達觀數據作為業內首個利用知識圖譜技術提供工業制造領域數據圖譜化應用服務的企業,創新地將歸因分析與知識圖譜進行有效結合,構建出失效模式知識圖譜,將電氣、機械、工藝、動力和裝備等行業的知識在企業內部沉淀下來,助力先進制造業企業打造基于認知智能的質量體系,持續提升產品質量和生產可靠性水平。
在制造業中,產品質量與生產可靠性是企業的生命線,現代產品愈加的復雜,在產品規劃、設計、生產制造和客戶服務中,都要求參與人擁有足夠深度和廣度的知識以預防生產質量問題。以臺積電為例,其生產制造的每一顆芯片需要經過近 3000 道工序才能完工,而這其中需要利用大量的半導體設備,并一直維持恒溫、高壓等各種復雜環境。根據指數魔力陷阱,假設每一道工序的成功率都是99.99%,經過3000道工序之后,最終產品的成功率也只有74%,這遠遠達不到優秀制造業的良率標準。
指數的魔力
過去數十年過程中,包括ISO TS16949、ISO QS9000、GJB1391、SAE J1739、SAE ARP5580等多個國際標準化組織都推出了多種規范來確保復雜產品的質量以及生產制造過程的可靠性等。臺積電2019年的年報中明確指出使用了諸如FMEA、8D、故障分析等工具手段來對品質進行改善,創造效益高達150億臺幣(約人民幣34.45億)。但這些規范以及基于這些規范的工具都是要求參與人是所在領域的專家,以擁有多年行業問題處理的經驗知識來解決所遇到的問題。
臺積電品質管理工具,來源:臺積電2019年報
另外根據AIAG和德勤合作《質量2020》的調研報告,反映了當下汽車質量控制管理工作中存在的困難和改善行動的方向。其中解決問題能力層次不齊,知識經驗丟失風險大,知識沉淀、應用和共享不足等問題嚴重影響了調研對象的生產質量水平。
《質量2020》對質量管理不足的分析
保證產品質量和生產可靠性的關鍵就在于知識承載以及知識的充分利用。知識圖譜就是一種將企業顯性和隱形知識充分表達出來的技術手段,其起源于20世紀70年代的專家系統與知識工程,直到2012年Google推出了面向互聯網搜索的大規模知識圖譜,宣告了知識圖譜的誕生。知識圖譜可以將數據信息表達成更接近人類認知世界的形式,同時提供了一種更好的組織、管理和理解海量信息的能力。
達觀數據作為業內首個利用知識圖譜技術提供工業制造領域數據圖譜化應用服務的企業,創新的將歸因分析與知識圖譜進行有效結合,細粒度解析FMEA、FTA、失效分析報告、失效案例等文檔,結合設備、工藝、產品、原材料和供應商數據,構建出失效模式知識圖譜,將電氣、機械、工藝、動力和裝備等行業的知識在企業內部沉淀下來,助力先進制造業企業打造基于認知智能的質量體系,持續提升產品質量和生產可靠性水平。
01 異構數據知識獲取的全流程自動化
在規劃、研發、設計、生產、制造、客戶服務、設備管理中有FMEA、FTA、FA、產品和設備手冊、工單、品質報告等專業文檔,有存在于MES、PLM、APS、OA、ERP、MRP、CRM、SCM、PDM 等系統中大量數據。通過達觀RPA無侵入對接各個系統,利用知識抽取技術對這些異構、多源和多模態的數據進行解析和理解,充分挖掘“人機料法環測”等多維信息,應用知識推理和知識融合等技術構建出專業領域知識圖譜。達觀知識圖譜支持對Word、Excel、PPT、PDF等格式文檔的解析、表格提取、關鍵實體關系信息抽取、知識融合,快速針對故障報表和故障報告全流程、自動化解析和構建圖譜。
多種格式圖譜數據構建
02 故障問題歸因分析
