詳述工業(yè)大數(shù)據(jù)的技術(shù)與應(yīng)用

 

一、工業(yè)大數(shù)據(jù)定義

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域中，圍繞典型智能制造模式，從客戶需求到銷售、訂單、計(jì)劃、研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、制造、采購(gòu)、供應(yīng)、庫(kù)存、發(fā)貨和交付、售后服務(wù)、運(yùn)維、報(bào)廢或回收再制造等整個(gè)產(chǎn)品全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的總稱。其以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，極大延展了傳統(tǒng)工業(yè)數(shù)據(jù)的范圍，同時(shí)還包括工業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用。工業(yè)大數(shù)據(jù)的主要來(lái)源有如下3類。

 

1、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

 

生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要來(lái)自于傳統(tǒng)企業(yè)信息化范圍，存儲(chǔ)在企業(yè)信息系統(tǒng)內(nèi)部，包括傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)和制造類軟件、企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)、產(chǎn)品生命周期管理(P L M)、供應(yīng)鏈管理(S CM)、客戶關(guān)系管理(CRM)和環(huán)境管理系統(tǒng)(EMS)等。這些企業(yè)信息系統(tǒng)已累積了大量的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)性數(shù)據(jù)、經(jīng)營(yíng)性數(shù)據(jù)、客戶信息數(shù)據(jù)、物流供應(yīng)數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)是工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用環(huán)境下正在逐步擴(kuò)大范圍。

 

2、設(shè)備物聯(lián)數(shù)據(jù)

 

設(shè)備物聯(lián)數(shù)據(jù)主要指工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和目標(biāo)產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，實(shí)時(shí)產(chǎn)生收集的涵蓋操作和運(yùn)行情況、工況狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等體現(xiàn)設(shè)備和產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)是工業(yè)大數(shù)據(jù)新的、增長(zhǎng)最快的來(lái)源。狹義的工業(yè)大數(shù)據(jù)即指該類數(shù)據(jù)，即工業(yè)設(shè)備和產(chǎn)品快速產(chǎn)生且存在時(shí)間序列差異的大量數(shù)據(jù)。

 

3、外部數(shù)據(jù)

 

外部數(shù)據(jù)指與工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和產(chǎn)品相關(guān)的企業(yè)外部互聯(lián)網(wǎng)來(lái)源數(shù)據(jù)，例如，評(píng)價(jià)企業(yè)環(huán)境績(jī)效的環(huán)境法規(guī)、預(yù)測(cè)產(chǎn)品市場(chǎng)的宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)是使工業(yè)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的價(jià)值得以挖掘和展現(xiàn)的一系列技術(shù)與方法，包括數(shù)據(jù)規(guī)劃、采集、預(yù)處理、存儲(chǔ)、分析挖掘、可視化和智能控制等。工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用則是對(duì)特定的工業(yè)大數(shù)據(jù)集，集成應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)系列技術(shù)與方法，獲得有價(jià)值信息的過程。工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究與突破，其本質(zhì)目標(biāo)就是從復(fù)雜的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)新的模式與知識(shí)，挖掘得到有價(jià)值的新信息，從而促進(jìn)制造型企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新，提升經(jīng)營(yíng)水平和生產(chǎn)運(yùn)作效率以及拓展新型商業(yè)模式。

 

二、工業(yè)大數(shù)據(jù)特征

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)除具有一般大數(shù)據(jù)的特征(數(shù)據(jù)容量大、多樣、快速和價(jià)值密度低)外，還具有時(shí)序性、強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、準(zhǔn)確性、閉環(huán)性等特征。

 

數(shù)據(jù)容量大(volume)：數(shù)據(jù)的大小決定所考慮的數(shù)據(jù)的價(jià)值和潛在的信息。工業(yè)數(shù)據(jù)體量比較大，大量機(jī)器設(shè)備的高頻數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)持續(xù)涌入，大型工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)集將達(dá)到PB級(jí)甚至EB級(jí)別。

 

多樣(variety)：指數(shù)據(jù)類型的多樣性和來(lái)源廣泛。工業(yè)數(shù)據(jù)分布廣泛，分布于機(jī)器設(shè)備、工業(yè)產(chǎn)品、管理系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的傳感數(shù)據(jù)，也有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

