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從自動化理論看工業互聯網——物聯網 (二)

物聯網 自動化
從結構上,物聯網與自動化都包括傳感器、控制器和執行器。但是物聯網的執行器還有待發展,物聯網的控制器將是通過大數據的智能算法,而自動化的控制器是自動控制理論。

在上一篇文章《從自動化理論看工業互聯網——物聯網》中,介紹了物聯網與自動化的相似之處。從結構上,物聯網與自動化都包括傳感器、控制器和執行器。但是物聯網的執行器還有待發展,物聯網的控制器將是通過大數據的智能算法,而自動化的控制器是自動控制理論。

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1. 自動化發展成熟,物聯網可以借鑒

既然物聯網與自動化有相似之處,物聯網在處于發展階段,而自動化已經非常成熟。自動化的基礎理論非常完善了,可以將自動化的一些結論應用于物聯網領域。

自動化理論中,一個最重要的目的是設計具有穩定性的系統。而系統是否具有穩定性是自動化理論中最重要的內容。

通常正反饋的系統是不具有穩定性的,而負反饋的系統具有穩定性。自動化理論中,時域分析的穩定性判據可以判定系統是否具有穩定性;閉環控制的穩定性和性能指標與閉環極點有很重要的關系,根軌跡就是閉環極點軌跡,根軌跡法也是解決自動化系統穩定性的工具;而頻域分析,利用奈奎斯特穩定判據來判斷系統的穩定性。

既然自動化理論對物體控制,要保證系統的穩定性。當物聯網的控制器(智能技術)、執行器都完善后,物聯網系統必然需要具有穩定性。

2. 物聯網的穩定性要比自動化的穩定性復雜

自動化的基本理論是對一個設備形成傳感、控制、執行的閉環。這是基本理論,對于復雜的,多個系統的復雜關系,自動化的理論還在完善的過程中。

對于一個設備的控制,這個設備通常都具有收斂性【如圖,都逐步控制趨向一個穩定值】,具有穩定的單一值,必然意味著這個系統是確定的。

物聯網如果普及并創造價值,必然需要多個設備形成穩定的系統。多個設備之間交互,穩定性不一定收斂于同一個值。

以生物為例來分析:

這是一個草原食物鏈,其中一個環節是:蛇是貓頭鷹的食物,貓頭鷹與蛇的數量之間有一個負反饋:

如果蛇多了,貓頭鷹的食物多,貓頭鷹會增加繁殖,吃更多的蛇;而如果蛇的數量減少,貓頭鷹的食物減少,減少吃蛇的數量。

貓頭鷹與蛇之間的數量關系,存在負反饋閉環,具有穩定性。

但是還存在另外一個關節:貓頭鷹不僅吃蛇,還吃老鼠;蛇也吃老鼠;貓頭鷹與老鼠之間也有負反饋閉環,蛇與老鼠也有負反饋閉環。貓頭鷹、蛇、老鼠之間的數量關系,因為多個負反饋的閉環,具有多個穩定性的數量關系【不是具有單一的穩定性】,因而具有不確定性。

對于健康生態而言,通常都是穩定的,但卻具有不確定性。

凱文凱利在《失控》一書中,介紹過一個例子:一位科學家研究多種微生物構建的生態。在一個環境中,投放相同的微生物,但是每次投放微生物的種類的順序不同,最后都構建了穩定的系統。不過不同順序的微生物最后的生態不同【生態顏色不同】。

復雜的、具有多個閉環的生態之間具有不確定性,但卻是穩定的。

未來物聯網的控制器的算法,會與生物的類似:穩定、卻不確定。

3. 不確定性是物聯網時代的特點

工業時代,自動化是核心理論,穩定性、確定性是追求目標。

智能時代,智能化是趨勢,穩定性是目標,卻無法實現確定性。如何管理不確定性,是物聯網時代的課題。

具有確定性的系統,可以通過規范、通過標準來保證質量的一致性。

當系統具有不確定性,如何保證質量一致性?

在不確定性條件下,保證業務質量的一致性,是物聯網時代需要解決的課題。

凡是具有確定性的,未來都可以通過機器來替代;但具有不確定性的,是最具有創新性的工作。物聯網的”控制器“【智能算法】是創新的工具,在物聯網時代,創新將是最主要的話題,人的工作將從以前重復性的事務中解放,更多的借助智能工具,實現更大附加值的創新工作。

人的主要工作發生了變化,必然意味著人類的組織形式發生變化。

自動化時代,將人類帶入金字塔模式的組織形式。物聯網時代,人類的組織形式會怎樣?必然會形成管理模式的巨大變革。

責任編輯:趙寧寧 來源: 許永碩
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