大數(shù)據(jù)導(dǎo)論chap11大數(shù)據(jù)在制造業(yè)中的應(yīng)用課件

1、第11章 大數(shù)據(jù)在制造業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)V1目錄11.1 大數(shù)據(jù)下的工業(yè)革命11.3 大數(shù)據(jù)與智能工廠11.5 習(xí)題與實(shí)踐第11章 大數(shù)據(jù)在制造業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)11.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)11.4 案例 隨著信息化水平的不斷提高，以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命正在各國掀起變革浪潮，不論是德國的工業(yè)4.0、美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，還是國內(nèi)的“中國制造2025”，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合正在引發(fā)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的重大變革，“制造”正在向“智造”轉(zhuǎn)變。引言11.1 大數(shù)據(jù)下的工業(yè)革命1工業(yè)革命歷程 左圖顯示了歷次工業(yè)革命發(fā)生的時(shí)間：1780年1870年之間發(fā)生了第一次工業(yè)革

2、命，1870年1970年之間發(fā)生了第二次工業(yè)革命，前兩次工業(yè)革命已成為歷史。1970年2030年是第三次工業(yè)革命的時(shí)間段，也是我們目前所處在的時(shí)代，第四次工業(yè)革命預(yù)計(jì)發(fā)生在2030年后，可見工業(yè)4.0其實(shí)屬于將來要發(fā)生的變革。工業(yè)4.0 11.1.1 大數(shù)據(jù)下的國外工業(yè)4.0概念模式 “互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.0?！肮I(yè)4.0”是德國推出的概念，美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質(zhì)內(nèi)容是一致的，都指向一個(gè)核心，就是智能制造?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是巨大無比的概念，“互聯(lián)網(wǎng)+”里面有“互聯(lián)網(wǎng)+金融”叫做互聯(lián)網(wǎng)金融、“互聯(lián)網(wǎng)+零售”叫做互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)，而“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.

3、0。它將推動(dòng)中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)型，所以很多人說，工業(yè)4.0是整個(gè)中國時(shí)代性的革命。Industry 4.0大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0工業(yè)4.0的因素 工業(yè)4.0由互聯(lián)、數(shù)據(jù)、創(chuàng)新、分析和整合五個(gè)因素構(gòu)成。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0工業(yè)4.0的技術(shù)基礎(chǔ) 工業(yè)4.0技術(shù)基礎(chǔ)包括終端、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、安全、機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等6大項(xiàng)，可以說“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.0。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0智慧工廠 智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段。是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和提高服務(wù)質(zhì)量，加上綠色智能的手段和智能

4、系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。是IBM“智慧地球”理念在制造業(yè)的實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0智慧工廠工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0智能生產(chǎn) 智能生產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)在于將人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0智能物流 智能物流是利用集成智能化技術(shù)，使物流系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維，感知，學(xué)習(xí)，推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。智能物流的未來發(fā)展將會(huì)體現(xiàn)出四個(gè)特點(diǎn)：智能化，一體化和層次化，柔性化與社會(huì)化。工業(yè)4

5、.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0智能生產(chǎn)線 “工業(yè)4.0”模式的智能生產(chǎn)線完全不同于只能生產(chǎn)單一類型產(chǎn)品的工業(yè)2.0、3.0流水線，它是用感應(yīng)器、軟件、通信系統(tǒng)配套運(yùn)作，各個(gè)模塊（工人、原料、機(jī)械、銷售）之間可以實(shí)時(shí)組合成高效能的“智能細(xì)胞”，其可以根據(jù)所下訂單的要求，對(duì)每一件產(chǎn)品進(jìn)行特殊化打造，生產(chǎn)出外觀、配料、性能等完全不同于大眾商品的產(chǎn)品，用以滿足消費(fèi)者的具體需求。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0生產(chǎn)步驟 企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)工廠“工業(yè)4.0”模式的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)最為重要的一點(diǎn)即是“數(shù)據(jù)采集分析”，在此過程中，企業(yè)將依據(jù)對(duì)大數(shù)據(jù)有效、準(zhǔn)確的分析，對(duì)不同消費(fèi)者或消費(fèi)群體的消費(fèi)習(xí)慣進(jìn)行綜合整理，形