 

快速(velocity)：指獲得和處理數(shù)據(jù)的速度。工業(yè)數(shù)據(jù)處理速度需求多樣，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)要求分析時(shí)限達(dá)到毫秒級(jí)，管理與決策應(yīng)用需要支持交互式或批量數(shù)據(jù)分析。

 

價(jià)值密度低(value)：工業(yè)大數(shù)據(jù)更強(qiáng)調(diào)用戶價(jià)值驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)本身的可用性，包括：提升創(chuàng)新能力和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率及促進(jìn)個(gè)性化定制、服務(wù)化轉(zhuǎn)型等智能制造新模式變革。

 

時(shí)序性(sequence)：工業(yè)大數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的時(shí)序性，如訂單、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

 

強(qiáng)關(guān)聯(lián)性(strong-relevance)：一方面，產(chǎn)品生命周期同一階段的數(shù)據(jù)具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，如產(chǎn)品零部件組成、工況、設(shè)備狀態(tài)、維修情況、零部件補(bǔ)充采購(gòu)等;另一方面，產(chǎn)品生命周期的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)等不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)之間需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

 

準(zhǔn)確性(accuracy)：主要指數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性和可靠性，更加關(guān)注數(shù)據(jù)質(zhì)量以及處理、分析技術(shù)和方法的可靠性。對(duì)數(shù)據(jù)分析的置信度要求較高，僅依靠統(tǒng)計(jì)相關(guān)性分析不足以支撐故障診斷、預(yù)測(cè)預(yù)警等工業(yè)應(yīng)用，需要將物理模型與數(shù)據(jù)模型結(jié)合，挖掘因果關(guān)系。

 

閉環(huán)性(closed-loop)：包括產(chǎn)品全生命周期橫向過程中數(shù)據(jù)鏈條的封閉和關(guān)聯(lián)以及智能制造縱向數(shù)據(jù)采集和處理過程中，需要支撐狀態(tài)感知、分析、反饋、控制等閉環(huán)場(chǎng)景下的動(dòng)態(tài)持續(xù)調(diào)整和優(yōu)化。

 

由于以上特征，工業(yè)大數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)的一個(gè)應(yīng)用行業(yè)，在具有廣闊應(yīng)用前景的同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)與數(shù)據(jù)分析技術(shù)也提出了很大的挑戰(zhàn)。

 

三、工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)包含3個(gè)維度：生命周期與價(jià)值流、企業(yè)縱向?qū)雍虸T價(jià)值鏈。

 

在生命周期與價(jià)值流層，按照工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，又可分成產(chǎn)品生產(chǎn)階段開始前的產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計(jì)、產(chǎn)品交付前的生產(chǎn)與供應(yīng)鏈管理及產(chǎn)品交付后的運(yùn)維與服務(wù)管理3個(gè)領(lǐng)域。

 

在企業(yè)縱向?qū)?，按照?shù)據(jù)采集方式與應(yīng)用層級(jí)又可分成信息物理系統(tǒng)層、企業(yè)管理信息系統(tǒng)層及平臺(tái)互聯(lián)系統(tǒng)層。

 

在IT價(jià)值鏈層，又可分成業(yè)務(wù)架構(gòu)、信息系統(tǒng)架構(gòu)及IT技術(shù)架構(gòu)3個(gè)層次，其中信息系統(tǒng)架構(gòu)又可分為應(yīng)用架構(gòu)及信息架構(gòu)。

 

1、生命周期與價(jià)值流維度

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)中的生命周期與價(jià)值流維度涵蓋了整個(gè)產(chǎn)品生命周期的各階段，即研發(fā)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、運(yùn)維與服務(wù)5個(gè)階段，其中，生產(chǎn)、物流和銷售可進(jìn)一步歸類于生產(chǎn)與供應(yīng)鏈領(lǐng)域，則生命周期與價(jià)值流維度包含了3個(gè)領(lǐng)域：研發(fā)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與供應(yīng)鏈及運(yùn)維與服務(wù)3個(gè)領(lǐng)域，各領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示。

