董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

访客 科技探索 2018-04-03 00:00:00

聚焦信息技术领域为产业发声

导读

新技术的出现往往是革命性的,这种革命首先改变的是人的思维,结果是秩序解构,利益的重分。装备物联网技术的快速发展,为大型装备故障诊断、故障预测和健康管理的智能化水平提升,提供了重要的技术支撑,为产品全生命周期管理提供了新的实现路径。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。

这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。装备物联网,就是把一个个装备都连接起来,让它们之间互相传递信息。那么连起来以后到底有什么用呢?事实上物联网本来就是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。装备物联网可以支撑的应用很多,大型装备的全生命周期管理,就是其中最重要的一个。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

对于大型装备的故障诊断、预测、和健康管理是产品全生命周期管理的重要内容。就像人生病了需要看病,首先就需要诊断,虽然还没生病,但身体已打不起精神来,亚健康了,就会找中医调理调理。

这些大型装备、设备产品也一样,坏了就需要诊断清楚,出了什么问题,对症下药进行修理,“亚健康”了就得对其进行故障预测,进而提出健康管理策略,进行预防性维修维护,比如用在某装备的关键核心部件出现了一个微小裂纹,当前并不影响使用。但当裂纹生长到一个程度,也许就会带来意想不到的灾难和不可预估的损失。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

有的情况下,维修和维护需要考虑经济成本,这也是很多生产厂家头疼的问题。比如派出去的维修人员前脚刚离开,后脚就接到了同一用户的报修请求,导致企业售后服务不堪重负。再比如风力发电机的维修,它们基本安装在山上,或者戈壁、海岛这些比较偏远的地方。如果其中有一台坏了,其他的没坏,但是经过我们的评估,可能“亚健康”了,在修理这台设备的同时就可以把周边的“同伴”们一起进行“组维护”。

总的来说,就是通过装备物联网实时监测获取的设备运行状态大数据,研究产品的退化和故障建模方法和技术,预测产品的故障率、运行状态和剩余寿命等指标所反映的产品“健康”水平,并以此为依据研究产品的最优维修决策模型,寻找既保证系统安全可靠又经济的最优维修方案,对产品进行合理有效的维护维修和健康管理。

但大型装备、设备产品的故障诊断、预测与健康管理的快速发展,最重要的是新一代信息技术的坚强支撑。装备物联网、大数据的出现让产品的全生命周期管理提到了一个更高的轨道运行。与传统相比,在学术思维、研究方法、研究对象、预测目标等都发生了巨大的变化,让以往的很多难题得到了更好的解决,当然也提出了许多新的技术挑战。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

董增寿教授

另外针对装备物联网的应用,我提出一些自己的看法:

新一代信息技术有两个层面的问题,一个是自身关键技术的发展,二是利用这些技术能做什么?对于绝大多数企业来讲是应用。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

物联网从技术架构上来看,可分为三层:感知层、网络层和应用层。整体来说还是个平台,包括云计算、大数据这些都是平台。就类似电脑上使用的操作系统,我喜欢把这些平台统称为“智能工业”,在之前,电脑用的都是平台。

等出来后,之前在平台上运行的软件都不能用了,因为平台升级了,应用软件不升级,那这些软件就没有存在的意义了。而且有了新的应用后,会实现更加科学强大的功能。

比方说,过去汽车坏了怎么修?可能是找一些不够专业的修理厂或者经销商然后再联系厂家。现在都是去店修,甚至平时不需要修理,日常维护就够了。但是现在依然存在问题,比如汽车都是公里进行一次保养。但是,每个人的使用情况和损坏情况不一样,比如气候、路程、环境、大气质量不同,为什么是“公里”进行保养?

这其实是来源于一个过去的经验,那这样就可能存在过保养或者欠保养的问题,有的车可能公里就需要保养了,有的公里也没事。如果我们新的应用顺利实现,那么我们的生活方式即将发生很多改变。前面讲的这个例子就是“视情维修”,也就是按照技术状况作为维修时机控制标准,为发现潜在故障而进行的维修活动。

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以上讲的实际上就是健康管理(),这个词是从医学领域借用过来的,是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案。

系统可以预测未来一段时间内系统失效可能性以及采取适当维护措施,一般具备故障检测与隔离、故障诊断、故障预测、健康管理和部件寿命追踪等能力,像管理人体健康一样,对整个系统进行健康管理。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

未来,每一辆卖出去的产品,不管是在国外还是国内、山里或者城里,厂家都可以随时关注这台车。一旦出现问题,厂家可以给一些建议,然后通过物联网就可以传回去,甚至还可以进行自维护。比方说汽车润滑不足,我们提前在一些容易缺少润滑的地方,加装伺服系统。通过远程大数据分析,需要润滑的时候就可以自动工作,达到智能维护的目的。