輸入失效或故障的描述信息,系統會自動理解并抽取出關鍵信息,并從知識圖譜中提取出與失效現象相匹配的子圖,實現失效原因的定位,給出相應的解決方法和改善措施。歸因分析解析結果頁提供所有可能的原因,原因之間能做到相互獨立,完全窮盡,每一條結果支持查看失效原因的圖譜,并提供原始FTA、FA數據的溯源信息,在需要時得以獲取原始數據進行細節審查和可信度鑒別。整個過程采用領先的自然語言理解、知識推理、圖語義匹配和信息檢索等技術,實現高效、全面的失效智能分析。
故障歸因分析
03 FMEA失效模式自動發現與輔助制作
在產品生產及日常維護過程中可能存在技術更替或者設備更換,設備資料也會隨之更新,達觀智能制造知識圖譜平臺可以從新上傳失效文件中深度挖掘新失效模式、新原因、新的解決方法和新的改善措施,更新到相應的圖譜中。FMEA制作人員在設計過程中也存在疏漏的內容,當生產運營過程發生了FMEA文件中未考慮到的故障現象,可將對應失效故障模式抽取出來更新到FMEA圖譜中,提示人工確認并更新相應的FMEA文檔,保持圖譜中的信息和實際情況同步更新迭代,使整個圖譜中的信息處于最新的狀態。以此實現FMEA制作的智能化,提升設備、工藝和產品的質量和可靠性,為數字化和智能化工廠賦能。
FMEA失效模式自動發現
04 智能問答和檢索
基于自然語言語義分析技術的智能問答系統,幫助用戶更快、更智能地找到設備、人員、物料、工序、環境因素之間關聯關系,答案可解釋,同時支持答案結果的文檔溯源。達觀知識圖譜問答系統采用業內領先的自然語言理解和知識抽取技術,理解問題中的關鍵信息并識別用戶的意圖,結合知識推理、子圖匹配、信息檢索等技術精準找到問題的答案,并根據答案的特點以合適的樣式返回給用戶。目前支持多種意圖識別,包含但不限于下圖所示的類型。
KBQA支持類型
1、AI助手輔助工程師,更全面、更精準、更高效的失效分析
依托知識圖譜,通過**“知識型AI助手+工程師”完善工程師的知識體系**,減少對過往經驗的依賴,大幅提升分析效率,加速成長。既降低失效發生的幾率,也減少失效發生后的損失,實現降本增效,提升企業競爭力。
2、智能化FMEA和FTA制作,更完善的事前預防措施
利用RPA無侵入對接各系統,通過知識圖譜構建技術整合異構、多源和多模態的數據、文檔和知識,全面挖掘“人機料法環測”,建立知識間無所不在的連接,形成多維度的專業知識圖譜,助力更全面、更精準、更高效的失效分析、FMEA分析制作和FTA運營維護。
3、持續積淀專家經驗,構建長效知識體系
持續積淀企業的數據、經驗和知識,不斷完善專業領域的長效知識體系,統籌打造**“知識生產-知識沉淀-知識創造” 閉環**,搭建員工快速成長平臺,發揮人才的創新能動性,貫徹知識驅動發展,激發創新活力。
在制造業領域,目前達觀數據已經與多家行業頭部企業達成合作并落地,如某新能源行業領軍企業、汽車工業某龍頭企業、航空航天某單位、某大型上市醫療器械公司等。歡迎申請試用智能制造知識圖譜,讓失效問題發現解決更輕松。
隨著企業對采購精細化管理的要求,數字化采購開始由ERP時代邁向SRM時代。狹義的數字化采購即SRM(供應商關系管理)軟件,覆蓋從采購尋源到交付結算、供應商評估的整個生命周期,能夠對主營物資、非主營物資進行不同顆粒度的管理。
企業采購流程復雜、品類繁多,供應鏈流轉效率低、成本居高不下制約企業發展。科學運用數字化采購的手段,可以幫助企業低成本、高效率地構建緊密采購與供應關系,提高庫存周轉率,加快供應鏈響應速度,減少資金占用。