 

01.研發(fā)與設(shè)計(jì)領(lǐng)域

 

研發(fā)數(shù)據(jù)通過研發(fā)人員在研發(fā)設(shè)計(jì)過程中不斷積累而成，其來(lái)源于產(chǎn)品生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：用戶需求大數(shù)據(jù)、研發(fā)知識(shí)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)品重用大數(shù)據(jù)、研發(fā)協(xié)同大數(shù)據(jù)等，具有跨產(chǎn)品和跨行業(yè)、種類繁多的特性。

 

實(shí)現(xiàn)客戶參與的個(gè)性化產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠收集用戶的個(gè)性化產(chǎn)品需求、產(chǎn)品的客戶交互和交易數(shù)據(jù)。挖掘和分析這些客戶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能幫助客戶參與產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)定制化設(shè)計(jì)，再依托柔性化的生產(chǎn)流程，就能為用戶生產(chǎn)出量身定做的產(chǎn)品。

 

實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的模擬仿真設(shè)計(jì)傳統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)在測(cè)試、驗(yàn)證環(huán)節(jié)需要生產(chǎn)出實(shí)物來(lái)評(píng)測(cè)其性能等指標(biāo)，成本隨測(cè)試次數(shù)的增加而不斷提升。利用虛擬仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原有研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)過程的模擬、分析、評(píng)估、驗(yàn)證和優(yōu)化，從而減少工程更改量，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低成本和能耗。

 

實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的個(gè)性化定制設(shè)計(jì)自動(dòng)化傳統(tǒng)企業(yè)產(chǎn)品種類、式樣不多，可采用手工設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型、生產(chǎn)樣品，再進(jìn)行量產(chǎn)的生產(chǎn)模式，但面對(duì)個(gè)性化、小批量生產(chǎn)的要求，傳統(tǒng)模式將導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)周期過長(zhǎng)、成本過高。通過積累大量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)及其他輔助設(shè)計(jì)工具可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制設(shè)計(jì)及模型生成的自動(dòng)化。

 

促進(jìn)研發(fā)資源集成共享和創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計(jì)企業(yè)通過建設(shè)和完善研發(fā)設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，促進(jìn)數(shù)字化圖紙、標(biāo)準(zhǔn)零部件庫(kù)等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部以及供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間的資源共享和創(chuàng)新協(xié)同，提升企業(yè)跨區(qū)域研發(fā)資源統(tǒng)籌管理和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同設(shè)計(jì)能力。提升企業(yè)管理利用全球研發(fā)資源能力，優(yōu)化重組研發(fā)流程，提高研發(fā)效率。

 

培育研發(fā)新模式基于設(shè)計(jì)資源的社會(huì)化共享和參與，企業(yè)能夠立足自身研發(fā)需求開展眾創(chuàng)、眾包等研發(fā)新模式，提升企業(yè)利用社會(huì)化創(chuàng)新和資金資源能力。

 

02.生產(chǎn)與供應(yīng)鏈領(lǐng)域

 

生產(chǎn)大數(shù)據(jù)不僅包括產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中采集的產(chǎn)品生產(chǎn)信息、訂單信息、設(shè)備信息、控制信息、物料信息、人員工作排程，還包括企業(yè)內(nèi)部管理信息流、資金流、產(chǎn)品生產(chǎn)上下游的供應(yīng)商及客戶管理等相關(guān)輔助生產(chǎn)管理的信息，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集依托于企業(yè)已有資源管理、制造執(zhí)行、工控管理、供應(yīng)鏈管理、供應(yīng)商管理、客戶管理、商務(wù)管理等信息系統(tǒng)。

 

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理及生產(chǎn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)，提升生產(chǎn)過程及設(shè)備管理水平，優(yōu)化生產(chǎn)流程，并提升產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)代化工業(yè)制造生產(chǎn)線安裝有數(shù)以千計(jì)的小型傳感器，探測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，如溫度、壓力、熱能、振動(dòng)和噪聲等，利用這些數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備故障診斷與預(yù)測(cè)、能耗分析、質(zhì)量事故分析等。此外，還可將生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)整合集聚，對(duì)生產(chǎn)過程建立虛擬模型，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程。

