想象一下,有一天,工厂里的包装机器自动检测到需要更多的材料,并提醒供应商订购、支付产品和安排发货,这一切都不需要任何人工干预。或者在工厂车间,机器可以自我组织和自我优化,以提高生产率,减少浪费,提高产品质量。
这是工业4.0运动正在努力的日子。在这种未来的制造状态下,数据和服务在工厂之外的全球公司间通信基础设施和支付网络中共享。
其中一些现在还存在。该公司首席技术官Stephen Mellor表示:“机器之间的沟通已经在发生,以绕过故障。工业互联网联盟(IIC)和执行副总裁对象管理组(OMG).“事实上,这就是互联网被发明用来处理网络节点的东西。比如,在工厂里,数据将由边缘的节点收集,它们将决定如何绕过故障机器重新路由。”
所以,虽然我们还没有完全进入机器经济的时代,机器经济被定义为智能、互联和自给自足的网络,这些机器在经济上是独立的,可以在几乎不需要人工干预的情况下,在市场中自主执行交易,但我们正在接近这个时代。
创造未来工厂的积木就在这里,包括物联网(IoT)、人工智能(AI)和区块链。这三种技术具有颠覆工业领域的潜力,但它还需要与其他一些东西联系起来,比如数字孪生技术、移动机器人、机器通信的标准化方式,以及智能服务,比如在分布式生态系统中共享机器容量。
更重要的是,需要一个框架来实现这种无处不在的互联互通。当技术公司构建机器对机器的应用程序时,业界正在致力于构建合作伙伴的底层架构和生态系统。
机器自主的框架
IIC (OMG的一个程序)是一个全球性的非营利性合作伙伴关系,由行业、政府和学术界组成,它一直致力于几个架构,包括工业物联网互联互通框架(IICF)工业互联网参考架构(IIRA)商业战略和创新框架(BSIF),工业互联网安全框架(IISF)。
IICF定义了一个参考体系结构,用于打开数据,否则就会锁定在工业物联网系统中使用的大量领域特定的连接技术中,通过将网关用于少数几个核心连接性标准之一,这些标准可以提供语法互操作性,而不会损害特定于领域的技术的功能性和非功能性方面的保真度。
IIRA是一种基于标准的架构模板和方法,它使工业物联网(IIoT)系统架构师能够基于公共框架和概念设计自己的系统。它解决了公共体系结构框架的需求,以开发可互操作的工业物联网系统,用于公共和私营部门广泛的工业垂直领域的各种应用。
BSIF提供了高层次的问题识别和分析,任何企业都需要解决这些问题,以利用当前工业物联网革命中出现的机遇。
解决网络安全挑战对于工业物联网、工业4.0和工业互联网革命的成功至关重要。为此,IIC成员开发了IISF,这是一个共同的安全框架和一种评估工业物联网系统网络安全的方法。据IIC称,它是最深入的跨行业安全框架,包括专家的远见、经验和安全最佳实践。
这些只是IIC将推动行业向前发展的几个研究和开发项目。
梅勒说:“在我们7岁的时候,我们已经发表了几份建立机器经济格局的开创性文件。”“几年前,我们从试验台开始。顾名思义,这些是对技术和商业模式的测试。我们现在专注于让目标公司实现业务数字化转型的行业部署。”
例如,在爱尔兰的科克,一个被称为国际未来工业互联网试验台该公司正在利用大数据开发软件定义的基础设施,使多个虚拟域通过一个物理网络安全地运行成为可能。在测试平台的第一阶段,三个地理上分散的数据中心被连接到一个重新配置的戴尔网络中。在第二阶段,INFINITE被应用到一个名为“Bluelight”的用例中,该用例允许救护车安全地连接到医院的系统,并在途中传递信息,这样一旦救护车到达,医院工作人员就可以接管病人的护理工作。
最终的结果是使用智能数据来改善应急服务。根据INFINITE试验台的说明:“考虑一个场景,一个紧急服务车辆被派遣到一个事故。响应时间非常关键。如果应急服务车辆生成的实时GPS数据能够与来自不同来源的其他实时数据相结合,比如:事故发生的所有路线的当前交通水平、道路施工位置、改道和道路封闭。通过实时结合和分析这些不同的原始数据集,为应急服务车辆提供有价值的智能路线规划和见解,响应时间将得到改善,从而带来更好的生活结果。”
同样的概念也可以应用于工厂。Mellor说:“大量的机器将收集数据,然后发送到数据中心,进行比较和对比,然后改变非最优机器的运行参数。”
机市场
要执行金融交易,机器需要有它们的“钱包”,这是极微小的基础自2017年非盈利组织成立以来一直在工作。这个由欧洲大学和技术专家组成的国际联盟共同创建了物联网协议层,该协议层定义了在虚拟工业市场中,设备如何使用跨越技术堆栈的可信数据相互交易。
