SEMPROM项目：数字产品记忆的创新与影响

### SEMPROM项目：数字产品记忆的创新与影响 #### 1. 项目资金与投资 SEMPROM项目在资金投入方面表现出了强大的支持力度。从2008年2月1日至2011年1月31日，德国联邦教育与研究部（BMBF）提供了1646万欧元的资金。同时，在2008年2月1日至2011年8月31日期间，工业界投资了4612万欧元，其中932万欧元作为共享成本共同资助，另外3680万欧元投入到各种衍生和后续活动中。以下是具体的资金投入情况表格： | 资金来源 | 时间范围 | 金额（万欧元） | | --- | --- | --- | | BMBF资助 | 2008.02.01 - 2011.01.31 | 1646 | | 工业界投资 | 2008.02.01 - 2011.08.31 | 4612 | 该项目由德国航空航天中心（DLR）项目管理机构进行控制。 #### 2. 项目计划、管理与组织结构 SEMPROM项目的计划详细且全面，长达262页，涵盖了项目的目标、内容、结构和组织。项目进程分为四个阶段，初始定义阶段之后，每年年末设置一个里程碑。项目计划包含了每个工作包的详细描述，包括持续时间、人员分配以及输入 - 输出关系，还包括网络计划、甘特图和用于衡量里程碑完成情况的清单。 项目被划分为五个项目领域（PF），每个领域又细分为子项目（SP）和工作包（WP）： - PF I：捕获与处理（SP 1和2） - PF II：建模、存储、召回（SP 3、4和5） - PF III：与数字产品记忆的多模态交互（SP 6和7） - PF IV：系统集成（SP 8和9） - PF V：管理、组织、公共关系、文档（SP 10） 项目由科学管理团队、SEMPROM指导委员会和模块管理小组共同管理。科学管理团队负责组织、协调和监督项目，并与资助机构密切沟通以评估项目实施进度。SEMPROM指导委员会由七个项目合作伙伴的负责人组成，其任务是支持科学管理团队确保工作的科学卓越性，根据新的科学成果或研究趋势调整项目计划，并及时应对开发和实施过程中出现的问题，共召开了九次会议，且在委员会内部对各子项目分配了责任。模块管理小组的主要任务是整合和集中分散的开发能力，在其会议中，会准备、讨论和沟通有关接口定义、离线数据流、交付计划和集成周期等重要决策，对实施过程进行严格监控和监督，同时为科学管理团队提供联系点，并向SEMPROM指导委员会反馈信息。 除了众多双边和多边研讨会外，还举行了23次大型项目会议，用于讨论科学问题、细化实现过程的细节以及同步模块间的通信。BMBF和DLR在三次年度里程碑审查会议中了解项目进展情况，在这些大型项目会议上，会展示已取得的成果以及正在进行和计划开展的工作，在相关的演示环节中，会展示当前的SEMPROM系统，并首次展示合作伙伴的工业SEMPROM衍生产品。以下是部分项目内部研讨会和项目指导与审查会议的信息表格： | 日期 | 主题 | | --- | --- | | 2008.09.08 - 2008.09.09 | 中间件（纽伦堡） | | 2008.09.23 | 项目协调（萨尔布吕肯） | | 2008.10.20 | 演示器“零售”（圣文德尔） | |... |... | | 日期 | 主题 | | --- | --- | | 2008.04.14 - 2008.04.16 | 内部启动（萨尔布吕肯） | | 2008.04.14 | 指导会议（萨尔布吕肯） | | 2008.09.18 | 指导会议（柏林） | |... |... | #### 3. 构建集成系统原型 实现适用于各种应用场景的成熟原型系统是SEMPROM项目研发活动的重要组成部分。这些实验研究以及构建大规模原型所积累的经验，为语义产品记忆集成框架的逐步发展奠定了基础。项目涵盖了一系列全面的SEMPROM用例，特别关注制造、维护、物流、零售和终端用户这五个应用领域。整个SEMPROM框架在选定的目标行业进行了工业试点应用，包括工业自动化和汽车行业、物流服务、医疗保健和零售等领域，同时也考虑了消费者的需求。 