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系統體系與物聯網服務模式設計案例

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科技產業資訊室 (iKnow) - David 發表於 2015年3月13日
《物聯網時代十大競爭策略》一文中,我們介紹了系統體系(System of Systems)觀念,並以農業物聯網與管理體系為例,說明農業管理系統(Farm Management System)之系統體系包括:智能農機系統(Farm Equipment System)、氣象資料系統(Weather Data System)、澆灌系統(Irrigation system)與種子優化系統(Seed Optimization System)。

根據Porter & Heppelmann分類,上述四個系統又包括如圖一之組成元件(包括次系統、設備、資料庫與服務)。例如智能農機系統包括牽引機(1.1 Tractors)、耕耘機(1.2 Planters)、播種機(1.3 Tillers)與聯合收割機(1.4 Combine Harvesters)。

氣象資料系統包括降雨、濕度與溫度感測器(2.1 Rain, Humidity, Temperature Sensors)、氣候圖(2.2 Weather Map)、氣象預測(2.3 Weather Forecasts)與氣象資料運用程式(2.4 Weather Data Application)。

種子優化系統包括農業效果資料庫(3.1 Farm Performance Database)、種子資料庫(3.2 Seed Database)與種子優化應用程式(3.3 Seed Optimization Application)。

澆灌系統包括田野感測器(4.1 Field Sensors)、澆灌節點(4.2 Irrigation Nodes)與澆灌應用程式(4.3 Irrigation Applications)。

關於系統體系之定義(中國大陸稱為”產品體系”或”系統的系統”),包括[1]:
  • 定義一(Sage & Cuppan, 2001):系統的系統”必須滿足五個主要特徵:成員系統獨立運行;成員系統獨立管理;成員系統分佈在不同地點,它們之間僅有資訊交互;突現任何成員系統不具備的新行為或功能;不斷發展進化。“系統的系統”永遠不會停止建設,隨著時間推移,它在不斷地增加、減少、進化,以及產生新功能和用途。主要領域為複雜自我調整系統發展和進化,主要應用是軍事領域。
  • 定義二(Kotov, 1997):“系統的系統”是一組大規模、併發的、分散式系統組成的系統,其成員系統自身也是複雜系統。主要領域是信息系統,主要應用是企業應用。
  • 定義三(Carlock & Fenton, 2001):“系統的系統工程”主要解決傳統系統工程如何進一步提高企業戰略規劃和投資分析能力。主要領域是資訊密集系統,主要應用是企業應用。
  • 定義四(Pei, 2000):“系統的系統”集成是在系統之間進行開發、集成、交互操作和優化的方法,用以提高未來指揮作戰系統的綜合性能。主要領域是資訊系統集成,主要應用是軍事領域。
  • 定義五(Lukasik, 1998):“系統的系統工程”主要解決如何將眾多系統集成為“系統的系統”,最終提高社會基礎設施功能。主要領域是系統評估、交互操作等,主要應用是教育領域。
  • 定義六(Manthorpe, 1996):關於聯合作戰方面,“系統的系統”主要解決如何實現一體化作戰系統,即C4ISR(控制、指揮、通信、計算、情報、監視和偵察)系統的交互操作和協同。主要領域是資訊優勢,主要應用是軍事領域。
從圖一之農業管理系統體系與上述操作性定義可以看出,系統體系即是系統與系統之連結及整合,並以滿足最終使用者完成任務之系統框架。此外,系統與系統間也組成一更大的生態系統(或稱為複雜系統與動態系統,商業社會某一個超大系統就是智慧地球)。系統體系方法論已經運用在諸多領域,包括軍事上與商業上等。

圖一、農業管理系統體系
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系統體系觀念是物聯網服務模式設計的基礎,在《物聯網商業模式與創新矩陣》,我們介紹了由Jay Lee 與Mohamed AbuAli提出的I-PASS模型與創新矩陣(Innovation Matrix),並指出I-PASS模型產品服務系統(在此為物聯網服務模式)設計之有效方法論之一。

圖二為智能床墊服模式設計案例[3],原產品為一般性床墊(Mattress)。以床墊為和核心之系統體系(System of Systems, SoS)為睡眠管理(Sleeping Management)。根據Jay Lee et al.研究成果,有兩個專利部署空間,其一為包括軟性感測器之智能床墊(Flexible Sensor Pad),另一為提供睡眠全生命週期之分析(Sleeping lifecycle analysis)與睡眠品質改善建議之諮詢服務(Sleeping Quality Suggestion)。

若進一步以《製造業服務化的模式與商機》所建議之業務擴展模式,則建議床墊公司可透過三方向進行業務擴展。首先,透過技術開發,設計基於物聯網思維的智能床墊(Smart Mattress);其次,成立新公司或新部門,並以睡眠品質提升為核心技術,建立一睡眠專家形象之Dr. Sleep品牌與核心顧問業務。最後,以此延伸到提供睡眠全生命週期之分析與睡眠品質改善建議之服務模式。當然,該企業也要建立睡眠資料庫與雲端系統服務架構。

物聯網時代,企業如何轉型是一個大課題,不論是傳統產業或是新的互聯網產業,均需要在此基礎上,持續思考與規劃虛實合一的新商業模式,也就是基於物聯網思維的商業模式。(1420字;圖3)

圖二、智能床墊服模式設計案例
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圖三、智能床墊服務化業務擴展模式
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參考資料:
1. 王元放、周宏仁、敬忠良,“系統的系統”綜述系統模擬學報,第19 卷第6 期,2007年3月。
2. 維基百科:System of Systems。網址:http://en.wikipedia.org/wiki/System_of_systems
3. Jay Lee et al., Dominant Innovation Design for Smart Products-Service Systems (PSS):Strategies and a Case Study, 第一屆服務與科技管理研討會 (2012).

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