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关键词:智慧城市 人力资源开发 资源优化配置
2008年一场席卷全球的国际金融危机爆发,为应对这次金融危机,IBM提出了智慧地球的理念,该理念一经提出,得到美国政府的积极回应。之后,智慧城市作为智慧地球的一个重要组成部分,开拓了新时代城市发展的新视角和新思维。“全球智慧城市之父”倪会民准确完整全面的定义:各城市依据具体要求、条件和目标等情况,选择使用人类现有思想、科技、模式等所有最优资源,实现城市(含农业)的智慧化,例如安全方便舒适和三化。其准确的英文是SmartCity。
一、智慧城市建设的原则与建设重点
世界银行曾经公布数据:一个一百万人口以上的城市进行“智慧城市”的建设,在投入不变的情况下.实施全方位的智慧管理,将能增加城市发展速度2.5到3倍,这意味着“智慧城市”可促进实现4倍左右的可持续发展目标,并引领未来世界城市的发展方向。在国家“十二五规划”进行过程中,“调结构、转方式”的国家战略背景下,中国很多城市提出了建设“智慧城市”的发展目标,智慧城市作为现代城市建设的目标,在建设过程中必须认清现状,遵循合理的建设原则,抓住建设重点,才能建设适应时展的智慧城市。
1.智慧城市的建设原则:
以人为本、尊重知识和人才。美国“智慧地球”的观点的核心含义是:地球若能更智慧一点,人类就会可以活的更长一点。智慧城市建设过程中以信息化、网络化、智能化为基础,以资源的合理配置为目标,最终希望实现城市居民的生活便利化。随着智慧城市概念的不断成熟,智慧城市建设的焦点也发生了一些变化。政府建设上,智慧城市建设模式从关注公司主导模式到重视市民主导模式、从关注市场价值到重视人文价值,从关注行政部门的经济效益到重视自由民主的政府建设。可见随着学者对智慧城市的认识加深,智慧城市建设过程中对市民的重视程度越发凸显,中国的智慧城市建设作为国家城市发展的重要组成部分,建设过程中必须遵循中国的可持续发展战略。作为可持续发展的核心,以人为本也必将成为智慧城市建设必须时刻遵循的原则。智慧城市是顺应当代信息时代的发展而出现的,是伴随着知识的日新月异的更替和技能的不断发展而产生的。智慧城市的发展是希望通过知识和技术的运用,以“智慧”引领城市的建设和发展,打造生态环境友好,政府行政高效,市民生活幸福的城市。当今时代,任何领域的发展都离不开知识和人才,智慧城市作为一个涵盖环境、文化、交通、政府建设等等内容的一个系统性工程,建设过程中必须坚持将知识和人才作为智慧城市建设的基本保证。
2.智慧城市的建设重点。
智慧城市的建设是一个宏大的建设过程,其内容涵盖了市民生活的方方面面,在建设之前首先得制定具有前瞻性的战略计划,明确城市的发展重点,符合城市的发展个性。中国各个城市在推动智慧城市的建设的过程中,纷纷制定了专门的政策文件以保证智慧城市建设的方向。虽然不同的城市各有其特点,但是遵循以人为本,尊重知识和人才的原则下,智慧城市的建设重点应该包括:环境建设、知识应用、大数据的运用、智慧交通的构建、城市管理的合理化等方面。
2.1环境的建设。
智慧城市作为信息时代适宜市民居住的理想城市,应该具有秀美的生态环境、和谐的社会环境和健康的网络环境。中国历来要求经济社会的发展不以牺牲生态环境为代价,不走西方国家“先污染后治理”的老路,故而在智慧城市建设过程中,应该将注意城市发展和环境的保护之间的保持和谐的发展程度,保护城市的生态环境作为建设重点。其次智慧城市以人为本的建设原则希望最大程度的实现城市居民睦邻友好,安居乐业,提升居民的幸福感和安全感,因此和谐的社会环境也应该是智慧城市的建设重点。最后,网络环境是智慧城市管理和发展中起着重要作用。智慧城市的建设主要是通过网络实现城市的信息共享,因为网络环境的建设在智慧城市的工程中十分重要。只有在生态环境、社会环境和网络环境和谐健康的基础上,智慧城市的建设才能持久健康,保持合适的步伐。
2.2大数据的运用。
智慧城市的建设和发展设计城市的方方面面。为给不同方面的人提供准确的智能决策和和丰富多彩的智慧服务,就需要大量的数据信息。维克多在《大数据时代:生活、工作与思维的大变革》中指出,如果在进行测算的时候,数据足够的大,那么数据的精度将不再那么重要。而今随着信息技术的发展,对大量的数据进行处理成为可能。人们不再是仅能通过纸张和人脑进行数据记录和统计的时代了。电脑,互联网的发展给大量数据的储存和计划成为可能。智慧城市建设中一个有效合理的云数据中心是建设必不可少的部分。通过云数据中心,记录城市内方方面面的数据并进行测算,并对任何地方任何人身上发生的需要决策的事情以最快速度测算,通过大数据提高信息的精确度,也减少了少量特殊极端的样本对总体检测带来的影响。在倡导信息的智慧城市也给大数据的应用提供了硬件条件。因此在智慧城市的建设中,大数据中心的构建应该是其中重要的项目。
2.3知识的应用。
智慧城市是信息时代和知识经济进一步发展的产物,信息和知识就是城市发展的基础推动力量。在建设智慧城市的过程中必然需要知识和信息的支撑。不论是环境的建设、云数据中心的建设还是智慧交通的构建都需要发挥知识的作用。环境的建设需要环保知识和信息技术的结合,云数据中心需要电子技术和数据处理知识的结合,智慧交通也需要交通知识卫星知识与互联网技术的结合。智慧城市的建设需要大量具有丰富知识的社会科学管理者和高科技技术人员的配合,因此智慧城市的建设离不开知识的有效应用。
二、智慧城市建设中人力资源开发的重要问题
智慧城市是一种城市建设的高级形态,是在信息化、工业化、城镇化迅速发展,城市寻找转型方向,人民寻找生活方式突破口时出现的新概念。智慧城市首先必须是以人为本的和谐的社会,使居民充分享受城市建设带来的益处,人力资源的建设和开发在智慧城市的建设中起着重要作用,但是面向智慧城市建设的人力资源开发必须关注以下问题。
