科技不怕问

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By 西门子调频1847BusinessTechnologyNatural Sciences
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科技不怕问 episodes

  • 你相信算法吗

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    试想一下,如果你可以利用AI将组织中的一些日常运营决策自动化,从而让员工将精力集中在开发新产品线或拓展业务这样的战略项目上,那么,这里的AI究竟要有多好,你才会给它控制权呢?例如,它是否需要至少要有与人类工程师相等甚至更好的表现?如果AI犯下的错误可能导致重大经济损失甚至人身伤害,这会如何改变你的答案?


    一项新的调查将这样的情景摆到了来自能源、制造业、重工业、基础设施和交通运输部门的515名工业界高层领导者面前,作为一项对AI的用途、带来的好处、遇到的阻碍和人们对AI态度的研究的一部分。他们的回答展示了人们对工业企业中AI的未来的独特见解。


    重工业与“重”风险


    在这些行业里,许多AI的应用旨在避免事故发生,让工作场所更安全。这一点很重要,因为尽管AI的方法论在各行业中都十分相似,但人的失误所导致的后果却各不相同。在许多工业组织中,错误的决定可能让成千上万的人无法乘坐火车去上班;机器过热可能会导致数百万美元的损失;压力的轻微变化可能引发环境灾难;而在其他数不清的场景中,错误的决定可能会危及人的生命。


    因此,许多受访者(44%)相信,在未来五年内,AI系统将自主控制那些可能伤害人或危及生命的机器。更多人(54%)则相信,在未来五年内,AI能自主控制自己组织内部分高价值资产。


    为了让AI承担这些职责,工业 AI需要变得更加复杂、聪明,而这种进步通常是由全新的数据管理、生成、表示和共享方法所驱动的。例如:


    上下文数据和模拟仿真:今天,我们看到 AI 已经应用在了以新方式创建和组织的数据集中,用来加深洞察和理解。相关例子包括知识图谱和数字化双胞胎。知识图谱可以抓取不同数据集中各物体的含义以及它们之间的相互关系。数字化双胞胎则是现实世界中系统、资产和流程的数字表征与模拟。


    嵌入式AI和大局洞察:物联网 (IoT) 和边缘技术的发展让越来越多的机器可以生成多样的数据集。这些数据集可支持在云中或直接在生产现场实现更进一步的场景认知和实时洞察。


    不停流动的数据:针对组织间数据共享的协议和技术不断改进,这也可以支持AI模型的发展。这些模型的建立是基于从供应商、合作伙伴和客户等地同时获得的数据。


    背景决定含义


    以上述场景中的一个为例。使用工业知识图谱,通过组合不同数据集来优化 AI 模型具有很大潜力。知识图谱为人们正在分析的数据增加了背景。例如,人们可以在了解设计数据的情况下分析机器数据。设计数据包括机器被制造的目的、适宜它运行的温度和不同部件的关键阈值等。人们还可以加入相似机器的历史服务记录,包括机器在整个运行周期内的故障情况、召回信息和预期检查结果。知识图谱可以让人们更轻松地增加用于训练 AI 模型的机器数据,添加有价值的背景信息。


    调查还了解了领导者们认为当下最有用的各种背景数据是什么。71% 的人认为来自设备制造商的数据可以带来很大或较小益处。其次是来自其他业务集团、地区或部门的内部数据(70%),来自供应商的数据(70%)和客户正在使用的产品的性能数据(68%)。


    如果使用知识图谱将不同类型的数据(如产品历史、运行的性能表现和环境条件)汇集在一起,公司将能够搭建一个可以驱动更优预测、更好想法、更高效率和更强自动化的AI模型。


    建立对算法的信心


    更强大的应用无疑将带来全新的挑战。它需要人们足够信任AI,并交给它曾经只赋予人类的职责。在这些情况下,AI 应用程序需要赢得决策者的信任,而组织则需要搭建新的风险和治理框架。


    为了研究这些问题,调查要求受访者设想一些如本文开始时提到的情景。例如,当决策会产生重大的财务后果时,56%的人选择接受表现出色的AI模型的决定,而44%仍选择相信经验丰富的员工。56%是高还是低呢?有人可能认为不够高,因为这个问题的假设是在一个持续一年的试点项目中,这个AI模型的表现优于该组织中最有经验的员工。这说明即使示例的信息有利于AI,44%的人仍可能具有偏好人类的倾向。


    抛开挑战不谈,研究表明,AI的前景仍是乐观的。随着AI变得越来越聪明,领导者们期待它能助力带来更少的网络攻击、更简单的风险管理、更多的创新、更高的利润和更安全的工作场所。总的来说,由于有如此多样且重要的积极影响,人们将不乏动力来克服通向下一代工业AI道路上的所有挑战。

