Genius of Things: Advancing Industry 4.0 with AI and IoT
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0935-970-603 施正偉
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來源：中国物联网
數據驅動下的製造業，工業 4.0 是一個社會變革維度的概念，產生鏈將以數據為維度，進行重新劃分，大數據和雲計算技術對製造業的影響越來越重。
【工業 4.0】
工業 4.0 是在現代智慧機器人、感測器、數據儲存和計算能力實現突破的條件下，透過工業網路將供應鏈、生產過程和倉儲物流智慧連接，從而實現智慧生產的"四化"：供應和倉儲成本較小化，生產過程自動化，需求相應速度較大化和產品個性化。
在 4.0 時代，不僅製造環節的人工，將得到節省(機器人為主體的自動化生產連線，前端供應鏈管理、生產計劃(聯路接入，實施管理訂單)、後端倉儲物流管理( WMS + 自動化立體倉庫)都將實現無人化，以及較低的通路庫存和物流成本。
工業 4.0 是德國政府提出的一個高科技戰略計劃。在現代智慧機器人、感測器、數據儲存和計算能力，實現突破的條件下，透過工業互聯網將供應鏈、生產過程和倉儲物流智慧連接，從而實現智慧生產的」四化：供應和倉儲成本較小化，生產過程全自動化，需求相應速度較大化和產品個性化。
工業 4.0 的終極目的，是使製造業脫離勞動力稟賦的桎梏，將全流程成本降到較低，從而實現製造業競爭力的較大化。在 4.0 時代，不僅製造環節的人工，將得到節省(機器人為主體的自動化生產連線)，前端供應鏈管理、生產計劃(網路接入，實施管理訂單)、後端倉儲物流管理( WMS + 自動化立體倉庫)都將實現實現無人化，以及較低的通路庫存和物流成本。
回顧前三次工業革命，實際上是應用機械、電氣和資訊技術等，越來越先進的工具逐步將人力從生產中解放，從而提高生產效率、降低生產成本的過程。
工業 4.0 有一個關鍵點，就是」原材料(物質) = 資訊。具體來講，就是工廠內採購來的原材料，被貼上一個標籤：這是給 A 客戶生產的 XX 產品，XX 項工藝中的原材料。準確來說，是智慧工廠中使用了含有資訊的原材料，實現了原材料(物質) = 資訊，製造業終將成為資訊產業的一部分，所以工業 4.0 將成為最後一次工業革命。
【工業 4.0 兩大主題】
1.智慧工廠：重點研究智能化生產系統及過程，以及網路分布式生產設施的實現
2. 智慧生產：主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動，以及 3D 技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智慧化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者
【智慧工廠】
智慧工廠是在數位化工廠的基礎上，利用物聯網的技術和設備監控技術，加強資訊管理和服務；透過大數據與分析平台，將雲端計算中由大型工業機器產生的數據，轉化為即時資訊(雲端智慧工廠)，並加上綠色智慧的手段和智慧系統等新興技術於一體，建構一個高效節能的、綠色環保的、環境舒適的人性化工廠。
【智慧工廠的三大技術和特點】
三大技術:
1. 無線感測技術
2. 控制系統網路
3. 工業通信無線化
特點:
1. 製造過程管控可視化。由於智慧工廠高度的整合性，在產品製造上，包括原料管控及流程，均可直接即時展示於控制者眼前。
2. 系統監管全方位。透過物聯網概念，以感測器做連接使製造設備具有感知能力，系統可進行辨識、分析、推理、決策以及控制功能。
3.製造綠色化方面，除了在製造上利用環保材料、留意污染等問題，並與上下游廠商間，從資源、材料、設計、製造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產品生命週期管理的循環。
【智慧生產】
智慧生產是一種由智慧機器和人類專家，共同組成的人機一體化智能系統，它在製造過程中能進行智慧活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。
透過人與智慧機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在製造過程中的腦力勞動。它把製造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智慧化和高度整合化。
【雲端計算】