1.人力资源开发与环境的和谐发展。
城市环境是城市建设的基本,包括生态环境,人文环境和网络环境。城市环境系统为人类的生活发展提供了资源和条件。随着工业化的发展,环境问题日益突出,并逐渐成为威胁人类生存发展的问题。信息时代的到来冲击着工业社会的发展,同时也努力促进人和环境的和谐发展。在工业时代,经济发展往往伴随着生态环境的破坏,在信息时代,提出智慧城市的概念就要求我们在发展过程中必须关注环境,防止重蹈工业社会的覆辙。另外一方面,智慧城市的提出也使人文环境和网络环境的净化变得更为迫切,不论是云数据中心的建设还是智慧交通网的构建都需要网络环境和人文环境的支持,人力资源作为主要建设者,在净化网络环境和人文环境中起着重要作用。
2.人力资源开发与技术的和谐发展。
智慧城市建设过程中,需要高科技专业人才的支持,因此针对性的开发技术性人力资源、培养人力资源的技术素养就成为智慧城市建设中人力资源开发的重要问题,将人员技能的开发作为人力资源开发的基本点,有利于全面提高人力资源开发的效率和效果,推动智慧城市的建设。传统的人力资源一般是以劳动者个体为基本点的,注重的是人才的全能型,全能型人才的培养往往导致人才的浪费和积压,带来培训资源的浪费。
3.人力资源开发与城市的可持续发展问题。
可持续发展是当今时代任何城市发展追求的目标,仅通过环境的建设,知识、信息和技术的发展并不能直接带来城市的进步和可持续发展。只有通过人力资源的开发,通过人对技术技能的内化和吸收才能发挥知识技术的作用。智慧城市的建设需要人来建设,城市的可持续发展需要人来发展,如果不能将科技知识转化为人力资源,那么通过信息化和互联网进行智慧城市的建设就知识空谈。智慧城市的建设,使政府部门对智慧基础设施以及高新技术产业的投资和扶持力度空前加大。而高新技术产业在促进城市可持续发展是否发挥应有的效果,关键在于产业中的人力资源开发。在人力资源开发过程中,提高人民对智能系统的接受程度,使人民通过智能系统与组织之间建立长久可信的联系,以促进组织决策更为精准的回应居民的需求。在这个过程中,如果组织的决策被曲解,或者人民利益没有很好的表达,将带来人和组织关系的恶性发展,因此人力资源开发过程中要关注智慧城市中人与组织的关系。
参考文献:
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一、价值工程的概念
定义:价值工程(Value Engineering,VE)也称为价值分析(Value Analysis,VA),是指通过集体智慧和有组织的活动对产品或服务进行功能分析,使目标以最低的总成本(寿命周期成本)可靠地实现产品或服务的必要功能,从而提高产品或服务的价值。价值工程是一门新兴的管理技术,是降低成本、提高经济效益的有效方法。
在价值工程中,价值的定义为:
V=F/C
式中 V―价值(Value Idex);
F―功能评价值(Function Worthy);
C―总成本(Total Cost)。
二、电子商务环境下物流及其成本构成特点
(一)电子商务环境下物流特点
1、信息与自动化
电子商务的高效性客观要求物流信息化。主要技术有信息收集的代码化、信息处理的电子化、信息传递的标准化和实时化,以及信息储存的数字化等。在此基础上,建立机电一体的无人自动化物流系统,扩大作业能力,减少差错,提高劳动生产率,如自动分拣系统等。
2、网络化
电子商务环境下物流网络是以计算机网络技术为基础的信息系统,它有两个含义:一是物流配送网络系统,包括配送中心与供应商或制造商,以及下游顾客之间通过网络进行联系和数据交换的网络;二是组织内部构成的网络系统。
3、智能和柔性化
物流过程存在有大量的管理与决策问题,如运输(搬运)路径的最佳选择,物流配送中心的选址问题,以及根据客户需求变化来灵活地调节和变化物流系统中的具体环节问题等,都要依赖大量的智能和知识。这是电子商务环境下物流信息化的一种高层次应用。
(二)电子商务环境下物流成本构成特点
电子商务环境下物流是建立在信息流、商流、甚至资金流基础上的物品流动过程。它也包括运输、储存、配送、装卸、保管、物流信息管理等各种活动。因此,它的成本应该包括物流服务而消耗的活劳动与物化劳动,如运费、保管费、销售费等都应考虑在维持物流服务水平的前提下,并应当降低物流成本。
三、物流成本价值分析应考虑的因素及基本方法
(一)物流成本价值分析应考虑的因素
1、成本和功能的关系因素
既要高水平的物流服务又降低物流成本,就必须依赖科技水平的提高,如网络信息技术的应用等。
2、 市场竞争因素
在市场激烈竞争的环境下,物流成本在动态变化。要想在竞争中胜出,必须提高物流服务质量,提高物流系统的整体效率才行。
3、 产品特性因素
产品特性对物流成本是有影响的。如产品密度、形式和大小、产品安全等因素对运输及保管的成本都有较大影响。例如,产品密度大,方可以充分利用空间,减少相应的运输和仓储费用:那些易损坏、易腐蚀的产品会增加对物流运输环节的难度,当然运输成本会更高。
此外,地理位置等空间因素也是不可忽视的因素。在物流系统中物流节点与节点间,物流节点与供应商,物流节点与与市场的空间位置都会影响物流成本。
(二)物流成本价值分析的基本方法及程序
基本方法:
一是物流功能固定不变,其物流成本下降法。这种方法主要通过物流系统结构的优化降低物流成本,从而提高物流价值。
二是物流功能水平上升,物流成本也上升。这是许多企业提高竞争能力具有战略意义的做法。
三是成本固定不变,功能水平提高。
四是物流成本降低,物流功能提高。这是一种优化增效的有战略意义的方法。
基本程序:
第一,明确分析的对象。价值分析的目的是降低成本,提高功能水平,这可能涉及到物流活动的各个环节。但在价值分析时要明确分析对象,重点突出,没有必要涉及所有环节。
第二,对象相关信息的收集。在全面收集分析对象的性质、范围、要求,收集相关信息的基础上,对价值分析对象的功能、成本、价值进行深入全面的分析,这一步很重要。例如:分析对象在物流活动中的各个具体环节的功能作用及对最终价值的影响大小,有否可被替代性。之后,再按基本功能、辅助功能、过剩功能、功能不足进行分类和整理,进而明确物流活动中需要改进的功能范围。
第三,计算分析对象的价值系数,优先选择价值系数小于1的作为改善对象。
第四,进行价值分析,提出增加物流价值的新方案。
第五,分析评价新方案,测算其成本,并选择最优方案。
四、电子商务环境下物流服务的成本优化措施
(一)构建优化的物流体系结构
电子商务改变了供应链上信息流、物流、资金流、人流和商务流的运作模式,电子商务环境下物流服务的管理是一种高水平的电子商务应用。利用网络信息技术和优化技术,构建新的物流体系结构是降低物流成本的重要方法。如利用优化技术可以解决节点布局优化问题、分派优化问题、路径优化问题。利用网络信息技术可以解决信息共享问题、库存管理的优化问题等。如企业能通过网上信息共享和传递来共同组织供应、管理库存、改进服务、控制成本,并实现完善的企业内部管理。总之,可以依靠新技术,新理论和新方法来优化物流体系结构,达到降低物流成本、提高服务效率的目的。
(二)选择最佳的物流服务模式
电子商务环境下物流模式有多种,值得一提的是第三方物流和第四方物流。第三方物流和第四方物流是物流服务社会化的结果,是物流专业化水平提高、物流服务范围延伸和物流服务高级化的产物。第三方物流是专业物流企业面向全社会提供物流服务,按照客户的要求进行货物的运输、包装、保管、装卸搬运、流通加工、配送等各项有偿服务。第四方物流,就是供应链的集成者、整合者和管理者,它能进行供应链的重新优化整合。显然,不同的服务模式将会有不同的服务成本和效率。
(三)选择合适的运输技术
在物流结点设施布局已经确定的情况下,配送速度方显重要,运输技术将起到决定的作用,因此选择合适的运输技术不可忽视。
关键词:物联网 物联网应用 辽宁
中图分类号:F49;F127
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2016)08-035-02
物联网被称为是信息技术的第三次革命性创新,同时也被许多国家列为未来发展的战略性新兴产业,物联网的概念首先由美国麻省理工学院凯文・艾什顿在1999年提出。联合国国际电信联盟(ITU)在2005年的《互联网2005.物联网》中正式采用物联网说法。物联网(IOT)是“物物相连的智能互联网”,它包含了三层含义:(1)物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络,其核心和基础仍然是互联网;(2)物联网的用户端可以延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行通信和信息交换;(3)物联网是可以进行智能控制、自动监测与自动操作的。
一、我国物联网行业发展概况
我国政府对物联网的发展十分重视,2009年,时任国务院总理的同志,就提出要建设信息网络和七大战略性新兴产业。“十二五”期间,国务院又颁布了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,对物联网的发展做出了规划,同时出台了促进物联网产业发展的相关政策措施。
“十二五”期间,共启动了28项国家物联网重大应用示范工程,2013年10月又了《国家发展改革委员会办公厅关于组织开展2014-2016年国家物联网重大应用示范工程区域试点工作的通知》,财政部联合工业和信息化产业部共同设立了物联网发展专项资金,用于对物联网研发项目的支持,已经累计安排物联网专项资金15亿元,陆续支持了500多个研发项目。
近几年我国物联网产业发展的综合增长率达到了30%以上,充分体现了其强劲的发展势头。地方政府出台地方规划和行动方案,加大投入力度,对企业为主体的物联网技术研发和产业化项目进行扶持。建立协同推进机制,积极推广物联网应用,取得了积极成效。物联网技术已经融入到了纺织、冶金、机械、石化、制药等工业制造领域。尤其是智能交通领域的车联网以及智能制造领域的工业物联网,市场前景良好,增长速度不断攀升。到2014年,物联网产业规模达到5800亿元,同比增长18.46%。
中投顾问的《“十三五”数据中国建设下物联网行业深度调研及投资前景预测报告》指出,构成物联网产业链中的支撑层、感知层、传输层、平台层以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参与厂商众多,成为产业中竞争最为激烈的领域。
从应用领域角度看,2015年占据我国物联网市场主要份额的应用领域包括智能工业、智能农业、智能交通、智能物流、智能电网、智能医疗、智能家居和智慧城市。其中智能家居领域由于和日常生活高度融合而受到广泛关注,成为发展最快的应用领域。智能交通中的车联网以及智能医疗领域,由于需求空间广阔、产品附加值高,在2015年获得了大量的市场投资,在2016年其市场份额将会进一步提高。
预计作为信息产业发展的第三次革命,物联网涉及的领域越来越广,其理念也日趋成熟。当前,以移动互联网,物联网,云计算,大数据等为代表的新一代信息通信技术创新活跃,发展迅速,真正全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革,被认为是世界经济新的增长点。
