《智能系統(tǒng)》第4章 執(zhí)行系統(tǒng)

1、高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書智能系統(tǒng)第四章執(zhí)行系統(tǒng)4.1執(zhí)行系統(tǒng)概述4.2組件化4.3智能流程管理4.4信息加工高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書of312習(xí)題4.5案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)4.1 執(zhí)行系統(tǒng)概述第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of313 百度百科對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的解釋是：它是利用機(jī)械能來改變作業(yè)對(duì)象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，或?qū)ψ鳂I(yè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)、度量等，以進(jìn)行生產(chǎn)或達(dá)到其他預(yù)定要求的裝置，包括機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件。執(zhí)行系統(tǒng)通常處在機(jī)械系統(tǒng)的末端，直接與作業(yè)對(duì)象接觸，是機(jī)械系統(tǒng)的主要輸出系統(tǒng)。簡(jiǎn)言之，執(zhí)行系統(tǒng)就是直接完成系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)的部分，一般由執(zhí)行構(gòu)件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。左圖所示是液壓連桿式夾持器1.工件；2.

2、手指；3.液壓缸；4.油塞桿；5.連桿。1執(zhí)行系統(tǒng)的概念4.1 執(zhí)行系統(tǒng)概述第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of314 制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution Systems，簡(jiǎn)稱MES）的概念是由美國先進(jìn)制造研究協(xié)會(huì)公司(Advanced Manufacturing Research，簡(jiǎn)稱AMR)在1990年首次提出的，旨在加強(qiáng)物料需求計(jì)劃（Material Requirements Planning，簡(jiǎn)稱MRP）計(jì)劃的執(zhí)行功能，把MRP計(jì)劃同車間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場(chǎng)控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條型碼、各種計(jì)量及檢測(cè)儀器、機(jī)械手等。 制造執(zhí)行系統(tǒng)國際聯(lián)合

3、會(huì)（Manufacturing Execution System Association International，簡(jiǎn)稱MESA）對(duì)MES所下的定義是：MES能通過信息傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)和報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。2制造執(zhí)行系統(tǒng)4.1 執(zhí)行系統(tǒng)簡(jiǎn)述第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of315 在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品完工的過程中，MES起到傳遞信息以優(yōu)化生產(chǎn)活動(dòng)并提升投資回報(bào)率的作用。 MES的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）質(zhì)量管理（2）過程管理（3）維護(hù)管理（4）產(chǎn)品跟蹤呈現(xiàn)（5）性能分析（6）物料管理

4、2制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章執(zhí)行系統(tǒng)4.1執(zhí)行系統(tǒng)概述4.3智能流程管理4.4信息加工高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書of316習(xí)題4.5案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)4.2組件化4.2 組件化第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of317 百度百科給出的組件化定義是指解耦復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)將多個(gè)功能模塊拆分、重組的過程，有多種屬性、狀態(tài)反映其內(nèi)部特性。組件化是一種高效的處理復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)，更好的明確功能模塊作用的方式。組件化思想是分治法的一種體現(xiàn),就是把一個(gè)大的Project，變成若干個(gè)小的Module工程。組件化前后對(duì)比1組件化的概念4.2 組件化第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of318 隨著應(yīng)用項(xiàng)目需求的增加和業(yè)務(wù)規(guī)模的增大，給現(xiàn)有的系統(tǒng)開發(fā)帶來了很多煩

5、惱。各種業(yè)務(wù)錯(cuò)綜復(fù)雜的交織在一起，由于每個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間代碼沒有約束，使得代碼邊界模糊，代碼沖突時(shí)有發(fā)生，更改一個(gè)小問題可能引起一些新的問題，牽一發(fā)而動(dòng)全身。增加一個(gè)新的需求，需要瞻前顧后地熟悉了上下文代碼后才敢動(dòng)手，另外隨著代碼量的增加，軟件編譯時(shí)間也不在斷增加，開發(fā)效率極度下降，在這樣的背景下組件化的出現(xiàn)可以很好地解決以上煩惱。 組件化架構(gòu)中，首先有一個(gè)主工程，主工程負(fù)責(zé)集成所有組件。每個(gè)組件都是一個(gè)單獨(dú)的工程，創(chuàng)建不同的git私有倉庫來管理。組件需要進(jìn)行分類定義，即哪些是業(yè)務(wù)組件，哪些是基礎(chǔ)組件。前者主要根據(jù)業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用場(chǎng)景來劃分,比如一款電商應(yīng)用由“搜索”,“訂單”,“購物車”,“支付