因此我认为,除掉为数很少的企业应该关心平台本身技术的发展外,绝大多数企业还是应该把目光聚焦到应用上,聚焦到如何利用新一代信息技术发展与自身特点相适应的应用上去。

自然科学的发展遵循哲学辩证思想,要协同发展,不能走极端,技术也是如此,比如云与边缘。

经过这么多年的自然科学发展,很多东西都容易走极端,比如之前年温家宝总理提出物联网之后,很多学界、产业界都一哄而上。但是后来就出现了一个低谷,因为做不动了。

一个原因是我们的传感器在我国的生产水平比较落后,制约了发展。第二个原因是中间的传输问题,当时的网络是,是为了满足为人与人之间联结的,而不是人与物或者物与物,所以发展不动了,再后来,又开始热了,业界又把今年称作“物联网元年”。这个就跟人工智能的发展趋势一样,历史上也曾经很热,沉寂了很多年后,又开始热了。这些都是技术在产业界的一个狂热现象,自然科学研究不能走极端,一定要协同发展。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

比如,我们团队开发的基于可信技术的物联网故障诊断智能终端,用于工程车辆故障诊断和预测的。当时人们的思维习惯是把采集到的数据,一股脑儿送到云端,进行云端处理。当时我就想,我的目的是诊断,简单的,能在边缘端诊断的,为啥非得送到云端,而且云端随时都在接受着所有产品传输回来的数据,传输、存储、处理的压力很大。

就好比人得了感冒,虽然普通人不具备专业知识,但是这些症状很典型,基本自己就可以诊断出感冒。只有疑难杂症或者需要仪器设备检查的、需要更加专业的医生进一步诊断的,才需要去拥挤的医院。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

与此类似,我们的智能终端本身带有芯片,那我只要把单台设备的典型症状诊断清楚,把诊断结果送回云端就可以了,这样也达到了为厂家的设计制造提供参考的目的。后来才知道这其实就是“边缘计算”。当时我自己这么做了,但没有总结梳理这种边缘计算的思想。我认为做研究、做设计需要实事求是,自然科学研究不应该像赶集一样,一哄而上,要辩证地、理性地看待。

新技术的出现往往是革命性的,这种革命首先改变的是人的思维,结果是秩序解构,利益的重分。不关注新技术,也许您的饭碗就丢了

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

新一代信息技术的出现,势必会支撑一大波应用的升级,在升级过程中最残酷的就是原来产业链的秩序解构,利益的重分,不关注新技术,也许您吃了多年的蛋糕走着走着就丢了。

如今技术的进步日新月异,我相信基于新一代信息技术的产品全生命周期管理技术,在未来的几点后将得到快速的发展和广泛应用。大家想想这时候会发生什么?就会把原本属于维修维护的一些下游小公司吃掉,或者大力压缩了它们的利润空间,因为这时候产品所有的运行数据通过物联网已经回到了制造厂家,加上他们本身拥有的设计、制造基础,使得制造厂家话语权更加权威和集中,催化了制造商从制造业向制造服务业的转化。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

像我关注的工程机械、矿用机械、风力发电机等大型设备,它们的维修维护目前来看服务仍然是远远不够的的。

对用户而言,有的大型设备非常昂贵,有的停产对利益损失很大,如果健康管理做不好,预防性维修跟不上,如果生产厂家在新技术的支撑下完成了从制造业向制造服务业的转化,那么传统的维修维护商的蛋糕就丢了。

但这种秩序解构并不是制造商全盘端去,也许会出现另外一些机会,比如,随着人工智能的发展,以后在培训维修工人的时候,也许可以采用实现,在具体操作时还可以用指导。而且随着大数据技术的发展,(大型设备的维修维护)也将会有更大程度的改观。总之,在新一轮洗牌中,谁在新技术的应用中扮演到重要的角色,那分到的蛋糕就比较多。

走民族科技之路,是物联网信息安全的唯一选项。

自从有了信息的采集、处理、传输和存储,就有了信息安全的问题,信息安全与信息如影随形。说句实话,目前的物联网可以说是非常不安全的,这是因为平台太多、涉及到的环节太多、安全基础太差、风险更高、基础架构不同等因素会导致现有的技术手段大多数会失效。

董增寿:装备物联网助力产品全生命周期管理升级

系统越是复杂,那么破坏其它来就更容易,安全问题就更突出。打个比方,比如不想让人走路,这个比较难。即使没有腿的人也能爬行;不想让马车走路,把马赶走就可以了,最多把车损坏了;但如果不想让汽车行驶了,很简单,这个只要随意一个环节坏了,都可能走不了了,比如没汽油了,发动机坏了,轮胎瘪了,电路不通了,都可以让汽车瘫在那里。

信息安全就是遵循着这样的道理,解决信息安全的问题永远在路上。网络不存在绝对的安全,因为网络技术不断演进,网络入侵和攻击的手段也是层出不穷。网络安全是系统工程,任何一个环节出现短板就全线崩溃。

对于网络设备厂商来说,加强自身产品与服务的安全性是长期工作。信息安全不能靠外国,走民族科技之路,是物联网信息安全的唯一选项。因此,当前的安全大形势对国产厂商是利好,国家关键行业的重点用户会更多考虑使用国货。

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