摘要

在工業資產運行過程中出現的異常情況可能表明存在退化和故障，隨著時間的推移，會導致不期望的行為、運行條件的喪失以及系統的最終崩潰。預測性維護技術負責監測系統的狀態，以便在初始階段對這些異常情況進行檢測，從而以最佳方式安排維護任務。本文介紹了一種基于機器學習的人工智能技術的海軍資產預測性維護解決方案。為此，使用了由船舶實時收集并通過控制中心傳輸的傳感器（溫度、壓力等）的信息。所開發的系統（SOPRENE）能夠從我們軍艦上的發動機的歷史數據中預測不同的故障模式或異常運行狀況的發生。此外，該系統的使用可擴展到大型艦隊，該解決方案已使用Spark分布式環境來實現，以促進預測的分布式計算。

簡介

維護成本是工業運營成本的一個重要部分。在某些情況下，如在冶金行業，這些成本可以達到總生產成本的15%-60%。此外，其中三分之一的投資由于不必要的或不正確的活動而被浪費。然而，維護是至關重要的，因為系統的故障會導致巨大的財務成本。

在過去，由于不可能處理大量連續的數據流，所以在很多情況下，只能使用統計技術。然而，今天的預測性維護則遵循更先進的理念：

與其依靠這些行業統計數據（如平均故障間隔時間）來安排維護活動，不如對系統進行實時監測，以確定其狀態和真實狀況。目前的計算能力允許處理更多的數據，以及使用更復雜的技術來進行預測、檢測異常情況和對系統進行可能的診斷。因此，預測性維護可以理解為基于系統的當前狀態或條件以及根據運行歷史進行的未來預測的預防性維護。

這項研究工作介紹了在SOPRENE項目中開發的預測性維護系統在海軍艦艇發動機上的應用。擬議的系統已經分析并使用了分布式環境中的機器學習技術。在這個意義上，所考慮的方法論可以根據Ran等人的說法來劃分。

Covid-19 危機表明， (1) 基于規則的城市組織、(2) 優化人類和社區活動的數字服務 (3) 科學發現，相結合的互聯智能方法可以有效應對全球危機。

作者認為，基于人類、社區和機器能力的組合，可以制定跨城市生態系統和活動部門的環境可持續性和適應氣候變化的戰略。

作者認為，旅游城市的主要目標不是在旅游生態系統本身，而是通過與旅游生態系統互補的數字化轉型來實現最高的用戶體驗。

在2021 年 12 月 8 日至 10 日“第一屆城市主義諾貝爾會議”上，亞里士多德大學Nicos Komninos教授討論了智慧城市范式下城市的變化。有證據表明，智慧城市正在成為 21 世紀主導的城市發展和規劃范式，塑造城市和社區在數據、電子服務和網絡物理系統的影響下如何發展。我們認為，連接人類、社區和機器的智能生態系統和智能構成了城市發展道路。我們從三個角度來審視當前的城市轉型。首先，通過研究基于平臺、眾包、用戶意識和參與度的創新和數字化轉型定義的理論框架。其次，通過回顧智能系統和廣泛智能影響下城市的當前趨勢。第三，通過對全球智能和智慧城市項目的調查。總之，我們確定了當前城市轉型的關鍵支柱。

在接下來的 30 年里，日本的人口預計將減少 2000 萬。如果日本不能應對這種人口變化，它將面臨經濟收縮和基礎設施維護困難等問題。我們認為，智慧城市有潛力幫助解決這些社會問題，而這種情況為日本提供了一個機會，通過制定可以部署到預計未來將面臨同樣問題的其他國家的舉措來引領世界。

通過這份報告，我們希望為日本智慧城市計劃的牢固建立做出貢獻。

【日本城市面臨的社會問題】

日本在總人口減少的同時，還經歷著勞動年齡人口比例下降和老年人口比例增加等人口結構變化。這些變化將使公共服務的維護變得更加困難，并可能使這些服務變得不那么方便。

在經歷勞動年齡人口向大都市外流的區域城市中，區域吸引力下降導致負循環，導致人口進一步下降。另一方面，大都市區也面臨著人口過度集中導致的公共服務便利性和實用性下降等問題。

如今，智慧城市計劃作為解決這些社會問題的一種方式引起了人們的關注。通常，許多人傾向于將智慧城市視為配備先進技術的便利城市。但是，僅僅是方便的城市真的是我們未來的目標嗎？

【智慧城市概念】

• 從技術驅動的方法轉變為社會問題驅動的方法

智慧城市的概念起源于能源領域，然后擴展到其他領域，如公共服務、醫療保健和移動性。這一概念導致使用新技術來利用居民數據。這種“技術驅動的方法”導致使用技術本身已成為一些智慧城市計劃的目的。

但未來人們還想在什么樣的城市生活和游覽呢？我們回到起點，將智慧城市定義為具有解決社會問題的機制、利用新技術并不斷提高居民滿意度的城市。為了實現這樣的智慧城市愿景（理想狀態），重要的是通過了解居民面臨的社會問題并使用技術解決這些問題，采取“問題驅動的方法”。

在我們的框架中，旨在幫助利益相關者理解復雜多樣的社會問題并有效地考慮可能的解決方案，我們確定了用于振興城市的三層機制（安全、保障和活力），以及十一個基本功能居民生活。由于復雜的社會問題涉及多個層次和功能，因此采取跨部門和跨職能的方法來考慮解決方案非常重要。

【智慧城市的基本要素】 （基于來自世界各地的領先案例）

要創建智慧城市，我們認為有兩個基本要素：技術的使用，以及支持居民驅動計劃的促銷結構。在本報告中，我們展示了對來自歐洲、中國和印度的七個早期示例的深入研究結果，這表明這兩個因素對于成功的智慧城市至關重要。