 

實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制規(guī)模生產(chǎn)，推動(dòng)現(xiàn)代化生產(chǎn)體系的建立。通過產(chǎn)品全生命周期內(nèi)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的自動(dòng)化及對(duì)制造生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化控制和智能化控制，將促進(jìn)信息共享、系統(tǒng)整合和業(yè)務(wù)協(xié)同，提高精準(zhǔn)制造、高端制造、敏捷制造的能力，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制規(guī)模生產(chǎn)，加速智能車間、智能工廠等現(xiàn)代化生產(chǎn)體系建立，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)。

 

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造及制造業(yè)共享經(jīng)濟(jì)。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”，進(jìn)行生產(chǎn)資源在企業(yè)內(nèi)或企業(yè)間的整合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的縱向協(xié)同制造或企業(yè)間的橫向協(xié)同制造。通過互聯(lián)網(wǎng)+共享經(jīng)濟(jì)，進(jìn)行創(chuàng)新資源、生產(chǎn)能力、庫(kù)存等生產(chǎn)資源的共享，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)共享經(jīng)濟(jì)。

 

優(yōu)化工業(yè)供應(yīng)鏈。射頻識(shí)別(RFID)等電子標(biāo)識(shí)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能幫助工業(yè)企業(yè)獲得完整的產(chǎn)品供應(yīng)鏈的大數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將帶來(lái)倉(cāng)儲(chǔ)、配送、銷售效率的大幅提升和

 

成本的大幅下降。跟蹤產(chǎn)品庫(kù)存和銷售價(jià)格，而且準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)全球不同區(qū)域的需求，從而運(yùn)用數(shù)據(jù)分析得到更好的決策，優(yōu)化供應(yīng)鏈。

 

實(shí)現(xiàn)需求預(yù)測(cè)，以便更好地安排進(jìn)貨、生產(chǎn)，當(dāng)需求下降時(shí)，可追溯問題原因，并解決問題。

 

實(shí)現(xiàn)客戶畫像與精準(zhǔn)營(yíng)銷以及客戶行為分析，可擴(kuò)展客源，提升營(yíng)銷成功率及原有客戶的滿意度及忠誠(chéng)度。

 

03.運(yùn)維與服務(wù)領(lǐng)域

 

運(yùn)維與服務(wù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)來(lái)源有很多，主要包括：在客戶允許的情況下，通過嵌在產(chǎn)品中的傳感器采集的產(chǎn)品實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)及周邊環(huán)境數(shù)據(jù);通過商務(wù)平臺(tái)獲得的產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)及相應(yīng)的產(chǎn)品評(píng)價(jià)或使用反饋;客戶投訴及相應(yīng)處理記錄;產(chǎn)品退貨/返修記錄及相應(yīng)的維修記錄。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘及預(yù)測(cè)，可幫助工業(yè)企業(yè)不斷創(chuàng)新產(chǎn)品和服務(wù)，發(fā)展新的商業(yè)模式。

 

通過監(jiān)控、分析遠(yuǎn)程采集的產(chǎn)品實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、故障診斷及預(yù)測(cè)性維護(hù)等在線增值服務(wù)，可降低維護(hù)成本，提高產(chǎn)品利用率。

 

通過分析設(shè)備的客戶使用數(shù)據(jù)及周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，還可為用戶提供延伸服務(wù)，擴(kuò)展產(chǎn)品價(jià)值空間，實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品為核心的經(jīng)營(yíng)模式向“制造+服務(wù)”的模式轉(zhuǎn)變。

 

通過分析客戶產(chǎn)品評(píng)價(jià)或使用反饋、客戶投訴，將有用的意見融入產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及產(chǎn)品改進(jìn)中，對(duì)客戶投訴進(jìn)行分類處理，可提高產(chǎn)品質(zhì)量及售后服務(wù)質(zhì)量，降低投訴率，提高客戶滿意度及忠誠(chéng)度。

 

