用于智能维护的大数据调度和全球标准方法.docx

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1、一、引言尽管社会4.0集成了用于获取和分析数据的网络技术，但是没有本体论的研究，信息共享与相关知识之间仍有一道鸿沟。本体论研究是社会5.0的重要组成部分，随着全球可持续性所需流程的复杂性的不断增加，环境和人类生物学分析的大量数据也不断增加。此外，使用大数据的实时决策对于增强公司的竞争优势愈加重要。文献表明，人工智能(Al)可被应用于大数据处理。大数据分析可通过己安排流程为预测性创新提供指导。数字创新使得客户的终身价值降低，而这需要为非“数字原住民的人力资源(HR)提供灵活且具有智能人机交互技术的制造系统。尽管这些问题已经存在了一段时间，但许多公司至今还没有准备好利用智能分析工具来管理大数据，尤

2、其是在显然需要商业分析软件的信息技术(IT)系统的生产线方面。从自动化流程中收集信息的主要困难之一在于生产系统的创新，其必须通过整合新型生产机器或采用不同制造商开发的各项技术进行重新配置，以应对市场变化。例如，为了缩短从下订单到产品装运之间的时间，大规模定制需要以高质量标准进行快速生产，同时在物理空间和网络空间之间使用智能系统。为了找出易于掌握的程序以确保机器的快速重新配置，人力资源习惯的分析是必不可少的一环。在文章中提出了一种无需对非数字原住民的人力资源进行专业培训就可以管理高度定制化产品生命周期的新方法。该方法在不同的维护操作中应用同一项标准协议，以评估人信息物理系统(HCPS)的智能基础

3、架构设计。将这一方法应用于12家饮料公司的生产线，这些生产线均安装了高级诊断(AD)系统。之所以选择这些公司，是因为瓶子样式的更改不需要高难度的软件(SW)定制，因此降低了可变性，使我们能够专注于人类活动的分析。这项工作要解决的主要问题是开发一种与人力资源培训无关且基于定制安排的智能系统来连接网络空间和物理空间，以便利用智能基础架构和应用程序自动管理大量数据，从而减少故障和停工时间。本研究证明该方法可以减少人力资源培训并提高生产效率。二、背景介绍制造业中应用的信息和通信技术使得生产系统具有高度自动化、高效、灵活和智能的特点。这些生产系统需要有效的维修组织，而这些组织可以通过工程学方法实现，即利

4、用工程工具和方法设计控制论系统，如用于数字化、网络化和人工智能的工具与方法。越来越多的公司采用先进的生产系统，利用计算机集成制造来保持自己的竞争优势.这种先进的方法在高质量标准、低成本的自动化生产中拥有出色的表现，可以为智能企业设计一种经验检验方法。在这种情况下，可以执行一套完整的流程，该流程根据人力资源经验和统计数据定义过程参数，其中经验案例让我们可以在应用的人工神经网络中识别节点，使得网络空间中的感兴趣区域（ROD成为扩展至工业4.0的有效选择。在一般的过程中，为了让人力资源能够应对异常的操作条件，相应的新的培训课程数据需要用与恢发干预相关的数据进行更新，并由人工智能算法加以分析与精确，以

5、确保系统得以持续改进。文章提出的方法基于以下5种假设：（1）智慧社会通过人工智能评估人类的需求，以实施最佳的自动化操作流程，以人道的方式考虑问题和刺激因素，其结构可以在现代数字环境中收集并学习人类的习惯。（2）在特定制造过程中应用的自动化程序必须通过获取经验信息来改善程序本身，以防止人机交互引起的任何错误，确保所提供设施的安全性，并根据全球需求利用智能工厂合并操作流程。（3）大数据链的分析可以以一种可扩展的方式进行，从而利用高级诊断技术使其适应不同的企业流程。（4）得益于人工智能的进步，智能基础架构和应用程序可以被用于直至决策和协作机器人设计的所有管理流程的自动化。（5）各流程可自动由智能自主

6、学习系统管理，并通过数字应用程序进行人与网络空间的连接。表1总结了各种社会范式中的常用术语。在不同的范式下，一个名词对应不同的实体。以卜.将对有关不同社会的假设进行解释O表1各种社会范式卜的常用术语及其相关实体TernwEntitiesSociety40Socidy50SmartSocietyCoteProcessAiHumanScheduledoutputProcessparametersPlannedprocessesSociallyCharM：!CfiZCdAlSundardizalionC*bcncPhysicalspaceGlobalxycmMj11uflurinIMknlry40I

7、nduslr)-S0SnurlfxesnalassBigdataandCPSProceiitdataandIiCPSPredirtneanda&plivedtaMachineCdUCItM)CAdvanceddiagnosticsEnvironmentandbokgySmanInlrastwctUfeandaplc4tomHumanastslanccCo-wockingandzerofailureSma11systemsandnd*od;SmancitiesCPSCvbChPhVXieaIvlcm（一）社会4.0在社会4.0中，知识和信息的跨部门共享是有难度的，人们通过互联网访问网络空间中的云

8、服务（数据库）来检索和分析数据。工业4.0基于信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）和服务互联网的概念和技术，其目标是拉近人与机器之间的距离，从而轻松构建组件均一分布的、满足人类需求的数字框架（如网络化的卫生系统）。在目前的情况下，人机合作反映了各种各样的变化，这对通信、协调和协作产生了广泛的影响，尤其对协作机器人的使用产生了影响。这些机器人需要拥有灵活的配置，可以适应任何操作流程，而且必须在很短的时间内做出响应。（二）社会5.0在社会5.0中，人工智能将从物理空间中获取的信息累积在网络空间中，而人-信息-物理系统的使用让我们可以对流程数据进行未来分析。人信息物理系统是新一代的人工智能,它以