6、成方案，以下訂單的形式指導(dǎo)生產(chǎn)。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0工業(yè)4.0時(shí)代的關(guān)鍵 智能分析與物聯(lián)網(wǎng)的緊密結(jié)合將改造現(xiàn)有的生產(chǎn)管理和設(shè)備運(yùn)行方式，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的大量工業(yè)數(shù)據(jù)被傳感器等裝置及時(shí)存貯和提取，還能夠挖掘機(jī)器產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)。傳送與集成平臺(tái)、預(yù)測(cè)分析和可視化工具組成一個(gè)完整的轉(zhuǎn)化平臺(tái)，轉(zhuǎn)化平臺(tái)將海量的大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息，海量的大數(shù)據(jù)經(jīng)過智能提煉后成為少量信息，并將其轉(zhuǎn)化為有用的實(shí)際處理信息，是工業(yè)4.0工廠的關(guān)鍵。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0大數(shù)據(jù)在工業(yè)4.0體系中的應(yīng)用層面定義數(shù)據(jù)和信息，記錄和管理來自物理空間收集的信息；在智能控制下將網(wǎng)絡(luò)空間積累的知識(shí)應(yīng)用于機(jī)器

7、健康的評(píng)估；健康評(píng)估結(jié)果反饋至物理空間，并采取相應(yīng)的行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能化操作。工業(yè)4.0 概念模式大數(shù)據(jù)下工業(yè)4.0未來工業(yè)的發(fā)展方向 第四代工業(yè)革命“工業(yè)4.0”是未來工業(yè)的發(fā)展方向，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的所有機(jī)器通過網(wǎng)絡(luò)和智能控制形成一個(gè)協(xié)作團(tuán)隊(duì)，相互聯(lián)系，緊密銜接，實(shí)現(xiàn)智能化操作。面對(duì)由機(jī)器產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，需要采用預(yù)測(cè)工具，使得大量雜亂無章的數(shù)據(jù)被系統(tǒng)地處理成可用的信息，并且可用來解釋某些不確定性，從而做出更多“知情”決定，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能控制。大數(shù)據(jù)下的SAP工業(yè)革命企業(yè)5維度集成 現(xiàn)在許多企業(yè)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用其中，積極進(jìn)行改革升級(jí)，生產(chǎn)出富有“生命”的智能產(chǎn)品。例如SAP企業(yè)，研、產(chǎn)

8、、供、銷、服五個(gè)維度已經(jīng)不是獨(dú)立的系統(tǒng)，而是通過數(shù)據(jù)傳輸集成在一起，如左圖。大數(shù)據(jù)下的SAP工業(yè)革命 承載SAP企業(yè)大數(shù)據(jù)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)的是SAP HANA ( SAP High-Performance Analytic Appliance)即SAP高性能分析設(shè)備，它是一個(gè)軟硬件結(jié)合體，專注于實(shí)施大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的內(nèi)存計(jì)算機(jī)平臺(tái)。SAP HANA集成了大數(shù)據(jù)分析所需的功能：（1）加速處理在線交易，同時(shí)可以作為數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行海量數(shù)據(jù)分析；（2）加速處理傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)，又能鏈接外部的Hadoop進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理，將企業(yè)常需的數(shù)據(jù)需求全部集中在一個(gè)平臺(tái)上?！靶鹿I(yè)革命”11.1.2 大數(shù)據(jù)下的“新工