以SRM軟件的收入口徑核算目前已采買數字化采購軟件的市場規模,2021年中國數字化采購市場規模達到16億元,同比增長17.9%。考慮企業節流意識的不斷增強,預計到2024年市場規模將達到32億元,其中SaaS收入將成為市場增長的主要動力。
相比CRM、ERP等企業級軟件,數字化采購尚處在發展的極早期階段。中國SRM軟件的潛在市場空間約1200億元,當前滲透率僅在1%左右。隨著數字化采購應用成熟度的提升,SRM軟件將遵循由超大型企業向大型企業進而向中小企業滲透的路徑。
數字化采購廠商拓展收入來源、增強競爭力的方向包括:1)開展供應鏈金融業務,促進資金高效利用,提高客戶對管理工具的粘性;2)構建商業協同網絡,聚集海量采購方與供應商,通過供需雙方的高效連接形成網絡效應。
中國的碳排放中,能源系統占比約80%,其中電力行業占比超過40%,即電力行業碳排放總占比超1/3。可以預料,在未來的終端用能側將出現大范圍電能替代,如新能源汽車等行業的持續推廣,將增加市場對電力能源的需求,因此電力行業將會是實現“雙碳”目標的主戰場。建設數字化、智能化的新型電力系統自然成為實現“雙碳”目標的重要抓手,達觀數據智能制造知識圖譜平臺針對電力能源行業特點,以智能化的技術手段,幫助電力能源企業有效實現信息和知識的分享與應用,驅動業務增長。
電力系統主要分為五個環節:發電、變電、輸電、配電、用電。發電是電能產生的最初環節,它是利用電能生產設備將各種一次能源或其他形式的能轉換為電能,生產電能的主要方式有火力發電、水力發電、核能發電、地熱發電、風力發電、太陽能發電、潮汐能發電、生物智能發電和燃料電池發電等;變電就是改變電壓的環節,變壓主要是為了降低輸送過程的損耗,變壓分為升壓變電和降壓變電;輸電是將發電站轉換的電力通過輸電線路送到各個用電地方,是電力系統整體功能的重要組成環節;配電是直接向終端用戶分配電能的一個過程,是電網的重要組成部分;用電是指終端用戶使用電能的過程,主要有工業用電、商業用電、居民用電和農業用電等。
圖1電力系統的五大環節
??? 電力系統知識利用現狀
隨著中國電力行業業務的不斷發展壯大,生產過程的智能化程度不斷推進等原因,電力系統的各個環節中數據量急劇增長,數據即價值,這些數據承載的不僅僅是行業專業知識、專家經驗積累,更是幫助企業在競爭中立于不敗之地,并保持長期、可持續發展的重要基石。然而在這些數據及知識在深度挖掘利用的過程中,各企業依舊面臨眾多難題:
數據多源異構:由于移動互聯網、物聯網、自動化系統等技術的普及,數據的量級正在高速增長。數據形態也由傳統的文檔、日志,拓展到圖片、語音、視頻等多種模態。
缺乏明確知識積累策略:過往工作中遇到的問題、解決方法、防范措施等的總結沒有有效沉淀,導致類似問題有可能再次發生。
缺少共享平臺:日常工作過程中員工遇到問題無法找到解決辦法和專家輔助,專家解答過的知識、經驗等得不到有效的共享、傳承,甚至這些寶貴知識經驗且會隨著崗位的變動而“流失”。
傳統的 IT系統缺少智能化的技術手段:無法有效處理和應對信息與知識的爆發,在知識的分享與應用、驅動業務增長等方面的問題。
??? 達觀知識圖譜平臺
圖2達觀知識圖譜平臺
