董增壽：裝備物聯網助力產品全生命周期管理升級
聚焦信息技術領域 為產業發聲
導讀
新技術的出現往往是革命性的，這種革命首先改變的是人的思維，結果是秩序解構，利益的重分。裝備物聯網技術的快速發展，為大型裝備故障診斷、故障預測和健康管理的智能化水平提升，提供了重要的技術支撐，為產品全生命周期管理提供了新的實現路徑。
顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。
這有兩層意思：其一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。
物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用於網路的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之後世界信息產業發展的第三次浪潮。裝備物聯網，就是把一個個裝備都連接起來，讓它們之間互相傳遞信息。那麼連起來以後到底有什麼用呢？事實上物聯網本來就是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網路，不如說物聯網是業務和應用。裝備物聯網可以支撐的應用很多，大型裝備的全生命周期管理，就是其中最重要的一個。
對於大型裝備的故障診斷、預測、和健康管理是產品全生命周期管理的重要內容。就像人生病了需要看病，首先就需要診斷，雖然還沒生病，但身體已打不起精神來，亞健康了，就會找中醫調理調理。
這些大型裝備、設備產品也一樣，壞了就需要診斷清楚，出了什麼問題，對症下藥進行修理，「亞健康」了就得對其進行故障預測，進而提出健康管理策略，進行預防性維修維護，比如用在某裝備的關鍵核心部件出現了一個微小裂紋，當前並不影響使用。但當裂紋生長到一個程度，也許就會帶來意想不到的災難和不可預估的損失。
有的情況下，維修和維護需要考慮經濟成本，這也是很多生產廠家頭疼的問題。比如派出去的維修人員前腳剛離開，後腳就接到了同一用戶的報修請求，導致企業售後服務不堪重負。再比如風力發電機的維修，它們基本安裝在山上，或者戈壁、海島這些比較偏遠的地方。如果其中有一台壞了，其他的沒壞，但是經過我們的評估，可能「亞健康」了，在修理這台設備的同時就可以把周邊的「同伴」們一起進行「組維護」。
總的來說，就是通過裝備物聯網實時監測獲取的設備運行狀態大數據，研究產品的退化和故障建模方法和技術，預測產品的故障率、運行狀態和剩餘壽命等指標所反映的產品「健康」水平，並以此為依據研究產品的最優維修決策模型，尋找既保證系統安全可靠又經濟的最優維修方案，對產品進行合理有效的維護維修和健康管理。
但大型裝備、設備產品的故障診斷、預測與健康管理的快速發展，最重要的是新一代信息技術的堅強支撐。裝備物聯網、大數據的出現讓產品的全生命周期管理提到了一個更高的軌道運行。與傳統相比，在學術思維、研究方法、研究對象、預測目標等都發生了巨大的變化，讓以往的很多難題得到了更好的解決，當然也提出了許多新的技術挑戰。
董增壽教授
另外針對裝備物聯網的應用，我提出一些自己的看法：
1.新一代信息技術有兩個層面的問題，一個是自身關鍵技術的發展，二是利用這些技術能做什麼？對於絕大多數企業來講是應用。
物聯網從技術架構上來看，可分為三層：感知層、網路層和應用層。整體來說還是個平台，包括雲計算、大數據這些都是平台。就類似電腦上使用的操作系統，我喜歡把這些平台統稱為「智能工業Windows」，在Windows之前，電腦用的都是DOS平台。
等Windows出來後，之前在DOS平台上運行的軟體都不能用了，因為平台升級了，應用軟體不升級，那這些軟體就沒有存在的意義了。而且有了新的應用後，會實現更加科學強大的功能。
比方說，過去汽車壞了怎麼修？可能是找一些不夠專業的修理廠或者經銷商然後再聯繫廠家。現在都是去4S店修，甚至平時不需要修理，日常維護就夠了。但是現在依然存在問題，比如汽車都是5000公里進行一次保養。但是，每個人的使用情況和損壞情況不一樣，比如氣候、路程、環境、大氣質量不同，為什麼是「5000公里」進行保養？
這其實是來源於一個過去的經驗，那這樣就可能存在過保養或者欠保養的問題，有的車可能3000公里就需要保養了，有的10000公里也沒事。如果我們新的應用順利實現，那麼我們的生活方式即將發生很多改變。前面講的這個例子就是「視情維修」，也就是按照技術狀況作為維修時機控制標準，為發現潛在故障而進行的維修活動。
以上講的實際上就是健康管理（Prognostic and Health Management ）， 這個詞是從醫學領域借用過來的，是綜合利用現代信息技術、人工智慧技術的最新研究成果而提出的一種全新的管理健康狀態的解決方案。
PHM系統可以預測未來一段時間內系統失效可能性以及採取適當維護措施，一般具備故障檢測與隔離、故障診斷、故障預測、健康管理和部件壽命追蹤等能力，像管理人體健康一樣，對整個系統進行健康管理。