在合作项目进行期间，在不同合作伙伴的多个实际实验室中建立了集成的SEMPROM装置： - SAP研究未来工厂，德累斯顿 - 西门子智能自动化设施，纽伦堡 - DFKI智能工厂，凯泽斯劳滕 - 德国邮政DHL物流集团DHL创新中心，波恩附近的特罗斯多夫 - SAP研究未来零售中心（FRC），苏黎世附近的雷根斯多夫 - DFKI创新零售实验室（IRL），位于德国连锁商店GLOBUS SB - Warenhaus Holding总部所在地圣文德尔 - DFKI智能厨房，DFKI萨尔布吕肯的环境辅助生活（AAL）开放式厨房 这些永久装置中的每一个都提供了可移动模块，这些SEMPROM子系统与其他移动演示器（如DFKI不来梅的移动自主双臂AILA机器人和宝马的实验车辆）相结合，构成了一个模块化的构建套件，可用于构建复杂场景下的集成系统演示，实现SEMPROM的互操作应用。 集成的SEMPROM设置通过迭代过程开展研究工作，主要服务于两个目的： - 系统集成期间协作开发的实验测试设置 - 互操作SEMPROM装置的集体演示，用于直观展示项目成果 首个集成的SEMPROM演示系统为2009年的CeBIT贸易展做了准备，整体场景将工业生产中的分散过程控制与供应链中物品碳足迹的持续详细评估相结合。2010年，涵盖大部分用例的最新演示模块用于CeBIT 2010和汉诺威工业博览会2010的两个互补的大规模装置。CeBIT 2010主要关注个人购物支持和与汽车相关的用例，而复杂的汉诺威工业博览会场景则主要集中在工业生产和物流方面。 集成原型装置具有以下特征： - 多个站点展示了数字产品记忆（DPM）如何支持跨应用领域、用户和/或流程的通信，通常不同站点由在不同应用领域具有专业知识的不同项目合作伙伴实现。 - 可变元素展示了DPM如何在开放场景中支持通信，在这些场景中，站点之间变化的细节无法预测，通常这些元素与用户与运行过程进行交互的机会相结合。 - 对象允许人机交互，通过为物品添加DPM，为与对象和IT系统的交互带来了新的机会，通常会定义一个“焦点对象”，用户在整个过程中跟随该对象，通过不同方式利用数字数据链接提供交互支持。 - DPM强调其作为连接元素的作用，用户可以随时检查所选产品（尤其是焦点对象）的DPM，从而探索DPM中信息聚合的突出特征。 - 个体记忆内容展示了未来产品的新角色，由于通过不同站点的差异和用户的可变交互，焦点对象的记忆内容通常是独特的，这一方面展示了如单件生产等新生产概念，另一方面也展示了产品生命周期的多样性。 这些特征的子集在多个应用场景中得以实现，每个场景包含多个DPM用例，复杂场景有意共享选定的用例（如SEMPROM浏览器）或提供基于故事的连接，从而将场景链接到更复杂的设置中，一定程度上反映了产品在供应链中可能面临的现实场景的多样性。 从技术角度来看，这些场景反映了当今自动化识别、过程自动化和用户支持等领域解决方案的复杂性和异质性。开发了各种SEMPROM中间件和架构组件的实现，以适应物流和零售等截然不同的应用领域中现有硬件和软件生态系统的特定要求。这些实现不仅展示了DPM技术与当今技术环境迁移的技术可行性，还展示了如容器API和格式等领域和平台独立的DPM技术如何打开现有基础设施中通常实现的“闭环”。 #### 4. 项目外部合作 SEMPROM项目融入了相关研究活动的背景中，其一个重要目标是识别协同效应并促进这些活动之间的思想交流。首先要提到的是“数字产品记忆”创新联盟，它由三个由BMBF资助的合作项目SEMPROM、ADIWA和ALETHEIA组成。基于主题的关联性，建立了紧密的组织合作。 这些项目共同致力于为广泛的应用领域挖掘“物联网”新技术的潜力，并推动向“服务互联网”的融合。在联合研讨会上，讨论并确定了共同要点、利益和区别，以明确区分各个项目及其用例。 - SEMPROM主要将单个对象的数据存储在数字产品记忆中，专注于如何在物联网中捕获信息、跨流程边界分发信息以及表示和应用这些信息，在物联网的概念下，单个对象存储其历史并能够相互通信。 - ALETHEIA代表一个通用接口，集成不同的信息源，以便访问关于产品的全面知识，除了涉及单个实体外，还关注整个产品类别典型特征的识别、表示和使用。 - ADIWA利用物联网的潜力，通过分析特别是自动化实时识别和处理动态信息来建模和调整业务流程，部分基于SEMPROM的成果。 建立了每月一次的电话会议，各项目在会议中相互通报正在进行的工作和计划开展的活动，最终在2010年的CeBIT上展示了一个共同的演示器。对联合使用成果的评估至关重要，例如在ADIWA和SEMPROM中对RWIP中间件的使用进行了评估。在开发业务案例框架的需求时，创新联盟的所有三个项目的合作伙伴都参与了访谈。此外，还就创新联盟内标准化活动的共同方法进行了重要讨论。 为了实现可持续的项目成果，即使在项目结束后仍在进行相关工作，以规范存储在SEMPROM中的对象数据的表示。