9、業(yè)革命”由來區(qū)別本質(zhì) 由于中國獨(dú)特的工業(yè)和市場(chǎng)的基礎(chǔ)，因此中國將走上一條與眾不同、獨(dú)具特色的“工業(yè)4.0”發(fā)展道路。2015年3月，在十二屆全國人大三次會(huì)議上正式提出了中國制造2025的戰(zhàn)略規(guī)劃，這可以說是中國版的“工業(yè)4.0”模式，是基于各個(gè)時(shí)期國內(nèi)、國際經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，以及產(chǎn)業(yè)變革大趨勢(shì)所制定的長期戰(zhàn)略規(guī)劃。 2015年4月，全國首個(gè)大數(shù)據(jù)交易所“貴陽大數(shù)據(jù)交易所”成立，并完成了深圳騰訊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限公司、廣東省數(shù)字廣東研究院與京東云平臺(tái)、中金系統(tǒng)有限公司之間的數(shù)據(jù)交易，這為全國大數(shù)據(jù)的公開、運(yùn)用及交易提供了借鑒。“新工業(yè)革命”由來區(qū)別本質(zhì) 縱觀新工業(yè)革命的歷程，已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)回合。第一

10、回合發(fā)生在美國。此外，美國政府從2009年開始重新重視制造業(yè)，并推出先進(jìn)制造業(yè)合作伙伴計(jì)劃。2012年，美國提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。美國企業(yè)GE聯(lián)合思科IBM組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，以推動(dòng)制造業(yè)的服務(wù)化發(fā)展。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)可以獲取新的附加值，以此來引導(dǎo)美國的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。第二回合發(fā)生在2013年。在當(dāng)年的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，德國政府正式推出工業(yè)4.0，號(hào)稱全球第四次工業(yè)革命開始了。德國更是舉全國之力開始推動(dòng)工業(yè)4.0。第三回合就輪到中國了。“新的工業(yè)革命既然已經(jīng)發(fā)生，我們就得應(yīng)對(duì)，美國推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，德國力推工業(yè)4.0，我們便出臺(tái)了中國制造2025。這是第四次工業(yè)革命的第三個(gè)回合?！毙?/p>

11、工業(yè)革命的歷程“新工業(yè)革命”由來異同本質(zhì)“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”相同點(diǎn)是，都是在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下針對(duì)制造業(yè)發(fā)展提出的一個(gè)重要戰(zhàn)略舉措。不同點(diǎn)是，工業(yè)4.0僅是“中國制造2025”中的“1+X”規(guī)劃體系里的個(gè)體規(guī)劃，對(duì)于中國而言，工業(yè)2.0、3.0和4.0同時(shí)推動(dòng)，更加復(fù)雜，更加艱巨?！靶鹿I(yè)革命”由來異同本質(zhì)“工業(yè)4.0”和“中國制造2025” 工業(yè)4.0核心的內(nèi)容是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)+制造“三化”。其中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是CPS，即信息物理融合的系統(tǒng)；制造“三化”是指數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。 中國制造2025，跟工業(yè)4.0對(duì)比，它涵蓋的面更廣，主要是集中在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計(jì)、市

12、場(chǎng)營銷、內(nèi)部管理、服務(wù)管理等各個(gè)方面?！靶鹿I(yè)革命”由來異同本質(zhì)大數(shù)據(jù)與“新工業(yè)革命” “新工業(yè)革命”，本質(zhì)上是智能革命，而智能革命的基礎(chǔ)是信息化，大數(shù)據(jù)是根本。沒有大數(shù)據(jù)對(duì)客觀事物全面、快速、真實(shí)、準(zhǔn)確的信息反饋，任何智能設(shè)備都不可能實(shí)現(xiàn)真正的智能。因此，即將來臨的新工業(yè)革命也稱之“后信息時(shí)代的革命”，歸根到底，這是“大數(shù)據(jù)的革命”?！靶鹿I(yè)革命”由來異同本質(zhì)大數(shù)據(jù)與“新工業(yè)革命” 眾多傳統(tǒng)制造企業(yè)利用大數(shù)據(jù)成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)型表明，隨著“智能制造”快速普及，工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合創(chuàng)新，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用將成為未來提升制造業(yè)生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵要素。有專家提出，制造業(yè)的大數(shù)據(jù)規(guī)模超過其