与国内其他省份相比,辽宁省在物联网产业基础、技术研发能力、网络服务等方面具有较强的竞争力,物联网产业也必将成为辽宁经济结构调整、企业转型、加速产业信息化智慧化的核心推动力量。
二、辽宁省物联网产业应用发展和存在的问题
辽宁作为我国的老工业基地在电网、工业自动控制,数字医疗等领域开展了一系列物联网试点和示范项目,并且取得了初步进展。
例如,国网辽宁省电力有限公司建设的基于物联网的绿色通信机房,为维护人员提供机房实时能耗水平并提供能耗优化建议,降低了故障发生概率与整体能耗,体现了物联网的智慧应用的优点。通过部署统一标准的各类感知装置,实时采集设备运行数据、环境数据,并且遵循统一信息模型和通信规约,系统统一对感知数据进行收集、处理加工。
国网辽宁省电力有限公司自2015年起开展了国家电网公司物联网示范应用建设的试点工作,其建设内容涵盖了变电、配电、机房管理等方面的技术改造。特别是该公司的信息通信工作部以智能电网建设为契机,将物联网技术应用于电网,未来必将产生巨大的社会与经济价值。
【关键词】 物联网 军事 应用
1 物联网的含义
1.1 物联网(The Internet of things)概念
物联网即“物物相连的互联网”。可以这样描述:通过条码、射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种信息传感设备,按约定的协议,把任何人及物体与互联网相连接,实时采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种信息,以实现任何时间、任何位置、任何事物之间的信息交换和通信,并实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
1.2 物联网基本特征
物联网具有区别于传统互联网的特征。一是广泛应用各种感知技术,即全面化感知。物联网上的物体安装了多种类型传感器,可捕获物体及环境等不同的信息,并形成不同格式的,具有实时性、周期性的数据,便于被能化识别、定位、跟踪、监控和管理。二是建立在互联网上的泛在网络,即实时化互联。互联网是物联网技术重要基础和核心,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体信息实时准确地传递出去,并适应各种异构网络和协议。三是具有智能化处理能力,实现对物体实施智能控制,即智能化控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能处理技术,通过分析、加工和处理出有针对性和有意义的信息,适应各种用户的不同需求。
1.3 物联网的架构
从技术架构上来看可分为三层:一是感知层,由各种传感器以及传感器网关构成。其作用相当于人的神经末梢,主要功能是识别物体,采集信息。二是网络层,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。三是应用层,是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,其与行业需求结合,以实现物联网的智能应用。
1.4 物联网解决方案
物联网解决方案最典型的有两种:欧美的EPC系统和日本的UID系统。
EPC系统是一个先进的、复杂的、综合性的系统。其由EPC编码体系、RFID系统和信息网络系统三个部分组成,主要包括:EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务器(ONS)、EPC信息服务器(EPCIS)六个部分。
2 物联网涉及的技术
物联网是个交叉领域学科,涉及的技术繁杂。
2.1 感知技术
(1)传感器及传感网络技术:微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。传感器网络主要解决物联网中的信息感知问题,包括数据信息的采集和处理、短距离的无线通信两个部分。在数据的采集和处理阶段,主要是综合可传感器技术、嵌入式可编程技术,网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,对物品进行数据的采集,之后接收上层传递来的控制信号和信息处理,产生响应并完成相应动作。
(2)射频识别技术:射频识别是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。其是一种非接触自动识别技术,通过射频的信号来自动识别对象,同时获得相关数据。包括电子标签、阅读器、应用软件三部分。
(3)微机电系统(MEMS):微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。mems主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是在融合多种微细加工技术。mems传感器集信息获取、处理和执行于一体,能组成多功能微型系统,从而大幅度提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。MEMS技术属于物联网的信息采集技术。
(4)全球定位导航技术:新一代的的全球定位技术具有快速、高效、准确特点,可以提供实时的、全时空的授时、定位、导航、通信等信息能力,是移动物体提供移动信息的重要技术,也是物流智能化、智能交通的重要技术。
2.2 网络技术
