去做。

  1. 團隊構成

如下圖所示


  1. 效率提升與成本控制
技術手段:
默認障礙物大小:第一幀可以透過一些人機交互的方式,默認障礙物大小。


自動追蹤外推:接下來,比如說標注員跳了一幀,到第 3 幀,然後把車新的位置手工找到了,當再跳到第 5 幀的時候,系統就可以透過智慧算法,做到自動的追蹤外,推來找到車在第 5 幀中的新位置。


自動插值:當車在第 1 幀、第 2 幀、第 5 幀的位置,都標出來之後,系統可以做自動插值,自動找到車在第 2 幀,第 4 幀中的位置。


這裡大概看下車的整個標注過程,以及人機交互方面的技巧,透過人工智慧的方法,提高標注員的效率。

相比於車載系統,智慧標注系統所受的限制更少:

更多的可用資訊:比如在嘗試智標注,某一幀數據的時候,可以參考其後的數據幀裡的資訊;

② 更寬鬆的計算資源和時間限制。

需要注意的問題:
  • 對自動化結果的依賴,可能導致標注結果中,產生系統性偏差
  • 如何發現和辨識這些系統性偏差
  • 不同的自動化功能,產生系統性偏差的幾率和程度,各不相同
非技術手段
薪酬激勵

組織結構設計:這裡最主要的是資訊流動的結構,比如:具體的某些場景的某個細節,如何透過標注平台的某些技巧去標注,如何促進這些技巧,在標注團隊內部被高效地總結、傳播。

各工段之間成本平衡:系統化的思考,我們標準的流程分為標注、質檢、複檢等多個工段,過各工段的配合,達到整體的優化,而不是單純的只優化某個工段。

當然所有的非技術手段,依賴於標注平台,對於標注任務生命週期,與標注團隊架構、績效的管理。


  1. 系統能力


這裡的一個核心目標,是何如保證系統在大規模標注,團隊持續高頻使用的條件下,能保持穩定運行。這裡舉一個因為平台不穩定性產生的焦慮感,進而導致惡性循環的例子:
  • 保存失敗:比如標注了 5 分鐘,嘗試保存的時候失敗了。
  • 工作成果丟失的焦慮感
  • 更加頻繁地嘗試保存
  • 系統負載進一步提高
  • 系統穩定性和響應速度進一步下降
而且有些時候牽扯到外部合作商時,會進步一加劇一種情況:信任成本升高,降低長期合作意願。

這對我們提出的要求是:
① 不斷優化、提升效率

② 保持穩定、保障效率:最細微的穩定性問題,都可能導致效率下降

③ 良好的工程實踐:
  • 與線上系統隔離的完整測試環境,要求能較為準確地重現線上數據規模和數據分布
  • 分級發佈流程
  • 線上系統監控及應急處理預案

關於提升效率的 Tips:
  • 開發:實現效率優化方案
  • 測量:在實現方案後,對標注員的操作流程和節奏,進行記錄和準確復現
  • 提升:在測量和觀察中,發現可能的效率提升點,然後再循環到第一點。

數據驅動開發


上圖是我們的一個願景:先是利用機器智慧,提高人工標注效率,然後利用人工標注結果,提升機器智慧,最後再反過來利用機器智慧,提高人工標注效率,達到一個交互促進的過程。
  1. 充分利用海量標注數據
① 分布式訓練和評測系統

② 人工標注的質量是有極限的,這需要我們:
  • 對標注數據的進一步處理與修正
  • 在設計評測指標時,要考慮到標注數據常見的品質問題。避免設計出的評測指標,對於這些常見品質問題過於敏感。
  1. 數據索引平台
數據在各個維度上的分布,例如:
  • 時段和天氣
  • 道路等級
  • 障礙物種類
  • 住宅、商業區、工業區
當我有了索引平台,可以做的事情有:

標注任務篩選:基於分布上不平衡的維度,對路測原始數據的自動化初篩

訓練數據選取:按照指定的維度檢索訪問標注數據

評測數據集維護:難度和規模分級

數據驅動決策
  1. 路測事件分析

  • 問題路段
  • 問題模塊
  • 問題車輛
  • 問題時間段
  • 深入分析的工具
    1. 數據展現方式
  • 這裡我們主要面臨的挑戰:
    1. 準確性:給的數據要可靠、有說服力
    2. 實時性:每次採集的數據都可以即時更新
    3. 易用性:從介面上可以直觀的看到關鍵數據
  • 這需要我們:① 以用戶為中心,依據關鍵決策流程,不斷迭代與優化② 根據不同受眾和使用場景,提供差異化的視圖
    1. 營運團隊周會
    2. 公司高管 C-level
    3. 團隊 tech lead
  • ③ 在每個視圖中,提供最簡潔實用的圖表
    1. 在默認視圖中,提供剛剛好使用者想要的資訊,不多不少
    2. 對於每一個數據點,提供進一步深入分析的工具
  • 作者介紹宋浩,Pony.ai Tech lead。對岸中國清華大學交叉資訊研究院博士,此前任職於 Facebook 廣告分發策略優化部門。目前在 Pony.ai 負責自動駕駛數據平台與應用的技術研發。本文來自 DataFun 社區原文鏈接