    8 min
  • 舌尖上的数字化之旅

    西门子携手唐人神集团,共同打造未来生猪产业链

    中国人好吃久矣。川鲁粤闽、苏浙湘徽,八方美食齐聚中国人的餐桌。其中,有一种食材始终地位独特,“虏获”了大多数人的胃,那就是:猪肉。

    中国人对猪肉的喜爱自古有之。北宋文豪苏东坡就难逃猪肉“诱惑”,堪称“打造猪肉IP的初代网红”。相传他不仅“钻研”出东坡肉,还饶有兴趣地作诗记录下烹饪方法,《猪肉颂》就此诞生——“待他自熟莫催他,火候足时他自美。”

    几百年后的今天,猪肉仍是许多中国人饮食结构中的重要组成部分,生猪市场规模高达万亿元。生猪产业链主要以生猪养殖业为中心,涉及饲料加工、兽药疫苗、屠宰、食品加工、物流、零售、餐饮等诸多领域。

    在欣欣向荣的产业发展背后,中国的生猪产业链也存在着特有的痛点和难点,比如回报率低、抗风险能力较差、价格周期性波动较明显等等。此外,由于涉及大量散户养殖,管理机制相对复杂、低效,因此较之更容易指标量化的制造业,生猪产业的数字化转型之路任重道远。

    不过,有一家企业却已在数字化领域乘风破浪、一马当先。

    作为中国生猪全产业链经营的领跑者,唐人神集团是首批农业产业化国家重点龙头企业。2019年,集团发布了“TRS313追梦工程”,希望在下一个猪年(2031辛亥猪年)使销售收入达到1000亿元,并实现成为“全球卓越的农牧食品全产业链企业”的宏伟目标。

    唐人神集团——中国生猪全产业链经营领跑者

    在这一背景下,唐人神集团与西门子携手追梦,开启“舌尖上”的数字化之旅。唐人神集团董事长、创始人陶一山指出,依托于双方的合作,集团将在未来全力打造产业链、发展模式和技术三大核心竞争力,推进千亿工程项目。而这一切都将经由数字化变为现实。

    自2019年项目启动以来,西门子Advanta咨询团队与唐人神项目组多次前往生猪养殖猪场进行实地调研。为保证生猪养殖的安全健康,所有人员在进入猪场前需要隔离三天。在此期间,双方在偏僻的隔离点同吃同住、共同研讨。虽然食宿条件相对简陋,但深入、密切的沟通也让项目得以高效推进。

    唐人神集团推动生猪养殖的自动化、数字化、标准化发展。

    一百七十余年的技术与管理经验以及在数字化领域的深厚积淀,让西门子有信心也有能力来支持唐人神集团追梦。西门子帮助客户有效拆解战略目标,梳理价值链体系,并通过流程再造与数字化应用相结合的路径,分批分次地将愿景落地。

    首先是流程再造。项目组基于现有系统,通过优先改变既定流程来解决一部分客户痛点。以产品价值流当中的产品退出机制为例,以往唐人神集团的产品品类众多,其中有些产品销量较低,但仍旧占用着管理资源和销售资源。西门子帮助客户重新定义了产品的退出机制,包括重新定义退出流程,定期评估每个产品的销量并确定阈值,当某些批次的销量低至阈值则可以考虑退出。此外,西门子也妥善规划项目节奏,将替代性产品有序推向市场,在保证效益的同时有效规避风险。

    其次是数字化运营。西门子帮助唐人神集团定制了数字化应用蓝图,包括打通现有的信息流和数据流,消除企业信息孤岛。此外,由西门子开发的两个灯塔应用——“饲料销售管理驾驶舱”和“养殖生产成本看板”实现示范性落地。过去,各个部门每天以表格的形式将相关数据收集整理,再层层传递至管理层。如今,这些数据被统一提取出来,以形象直观的形式展现在控制看板上,帮助管理层轻松追溯所需信息。这大幅度提升了企业的运营和管理效率。


    由西门子开发的“饲料销售管理驾驶舱”,以销量热力图、异常告警等方式为客户实现数据可视化和透明化。(注:图中数据为模拟数据)

    再则是构建现代化人才培养体系并引进项目制。项目团队以西门子丰富的现代化人才培养经验为基础,对唐人神集团现有人才培养体系进行优化,包括引入人才预备队项目,并重新确定了“唐人神大学”的战略定位,改进了相关课程设计与培训内容。同时,项目团队为集团内部的各级员工都定制了分类、分层次的培训体系。此外,唐人神集团学习西门子的工作和管理方式,在内部推广项目管理制。大家通过打造典型项目总结出成功经验,并把这些经验以有效的方式在集团内部复制和推广。

    双方的通力合作为唐人神集团带来了可喜的变化。集团在2020年上半年的净利润已超去年全年净利润的2倍以上。

    西门子始终相信,企业的数字化转型之路需要“量体裁衣”,使其真正服务于企业的发展战略并切实创造价值。未来,西门子也将继续陪伴唐人神的转型之路,共同品尝数字化的 “好味道” !