針對上述中的問題,達觀推出涵蓋了知識圖譜的設計、構建、管理、應用全生命周期的知識圖譜平臺。電力項目從立項開始就會產生大量的數據:項目設計建設階段會有初步設計文件,施工圖設計文件,設備招投標文件等;而在運行階段,各個系統設備的實時運行參數,記錄生產過程的運行日志及工作票數據;同時會有大量的設備數據,產品手冊、設備安裝手冊等文件。這些數據大多以電子文檔、紙質資料或圖片等多種形式存儲,通常缺乏對數據的深入分析挖掘,無法發揮應有的價值。達觀數據借助自然語言處理、深度學習、圖計算等智能化技術整合異構、多源和多模態的數據、文檔和知識,全面挖掘“人機料法環測” ,建立知識間無所不在的連接,構建多維度的專業知識圖譜。然后基于知識圖譜的知識挖掘、知識推理,可以更好地積淀領域知識和行業專家經驗,形成領域的專家系統,為企業的生產持續賦能。同時通過持續積淀企業的數據、經驗和知識,不斷完善專業領域的長效知識體系。
??? 達觀知識圖譜解決方案
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智能檢索及問答 從多源異構的復雜數據中獲取想要的知識內容,傳統以關鍵字進行文本檢索的方法雖然能夠定位段落,但是檢索結果碎片化、缺乏組織,經常出現檢索不全、答非所問的情況,容易產生疏忽遺漏,這對于設備系統復雜、業務類型多樣的電力行業來說顯然不適用,如電網的客服人員,日常工作需要處理各種業務問題及客戶反饋,因為很難熟悉所有業務內容而導致影響客戶體驗。借助達觀知識圖譜強大的語義網絡,可以智能理解用戶接近口語化的問題并返回準確的答案,知識圖譜的智能問答可以大大提升知識獲取的準確性和效率。
圖3 基于圖譜的智能問答
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FEMA解析 近些年國內在電力設備制造領域取得了十分卓越的成就,如具有完全自主知識產權的三代壓水堆核電華龍一號、特高壓交流變壓器、大功率海上風機等。未來電力設備的國產化、高端化、智能化是趨勢。而潛在失效模式及后果分析FMEA是制造企業常用且重要的質量管控方法,當前企業對FMEA的制作管理常常采用手動制作excel表格或在特定軟件中制作的方式,制作周期長,高度依賴工程師自身經驗,不便于內容檢索、變更、共享,難以保證內容描述一致性,有相似內容的FMEA條目之間也難以建立關聯(例如無法直接找到有相同失效影響或失效原因機理的失效模式)等問題,不利于數字化和智能化。達觀數據利用領先的知識圖譜和自然語言處理NLP技術,基于新能源科技類型企業對質量與可靠性體系要求,打造了達觀FMEA知識圖譜系統,以FMEA為核心,實現了產品結構、功能、工藝、失效模式、失效原因、失效影響、改善措施等核心知識的連接,打通了新能源科技企業在設計研發、生產制造、工藝改良、產品售后等不同環節,推動新能源科技企業的數字化和智能化轉型,助力中國碳達峰碳中和目標。
圖4 構建FMEA知識圖譜
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故障歸因分析及統計 當系統發生故障后,工作人員需要快速定位故障位置和原因,及時派遣人員對故障進行檢修并做好相應的記錄。整個處置調度工作高度依賴調度人員以往的經驗,甚至需要反復查閱大量的歷史資料,如故障處置要點,故障案例等文件。故障診斷過程依賴有經驗的專家進行信息處理和判斷分析。而電力設備覆蓋地域廣,且系統設備復雜,這都給故障的定位和處理增加了難度。達觀電力故障知識圖譜首創支持細顆粒度解析失效關聯的失效案例FA、失效樹FTA和FMEA,智能理解失效現象、抽取失效要素并定位到深層故障原因,通過探索圖譜發現可能引起該現象的失效模式、該失效的改善措施、分析實驗等等。如下圖變壓器漏液故障歸因分析。
圖5 變壓器漏液故障現象歸因分析
電力故障知識圖譜不僅支持故障歸因分析,也支持以圖表等形式呈現故障率趨勢、失效模式累計計數、部件故障數量等,讓用戶對故障的原因有更加直觀深刻的認識,同時為故障預判提供可靠的依據。