为此，开发了SEMPROM容器格式，并在项目的第三年与W3C理事会开展合作，以推动在W3C“对象记忆建模”孵化器小组中对对象描述语言的标准化。 在项目期间，欧盟发起的SmartProducts项目也涉及与SEMPROM类似的主题，双方进行了信息交流以提高研究的协同效应。基于工作包的特殊主题，与多所大学开展了研究合作，主要形式为研究、学士和硕士论文。例如，SEMPROM项目的研究人员与慕尼黑工业大学的物料搬运、物流系、埃尔朗根 - 纽伦堡弗里德里希 - 亚历山大大学的计算机网络和通信系统系、海尔布隆的赖因霍尔德 - 伍尔特应用科学大学、凯泽斯劳滕工业大学、科堡和科隆应用科学大学以及柏林的施泰因拜斯大学等合作。此外，与弗劳恩霍夫安全信息技术研究所（SIT）的合作加强了在安全方面的专业知识。 与外部机构的科学合作的成功体现在国际数字对象记忆研讨会系列（DOMe）的举办上，在这里，来自SEMPROM项目的方法和解决方案与世界各地的专家进行了讨论。以下是部分项目外部会议的信息表格： | 日期 | 主题 | | --- | --- | | 2008.04.29 | “数字产品记忆”创新联盟正式启动，“SEMPROM：产品保留日记”，德国联邦教育与研究部长Annette Schavan教授和萨尔兰州州长Peter Müller出席（萨尔布吕肯） | | 2009.07.06 | 与T - Labs举办“新德国电子身份证用例”研讨会（达姆施塔特） | | 2009.08.04 | “数字产品记忆”创新联盟会议（萨尔布吕肯） | |... |... | #### 5. 项目成果与影响 SEMPROM开发了用于数字产品记忆的开发和交换的语义技术。这些技术用于模块化生产过程的调整、通过多模态移动界面提供用户协助以及机器人控制。数字产品记忆的SEMPROM技术在生产、物流、贸易、维护和机器人领域引发了范式转变。使用SEMPROM技术的项目、产品和流程需要展示相应的SEMPROM标志。SEMPROM是对物联网的独特贡献，其语义产品记忆的革命性概念为多个开放和公司特定的实际实验室中的众多创新奠定了基础，这些实验室得到了20多家工业公司的支持，包括SAP研究未来工厂、西门子智能自动化、DFKI智能工厂、DHL创新中心、SAP研究未来零售中心和DFKI创新零售实验室。 项目团队内部的良好合作对按时且全面实现所有项目里程碑起到了重要作用。软件实现方面的杰出成果在CeBIT和汉诺威工业博览会等活动中成功展示给了业界。 通过与外部重要知识载体的合作和共同关注，项目取得了领先的科学地位，这在众多科学论文和讲座中得到了体现。研究伙伴为实现的原型解决方案做出了重要贡献，同时技术伙伴正在将这些成果转化为具体的产品开发。 SEMPROM取得的全面且可持续的成果如下： - **跨行业影响**：通过CeBIT、汉诺威工业博览会和Euro - Id等活动中的演示系统，展示了数字产品记忆从生产到物流再到终端用户的跨行业影响。 - **成果展示**：在SAP、西门子、DHL和DFKI等公司的企业创新中心（即实际实验室）中，向客户和公众展示了项目成果。 - **知识产权**：SEMPROM的研发工作迄今已产生9项专利申请，部分成果（如物流链中完整性监控的新机制）催生了3家新的衍生公司。 - **标准化**：德国财团在W3C中引入了产品记忆的全球互联网标准化（OMM）。 - **乘数效应**：SEMPROM的成果已在13个其他项目中得到应用，产生了乘数效应。 为了实现产品整个生命周期的通用记忆解决方案以及在开放循环中应用数字产品记忆，需要语义技术来确保互操作性，即将专有临时数据格式（“孤岛解决方案”）转换为基于本体的语义数据格式。作为SEMPROM的一个核心概念成果，开发了一种用于数字产品记忆的跨技术语义通信层模型。 随着SEMPROM项目的完成，取得了以下具有科学意义的成果： - **跨领域应用**：跨领域设置和使用数字记忆。 - **传感器数据处理**：建立了用于处理传感器数据的综合基础设施。 - **数字产品记忆处理与访问**：构建了用于处理和访问数字产品记忆的综合基础设施。 - **多模态用户界面**：开发了用于访问数字产品记忆的多模态用户界面。 - **全生命周期信息通信**：提供了用于产品整个生命周期（开放循环）的细粒度信息通信的集成解决方案。 - **机器人语义感知**：弥合了机器人感知中的语义差距。 - **物联网安全访问**：实现了物联网中基于角色和权限的安全访问。 - **新身份证应用**：首次将新德国身份证（neuer Personalausweis, nPA）应用于保护数字产品记忆，这是nPA在物联网中的首个完全实现的用例。 - **国际认可**：在物联网和语义网国际会议上，SEMPROM通过获得最佳论文奖和主题演讲，在科学界获得了非常积极的反馈。 - **标准化基础**：奠定了数字产品记忆标准化的基本原则，这些原则将在W3C孵化器小组“对象记忆建模”中进一步推进。 SEMPROM系统的增值服务、益处和产品潜力在不同应用领域得到了体现： - **产品个性化信息增值**：通过产品的个性化信息实现增值，如通过确认摄入（合规性）、摄入记录和识别药物相互作用来进行质量保证。 - **场景与对象自动理解增值**：通过自动理解场景和对象实现增值，如自主行动（如检测“过期”产品）。 - **产品个性化增值**：通过产品个性化实现增值，如使用nPA进行访问安全和身份验证，结合个人信息和相关服务。 - **对象中心交互增值**：通过以对象为中心的交互实现增值，如通过动态咨询对话提供产品知识和购物建议。 - **产品信息载体增值**：通过产品作为信息载体实现增值，如传输选定的个人数据，基于规则知识检测对象交互。 在用户与数字产品记忆的交互中，产品不仅成为通信手段和信息检索的关键，还成为用户的观察者。 SEMPROM的另一项核心任务是设计一个详细的整体架构，以连贯的方式整合各种详细概念，特别是支持和控制接口安排。 对于项目中的研发活动，实现高效的演示系统是核心目标之一。SEMPROM系统的一个重要增值在于对开放系统的支持，要么通过弥合智能标签技术领域的技术差距，要么通过明确支持在用户群体不断变化的开放过程中数据记录的转移和延续。SEMPROM演示系统需要在技术上实现这一理念，并通过适当的应用场景进行传达。因此，系统原型对项目的益处主要体现在以下几个方面： - **技术验证**：证明SEMPROM架构方法和SEMPROM平台的技术功能。 - **实用解决方案开发**：通过集成实际用例，确保开发出实用的数字产品记忆（DPM）解决方案。 - **成果展示**：系统原型具有高度的说明性，能够令人信服地展示研究成果，并产生公众影响。 随着产品生命周期的缩短和产品个性化程度的增加，相关挑战的解决方案在“物联网”领域不断涌现。特别是自动识别技术（如条形码和RFID）越来越多地应用于生产和物流系统，弥合了物理货物流和数据流之间的差距。基于这些使能技术，“数字产品记忆”概念代表了一种将数字信息与物理对象联系起来的整体灵活方法。数字产品记忆在概念上超越了现有的自动识别方法，包括以类似记忆的结构组织与对象相关的信息。数字产品记忆可以由各种信息构建而成，如来自环境的传感器信息或物理对象所经历的过程参数。数字产品记忆建立在SEMPROM所做工作的科学和概念基础之上。 在生产过程中使用数字产品记忆时，关键任务不仅在于展示操作可靠性，更在于识别将DPM应用于工厂过程可能带来的增值潜力。具体而言，SEMPROM表明数字产品记忆有助于在单个产品层面改进过程监控，并通过分散化的过程参数设置降低控制系统的复杂性。此外，有证据表明数字产品记忆可用于生产和物流过程中的跨领域信息交换，并在此基础上为模块化系统概念的规划和工程带来新的自由度。 综上所述，SEMPROM项目在数字产品记忆领域取得了显著的成果，不仅在技术研发上有诸多创新，还在实际应用和行业影响方面产生了深远的意义。其成果不仅推动了物联网相关技术的发展，也为未来的生产、物流、贸易等领域的变革提供了有力的支持。未来，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，数字产品记忆有望在更多领域发挥重要作用，为各行业带来更多的创新和发展机遇。 下面用mermaid流程图展示SEMPROM项目的主要流程： ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(项目启动):::process --> B(资金投入):::process B --> C(项目计划制定):::process C --> D(项目实施):::process D --> E(构建集成系统原型):::process D --> F(外部合作):::process E --> G(成果展示与评估):::process F --> G G --> H(项目成果应用与推广):::process ``` 这个流程图展示了SEMPROM项目从启动到最终成果应用与推广的主要流程，包括资金投入、计划制定、实施过程中的系统原型构建和外部合作，以及最后的成果展示、评估和应用推广等环节。