(1)无线传感器网络(WSN)技术:无线传感器网络(WSN)的功能是将一系列分散在空间的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而可将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并依据获得信息进行分析和处理。WSN技术是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术,具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势,且对物联网其他产业具有显著带动作用。
(2)无线移动网络技术:①无线保真(Wi-Fi)技术:Wi-Fi是一种基于接入点(AP)的无线网络结构,目前已有一定规模的布设,可以在应用中与传感器相结合。②通用分组无线服务(GPRS)技术:GPRS是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络,目前在很多领域有广泛应用,在物联网领域也有部分应用。③NGB广域网络:中国下一代广播电视网(NGB)是以有线电视数字化和移动多媒体广播(CMMB)技术为基础,以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑,构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。NGB广域网络应用于物联网将开辟新的天地和模式。
2.3 应用技术
(1)专家系统(Exper System):专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。
(2)云计算:云计算是一个网络应用模式,是指IT基础设施的交付和使用,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源,就像使用使用空气和水一样方便。
(3)信息安全技术:物联网方便人与物或者物与物之间的信息交换。其在简化和方便人们生活的同时,信息的安全性问题也随之出现。无论物联网技术的应用本身是否安全,但在构建物联网应用系统的同时,必须考虑信息安全方面设计。“没有安全就没有应用,没有应用就没有发展,对于物联网的应用更是如此”。
(4)智能化应用技术:应用领域的各种服务需求可以根据应用领域特点,借助互联网技术手段,开发各类的领域的应用解决方案,将物联网的优势与各自领域的生产经营过程、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的各领域应用。比如:智能交通技术、智能电网技术、智慧物流技术、资源打包技术、智能战场技术等等。
3 物联网技术在军事上的应用展望
随着物联网技术发展,在信息化战场牵引下,军事领域物联网建设也会随着地方物联网建设而逐步发展。物联网重在围绕战场态势感知、信息智能处理、行动过程控制等要素,提高战场透明度和破除“战争迷雾”,提升基于信息系统的体系作战能力。
3.1 实现精确的战场态势感知
(1)战场要素感知准确化:未来军事领域可以建立智能化战场,完成智能化作战,嵌入感知器的各种作战要素(战斗人员、武器装备等)通过军事信息系统,完成接入并交换信息,在智能化数据处理系统的协助下,依据实时、准确、可靠的信息,完成对作战也要素的配置、指挥、控制等。实现全要素、全过程、实时化、准确化的综合信息链。
(2)武器装备智能化:武器装备嵌入了传感器并接入网络,即武器装备形成了感知控制网络系统,可以动态地感知和实时统计分析武器装备动态信息,并据此进行管理控制。
(3)作战保障精确化:通过物联网技术建立战场军事物资保障、军用物资筹划、军用物流配送及物资生产感知控制,实现人员装备器材“一卡通”,可以有效地实施作战保障力量对物资器材适时适地适量精确化、智能化、动态化管控。
3.2 建立全时空预警探测系统
(1)建立战略/战术或区域战场传感器网络:采用预先布设或临时投送方式布设各种传感器或智能化武器,形成战场无线传感器网络,实时感知战场信息,准确实时感知敌我双方各种作战信息,进而形成全方位、全频谱、全时域的全维侦察监视预警体系。
(2)建立战场打击效果实时监控网络:采用各种侦察技术和手段,包括纳米技术、生物工程等新技术,建立战场侦察监视系统,监控战场核生化状态、打击目标状态、敌我双方作战要素状态等,做到准确掌握敌人状态,合理调配打击力量。并实现与指挥控制系统连通,确保侦察、打击、监控一体化。
(3)建立生命体征监测网络:建立以单兵生命监测系统为基础的生命体征监测网络,实现对伤病员定位搜救与身份确认,并据此完成应急救援。
3.3 建立智能化战场
(1)建立无人装备网络管理系统:未来战场可能是无人化的时代,无人装备将主宰未来战场,因此无人装备信息获取、使用、管理必须基于网络进行,因此,无人装备网络管理系统建立维护至关重要。
(2)智能装备打击系统:物联网技术的应用使得未来武器装备智能化程度大大提高,可以独立完成独立作战任务,未来武器可能集信息获取传递、展开作战行动、打击效果评判等一体,实现自主作战,并和邻近智能作战系统协同。
4 物联网技术发展目前存在问题
4.1 相关技术标准问题
物联网处在发展初期,各国标准各异。比如各种传感器网络标准非常的多,造成信息交流障碍。其涉及接口的标准化;数据模型的标准化问题。这也影响物联网产业的规模化生产及产业链条,进而影响物联网的发展和应用。
4.2 网络及信息安全问题
物联网以泛在各种网络为基础,其信息采集频繁且来源多样,因此传感器网络及信息安全性非常重要,是实现智能化控制的基础。这也涉及个人隐私信息、商业秘密信息等安全问题。在这一点上,物联网的发展不仅仅是一个技术问题,更有可能涉及到政治法律和国家安全问题。
4.3 相关协议问题
某种程度上可以认为,物联网是互联网得延伸。互联网是基于TCP/IP协议簇,但接入层面协议非常繁杂,如GPRS/CDMA、传感器、有线、无线、短信等多种通道,而物联网事实上需要一个统一的协议栈,以便于接入和应用。