13、他行業(yè)，且未來10年工業(yè)大數(shù)據(jù)增速要快于消費(fèi)大數(shù)據(jù)?！靶鹿I(yè)革命”由來異同本質(zhì)大數(shù)據(jù)與“新工業(yè)革命” 大數(shù)據(jù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)從研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營到服務(wù)全過程智能化，提升生產(chǎn)效率，降低資源消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造業(yè)生態(tài)變革，匯聚協(xié)作企業(yè)、產(chǎn)品、用戶等產(chǎn)業(yè)鏈上的資源，通過平臺(tái)開放共享，基于數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)制造資源優(yōu)化配置；還能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、生產(chǎn)和服務(wù)創(chuàng)新，產(chǎn)生一系列新模式和新業(yè)態(tài)?！爸袊圃?025”實(shí)踐范例 泉州制造2025作為泉州市制造業(yè)發(fā)展的十年戰(zhàn)略性規(guī)劃，其目標(biāo)敲定為：到2025年，泉州將建成國內(nèi)外知名的先進(jìn)制造業(yè)基地、品牌之都、民營經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展之城和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)典范，

14、躋身中國制造業(yè)綜合水平10強(qiáng)城市（不包括直轄市）之列?！爸袊圃?025”實(shí)踐范例 為了這一目標(biāo)，方案提出了“產(chǎn)業(yè)共生、協(xié)同創(chuàng)新、智能制造、品牌拓展、服務(wù)增值”五條發(fā)展思路。這是泉州制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)，也是泉州制造2025“重大戰(zhàn)略任務(wù)”的主要內(nèi)容。通過產(chǎn)業(yè)共生，加強(qiáng)各產(chǎn)業(yè)集群之間的關(guān)聯(lián)，提升資源的配置效率，提升產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；通過協(xié)同創(chuàng)新和實(shí)施三大行動(dòng)，重塑泉州制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！爸袊圃?025”實(shí)踐范例 泉州還提出建設(shè)“泉州云制造平臺(tái)”。這個(gè)平臺(tái)將融合數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)，以及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、信息服務(wù)等技術(shù)，將各類制造資源和制造能力虛擬化和服務(wù)化，把資金流、信息化、物流、服務(wù)流統(tǒng)一構(gòu)成

15、制造資源和制造能力池，通過大數(shù)據(jù)分析快速調(diào)整供應(yīng)鏈，開展有客戶參與設(shè)計(jì)的定制化生產(chǎn)。11.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)2概述工業(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、供應(yīng)、庫存、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)所產(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)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。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征概述11.2.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)概述2012年，通用電氣公司（GE）首次明確了“工業(yè)大數(shù)據(jù)”的概念，該概念主要關(guān)注工業(yè)裝備在使用過程中產(chǎn)

16、生的海量機(jī)器數(shù)據(jù)。制造業(yè)存儲(chǔ)了比任何其他一種行業(yè)都多的海量數(shù)據(jù)僅2010年，制造業(yè)就存儲(chǔ)了將近2EB的新數(shù)據(jù)。工業(yè)已經(jīng)進(jìn)人“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征概述生產(chǎn)經(jīng)營相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)來自企業(yè)信息化范疇，包括企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、產(chǎn)品生命周期管（PLM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）、客戶關(guān)系管理（CRM）和環(huán)境管理系統(tǒng)（EMS）等，此類數(shù)據(jù)是工業(yè)企業(yè)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。設(shè)備物聯(lián)數(shù)據(jù)。主要是指工業(yè)生產(chǎn)過程中，裝備、物料及產(chǎn)品加工過程的工況狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等運(yùn)營情況數(shù)據(jù)，通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）實(shí)時(shí)傳遞，目前在智能裝備大量應(yīng)用的情況下，此類數(shù)據(jù)量增長最快。外部數(shù)據(jù)。這包括了工業(yè)