通過分析產(chǎn)品退貨或返修原因，及時(shí)采取有效措施，可提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低退貨率及返修率。

 

2、企業(yè)縱向?qū)蛹?jí)

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)的企業(yè)縱向?qū)訌奈锢碛虻慕嵌茸韵露瞎卜譃?層，分別為設(shè)備層、控制層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層。在設(shè)備層、控制層、車間層可利用物聯(lián)網(wǎng)，基于信息物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能工廠;在企業(yè)層，企業(yè)集成內(nèi)部各種信息化應(yīng)用，進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程整合和改造，提升企業(yè)運(yùn)行效率;協(xié)同層使用工業(yè)云等平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)外部協(xié)同制造及制造業(yè)服務(wù)化等創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式。企業(yè)縱向維度可以分成信息物理系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、互聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)

 

01.信息物理系統(tǒng)

 

信息物理系統(tǒng)通過傳感器和各類信息系統(tǒng)采集和匯聚機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)泛在感知，并運(yùn)用數(shù)據(jù)集成處理技術(shù)，對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集交換、生產(chǎn)制造反饋控制，達(dá)到對(duì)設(shè)備、車間的控制交互，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)外物理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，也為工業(yè)建模/仿真與分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)而為車間/工廠運(yùn)營(yíng)決策優(yōu)化提供支撐服務(wù)。在工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)企業(yè)縱向?qū)又?，用于?duì)工業(yè)設(shè)備層進(jìn)行信息采集的信息物理系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)與海量計(jì)算為依托，通過核心的智能感知、分析、挖掘、評(píng)估、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、協(xié)同等技術(shù)手段，使計(jì)算、通信、控制實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合與深度合作，做到工業(yè)設(shè)備、環(huán)境、群體的網(wǎng)絡(luò)空間與實(shí)體空間的深度融合。信息物理系統(tǒng)本質(zhì)在于將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治五大功能。

 

02.企業(yè)管理信息系統(tǒng)

 

企業(yè)信息化就是企業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)及產(chǎn)品的過程，企業(yè)信息化是信息技術(shù)由局部到全局、由戰(zhàn)術(shù)層次到戰(zhàn)略層次向企業(yè)全面滲透，運(yùn)用于流程管理、支持企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的過程。企業(yè)信息化主要涉及生產(chǎn)過程控制、企業(yè)管理、產(chǎn)品生命周期管理、供應(yīng)鏈優(yōu)化管理等過程。生產(chǎn)過程控制信息化的重點(diǎn)是產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝流程、車間現(xiàn)場(chǎng)管理、質(zhì)量檢驗(yàn)等各設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)。企業(yè)管理信息化是企業(yè)信息化建設(shè)中比重最大、難度最大、應(yīng)用最為廣泛的一個(gè)領(lǐng)域，涉及企業(yè)管理的各項(xiàng)業(yè)務(wù)及各個(gè)層面。企業(yè)管理的信息化建設(shè)就是在規(guī)范管理基礎(chǔ)工作、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，通過信息集成應(yīng)用系統(tǒng)有效地采集、加工、組織、整合信息資源，提高管理效率，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地提供管理信息和決策信息。企業(yè)供應(yīng)鏈管理的信息化使企業(yè)的生產(chǎn)和管理活動(dòng)發(fā)生了前伸和后延。企業(yè)從原材料、零部件的采購(gòu)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、加工制造、銷售，直到最終送到并服務(wù)于客戶，形成了一條由上游的供應(yīng)商、中間的生產(chǎn)者和第三方服務(wù)商、下游的銷售客戶組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，而企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)、管理流程受到這條供應(yīng)鏈的制約和影響。

 

03.互聯(lián)平臺(tái)系統(tǒng)

 

當(dāng)前，中國(guó)及大多數(shù)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展都面臨著極大的困境和挑戰(zhàn)，包括：產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、個(gè)性化產(chǎn)品稀缺、產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜、生產(chǎn)資料未能得到有效配置、大型設(shè)備市場(chǎng)日漸飽和等，亟待尋求工業(yè)回歸、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略方案。“互聯(lián)網(wǎng)+”極具活力的思維及創(chuàng)新的商業(yè)模式，為處于困境、亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)的制造業(yè)提供了一種新的轉(zhuǎn)型方向，

