工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基石(1)

上個世紀(jì)九十年代，科學(xué)家們在進(jìn)行氣象地圖分析、大物理仿真計算、基因圖譜分析等基礎(chǔ)科學(xué)研究時提出了“大數(shù)據(jù)”這個概念。進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)蓬勃發(fā)展，大數(shù)據(jù)成為這些新一代信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理實時性要求高等特點，大數(shù)據(jù)分析在互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的商業(yè)價值，得到世界各國的高度重視。全球著名戰(zhàn)略咨詢公司麥肯錫認(rèn)為，大數(shù)據(jù)是創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個領(lǐng)域。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)也是一個全新的概念，從字面上理解，工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域信息化應(yīng)用中所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。隨著信息化與工業(yè)化的深度融合，信息技術(shù)滲透到了工業(yè)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動控制系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在工業(yè)企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，工業(yè)企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段，工業(yè)企業(yè)所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富。工業(yè)企業(yè)中生產(chǎn)線處于高速運轉(zhuǎn)，由工業(yè)設(shè)備所產(chǎn)生、采集和處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于企業(yè)中計算機和人工產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)類型看也多是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，生產(chǎn)線的高速運轉(zhuǎn)則對數(shù)據(jù)的實時性要求也更高。因此，工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用所面臨的問題和挑戰(zhàn)并不比互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用少，某些情況下甚至更為復(fù)雜。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用將帶來工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新和變革的新時代。通過互聯(lián)網(wǎng)、移動物聯(lián)網(wǎng)等帶來的低成本感知、高速移動連接、分布式計算和高級分析，信息技術(shù)和全球工業(yè)系統(tǒng)正在深入融合，給全球工業(yè)帶來深刻的變革，創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運營、營銷和管理方式。這些創(chuàng)新不同行業(yè)的工業(yè)企業(yè)帶來了更快的速度、更高的效率和更高的洞察力。工業(yè)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測、工業(yè)生產(chǎn)線物聯(lián)網(wǎng)分析、工業(yè)企業(yè)供應(yīng)鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準(zhǔn)營銷等各個方面。

　　首先看產(chǎn)品創(chuàng)新的應(yīng)用。

　　客戶與工業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些客戶動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助客戶參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計等創(chuàng)新活動中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻(xiàn)。福特公司是這方面的表率，他們將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到了福特?？怂闺妱榆嚨漠a(chǎn)品創(chuàng)新和優(yōu)化中，這款車成為了一款名副其實的“大數(shù)據(jù)電動車”。第一代福特?？怂闺妱榆囋隈{駛和停車時產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。在行駛中，司機持續(xù)地更新車輛的加速度、剎車、電池充電和位置信息。這對于司機很有用，但數(shù)據(jù)也傳回福特工程師那里，以了解客戶的駕駛習(xí)慣，包括如何、何時以及何處充電。即使車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，它也會持續(xù)將車輛胎壓和電池系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送給最近的智能電話。這種以客戶為中心的大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景具有多方面的好處，因為大數(shù)據(jù)實現(xiàn)了寶貴的新型產(chǎn)品創(chuàng)新和協(xié)作方式。司機獲得有用的最新信息，而位于底特律的工程師匯總關(guān)于駕駛行為的信息，以了解客戶，制訂產(chǎn)品改進(jìn)計劃，并實施新產(chǎn)品創(chuàng)新。而且，電力公司和其他第三方供應(yīng)商也可以分析數(shù)百萬英里的駕駛數(shù)據(jù)，以決定在何處建立新的充電站，以及如何防止脆弱的電網(wǎng)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

　　第二個典型應(yīng)用是產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測，這可以被用于產(chǎn)品售后服務(wù)與產(chǎn)品改進(jìn)。

　　無所不在的傳感器、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入使得產(chǎn)品故障實時診斷變?yōu)楝F(xiàn)實，大數(shù)據(jù)應(yīng)用、建模與仿真技術(shù)則使得預(yù)測動態(tài)性成為可能。在馬航MH370失聯(lián)客機搜尋過程中，波音公司獲取的發(fā)動機運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)對于確定飛機的失聯(lián)路徑起到了關(guān)鍵作用。我們就拿波音公司飛機系統(tǒng)作為案例，看看大數(shù)據(jù)應(yīng)用在產(chǎn)品故障診斷中如何發(fā)揮作用。在波音的飛機上，發(fā)動機、燃油系統(tǒng)、液壓和電力系統(tǒng)等數(shù)以百計的變量組成了在航狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)不到幾微秒就被測量和發(fā)送一次。以波音737為例，發(fā)動機在飛行中每30分鐘就能產(chǎn)生10TB數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅僅是未來某個時間點能夠分析的工程遙測數(shù)據(jù)，而且還促進(jìn)了實時自適應(yīng)控制、燃油使用、零件故障預(yù)測和飛行員通報，能有效實現(xiàn)故障診斷和預(yù)測。再看一個通用電氣（GE）的例子，位于美國亞特蘭大的GE能源監(jiān)測和診斷（M&D）中心，收集全球50多個國家上千臺GE燃?xì)廨啓C的數(shù)據(jù)，每天就能為客戶收集10G的數(shù)據(jù)，通過分析來自系統(tǒng)內(nèi)的傳感器振動和溫度信號的恒定大數(shù)據(jù)流，這些大數(shù)據(jù)分析將為GE公司對燃?xì)廨啓C故障診斷和預(yù)警提供支撐。風(fēng)力渦輪機制造商Vestas也通過對天氣數(shù)據(jù)及期渦輪儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉分析，從而對風(fēng)力渦輪機布局進(jìn)行改善，由此增加了風(fēng)力渦輪機的電力輸出水平并延長了服務(wù)壽命。

第三個典型應(yīng)用是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

　　現(xiàn)代化工業(yè)制造生產(chǎn)線安裝有數(shù)以千計的小型傳感器，來探測溫度、壓力、熱能、振動和噪聲。因為每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)很多形式的分析，包括設(shè)備診斷、用電量分析、能耗分析、質(zhì)量事故分析（包括違反生產(chǎn)規(guī)定、零部件故障）等。首先，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面，在生產(chǎn)過程中使用這些大數(shù)據(jù)，就能分析整個生產(chǎn)流程，了解每個環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的。一旦有某個流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝，就會產(chǎn)生一個報警信號，能更快速地發(fā)現(xiàn)錯誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問題。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，還可以對工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程建立虛擬模型，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程，當(dāng)所有流程和績效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時，這種透明度將有助于制造商改進(jìn)其生產(chǎn)流程。再如，在能耗分析方面，在設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯登樾?，由此便可在生產(chǎn)過程中優(yōu)化能源的消耗，對所有流程進(jìn)行分析將會大大降低能耗。