圖6 故障原因分析統計
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智能輔助決策 除了故障診斷,故障后的調度處置也是影響整個故障解決效率的重要環節。調度任務需要分析故障后系統的狀態、參數變化情況,全面考慮調度規程、安全規程等工作規定,結合故障預案、歷史故障記錄,然后制定相應的故障處置措施,協調各部門做出快速準確的應對措施和工作部署,整個過程依賴于調度員的工作經驗和專業知識。
電力故障知識圖譜詳細記錄了各類故障的事故特征,當事故發生后根據事故后系統運行方式的變化情況,對知識圖譜進行檢索和推理,實現知識驅動型的輔助決策,借助知識圖譜處理事故中的部分非關鍵環節,減少事故處理期間對調度員的干擾,使調度員能夠將精力集中于事故處理中,以便制定更加優化的調度決策。如制定符合規定的故障處理流程,根據歷史資料推薦有相應經驗的專家解決故障等。
此外,故障知識圖譜支持基于時間維度的數據更新,將每次故障診斷的結果和記錄文件,如故障工單,工作票等文件,通過開放的API接口在知識圖譜進行更新完善,如果出現了以往并未記錄的新故障,平臺會自動提示維護人員有新故障知識需要在圖譜中完善,并將新故障推薦給相應的工作人員,確保知識圖譜提供更為精確、全面、動態化的決策輔助支持。
什么是知識中臺?
知識是所有產業智能化升級的核心基礎。知識中臺是基于人工智能的、對知識進行收集、組織、檢索和應用的信息平臺,能夠以服務的方式接入企業核心業務場景,幫助企業員工探索和發現前所未有的洞察,管理知識迭代升級,提升業務運營與服務能力,推進商業模式的智慧轉型和應用創新。
知識中臺在產業智能化升級中,擔當重任。知識中臺作為新經濟形態下的智能化方案,將持續從技術、行業應用、生態合作的角度進行提升,更好地賦能企業,為企業在智能經濟中取得先機持續提供動力。
技術方面:知識中臺的數據處理能力將由結構類、文檔類數據,拓展至圖片、音頻、視頻在內的多模態數據;知識中臺將提升復雜知識表示和快速構建技術,提升數據知識化的效率。
應用方面:知識中臺將由搜索、問答、推薦,升級至輔助決策、預測、推理等各類業務場景的知識深度應用,滿足企業產品與服務的自動化定制需求,驅動產業智能化升級。
企業如何構建領先的知識管理戰略?
六方面管理:即企業戰略一致性、領導力與治理、員工與文化、流程與組織、知識內容與關聯、技術的專業管理能力;
五階段實施:從建立知識中臺架構體系,到找準業務切入點,到建立配套的組織架構、運營體系和管控機制,到在核心業務領域進行深入探索和業務創新,最后打造出全新的、具備洞察力的知識型組織(IDO),使整個企業系統性地達到“提出正確的問題、進行正確的分析、采取正確的行動”之智慧水平。
必要性:"新基建"背景下,人工智能的發展逐漸突破感知智能階段走向認知智能。知識圖譜技術使機器具備理解、分析和決策的能力成為可能,是認知智能的底層支撐和核心技術。
重要性:2019年知識圖譜相關的融資金額較2018年增長超過200%,成為人工智能的又一熱門產業,對知識圖譜行業的發展情況進行全面的分析和梳理,能為市場提供更多的參考依據,為知識圖譜相關企業提供一定的幫助。
客觀性:白皮書通過大量桌面研究和專家訪談,對知識圖譜的整體市場和細分賽道進行分析,推算知識圖譜產業的未來市場規模,梳理知識圖譜的產業鏈和重要參與者,剖析知識圖譜技術在各個領域的主要應用場景和解決方案,最后結合市場經濟環境和技術發展熱點,對知識圖譜技術的發展進行預測和展望。