6、”等業(yè)務(wù)模塊組成。后者主要為業(yè)務(wù)組件提供資源、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等服務(wù)。 2組件化架構(gòu)緣起4.2 組件化第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of319 MES就是組件化架構(gòu)應(yīng)用的一個(gè)很好的例子。組件化MES的核心思想就是將行業(yè)特征、生產(chǎn)控制過程、業(yè)務(wù)管理過程及應(yīng)用軟件的構(gòu)成，進(jìn)行體系分解，然后再通過組件的不同組合，裝配出滿足企業(yè)多樣性需求的應(yīng)用軟件。組件化MES層次架構(gòu)3組件化架構(gòu)案例第四章執(zhí)行系統(tǒng)4.1執(zhí)行系統(tǒng)簡(jiǎn)述4.2組件化4.4信息加工高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書of3110習(xí)題4.5案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)4.3智能流程管理4.3 智能流程管理第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3111 智能化的流程管理是傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程管理（busin

7、ess process management，簡(jiǎn)稱BPM）與商務(wù)智能（business intelligence，簡(jiǎn)稱BI）、業(yè)務(wù)活動(dòng)監(jiān)控（business activity monitoring，簡(jiǎn)稱BAM）、復(fù)雜事件處理（complexevent processing，簡(jiǎn)稱CEP）、6等流程管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。在對(duì)業(yè)務(wù)流程運(yùn)行數(shù)據(jù)全面分析的基礎(chǔ)上，幫助企業(yè)深入洞察流程運(yùn)行情況，為各個(gè)層次的業(yè)務(wù)人員提供智能化的決策支持，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程的不斷優(yōu)化以提高企業(yè)運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，從而增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。1智能化流程管理內(nèi)涵4.3 智能流程管理第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3112智能化流程管理內(nèi)涵包含以

8、下幾個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程控制（2）全生命周期流程管理智能化全生命周期流程管理智能化（3）全方位分析提供實(shí)時(shí)決策支持1智能化流程管理內(nèi)涵4.3 智能流程管理第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3113 總體來講，智能化流程管理功能主要涉及流程分析、流程監(jiān)控、流程優(yōu)化、流程預(yù)測(cè)和推薦。（1）多角度、多層次流程分析（2）流程異常風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控（3）全面流程優(yōu)化（4）流程預(yù)測(cè)與智能推薦2智能化流程管理功能4.3 智能流程管理第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3114 隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，企業(yè)流程應(yīng)用數(shù)據(jù)分析能力顯著提升，數(shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)一步得到開發(fā)利用，流程管理也正朝著更加智能、實(shí)時(shí)、靈活快捷的方向發(fā)展。中國

9、移動(dòng)（CMCC）采用分布式云存儲(chǔ)集成不同結(jié)構(gòu)海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，利用Hadoop架構(gòu)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，利用時(shí)序分析模型挖掘歷史規(guī)律，預(yù)測(cè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵指標(biāo)。通過關(guān)聯(lián)算法和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析挖掘用戶的社交行為和喜好，從而有針對(duì)性的向用戶推薦合適的產(chǎn)品。華為公司和天貓商城合作，利用大數(shù)據(jù)分析，成功推出C2B（consumer to business）定制手機(jī)，改變了傳統(tǒng)手機(jī)制造流程，實(shí)現(xiàn)了智能化的流程管理。中國人壽保險(xiǎn)公司使用大數(shù)據(jù)分析和移動(dòng)商務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化的車險(xiǎn)理賠流程，大幅提高了理賠的效率和服務(wù)質(zhì)量。3發(fā)展動(dòng)態(tài)第四章執(zhí)行系統(tǒng)4.1執(zhí)行系統(tǒng)簡(jiǎn)述4.3智能流程管理4.2組件化高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書of3

10、115習(xí)題4.5案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)4.4信息加工4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3116 在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中，信息加工是對(duì)收集來的信息進(jìn)行去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工過程。它是在原始信息的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出高價(jià)值含量、方便用戶利用的二次信息的活動(dòng)過程。 廣義地講，信息加工泛指將收集到的原始信息按照一定的程序和方法進(jìn)行分類、分析、整理、編制、存儲(chǔ)、融合等處理過程，旨在產(chǎn)生新的用以指導(dǎo)決策的有效信息或知識(shí)。 狹義地講，信息加工理論是認(rèn)知心理學(xué)的主要基礎(chǔ)理論。信息加工理論研究人如何注意和選擇信息，對(duì)信息的認(rèn)識(shí)和存儲(chǔ)，利用信息進(jìn)行決策以及指導(dǎo)外部行為等。借助計(jì)算機(jī)科學(xué)、語言學(xué)和信息

11、論的概念，將人腦與計(jì)算機(jī)進(jìn)行類比，用計(jì)算機(jī)處理信息的過程模擬并說明人類學(xué)習(xí)和人腦加工外界信息的過程。1基礎(chǔ)知識(shí)4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3117信息加工的基本內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）信息的篩選和判別（2）信息的分類和排序（3）信息的計(jì)算和研究（4）信息的著錄和標(biāo)引（5）信息的編目和組織1基礎(chǔ)知識(shí)4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3118 針對(duì)不同的處理目標(biāo)，支持信息加工的方法很多，概括起來可分為五大類：傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、不確定性理論、可視化技術(shù)和數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)。信息加工方法2基本方法4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng) 比如用相關(guān)分析方法分析每日廣告曝光量和費(fèi)用