 

通過改革生產(chǎn)方式和商業(yè)模式以及提高生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)客戶個(gè)性化定制產(chǎn)品的小批量、大規(guī)模生產(chǎn)，解決工業(yè)產(chǎn)品大規(guī)模產(chǎn)能嚴(yán)重過剩與無(wú)法滿足客戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化需求的問題，以滿足對(duì)客戶尊重與肯定及自我實(shí)現(xiàn)的需求。

 

嘗試通過網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造解決核心技術(shù)薄弱、高端產(chǎn)品制造能力較低的問題，即借助互聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)云平臺(tái)，發(fā)展企業(yè)間協(xié)同研發(fā)、眾包設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈協(xié)同等新模式，以有效降低資源獲取成本，大幅延伸資源利用范圍，打破封閉疆界，加速?gòu)?ldquo;單打獨(dú)斗”向產(chǎn)業(yè)協(xié)同轉(zhuǎn)變，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力提升。

 

嘗試通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、制造業(yè)分享型經(jīng)濟(jì)改善產(chǎn)能過剩而資源未得到有效配置及自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)的問題。

 

以核心產(chǎn)品為軸心，通過收集、分析產(chǎn)品的客戶使用數(shù)據(jù)及周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，為用戶提供延伸服務(wù)，擴(kuò)展產(chǎn)品價(jià)值空間，拓展新市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品為核心的經(jīng)營(yíng)模式向“制造+服務(wù)”的模式轉(zhuǎn)變。

 

3、IT價(jià)值鏈

 

大數(shù)據(jù)的價(jià)值通過數(shù)據(jù)的收集、預(yù)處理、分析、可視化和訪問等活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

在IT價(jià)值鏈維度上，大數(shù)據(jù)價(jià)值通過為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供存放大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、應(yīng)用工具及其他服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而提高運(yùn)營(yíng)效率和支撐業(yè)務(wù)創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐的企業(yè)架構(gòu)，參考TOGAF劃分方法，可分成業(yè)務(wù)架構(gòu)、信息系統(tǒng)架構(gòu)成及IT技術(shù)架構(gòu)3個(gè)層次。

 

01.業(yè)務(wù)架構(gòu)

 

業(yè)務(wù)架構(gòu)定義了業(yè)務(wù)戰(zhàn)略、管理、組織和關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程，是企業(yè)全面的信息化戰(zhàn)略和信息系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)、應(yīng)用、技術(shù)架構(gòu)的決定因素。業(yè)務(wù)架構(gòu)是把企業(yè)的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為日常運(yùn)作的渠道，業(yè)務(wù)戰(zhàn)略決定業(yè)務(wù)架構(gòu)。業(yè)務(wù)架構(gòu)將高層次的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和目標(biāo)轉(zhuǎn)換成可操作的業(yè)務(wù)模型。業(yè)務(wù)架構(gòu)是對(duì)企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)戰(zhàn)略及對(duì)業(yè)務(wù)功能和流程的表達(dá)，通常是在業(yè)務(wù)模型的基礎(chǔ)上實(shí)施的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，從不同的視角闡述業(yè)務(wù)模塊及其之間的關(guān)系，即業(yè)務(wù)的主要流程。業(yè)務(wù)架構(gòu)是對(duì)業(yè)務(wù)的主要流程和共享流程的適當(dāng)劃分，對(duì)業(yè)務(wù)元素生命周期的闡述和分析。通過戰(zhàn)略規(guī)劃工業(yè)大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和構(gòu)建企業(yè)架構(gòu)，從而獲得工業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值。

 

02.信息系統(tǒng)架構(gòu)

 