4.4 IP地址问题
目前互联网地址是基于接近耗尽的。物联网每个物体至少需要一个IP地址,这是IPV4无法满足的,就需要海量地址的IPV6来支撑,而IPV4过渡到IPV6需要漫长的过程,使得IPV6必须兼容IPV4。
4.5 终端接入问题
物联网上的物体必须拥有传感器和网络的接入功能,由于应用领域需求差异,如何满足个性化的需求,未来对于商家将是一个挑战。
参考文献:
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[关键词]中药制药工程;中药工业4.0;数字制药;智慧制药;先进制药技术
中国制造2025战略规划以来,中药制造业对采用先进制药技术有了强烈愿望,中药工程科技创新驱动力正在形成。为实现“制药强国”建设目标,我们应该以更高的站位和更宽的视野谋划中药制药工程科技创新发展战略,牵引中药产业技术创新升级,建立全面提高国家药品标准的支撑技术体系,占据国际天然药物制造业的科技制高点,进而使我国倡导并制定的中药工业技术标准成为全球规则。
具有现代工业形态的我国第一代中药制药技术创始于
20世纪70年代,以水煮醇沉等工艺的“机械化和半机械化”为技术特征,可称为“中药工业1.0”,20世纪90年代出现了第二代中药制药技术,以中药制药设备的“管道化自动化和半自动化”为技术特征,可谓“中药工业2.0”;21世纪初笔者率先提议运用高新技术改造中药传统制造方式,重视发展中药制药工程技术,应尽快实现中药工业数字化网络化自动化及智能化等技术突破,提高产品质量及资源利用度并降低物耗(即提质增效),引导中药制造业步上先进产业台阶这可视作提出“中药工业3.0”构想:面对“云计算”和大数据时代的到来,笔者提出创新发展以制药工艺“精密化、数字化及智能化”为主要技术特征的第三代中药制药技术,实现中药制药技术的升级换代,迎接第三次工业革命。2013年7月在天津举办的国家人社部高级研修项目“现代中药制药质量控制技术高级研修班”上,笔者分别介绍了新一代中药制药技术及中药数字制药;同年8月在中国工程院主办的第165场中国工程科技论坛上,笔者在专题报告“从数字制药到智慧制药;大数据时代的制药工程科技”中提议:大力发展数字制药技术,打造数字化中药先进制造平台,并推动中药工业从数字制药迈向智慧制药时代;在2015年4月召开的第201场中国工程科技论坛上,笔者阐述了“对制药工程科技创新与中国医药工业4.0的思考”。本文根据国际先进制药技术最新进展,对笔者以往论述进行整理和归纳,结合我国制药强国建设中现实情况,进一步思考中药制药技术创新升级策略,提出发展“中药工业4.0”的战略性构想和技术路线图。
1中药制药工程科技前瞻分析
中医药是实现“健康中国梦”的重要支撑力量,中成药是中华民族贡献给人类的拥有特定临床优势的药品,中药工业是在我国生物医药领域中具有重要战略地位的核心产业,确保中药产品安全、有效和质量可控是医药工业界肩负的重大使命。为切实提高中药产品质量,必须将制药工艺与制药工程技术创新研究延展前移到中药新药研发阶段;而对于已上市中成药品种,应当实施制药技术升级改造,这也是制定中药配方颗粒制备工艺标准及生产技术规程中必须重视的问题。如何使用化学组成差异度较大的药材原料制造质量一致性较好的中药产品是世界性难题,唯有通过中药制药工程科技创新才有可能破解。
1.1中药工业的历史遗题 受制于药品原研时代在医药知识、工艺技术、制药设备以及药品监管政策等诸多方面的历史局限,大部分中成药品种的制药技术较落后,存在粗放、缺控、零乱、低效、高耗等问题,导致相关药品标准难以提升,这是做大做强中药产品必须直面的关键性挑战。
1.2中药工业的新动能 数字化是当今世界的技术潮流,前所未有的巨量数据喷涌给人们带来大数据时代的空前机会。笔者认为,应尽快推动大数据技术在制药业的应用,当前须对药品生产全过程注入“数字技术NDA”,即实施制药车间数字化改造,收集、管理、分析及利用制药过程数据;倘若大量使用工业传感器和智能检测仪表甚至分析仪器等过程检测设备,将使制药过程数据呈指数级增长,积累形成制药工业大数据,这是极为重要的信息资产,具有不可估量的知识资源价值,从而引发颠覆性的制药技术理念和模式创新;应采用数字技术将制药工艺系统与生产管理系统相融合,由此提升制药过程管控技术水平,依据真实数据而不是经验及直觉做出控制和管理决策,这将为制药过程质量控制、制药工艺品质优化、降低生产成本及节能减排、药品质量风险管控、生产车间管理及企业经营决策等提供强有力的技术支撑,为中药工业跨越发展提供新动能。
1.3中药工业的重大挑战 中药制药车间的现实技术表现远达不到人们理想的要求,更不是理论上完善的技术设计,设计和建造优质中药产品生产线已成为中药制药工程界的紧要任务。中药制药过程的分段式工艺布局形成了“各自为政”的割裂式控制现状,积累的大量数据分散在各自的“信息孤岛”,无法有效用于制药过程控制与管理决策,导致实现中药生产全程质量控制目标的技术难度极大;另一方面,药品要求的均质性与药材以及制药工艺过程的异质性形成了中药制造的复杂性,如果不对制药过程进行全面而深刻的持续性跟踪考察与系统研究,就难以透彻地认知控制药品质量的各项要素;再者,不同种类的中药工业数据都是以彼此独立的方式收集,对众多来源的庞大数据集群进行整合及自动化分析存在难以想象的困难,考验着业界的智慧和能力,上述这些都是设计和建造数字化制药工厂所面对的艰巨挑战。
目前,中药制药工程界技术概念陈旧落后,没有围绕制药过程质量控制这一提高药品质量的关键核心技术开展系统深入的研究。在中药生产车间技术改造中,有人将制药工艺设备自动化说成是数字制药,甚至出现将近红外光谱检测等同于在线质量检测并等同于过程质量控制的怪象,严重误导中药企业,造成花大钱没有解决质量控制实际问题的不良后果。因此,如何引领我国中药工业迈向数字制药时代面临极严峻的技术挑战