12、成本的數(shù)據(jù)，找出這兩組數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并對(duì)這種關(guān)系進(jìn)度度量。通過時(shí)間序列分析可以得到電商銷售額隨季節(jié)變化和周期性波動(dòng)的一般規(guī)律。 比如圍棋比賽中打敗李世石的AlphaGo就是首先利用大量（3千萬）棋譜訓(xùn)練深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到高手落子概率分布，再通過左右互博每次產(chǎn)生上萬棋譜，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)尋找贏棋走法，再結(jié)合蒙特卡羅算法實(shí)現(xiàn)走一步看五步（N 步）的可能。 比如在軍事領(lǐng)域中，不確定性理論的應(yīng)用可以較好地解決由于偽裝、隱蔽、欺騙和干擾等技術(shù)手段使得目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確度低下的問題。2基本方法4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3120比如一種稱為標(biāo)簽云（Word Clouds或Tag Clouds）的典型的文

13、本可視化技術(shù)。它將關(guān)鍵詞根據(jù)詞頻或其他規(guī)則進(jìn)行排序，按照一定規(guī)律進(jìn)行布局排列，用大小、顏色、字體等圖形屬性對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行重要性的可視化。文本可視化標(biāo)簽云2基本方法4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3121 信息加工的一般流程如下圖所示。首先需要收集原始信息，然后確立信息加工的目標(biāo)，接下來就對(duì)收集的初始、孤立、零亂的原始信息進(jìn)行判別、篩選、分類、排序、分析、再造等處理，最后評(píng)估加工是否滿足目標(biāo)，若未滿足，就根據(jù)目標(biāo)再加工修改，直到滿意輸出。信息加工一般流程3一般流程4.4 信息加工第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3122以運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽為例說明各參賽隊(duì)比賽成績(jī)加工的工作流程：運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽信息加工流程3一般流程第四

14、章執(zhí)行系統(tǒng)4.1執(zhí)行系統(tǒng)簡(jiǎn)述4.3智能流程管理4.2組件化高級(jí)人工智能人才培養(yǎng)叢書of3123習(xí)題4.4信息加工4.5案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)4.5 案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3124 汽車MES是基于汽車生產(chǎn)的業(yè)務(wù)流程與需求，采用準(zhǔn)時(shí)制（Just In Time，簡(jiǎn)稱JIT）思想，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展與實(shí)踐而形成的一個(gè)與生產(chǎn)線密切相關(guān)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)。以生產(chǎn)制造為功能主線，物流配套和質(zhì)量管理為業(yè)務(wù)支撐，主要包括生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)控制、物料計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)物流和質(zhì)量管理五大業(yè)務(wù)功能。 4.5 案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3125（1）MES的生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊主要負(fù)責(zé)接收ERP系統(tǒng)生成

15、的生產(chǎn)投入計(jì)劃，由計(jì)劃部門根據(jù)順序計(jì)劃和生產(chǎn)實(shí)際完成情況，對(duì)接收的順序計(jì)劃重新賦予生產(chǎn)時(shí)間，形成車間生產(chǎn)計(jì)劃。（2）在生產(chǎn)計(jì)劃產(chǎn)生后，MES依次為每個(gè)車身分配車輛識(shí)別代碼（VIN），并根據(jù)VIN為每張訂單打印識(shí)別條碼，在整車生產(chǎn)流程卡上粘貼該條碼，用來跟蹤車輛的實(shí)際位置和生產(chǎn)進(jìn)程。4.5 案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3126汽車制造數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位圖4.5 案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3127（3）整車制造的精益物料計(jì)劃是根據(jù)JIT與零庫存的生產(chǎn)理念，實(shí)現(xiàn)焊裝、涂裝、分裝和總裝不同生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中的在制品庫存協(xié)同與零庫存趨向，以確保生產(chǎn)物料滿足整車制造的要求。 （4）在整個(gè)生產(chǎn)過程中，MES會(huì)根據(jù)各個(gè)車間各生產(chǎn)線零件消耗情況與線邊的零件庫存情況進(jìn)行需求分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)庫存不足時(shí)，MES會(huì)指示零件配送人員進(jìn)行精益?zhèn)浼团渌?。?）整車質(zhì)量管理是在生產(chǎn)過程中按照工藝流程進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和控制管理，采集并分析質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)。MES的質(zhì)量管理主要是在流水線上設(shè)立報(bào)交點(diǎn)，根據(jù)工藝要求由質(zhì)保人員進(jìn)行車輛檢測(cè)和報(bào)交。4.5 案例：汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)第四章 執(zhí)行系統(tǒng)of3128在生產(chǎn)過程中一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，質(zhì)量安燈系統(tǒng)可對(duì)流水線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行控制，等待質(zhì)量響應(yīng)。當(dāng)車輛將要越過該工位時(shí)，停止流水線輸送，直到質(zhì)量問題解決，流水線重新開始運(yùn)作。下線的成品車還要