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从自动化理论看工业互联网——物联网(二)
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xuyongshuo 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2019-11-08 11:46:55 楼主

在上一篇文章《从自动化理论看工业互联网——物联网》中,介绍了物联网与自动化的相似之处。从结构上,物联网与自动化都包括传感器、控制器和执行器。但是物联网的执行器还有待发展,物联网的控制器将是通过大数据的智能算法,而自动化的控制器是自动控制理论。


01 自动化发展成熟,物联网可以借鉴

既然物联网与自动化有相似之处,物联网在处于发展阶段,而自动化已经非常成熟。自动化的基础理论非常完善了,可以将自动化的一些结论应用于物联网领域。

自动化理论中,一个最重要的目的是设计具有稳定性的系统。而系统是否具有稳定性是自动化理论中最重要的内容。

通常正反馈的系统是不具有稳定性的,而负反馈的系统具有稳定性。自动化理论中,时域分析的稳定性判据可以判定系统是否具有稳定性;闭环控制的稳定性和性能指标与闭环极点有很重要的关系,根轨迹就是闭环极点轨迹,根轨迹法也是解决自动化系统稳定性的工具;而频域分析,利用奈奎斯特稳定判据来判断系统的稳定性。


既然自动化理论对物体控制,要保证系统的稳定性。当物联网的控制器(智能技术)、执行器都完善后,物联网系统必然需要具有稳定性。


02物联网的稳定性要比自动化的稳定性复杂

自动化的基本理论是对一个设备形成传感、控制、执行的闭环。这是基本理论,对于复杂的,多个系统的复杂关系,自动化的理论还在完善的过程中。

对于一个设备的控制,这个设备通常都具有收敛性【如图,都逐步控制趋向一个稳定值】,具有稳定的单一值,必然意味着这个系统是确定的。

image.png


物联网如果普及并创造价值,必然需要多个设备形成稳定的系统。多个设备之间交互,稳定性不一定收敛于同一个值。


以生物为例来分析:

image.png

这是一个草原食物链,其中一个环节是:蛇是猫头鹰的食物,猫头鹰与蛇的数量之间有一个负反馈:

如果蛇多了,猫头鹰的食物多,猫头鹰会增加繁殖,吃更多的蛇;而如果蛇的数量减少,猫头鹰的食物减少,减少吃蛇的数量。

猫头鹰与蛇之间的数量关系,存在负反馈闭环,具有稳定性。

但是还存在另外一个关节:猫头鹰不仅吃蛇,还吃老鼠;蛇也吃老鼠;猫头鹰与老鼠之间也有负反馈闭环,蛇与老鼠也有负反馈闭环。猫头鹰、蛇、老鼠之间的数量关系,因为多个负反馈的闭环,具有多个稳定性的数量关系【不是具有单一的稳定性】,因而具有不确定性。

对于健康生态而言,通常都是稳定的,但却具有不确定性。

凯文凯利在《失控》一书中,介绍过一个例子:一位科学家研究多种微生物构建的生态。在一个环境中,投放相同的微生物,但是每次投放微生物的种类的顺序不同,最后都构建了稳定的系统。不过不同顺序的微生物最后的生态不同【生态颜色不同】。

复杂的、具有多个闭环的生态之间具有不确定性,但却是稳定的。

未来物联网的控制器的算法,会与生物的类似:稳定、却不确定。


03 不确定性是物联网时代的特点

工业时代,自动化是核心理论,稳定性、确定性是追求目标。

智能时代,智能化是趋势,稳定性是目标,却无法实现确定性。如何管理不确定性,是物联网时代的课题。

具有确定性的系统,可以通过规范、通过标准来保证质量的一致性。

当系统具有不确定性,如何保证质量一致性?

在不确定性条件下,保证业务质量的一致性,是物联网时代需要解决的课题。


凡是具有确定性的,未来都可以通过机器来替代;但具有不确定性的,是最具有创新性的工作。物联网的”控制器“【智能算法】是创新的工具,在物联网时代,创新将是最主要的话题,人的工作将从以前重复性的事务中解放,更多的借助智能工具,实现更大附加值的创新工作。

人的主要工作发生了变化,必然意味着人类的组织形式发生变化。

自动化时代,将人类带入金字塔模式的组织形式。物联网时代,人类的组织形式会怎样?必然会形成管理模式的巨大变革。


来源:微信号xuyongshuo-work

作者:许永硕

该作品已获作者授权,未经许可,禁止任何个人及第三方转载。


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