1.4中药制药工程科技战略思考 面对新一轮工业革命的机遇与挑战,应当认清中药产业乃至全球医药产业大格局,着眼于未来国际制药业竞争,思考中药工业战略性定位,注重中药制药技术的后发优势,进行前瞻性技术布局,制定中药制药工程科技创新的大战略(grand strategy),即开展中药工业大设计(grand design)。布局未来需要我们显示战略勇气和智慧,也需具备全球眼光及产业战略思维。通过启动中药制药工程科技创新的引擎就能激发中药产业发展的新活力,建立撬动显著提升中药产品质量和生产效能的“新支点”。
当制药工业跨入大数据世界,依赖经验对制药过程进行操控和管理的传统方式将沦为落伍。谁拥有药物“智”造的核心技术,便拥有了改变医药产业格局的话语权,仍采用陈旧制药技术的企业将可能淘汰出局
时不待我,中药制造业应集结千帆竞发的聚合之势,加快推进中药工业数字化和信息化,谋势而动,顺势而为,乘势而上,借梯登高,迎接和把握国际制造业科技变革大趋势,借助数字化网络化智能化制药技术提高药品标准,实施中药工业技术标准国际化战略,造就一批中药企业成为附加值更高的价值链环节
中药制造业应当采用制药工业物联网及医药大数据等领先一步的前沿技术,建设智能制药的“未来工厂”,将中药产业从粗放型向智慧性升级
1.5中药制造业的“未来工厂”德国工业4.0所引发的工业革命悄然而至,其技术特征是将信息物理融合系统(GPS)广泛应用于制造业,构建智能工厂并实现智能制造,这标志着世界即将进入以智能制造为核心的智能经济时代制造中药的“未来工厂”应瞄准国际前沿技术水平,以制药工业物联网为核心,将所有结构性与非结构性数据整合进“大数据仓库,”构建功能强大的中药工业信息智能管理系统通过大数据分析从巨量数据中提炼出有价值信息,同时通过可视化技术将数据转变成明晰易懂的制药过程信息,并进一步转化为知识,应用于改善过程管控模式、提高药品质量、避免生产事故、减少质量风险、降低能耗和物耗、预测制药过程结果、增加生产效力等。
中药制造由多个单元工艺组合而成,导致其制药过程数据集合以分段式的复杂多维空间为基本特征。因此“未来工厂”应在信息技术的主导下多段融合,建立多维多段一体的全过程管控模式,重构制药过程控制与管理体系。运用数据挖掘工具发现制药过程动态规律、各类关联和最佳控制模式,构建预测模型以优化控制和管理决策,弥补操作和管理经验的不足,提高生产精益化程度,进而持续提升中药产品质量和生产效能,实现智能制药和绿色制造目标。
2中药制药工程领域若干概念、术语及定义
中药制药界许多概念、术语或技术名词在中药制药工程理论上尚无明确的定义,某些术语含义不确切,在有歧义时仍含混使用,导致不同的人使用同一个名词时,其词意差别很大,易引发技术困惑或误导,甚至影响某些先进技术方法的声誉,阻碍了先进制药技术在中药产业的应用与发展。因此,极有必要厘清这些概念、术语或技术名词的真实含义,对其涵义作准确的定义。
2.1中药制药过程管控 通常简称过程管控,包括过程控制与过程管理两大方面,制药过程控制主要包括:①提取浓缩、干燥、纯化、制剂等工艺的制药设备控制,②制药工艺品质控制,③制药过程质量控制,④中药产品质量检验,⑤质量风险控制。制药过程管理主要包括:①GMP管理,②以设备为中心的全员生产管理,③IS010012测量管理,④AQ/T9006企业安全生产管理,⑤IS014000环境保护管理等。
2.2在线检测 这是一个常被混淆的技术名词。在线检测系指在生产线上检测制药过程参数,而过程参数通常包括工艺参数、状态参数、质控参数、物料属性参数及环境参数等不同类别参数(如密度,pH,水温,乙醇浓度,蒸气压力,气温,流量等)。显然,在线检测不等同于在线检测药品质量或检测药用物料质量,更不意味着在线质量控制。
2.3质量在线检测 通常是指在生产线上检测药用物料质量。在不至于混淆的情况下,有时也将检测与药品质量相关的过程参数称之为质量在线检测。有必要指出,物料质量属性并不等同于质控参数,质控参数不一定是药用物料成分当检测的物料属性参数与药品质量无关时,则无法表征药用物料质量;即检测物料属性参数并不一定能检测出药用物料质量。因此,在使用近红外光谱等过程分析仪器检测药材或某工艺环节的药用物料质量前,必须全面深入研究哪些成分与药品质量相关,以及这些成分含量的范围。
2.4过程质量监测 一般是指不仅检测药用物料质量参数,而且在给定的范围内进行观察和判断质量状况,通常设置越限报警功能。因此,检测与监测的工业意义不同,监测质量比检测质量更为重要,难度也更大。
2.5过程质量监控 一般是指不仅检测药用物料质量参数,而且将这些质量参数调控在给定的范围内。显然,近红外光谱在线检测并不一定能在制药过程中准确检测出药用物质,也难以应用于监测过程质量;过程质量监控需要多种技术方法的融合才能实现,仅靠单一的近红外光谱检测技术无法控制中药产品质量,不少企业盲目投资建设近红外在线检测系统失败的主因就在于此。
2.6过程质量控制 一般是指在中药生产全程中通过调节各种关键的过程参数来控制药品质量,使制药工艺流程制造出来的中药产品符合特定的质量要求。
由上述定义可知,在线检测方法包括工业传感器、过程检测仪表及过程分析仪器等;不能将在线检测视作为在线质量检测,也不能将在线质量检测等同于过程质量监测,更不能视作为过程质量控制;过程质量监测不等同于过程质量监控,也不能视作为过程质量控制。
3中药数字制药技术概述