9、本体论为基础，而且考虑了每一种人机交互的情况。此外，这一过程还考虑了环境和人类生物学方面的问题，为工业和社会提供了新的数据，而这在以前是不可能的。社会5Q的目标是在经济发展与解决社会问题之间实现平衡,这需要科学家仿照生物进化过程中能够确定的结构和过程。工业4.0侧重于采取不同的数字或网络技术来获取并监控数据，而工业5.0侧重于由合成生物学产生的地缘战略转变。工业5.0设想的动态城市需要根据环境条件进行设计，使用生物基产品、能源和服务，以在智能城市中实现结合人工智能的零故障流程。其目的是将制造流程与环境和人类需求完美匹配，并不断升级流程数据、服务和产品，以及智能系统和相关基础架构。此外，基于社会

10、4.0的经验和相关物理空间中经过验证的参数，文章介绍的数据调度功能可以使我们建立用于决策的人工神经网络。（三）智慧社会智慧城市代表的是一种城市发展的概念模型，其基础是人力、集体和技术资本的开发。智慧城市的概念可以扩展到智慧社会。实际上，社会5Q和人工智能可以通过标准化流程来评估人类的需求。因此，这种由数字驱动且以知识为基础的社会必须朝着社会、环境和经济可持续的方向发展。人力资本和社会资本是智慧城市和智慧社会发展的核心，且需要为预测性和适应性流程提供创新的方法。这一目的是设计一种以知识为基础的经济体，该经济体具有可以协同工作的数字基础架构，而且可以在各个智慧城市子系统之间实现动态实时交互。目前，

11、尽管研究者对智慧城市的定义未达成共识，但是文献中包含了数十种关于智慧城市或智能城市的描述。无论如何，可以说智慧城市是以人为本的社会，其中人工智能选择流程的目的在于利用智能工厂获取最佳的生活条件。这些智能工厂配备了智能设备（传感器/执行器）、可编程逻辑控制器（PLC）、流程管理和制造执行系统、企业资源计划软件以及人信息物理系统。也就是说，人们可以在网络中的任何地方下订单，然后基于智能基础架构和本体，制造流程可由即插即用技术实现远程控制和重组。由此，生产设备的一体化、更换或替换将无需人力资源对系统重新配置的特殊支持。实际上，即插即用技术能够让智能设备的智能重新配置和交互与可编程逻辑控制器相连，从而

12、实现与其他设备的智能协作。三、理论与方法（一）智能维护常见的维护方法包括修正法、预防法、预测法和主动法。修正法是未经计划的和在发生随机故障时进行维修的方法。其他3种方法均为有计划的方法,并且会评估预防性和（或）预测性分析中的数据。预防性维护加大了对组件的利用程度,评估了统计学研究和设备手册,从而在出现故障之前为换件程序提供支持。预测性维护使用传感器进行组件分析、数据收集和制造流程分析，并根据历史趋势逐步减少问题，从而提高生产效率。主动维护的基础在于对问题及其原因的了解，可以评估组件与流体或润滑剂之间的所有关系，列出每个潜在的问题并不断改进。文章提出的智能维护是一种以人为本的方法，它将人类习惯和

13、相关知识水平纳入考量,对新机器/组件与人力资源之间的关系进行评估，旨在通过采用一种新型的人机培训方法来改进主动维护。该人机培训法具有针对高级诊断的自主系统（参见人信息物理系统），还可以通过零故障分析逐步升级为为设施管理提供支持的网络空间。（二）全球标准方法的提议每个制造系统中的人类习惯和操作可能会有所不同，这取决于环境条件、现有资源、网络、基础设施、设备等。所以，我们必须对每种人机交互中的感兴趣区域，以及在质量、可持续性和效率方面具有较高的成功潜力的操作提议进行定义。文章提出的社会5.0全球标准方法（GSM5）（图1）能够不断完善自身，并且可以利用预测分析来优化运行与维护（O&M）流程。Par

14、ameters, Smart systems and network Innovative education, Environment and biology Mass customizationSmart maintenance, Machine in collaboration with man Man educated by man, Machine educated by man Machine educated by machineAutomated predictive innovation Zero-failure activity, Big-data analysis Adv

15、ance diagnostic New generation of intelligent manufacturing图L用于人信息-物理空间的社会50全球标准方法和运营管理方法。社会5.0的物理空间：环境资源、用于统一时间定义的智能系统和网络、提高运营效率的创新教育，以及大规模定制目标（棕色方框）。智能维护调度和人信息物理系统信息数据流（蓝色方框）。网络空间运营管理调度的宏观领域（黄色方框）。社会5.0全球标准方法的目的是开发生产流程和支持流程，以实现一种能够在所有运营管理级别上提供正确信息的多核循环系统，从而确保人工智能的完整调度。专用的智能系统、网络和应用为创新教育提供了基础。为实现情境化的大规模定制，我们必须对社会5.0中典型智能工厂的环境进行分析。培训和调度系统（即智能维护）通过大数据链得以构建，而流程设计可使社会5.0中典型的智慧城市不断加以完善，也可改进跨企业活动以实现自适应。从已安装的机器（即与人类协作的机器）中获得的数据可被用于人类进行创新教育，从而预测和计划未来的维护工作。如今，环境问题和人类需求要求我们创造更多的可持续流程，这界定了现有资源和生产限制（即由人类训练的机器）O这样做的目的是确保全球化的扩展（即由机器训练的机器），并且缩短所投入和浪费的时间。具有智能应用的数据调度从执行新的操作