數字雙胞胎、大數據、無人機、下一代移動 (MaaS) 等——各種技術因其在智慧城市計劃中的作用而備受關注。但是，如果這些技術的部署成為智慧城市項目的真正目標，那么該項目將不會實現城市對未來的理想愿景。為了實現這一愿景，重要的是要了解阻礙其實現的社會問題，分析原因，并考慮使用適當技術可以實現的解決方案。許多選擇適合城市面臨的具體問題的技術并使用這些技術解決問題的例子也可以在海外領先的例子中看到。 在以問題為導向的智慧城市項目中，重要的是要關注城市居民，以確定他們的需求和面臨的問題。在努力解決居民面臨的問題時，通過居民和所有其他相關利益相關者之間的協作與合作，建立機制來執行這些舉措也很重要。本報告中的主要示例還提供了有關如何實現這一目標的提示，例如，建立一個專門的組織來協調這些舉措。然而，即使有這樣一個組織，也需要持續以居民為中心的活動，以促進技術的傳播并消除與數據利用相關的恐懼。

【開發可持續的商業模式】

到目前為止，許多智慧城市項目都停滯在概念驗證階段，沒有實現商業化。要使智慧城市計劃產生持續的成果，它需要發展為可行的業務并在社會中實際實施。然而，實現這一目標存在各種障礙，尤其是必要商業模式的復雜性，包括建立管理機構。

為了創建能夠解決日益復雜的社會問題的智慧城市業務，所有利益相關者都必須創建一個協作框架并克服許多此類障礙。我們希望我們在本報告中展示的示例商業模式將有助于實現未來的智慧城市。

IRENA 報告，全球能源轉型：2050 路線圖，確定了政策和決策者需要采取行動的六個 焦點領域：

1. 挖掘能源效率和可再生能源之間強大的協同作用。這應該成為能源政策設計的重中之重， 因為到 2050 年，二者的聯合效應可以利用成本效益的方式實現大部分與能源相關的脫碳 需求。

2. 規劃可再生能源作為高份額能源提供方的電力領域。全球能源轉型要求構思和運作能源系 統的方式進行重大轉變。這反過來需要長期規劃能源系統，并在地區和國家之間轉向更全 面的政策制定和更協調的方法。這對電力領域至關重要，及時部署基礎設施和重新設計行業規 章制度是成本高效的大規模集成太陽能和風力發電的必要條件。這些能源將在 2050 年成為電力 系統的支柱。

3. 增加交通、建筑和工業用電。城市規劃、建筑法規和其他計劃政策必須一體化設計，特別 是通過電氣化，使交通和供熱領域深化成本高效的脫碳。不過，可再生電力只是這些領域 的部分解決方案。對于運輸、工業和建筑領域能源中服務無法電氣化的情況，需要部署其他可 再生解決方案，包括現代生物能源、太陽熱能和地熱。為加快這些解決方案的部署，有效的政 策框架將是必不可少的。

4. 推進系統級創新。正如過去新技術發展對推進可再生能源發展起到了關鍵作用，未來需要 繼續進行技術創新，以實現全球能源的成功轉型。創新必須涵蓋技術的全部生命周期，包 括示范、部署和商業化。但創新遠比技術研發（R&D）涉及的面更為廣泛。它應該包括運作能源 體系和市場的新方法，并包含新的商業模式。實現能源轉型所需的創新將需要各國政府、國際 行為體和私營機構更多深入、集中和協調一致的行動。

5. 整合能源轉型與社會經濟結構和投資。為實現社會經濟體系和轉型的整合，需要使用綜合 且全面的方法。能源轉型的實現需要大量投資，這增加了適應氣候變化所需的費用。實 現能源轉型的時間越短，適應氣候變化的成本就越低，對社會經濟的破壞就越小。金融體系應 符合更廣泛的可持續性和能源轉型要求。如今做出的投資決策決定了未來幾十年的能源體系。 資本流動迫切需要重新分配為低碳解決方案，以免經濟受困于碳密集型能源系統，同時使資產 擱置最小化。必須盡快建立規章制度和政策框架，這給所有利益攸關方提供了明確并長期的保 證：能源體系轉型是為了實現氣候目標，同時提供充分反映化石燃料的環境成本和社會成本的 經濟刺激，并移除低碳解決方案加速部署的障礙。推進并激勵機構投資方和社區金融更多地參 與到能源轉型中來。分散投資需求（能源效率和分布式發電）的特殊性也應予以考慮并解決。

6. 確保轉型成本和收益公平分配。能源轉型需要整個社會共同協作才能實現。為實現各方有 效參與，能源轉型成本和收益應公平共享，且轉型本身的實施也應保持公正。通用能源接 入是公平公正轉型的關鍵環節。除了能源接入，目前在不同地區可用的能源服務也存在巨大差 異。只有當能源服務在所有地區融合并趨于一致時，能源轉型過程才會完成。轉型方案和規劃 應將能源接入和融合納入考慮范圍。應推進并鼓勵由個人、社區、國家和地區為實現具體轉型 做出貢獻和義務的社會核算框架。應進一步定義并實施轉型成本的公平分擔，推動并促進制定 公平分配轉型效益的結構。在一開始就應從微觀和宏觀兩個層面明確公平能源轉型所需的各方 面考慮，創造結構化能源體系，使受困于化石燃料的個人和地區能從轉型中受益。

中國電子信息產業發展研究院的賽迪智庫編寫的《碳中和愿景下儲能產業發展白皮書》，分析了發展儲能的戰略意義，全面梳理了儲能技術和產業發展狀況、面臨的問題與挑戰，對產業發展趨勢進行了研判，并提出了促進儲能產業發展的總體路徑和具體建議。