未來，每一輛賣出去的產品，不管是在國外還是國內、山裡或者城裡，廠家都可以隨時關注這台車。一旦出現問題，廠家可以給一些建議，然後通過物聯網就可以傳回去，甚至還可以進行自維護。比方說汽車潤滑不足，我們提前在一些容易缺少潤滑的地方，加裝伺服系統。通過遠程大數據分析，需要潤滑的時候就可以自動工作，達到智能維護的目的。
因此我認為，除掉為數很少的企業應該關心平台本身技術的發展外， 絕大多數企業還是應該把目光聚焦到應用上，聚焦到如何利用新一代信息技術發展與自身特點相適應的應用上去。
2.自然科學的發展遵循哲學辯證思想，要協同發展，不能走極端，技術也是如此，比如雲與邊緣。
經過這麼多年的自然科學發展，很多東西都容易走極端，比如之前2009年溫家寶總理提出物聯網之後，很多學界、產業界都一哄而上。但是後來就出現了一個低谷，因為做不動了。
一個原因是我們的感測器在我國的生產水平比較落後，制約了發展。第二個原因是中間的傳輸問題，當時的網路是2G/3G，是為了滿足為人與人之間聯結的，而不是人與物或者物與物，所以發展不動了，再後來，又開始熱了，業界又把今年稱作「物聯網元年」。這個就跟人工智慧的發展趨勢一樣，歷史上也曾經很熱，沉寂了很多年後，又開始熱了。這些都是技術在產業界的一個狂熱現象，自然科學研究不能走極端，一定要協同發展。
比如，我們團隊開發的基於可信技術的物聯網故障診斷智能終端，用於工程車輛故障診斷和預測的。當時人們的思維習慣是把採集到的數據，一股腦兒送到雲端，進行雲端處理。當時我就想，我的目的是診斷，簡單的，能在邊緣端診斷的，為啥非得送到雲端，而且雲端隨時都在接受著所有產品傳輸回來的數據，傳輸、存儲、處理的壓力很大。
就好比人得了感冒，雖然普通人不具備專業知識，但是這些癥狀很典型，基本自己就可以診斷出感冒。只有疑難雜症或者需要儀器設備檢查的、需要更加專業的醫生進一步診斷的，才需要去擁擠的醫院。
與此類似，我們的智能終端本身帶有晶元，那我只要把單台設備的典型癥狀診斷清楚，把診斷結果送回雲端就可以了，這樣也達到了為廠家的設計製造提供參考的目的。後來才知道這其實就是「邊緣計算」。當時我自己這麼做了，但沒有總結梳理這種邊緣計算的思想。我認為做研究、做設計需要實事求是，自然科學研究不應該像趕集一樣，一哄而上，要辯證地、理性地看待。
3.新技術的出現往往是革命性的，這種革命首先改變的是人的思維，結果是秩序解構，利益的重分。不關注新技術，也許您的飯碗就丟了
新一代信息技術的出現，勢必會支撐一大波應用的升級，在升級過程中最殘酷的就是原來產業鏈的秩序解構，利益的重分，不關注新技術，也許您吃了多年的蛋糕走著走著就丟了。
如今技術的進步日新月異，我相信基於新一代信息技術的產品全生命周期管理技術，在未來的幾點後將得到快速的發展和廣泛應用。大家想想這時候會發生什麼？就會把原本屬於維修維護的一些下游小公司吃掉，或者大力壓縮了它們的利潤空間，因為這時候產品所有的運行數據通過物聯網已經回到了製造廠家，加上他們本身擁有的設計、製造基礎，使得製造廠家話語權更加權威和集中，催化了製造商從製造業向製造服務業的轉化。
像我關注的工程機械、礦用機械、風力發電機等大型設備，它們的維修維護目前來看服務仍然是遠遠不夠的的。
對用戶而言，有的大型設備非常昂貴，有的停產對利益損失很大，如果健康管理做不好，預防性維修跟不上，如果生產廠家在新技術的支撐下完成了從製造業向製造服務業的轉化，那麼傳統的維修維護商的蛋糕就丟了。
但這種秩序解構並不是製造商全盤端去，也許會出現另外一些機會，比如，隨著人工智慧的發展，以後在培訓維修工人的時候，也許可以採用VR實現，在具體操作時還可以用AR指導。而且隨著大數據技術的發展， MRO（大型設備的維修維護）也將會有更大程度的改觀。總之，在新一輪洗牌中，誰在新技術的應用中扮演到重要的角色，那分到的蛋糕就比較多。
4.走民族科技之路，是物聯網信息安全的唯一選項。
自從有了信息的採集、處理、傳輸和存儲，就有了信息安全的問題，信息安全與信息如影隨形。說句實話，目前的物聯網可以說是非常不安全的，這是因為平台太多、涉及到的環節太多、安全基礎太差、風險更高、基礎架構不同等因素會導致現有的技術手段大多數會失效。
系統越是複雜，那麼破壞其它來就更容易，安全問題就更突出。打個比方，比如不想讓人走路，這個比較難。即使沒有腿的人也能爬行；不想讓馬車走路，把馬趕走就可以了，最多把車損壞了；但如果不想讓汽車行駛了，很簡單，這個只要隨意一個環節壞了，都可能走不了了，比如沒汽油了，發動機壞了，輪胎癟了，電路不通了，都可以讓汽車癱在那裡。
信息安全就是遵循著這樣的道理，解決信息安全的問題永遠在路上。網路不存在絕對的安全，因為網路技術不斷演進，網路入侵和攻擊的手段也是層出不窮。網路安全是系統工程，任何一個環節出現短板就全線崩潰。
對於網路設備廠商來說，加強自身產品與服務的安全性是長期工作。信息安全不能靠外國，走民族科技之路，是物聯網信息安全的唯一選項。因此，當前的安全大形勢對國產廠商是利好，國家關鍵行業的重點用戶會更多考慮使用國貨。
黃河連線記者與董增壽教授合影
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