中药数字制药是采用统一的数字化技术,不仅对制药工艺参数、质控参数、状态参数、物料属性参数、环境参数等过程参数进行数字化检测、控制及储存,而且对药材原料及制药过程中药用物料进行数字化检测,监测各类过程参数与药用物质在制药过程中的变化轨迹,综合判断过程状态并控制工艺进程,从而控制中药产品质量;同时,对CMP,计量器材,安全生产,生产车间,环保,仓储及物流等实施数字化管理按照制造业国际上目前通行的观点,可称之为“中药工业3.0”。
中药数字制药的主要技术特征是:原料药材数字化、药用物质数字化、制药过程各类参数的数字化(包括工艺参数、状态参数及质控参数等)、单元工艺模型化及定量化、生产车间各类管理体系数字化、全过程测管控信息一体化、各类信息集成管理和综合应用。
中药数字制药技术包括:①提取、浓缩、干燥、纯化、制剂等工艺的制药设备自动控制技术;②制药工艺模型化及定量化/制药工艺品质优化技术;③复制药过程各类参数在线检测技术;④制药过程质量数字化控制技术;⑤制药过程分析建模/PAT技术;⑥制药过程测管控信息一体化技术;⑦质量风险数字化管理及控制技术;⑧药效物质数字化辨析技术;⑨数字GMP系统;⑩精益生产MIS系统;⑾药品质量检验LTMS系统;⑿数字化仓储系统等。经过十余年的努力,本团队已建立中成药二次开发核心技术体系(包括中药数字制药技术),促进了中药产业的数据制药时代到来。
笔者认为:在中药数字制药技术体系建设中,单元工艺建模是前提,数字化设备是基础,全过程测管控信息融合是关键,管控质量风险是底线,药用物质全程监测是核心,数据集成管理及应用是根本,数字CMP管理是保障。中药制药工程界应当在中药制药工艺模型化和定量化方面聚焦发力,根据单元工艺流程将制药过程质量控制序贯化、精准化和规范化并具备预测性,将精益生产理念渗透到中药制造过程的每一个工艺环节,打造“数字化透明”的中药制造平台,实现制药过程数字追溯,为持续性提升中药产品质量奠定技术基础。
4中药智能制造技术概述
21世纪的工业信息科学将像20世纪的硅信息科学一样具有变革性意义,将产生全新的产业技术并使药物制造方式发生根本性改变伴随着数字制药技术广泛应用而产生的以各种形式存储的海量数据可创造丰硕的知识财富和经济价值,这就需要制药工业的大数据分析师“点石成金”。超大规模的信息交互与多维融合必将引发制药过程控制模式和生产管理方式的深刻变革,在制药过程高度信息化前提下实现知识发现管理和应用,牵引“数字化透明”中药制造平台向智能化发展,从而升华形成中药智能制造技术,即中药工业4.0。
中药智慧制药的主要技术特征是,使用大量的工业传感器过程检测仪表以及过程分析仪器等组成一张庞大而灵敏的可反映制药过程全貌的感知网,并将信息技术与制药技术深度融合,进而实现人与人、人与机器机器与机器生产管理与过程控制等之间互通互联,通过制药设备、生产管理、质量检测等与过程控制系统网络化联接,形成集聚了原料/制药生产/药品流通/临床使用等中药产品全生命周期信息的智能网络,使制药过程的每一个工艺细节均被注入“智慧基因”通过赋予中药制造平台学习和思考能力,用充满智慧的数据整合、分析与挖掘,从多种来源的中药工业数据中寻找关联,发现制药过程规律,洞察引起药品质量波动的因素,不仅实现制药工艺精湛控制,而且达到管理精益化要求,实现优质保量低耗绿色高效能制药。
中药智能制造技术主要包括:①制药信息处理、信息解释、信息利用、知识发现与管理等关键技术;②测管控信息融合智能管理技术;③中药产品质量智能预测技术;④质量风险智能预警及预控技术;⑤制药过程智能预测控制技术;⑥制药过程轨迹智能追踪分析技术;⑦水、汽、电系统智能优化管理技术;⑧精益生产智能管理技术等。
5中药工业4.0技术路径
制药工业数据储备、数据分析、数据建模、数据挖掘及可视化能力将成为医药产业未来最重要的核心竞争力。工业信息感知技术的发展,使获取制药过程全貌的数据描述成为可能,通过分析各类数据集群间关联关系,不仅能认知制药工艺各环节输入/输出的药用物料变化规律,而且可以揭示在生产全过程中物质、能量、信息等变换规律,发掘出中药工业数据的内在价值,创新定义数据制药技术,开辟获取中药工艺知识的新路径,重新建构中药工业技术格局,这是建设中药工业4.0的战略价值所在。
目前,我国有些地方已出现智能制造园区及智能工厂建设热潮,许多地方政府在规划未来5年建设上千个智能工厂或车间,但至今未见制药企业参与,以工业互联网为代表的信息技术如何进入制药工业领域仍面临巨大困难。一方面工业互联网和大数据在制药业并无技术应用基础,缺乏制药信息工程技术人才,容易出现只做“表面文章”而没有促进企业提质增效现象;另一方面,很多制药企业生存艰难,无暇顾及新概念技术,缺乏应用新技术的积极性或足够资金。我国中药制造业仍处于工业2.0进程中,传统制药工艺与现代制药技术共生,落后与先进并存。
根据中药工业的上述现实情况,笔者认为在实现中药工业4.0战略目标的征程中应实行分步走策略,倡议在现阶段首先大力推进中药数字制药技术的广泛应用,促进中药工业化与信息化融合,以应用目标牵引,构建“信息主导、系统集成”的中药数字制造技术平台,为实施中药工业4.0技术升级工程建设夯实数字化基础,创造必要的技术条件。人才是第一资源,组建科技创新团队是我国中药工业跨越发展的关键,应当构建成长性环境以及多样性、包容性学术生态,使中药制药工程科技创新力量成为中药产业可持续发展的发动机和推动力。
在新兴信息技术进入中药工业领域时,工业互联网只是一种技术工具,主导我国中药产业创新升级的应是精湛的制药工艺和过程质量控制技术。唯有通过制药相关技术的融合创新,提升中药产业的整体质量及效益,以工业物联网为核心的智慧制药技术才能在中药工业“落地”。因此,在中药制造向中药智造转向发展中,不仅需要基于物联网思维的现代工业精神,而且需要追求精益生产目标的“工匠精神”,更需要注重工业转化,防止出现一哄而上、不重视实效的局面。