雲端計算是一個提供便捷的透過網路，訪問一個可訂製的 IT 資源共享池能力的按使用量付費的模式 (IT 資源包括網路、服務器、儲存、應用、服務)，這些資源能夠快速佈署，並只需要很少的管理工作，或很少的與服務供應商的交互。
簡單來說雲端計算，是一種未來資訊技術的一種主要架構，服務雲 + 消費端。雲端透過集中的資源提供各種服務，各種終端透過網路接入使用，而不是原來各自維護自己的基礎架構。
通俗的理解雲計算的"雲端" ，就是存在於網路上的伺服器集群上的資源，它包括硬體資源(伺服器、儲存器、CPU等)和軟體資源(如應用軟體、整合開發環境等)，所有的處理都在雲端計算提供商，所提供的電腦群來完成。
【雲端計算的特點】
1. 按需即取
消費者可以隨時按需使用各類雲端服務，快速交付，並且透過自助的方式，不需要提供商人工參與。
2. 隨時擴展
透過虛擬化技術，雲端服務提供商提供規模較大的資源池，服務資源，可按需隨時進行擴展和收縮。
3. 按使用付費
區別於傳統軟硬體購置的方式，雲端計算採用按使用付費的模式，讓企業IT從資本投資，轉變為更靈活的營運費用。
【雲計算的基本類別】
1. 混合雲
客戶同時使用公有雲資源和私有雲端資源，邏輯上是一個整體，可實現內部互聯，既保證了用戶的私有性，又能夠靈活使用公有雲。
2. 私有雲
客戶獨佔使用雲資源池。私有雲佈署在企業數據中心，或第三方托管場所(如電信服務商IDC機房)。
3. 公有雲
雲資源池為所有用戶共享，一般透過網路使用。
【雲端計算的服務形式】
1. 軟體及服務
SaaS 服務提供商將應用軟體，統一佈署在自己的伺服器上，用戶根據需求，透過網路向廠商訂購應用軟體服務，服務提供商根據客戶所定軟體的數量、時間的長短等因素收費，並且透過遊覽器向客戶提供軟件的模式。
2. 平台即服務
這是一種分布式平台服務，廠商提供開發環境、伺服器平台、硬體資源等服務給客戶，用戶在其平台基礎上，訂製開發自己的應用程序，並透過其伺服器和網路，傳遞給其他客戶。
3. 基礎設施服務
IaaS 即把廠商的由多台伺服器組成的 "雲端" 基礎設施，作為計量服務提供給客戶。它將內存、 I/O 設備、儲存和計算能力，整合成一個虛擬的資源池，為整個業界提供所需要的儲存資源，和虛擬化伺服器等服務。
【大數據】
21 世紀是數據資訊大發展的時代，行動互聯、社交網路、電子商務等，極大拓展了物聯網的邊界和應用範圍，各種數據正在迅速膨脹並變大。
大數據是一種規模大到在獲取、管理、分析方面，大大超出傳統數據庫軟體工具能力範圍的數據集合，具有海量的數據規模、快速的數據流轉、多樣的數據類型和價值密度低四大特徵。如果將大數據比作一個產業，那麼這種產業實現盈利的關鍵在於提高對數據的」加工能力"，通過"加工"實現數據的"增值"。
【大數據的4V特徵】
1.體量(volume)：非結構化數據的超大規模和成長，總數據量的 80~90%，比結構化數據成長快 10-50 倍，是傳統數據倉庫的10-50 倍。
2.多樣性(variety)：大戶數的異構和多樣性，很多不同形式(文本、圖像、影像、機器數據)，無模式或者模式不明顯，不連貫的語法或句義。
3. 價值密度(value)：大量的不想管資訊，對未來趨勢與模式的可預測分析，深度複雜分析(機器學習、人工智慧等)。
4. 速度(velocity)：即時分析而非批量式分析，數據輸入、處理與丟棄，立竿見影而非事後見效。
【大數據與雲計算】
雲端計算的模式是業務模式，本質是數據處理技術，數據是資產，雲為數據資產提供儲存、訪問和計算。當前雲計算更偏重海量儲存和計算，以及提供的雲服務，運行雲應用，但是卻反盤活數據資產的能力，挖掘價值性資訊和預測性分析，為國家、企業、個人提供決策和服務，是大數據核心議題，也是雲計算的最終方向。
從技術上來看，大數據和雲端計算的關係，就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數據必然無法用單台的電腦進行處理，必須採用分布式架構。它的特色在於對海量數據，進行分布式數據挖掘，但它必須依託雲計算的分布式處理、分布式數據庫和雲儲存、虛擬化技術。
雲端時代的來臨，大數據的關注度也越來越高，分析師團隊認為大數據通常用來形容一個公司，創造的大量非結構化數據和半結構化數據。大數據分析常和雲端計算聯繫到一起，因為即時的大型數據集分析，需要像 Map Reduce 一樣的框架，來向數十、數百或甚至數千的電腦分配工作。
大數據需要特殊的技術，以有效地處理大量的容忍經過時間內的數據。適用於大數據的技術，包括大規模的並行處理數據庫、數據挖掘、分布式文件系統、分布式數據可、雲端計算平台、網路和可擴展的儲存系統。304171201
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