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解析|工业大数据的三个基本问题

随着云计算、物联网、移动计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的兴起和我国制造业向数字化、网络化、智能化的持续推进,大数据工业领域的应用引发了制造业的普遍关注。但是,对工业数据的理解还存在一些疑问和分歧。本文提出工业数据的三个基本问题,共同探讨。

WHY

工业数据,为什么在今天受到如此高的关注?

首先,得益于互联网的发展。大数据在互联网的率先应用,促进了相关技术的不断发展和成熟,随后逐步渗透到其他行业,大数据与制造业的结合,称为“工业数据”。

其次,与制造业数字化、网络化和智能化的客观事实密切相关。自动化/ 智能化的设备、生产单元和产线,以及智能化的产品,在运行过程中产生了大量的数据,这些数据蕴藏着有价值的信息。例如,GE 航空发动机每天提供给监控系统的数据超过1PB,福特的插电式混合动力汽车每小时能生成数据25GB,一台数控机床每年的数据量也可达700TB。

第三,大数据相关技术的拥有成本越来越低。传感器技术、通讯技术的发展,使得获取实时数据的成本已不再高昂。嵌入式系统、低耗能半导体、处理器、云计算等技术的兴起使得设备运算能力大幅提升,可实时处理大数据。开源技术的生态完整性,使得构建一个大数据平台的技术门槛越来越低。

另外,我们看到,制造资源、制造过程和商业活动变得越来越复杂,管理和决策的复杂度也在提升,依靠人的经验和分析已经无法应对如此复杂的商业环境。借助数据、算法和软件代码,可以突破人脑的限制,开展更加复杂的分析、预测,支持过程、产品和决策优化。

最后,我们必须承认,美国管理信息系统专家诺兰在四十年前提出的信息化“六阶段模型”,今天看来仍然正确。根据诺兰模型,数据管理是企业信息化走向成熟的必经之路。而目前,即便国内的大型制造企业也仅处于集成阶段或数据管理阶段的早期,而绝大多数中小企业可能还处于诺兰模型的前三个阶段。

WHAT

当我们谈论“工业数据”时,其内涵包括什么?

正如从工业数据视角看统一IT架构可以看到工业数据框架一样(如图1),每个人看待工业数据也有不同的视角,不同的视角获得不同的视图,大家讨论的内容就有可能不一样,存在分歧就在所难免。如果沟通存在障碍,工作推进势必受到影响。

图1 从工业数据视角看IT架构

数据视角

工业数据的范围是有争议的,一种观点认为,工业数据主要指的是设备数据,因为其符合大数据的4V 特征。另一种观点认为,工业数据是指工业企业的所有数据,既包括“大”数据,也包括“小”数据。从现实意义上来说,推荐第二种理解。因为,无论是“小”数据还是“大”数据,都是企业“资产”,实际应用过程中,数据集包含了这两类数据。企业只有将所有的数据看作一个整体,数据资产的价值才能够被充分挖掘出来。

应用视角

数据相关的应用覆盖数据的全价值链,涉及数据提供、数据采集、数据存储与管理、数据分析、数据应用。数据提供类的软件一般为“交易型应用”,如ERP、MES。数据应用类的软件被称为“分析型应用”,如查询统计、挖掘分析、预测等。

技术视角

工业数据涉及一系列技术的使用,如:数据采集、数据存储、数据分析等。成熟的技术可能被代码化封装在相关应用当中,但还有一些技术,特别是与行业特定应用场景相关的技术(如工程软件的数据获取),还需要研发。另外,要支撑完整的工业数据应用,必须对软件平台、计算机基础设施、安全体系等进行重新规划,甚至重建。

业务视角

从业务视角看工业数据,实际上就是识别大数据的应用场景和需求,如产品优化设计、工艺流程优化、设备健康管理、供应链与物流优化、产品运行监控、智能决策等,业务才是工业数据的本源。

HOW

推进工业数据应该从何处入手,注意哪些问题?

工业数据的推进工作千头万绪,如果没有整体规划,手里没有一张完整的“地图”,就不知道从何入手,也无法合理、有序地安排投入。

图2 工业数据工作框架

推进框架

工业数据工作可以分为五类:构建知识体、数据识别与定义、数据集成与共享、数据分析与利用、数据治理(图2)。构建知识体的目的是为了规范相关术语概念,建立统一语言,统一大数据认知。数据识别与定义的目的是为了摸清数据资产状况,规范数据数据集成与共享的目的是打通信息通道,让数据流动起来。数据分析与利用的目的是为了让数据产生价值。数据治理的核心目的是为了保障数据安全、数据质量。

切入点的选择

既可以从构建数据治理体系切入,以落实组织和职责,建立机制;也可以从数据模型开发切入,以理清数据资产、规范数据; 还可以从一个业务域的大数据应用切入,以应用拉动数据治理。从宏观角度看,五类工作并没有必然的次序,可以并行开展,只是在具体任务编排时,遵循识别与定义、采集、存储、分析和应用的基本逻辑。

注意事项

一是数据标准化,核心是数据模型。只有掌握一套企业级数据模型,并以此为基础对各项应用的数据库进行管控,企业的数据资产才真正受控。二是数据整合。数据只有整合起来,建立数据关联,才能够发挥更大的价值,数据整合的前提是有一套数据标准。三是数据安全,对于军工企业尤其如此。

数据强调数据关联、整合,这势必会显著增加安全风险。为确保数据安全,一是充分利用技术手段,二是选择可靠的实施服务提供商。

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