    7 min
  • 携手华润,树立水泥行业智能制造标杆

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    若要评选最受误解的行业,水泥可以算一个。


    不同于印象中的尘土飞扬、机声隆隆,初访水泥大厂的人们往往惊讶于所到之处的鸟语花香、绿树成荫,不禁发出“灵魂三问”:我是谁?我在哪?这里真的在制造水泥?


    事实的确如此,水泥行业早已走上绿色之路,并努力向先进制造业迈进。华润集团旗下的华润水泥控股有限公司(华润水泥)正是这一进程的推进者。早在2018年,面对奔涌的“数字化浪潮”,这家成立十余年的水泥、熟料和混凝土生产商就决心“乘风破浪”,探索水泥行业的智能制造。


    共建水泥制造“数字化工厂”

    当时,打造“工业4.0”数字化工厂在业内并无先例可循。作为智能制造的先行者,华润水泥需要一同前行的合作伙伴。


    经过多轮市场调研和沟通,华润水泥最终选择了懂行业、懂数字化的西门子。2018年9月,双方签署了《华润水泥智能制造田阳试点项目》,计划合力将华润水泥位于广西田阳的生产基地升级改造为一座面向未来的智能工厂。


    “智造”蓝图明晰转型路径

    “数字化转型并非一蹴而就。如要‘乘风破浪’,率先到达智能制造的彼岸,一张路径清晰、定位准确的航海图必不可少。” 西门子(中国)有限公司数字化工业集团副总裁兼行业销售领域总经理安晓杰介绍道。


    针对水泥行业生产流程长、工序繁多的特性,西门子在进行了详尽的调研和评估后,为华润水泥量身定制了从顶层设计到落地实施的完整数字化转型蓝图。


    顶层设计在工厂和集团两大层级展开。工厂层面,西门子为田阳试点工厂规划了包括生产运营、设备管理、能源管理、质量管理和网络安全系统在内的一站式数字化解决方案。集团层面,西门子为华润水泥制定的发展策略则将重点围绕智能管理系统展开,以帮助总部实现对生产和工厂数据的实时监控和智能诊断,做到对潜在故障的“未卜先知”。


    西门子还在项目中应用了多项前沿技术,已经部署了5G网络,设备及电气状态在线监控等,另外根据项目总体规划,智能视频、工程车辆在线监测、物料成分分析和颗粒级配在线分析等也正在部署过程中。


    数字化驱动“智造”之旅

    在华润水泥全力“驶向”智能制造彼岸的过程中,西门子的数字化解决方案是助其精准发力的关键“引擎”。


    田阳试点工厂通过构建“工厂数字化双胞胎”,实现了工厂资料、动态数据、三维模型相融合的虚拟场景。在此基础之上,运用多种运维策略为设备的健康、高效运行保驾护航。


    借助“生产数字化双胞胎”,田阳试点工厂实现了工厂日常生产管理的标准化,流程化以及移动化,包括生产执行管理、质量管理、能源管理和安全环保管理等11个子模块。同时集成一卡通、ERP、化验仪器等系统和设备。


    此外,田阳试点工厂还通过“性能数字化双胞胎”实现工厂数据透明化和办公无纸化。生产调度大屏和行政管理大屏将各种统计、分析信息集中展示,为现场调度人员和基地管理人员提供全方位的决策支持。


    在传统的过程控制层级,窑磨优化控制、报警管理、黑屏操作、电子台账等数字化手段的实施,也充分解放了中控操作员的劳动负荷,并且稳定生产,提升质量。


    AI“掌舵”+安全“护航”

    数字化转型之旅并非风平浪静,西门子的人工智能技术如同“舵手”一般,及时预判方向,确保田阳试点工厂按照正确的“航道”不断前行。


    西门子基于工业大数据分析的预测性维护软件 SiePA将工厂中的数据充分挖掘并利用。系统以历史运行数据的深入分析为基础,相应的机器学习和自然语言处理等人工智能算法为工具,建立起工厂预测性维护体系。在人工智能技术的支持下,SiePA系统中的设备运行状态预测预警模块与智能排查诊断模块“双管齐下”,不仅能够预测工厂运营中的潜在故障风险,还能帮助工作人员诊断故障原因并指导其进行维修维护,从而有效控制风险、降本增效。


    在释放大数据潜力的同时,数字化转型过程中的数据安全和数据保护也不容忽视。随着IT和OT深度融合,云计算、物联网技术快速普及,传统的网络防护措施已经难以适应设备、系统之间互联互通的发展需求。对于驶上“数字化航道”的田阳试点工厂来说,安全“护航”必不可少,需要部署覆盖整个工业网络的信息安全防护体系。