17、企業(yè)產(chǎn)品售出之后的使用、運(yùn)營情況的數(shù)據(jù)，同時(shí)還包括了大量客戶、供應(yīng)商、互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)狀態(tài)。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征概述與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相比，工業(yè)大數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的專業(yè)性、關(guān)聯(lián)性、流程性、時(shí)序性和解析性等特點(diǎn)，僅僅依靠傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已無法滿足工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析要求。因此工業(yè)大數(shù)據(jù)分析并不僅僅依靠算法工具，還更加注重邏輯清晰的分析流程和與分析流程匹配的專業(yè)技術(shù)體系。互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)端出發(fā)看問題，但是工業(yè)大數(shù)據(jù)則應(yīng)該從價(jià)值和功能端思考。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征分類工業(yè)大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)要求全面樣本數(shù)據(jù)，以覆蓋工業(yè)過程中各類變化條件，時(shí)效性要求高大量樣本數(shù)

18、據(jù)，時(shí)效性要求低特征提取注重特征背后的物理意義以及特征之間關(guān)聯(lián)性的機(jī)理邏輯依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)工具挖掘?qū)傩灾g的關(guān)系，不注重屬性的具體含義分析手段數(shù)據(jù)建模、分析更加復(fù)雜;需要專業(yè)領(lǐng)域的算法，不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的算法差異很大;強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科技術(shù)的融合具備成熟的數(shù)據(jù)挖掘算法;輕屬性含義、重價(jià)值挖掘，從看似無關(guān)的屬性中找出內(nèi)在價(jià)值應(yīng)用領(lǐng)域健康診斷、故障預(yù)警、工況識(shí)別、市場(chǎng)預(yù)測(cè)等圖像識(shí)別、語音識(shí)別、語義分析、偏好推薦等工業(yè)大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的區(qū)別概述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和安全3個(gè)方面理解。其中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)是核心，安全是保障。工業(yè)大數(shù)據(jù)是智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，其本質(zhì)是通過促進(jìn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)解決控制

19、和業(yè)務(wù)問題，減少?zèng)Q策過程帶來的不確定性，并盡量克服人工決策的缺點(diǎn)。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征概述工業(yè)大數(shù)據(jù)貫穿了工業(yè)生產(chǎn)的全過程，全面細(xì)致地反映出制造業(yè)生產(chǎn)的全流程，從不同角度記錄制造業(yè)生產(chǎn)的影響因素。通過對(duì)數(shù)據(jù)的匯總分析，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，幫助制造業(yè)企業(yè)科學(xué)決策、優(yōu)化生產(chǎn)、精細(xì)管理，走上新型工業(yè)化的道路。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征概述工業(yè)大數(shù)據(jù)除具有一般大數(shù)據(jù)的特征（數(shù)據(jù)量大、多樣、快速和價(jià)值密度低）外，還具有多模態(tài)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)性、高通量等特征。定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)與目的特征基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智慧礦山 如圖所示未來可以通過工業(yè)大數(shù)據(jù)直接感知市場(chǎng)需求，通過市場(chǎng)

20、分析可以知道哪一種鐵礦石配比在當(dāng)前市場(chǎng)上適銷，據(jù)此確定各種鐵礦石的生產(chǎn)需求，并制定生產(chǎn)計(jì)劃，然后實(shí)時(shí)將操作命令下達(dá)到相應(yīng)的智能化工程裝備，指揮這些工程裝備協(xié)同工作，這就是跨尺度的信息集成和優(yōu)化。 這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)體從低等收入到中等收入到高等收入過程中制造業(yè)在GDP中占比的一個(gè)苦笑曲線。在低收入的時(shí)候，一個(gè)國家的制造業(yè)在GDP的占比是比較低的，但是隨著整個(gè)國家的國民收入水平的提高，注意這是它的發(fā)展的過程，制造業(yè)在GDP當(dāng)中的占比在往上升，到了一定程度到了中等收入國家的時(shí)候，制造業(yè)在GDP當(dāng)中的占比達(dá)到了頂峰。當(dāng)它走向高收入國家的時(shí)候，制造業(yè)在GDP當(dāng)中的占比就在下降。這是統(tǒng)計(jì)了兩百年工業(yè)發(fā)展過程的一