今天,虽然前提是一样的,但执行是不同的。“IOTA的愿景与机器经济是一样的。为自动化和机器提供一个公共协议或更好的公共基础设施仍然很重要。但我们已经将IOTA更多地聚焦于基础设施,”IOTA基金会的合作伙伴管理总监Holger Köther说。他指出,该组织已经花了过去一年半的时间从头重写IOTA技术堆栈(节点、库、钱包),同时牢记IOTA的愿景和当前的市场需求。
今年3月,IOTA宣布推出其Firefly钱包的测试版,为加密货币钱包的安全性和可用性提供了一个新的基准。Firefly的核心是两个新的开源库,一个用于钱包应用程序开发,另一个用于安全。Köther表示,它也是轻量级的,并使用了爱德华曲线数字签名算法(EdDSA),大多数物联网设备都支持这种算法。
此外,一种被称为Tangle的重新设计的分布式账本技术(DLT)使机器之间的小额支付变得安全。它是开放的、无感觉的、可扩展的,旨在支持无摩擦的数据传输,而不是基于区块链,因为区块链有成本和可伸缩性的限制,IOTA的目标是建立一个可以应用于不同行业的机器通信的整个生态系统。
“最重要的是,IOTA是开发者友好型的....并提供了一个弹性和可扩展的基于dlt的系统,”Köther说。此外,IOTA正在与开放管理集团合作认证IOTA协议,并将其工作方式标准化。
随着体系结构和标准的完善,其他领域也在发展,它们将成为这个等式的重要组成部分,就像数字孪生兄弟一样。“有能力发送可以被满足的请求基本上意味着有一个该产品的数字孪生,已被设计,验证,和部分程序处理特定的机器。这是平衡的一个重要部分,”阿拉斯泰尔·奥查德说西门子数字企业。
为了实现工业4.0的梦想,在这个梦想中,信息物理机器可以了解自己的能力,与其他机器协商,并可以设计任何产品,完全数字化制造是必需的。当然,不是每一台机器都是智能的。
奥查德说:“我们正在研究和部署一种过渡性技术,我们采用一种叫做工艺清单的制造蓝图,它就像一个配方,包含制造某物所需的所有信息,包括材料、公差、设定值和零件程序。”“如果(机器)不智能,我们确实有可能利用我们的边缘技术在它们周围创建一个智能包装器,然后使用制造蓝图来协调机器包装器之间的对话。”
这台机器的数字孪生兄弟知道所有的产品部件部署在哪里,在这个系统中,流程账单被执行,分布到边缘盒中,产品在工厂中被驱动,通过智能包装器与棕地机器通信。“关键在于物流,智能传送带或AGV在机器之间运送产品。通过这种方式,我们实际上能够启动完全自主和灵活的制造,尽管机器本身并不是我们一直梦想的超级信息物理智能实体。”
根据IBM的说法,在供应链中灵活移动物品和捕获数据的能力是另一个需要处理的领域。该公司运营总监维贾伊•潘迪亚拉扬(Vijay Pandiarajan)表示:“在如今的供应链中,一切都是竖井式的。IBM英镑他指出,在这个过程中有太多的步骤,很难协调所有的事情——特别是如果货物没有到达。“我们拥有商业交易智能,可以绘制出你应该获得的所有文档,并对其进行排序。”
商业交易智能是IBM供应链商业网络的一部分,它使公司能够获得更深入的供应链数据,以帮助它们更好地管理,例如,订单到现金和购买到支付的交互。该技术在一定程度上利用机器学习来识别供应链文件和交易中的数量、速度和价值模式异常。
潘迪亚拉扬说:“这是人工智能的一个简单例子。“人工智能不会解决所有问题,但它会让你作为人类变得更有能力。”
文化和能力
事实上,机器经济最终想要实现的是创造更好的人类体验。然而,人是自动驾驶市场的最大瓶颈。
“最大的障碍是文化,”IIC的梅勒说。“工厂的平均使用年限是19年。这些都是持续数十年的巨额投资。运营这些设施的组织非常谨慎。即使是0.5%的失败几率也会导致数百万美元的损失。”
但我们确实有技术,而且向机器经济迈进的关键步骤正在发生。
你可以在西门子看到这一点,在那里一个概念验证的M2M市场正在进行,其目标是机器销售自己的能力。“我们在德国的机加工工厂有很多实验领域,每台机器都了解自己的成本,自己的时间表,自己的维护,并在许可区块链上传达任何机会窗口,其他人可以订阅并请求未使用的机器正常运行时间来加工他们的部件,”Orchard说。
这是一个早期的例子,说明机器使用物联网、人工智能和区块链可能完全颠覆未来工厂的制造业务模式。