    西门子从华润水泥的业务模式出发,结合工控安全标准,为田阳试点工厂打造了基于态势感知的工业网络信息安全纵深防御解决方案。由此构建起来的防护体系可以全面收集工业现场数据,实时监测工控网络流量,自动识别异常行为,并可视化地呈现工控系统的关键指标。态势感知是此次系统应用中的一大亮点。所谓态势感知,是将上述防护过程中产生的大量数据收集起来进行大数据分析,进一步通过可视化技术勾勒出工业环境下的整体信息安全态势,建立起“可感知、可控制、可管理”的防御机制,全面为水泥的智能制造“保驾护航”。


    经过西门子与华润水泥专项团队的共同努力,田阳试点工厂第一阶段工程已正式上线运行,而集团层级的合作项目也已经有条不紊地展开。


    田阳试点工厂刷新着人们对水泥制造的认知,这里不仅践行着华润水泥智能制造的顶级标准,更酝酿着流程行业的数字化、智能化未来。

    9 min
  • 厉害了!戴着VR眼镜快乐地教学

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    当服务技术人员第一次在定期维护过程中遇到更换新型电机轴承的问题时,他可能无法一下回忆起所有相关拆卸工作的顺序。他要先卸下数量繁多的电缆、螺栓、传感器和外壳,才能真正看到目标轴承。更重要的是,每种产品都不相同,而在维修大功率的大型电机时通常还要使用特殊工具。


    因为过程非常复杂,西门子维修中心应需为西门子提供继续教育课程。课程的形式多种多样,既包括传统的现场授课,也包括使用VR眼镜和控制器的虚拟课程。


    截至目前,这些虚拟课程通常由与工业公司合作的相关机构制作。课程内容循序渐进,严格遵循既定流程,让组装、维护或维修等工作的各个环节易于理解。


    然而,这并非最佳解决方案。由机构制作的课程成本高、耗时长。另外,除非付出大量精力与金钱,否则它们将无法在事后进行改变或调整。这就是为什么西门子数字化工业集团与西门子中央研究院合作开发了AR与VR平台“V@RENA”。V@RENA让公司可以灵活且独立地制作自己的VR培训课程。


    专家开发的培训课程


    西门子中央研究院项目经理Anja Simon表示:“借助V@RENA,专家们可以基于自己的知识,通过在VR环境中与熟悉的产品进行交互来独立制作指导内容。在必要时,如产品或流程发生变化,他们还可以立即修改内容。”


    制作课程仅需花费很短时间。西门子数字化工业客户服务部由Georg Schöler领导的团队发现,如果使用者熟悉V@RENA平台的使用,那么创建一节针对一种标准产品的使用课程仅需几个小时。为实现这一点,用户需要用到计算机辅助设计(CAD)模型以及由专家提供的详细知识,必要时还要用到视频或照片。Schöler说:“最终的成品是集合了所有相关信息的整个服务过程的数字化双胞胎。”

    在VR环境中完成培训。


    戴上VR眼镜,在体验中学习

    用户戴上VR眼镜时,他在虚拟世界中的旅程就开始了。用户可以通过在现实环境中移动身体来探索虚拟世界。如果用户所在的工作站空间不够大,他只需轻轻一点,将光线射向所需位置,就能直观地与和各种产品同比例的3D模型进行交互。


    从功能的角度上来说,如果你想制作简单的分步进行的指导课程,只需加入让用户能够抓住单个对象并将其移动到所需位置的功能即可。如果想完成更复杂的指导,则可以通过叠加图像、视频、指令或专家音频评论等额外信息来实现。这样,受训人员就可以受益于专家的丰富经验,学习新知识。这种真实的互动也保证内容可以在他们的记忆中变得更加深刻。“根据我的自身经历,在这种环境中学习是非常有趣的。”西蒙说。


    平板电脑上的AR


    借助V@RENA,用户也可以在iOS平板电脑或HoloLens等AR设备上使用这些内容,且无需支付任何额外费用。一款专用的AR应用程序可以利用平板电脑的摄像头来识别机器与组件,将相关笔记内容投射到实际产品上,并以这种方式指导服务技术人员完成特定任务的各个具体步骤。这款应用程序还可以拍照或添加评论。相关内容可以在未来被整合入VR培训课程中。Schöler说:“服务专家现在有了一个很好工具。他们不仅可以在现场获得所需支持,还能为改进内容出一份力。”


    Anja Simon 在平板电脑上演示AR。


    虚拟和现实的差距正在不断缩小。基于V@RENA,西门子中央研究院的研究人员正在寻找能让多人同时参加培训课程的方法。一旦实现,就算身在不同大陆,专家和受训者依然可以在虚拟现实中见面。

    5 min

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