為充分發(fā)揮工業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值，避免形成“信息孤島”，需要構(gòu)建統(tǒng)一的信息系統(tǒng)架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的用戶訪問和互操作?；诠I(yè)大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略的信息系統(tǒng)架構(gòu)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，它反映制造企業(yè)的信息系統(tǒng)的各個(gè)組成部分之間的關(guān)系以及信息系統(tǒng)與相關(guān)業(yè)務(wù)、信息系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)之間的關(guān)系。信息系統(tǒng)架構(gòu)包括應(yīng)用架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)。其中，應(yīng)用架構(gòu)描述了支持企業(yè)運(yùn)作所需應(yīng)用系統(tǒng)的藍(lán)圖，包含應(yīng)用層次、功能、實(shí)現(xiàn)方式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等，它主要研究應(yīng)用系統(tǒng)間的交互關(guān)系、應(yīng)用與核心業(yè)務(wù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是企業(yè)總體框架研究的重點(diǎn)，可以說是業(yè)務(wù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)之間的橋梁。工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)既包含對(duì)應(yīng)于工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)中的企業(yè)縱向?qū)痈鲗哟蔚膽?yīng)用系統(tǒng)，也包含基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)。而數(shù)據(jù)架構(gòu)則是對(duì)復(fù)雜組織體的主要數(shù)據(jù)類型及來(lái)源、邏輯數(shù)據(jù)資產(chǎn)、物理數(shù)據(jù)資產(chǎn)以及數(shù)據(jù)管理資源的結(jié)構(gòu)及交互的描述。

 

03.信息技術(shù)架構(gòu)

 

隨著工業(yè)4.0浪潮的興起，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等信息技術(shù)不斷向工業(yè)領(lǐng)域融合滲透，為工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得無(wú)處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，可以通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，使物品及其狀態(tài)可見，從而實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理;云計(jì)算技術(shù)提供了一種可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)按需可動(dòng)態(tài)伸縮的廉價(jià)計(jì)算服務(wù);大數(shù)據(jù)技術(shù)及AI技術(shù)則使得在可接受的時(shí)間內(nèi)從海量數(shù)據(jù)中分析、挖掘出潛在價(jià)值以及實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)、群體智慧模式等成為可能;通過AR/VR技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠環(huán)境、工業(yè)設(shè)備等的模擬及增強(qiáng)體驗(yàn)。制造業(yè)企業(yè)每天甚至每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，種類繁多，覆蓋了工業(yè)產(chǎn)品的全生命周期，包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、價(jià)值鏈數(shù)據(jù)以及相關(guān)的外部數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)或來(lái)自傳感器，或來(lái)自智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，或來(lái)自企業(yè)的設(shè)計(jì)模型、信息系統(tǒng)。

 

實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、存儲(chǔ)、分析挖掘、針對(duì)特定業(yè)務(wù)進(jìn)行應(yīng)用及最后展示結(jié)果，相應(yīng)地，工業(yè)大數(shù)據(jù)信息技術(shù)架構(gòu)也分為6層：數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)采集層、存儲(chǔ)層、計(jì)算層、應(yīng)用層及展示層。若企業(yè)獨(dú)自建設(shè)每一層，建設(shè)門檻會(huì)比較高。國(guó)內(nèi)外已研發(fā)、建設(shè)完成一系列與工業(yè)云服務(wù)及(工業(yè))大數(shù)據(jù)處理相關(guān)的開源技術(shù)組件，人工智能技術(shù)也進(jìn)一步取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為工業(yè)領(lǐng)域的智能化轉(zhuǎn)型提供了可選方案，也降低了工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的建設(shè)實(shí)施門檻。企業(yè)若非必要，無(wú)需自行實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)的每一個(gè)組件，可根據(jù)需要選擇使用相應(yīng)的開源組件搭建工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，還可根據(jù)需要選用不同類型、不同級(jí)別的工業(yè)云服務(wù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)施工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，以便更專注于企業(yè)擅長(zhǎng)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域及技術(shù)領(lǐng)域。

 

工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，作為工業(yè)大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)之一，可使工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)品具備海量數(shù)據(jù)的挖掘能力、多源數(shù)據(jù)的集成能力、多類型知識(shí)的建模能力、多業(yè)務(wù)場(chǎng)景的分析能力、多領(lǐng)域知識(shí)的發(fā)掘能力等，對(duì)驅(qū)動(dòng)企業(yè)業(yè)務(wù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重大的作用。