21、個(gè)總結(jié)，也是一種大數(shù)據(jù)。 這個(gè)微笑曲線是把傳統(tǒng)的苦笑曲線兩端加上了大數(shù)據(jù)的推力。是在產(chǎn)品裝備的生命周期的設(shè)計(jì)制造階段和回收再利用階段，原來我們是靠制造獲益，現(xiàn)在我們要在產(chǎn)品創(chuàng)新上獲利、要在產(chǎn)品的服務(wù)階段增加我們的利潤。11.3 大數(shù)據(jù)與智能工廠3智能工廠概念及特點(diǎn)分析11.3.1 大數(shù)據(jù)與智能工廠 智能工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段。是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù);清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、及時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度。并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能

22、的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。應(yīng)用智能工廠概念及特點(diǎn)分析 企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長。因此其智能工廠建設(shè)模式為推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備(生產(chǎn)線)智能化，通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立智能工廠的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造、透明制造的能力。應(yīng)用智能工廠的主要特點(diǎn)智能工廠概念及特點(diǎn)分析 按MES(Manufacturing Execution System)即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)的分類，智能工廠的行業(yè)可粗略地劃分為離散型與流程型。其中，離散型行業(yè)主要包括機(jī)械、航空航天、汽車等，

23、流程型行業(yè)主要包括石油化工、生物醫(yī)藥、食品飲料、紡織等。應(yīng)用智能工廠的行業(yè)改造智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用智能工廠的基本架構(gòu)智能工廠的數(shù)據(jù)分布在三個(gè)層次，這個(gè)基本架構(gòu)，分別為頂層的計(jì)劃層、中間層的執(zhí)行層以及底層的設(shè)備控制層，大致可對(duì)應(yīng)為ERP系統(tǒng)（企業(yè)資源計(jì)劃）、MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)）以及PCS系統(tǒng)（過程控制系統(tǒng)）。智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用企業(yè)資源計(jì)劃ERP 企業(yè)資源計(jì)劃ERP (Enterprise Resource Planning)，除了傳統(tǒng)的生產(chǎn)資源計(jì)劃、制造、財(cái)務(wù)、銷售、采購等功能外，還有質(zhì)量管理，實(shí)驗(yàn)室管理，業(yè)務(wù)流程管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，存貨、分銷與運(yùn)輸管理，人力資源管理和定期報(bào)

24、告系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)特性：把組織看作是一個(gè)社會(huì)系統(tǒng)以供應(yīng)鏈管理為核心以客戶關(guān)系管理為前臺(tái)重要支撐智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用制造執(zhí)行系統(tǒng)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的實(shí)現(xiàn)技術(shù)：無線感測(cè)器將是智能工廠的重要利器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)通訊無線化智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用過程控制系統(tǒng)PCS PCS即Process Control System的縮寫，意思是過程控制系統(tǒng)。全集成自動(dòng)化的不僅在設(shè)計(jì)和工程階段，而且在裝配和調(diào)試階段以及操作和維護(hù)階段都表現(xiàn)不俗，尤其是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、通訊和組態(tài)。應(yīng)用11.3.2 智能工廠在我國的應(yīng)用 大數(shù)據(jù)技術(shù)為一類新的人造資源加入到制造過程中，改變了制造業(yè)的組織方式和管理方式

25、，推動(dòng)制造業(yè)新的一輪重大技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。在諸多方面極其深刻地影響著我國制造模式和發(fā)展戰(zhàn)略。新興經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中國制造2025重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域重點(diǎn)項(xiàng)目IT新一代信息技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、集成電路高端裝備高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人航空航天裝備航空發(fā)動(dòng)機(jī)、嫦娥探月工程海洋工程裝備及高技術(shù)船舶海工裝備、船舶制造、燃?xì)廨啓C(jī)先進(jìn)軌道交通裝備軌道交通新能源汽車節(jié)能與新能源汽車智能汽車電力電力裝備新能源、能源互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)新材料新材料石墨烯、碳纖維生物生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械生物醫(yī)藥、精準(zhǔn)醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備高端農(nóng)機(jī)智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用應(yīng)用 智能裝備要想達(dá)到國際一流

26、水平，單靠某一家企業(yè)的努力很難做到。智能生產(chǎn)領(lǐng)域也需要類似大項(xiàng)目帶動(dòng)。針對(duì)這一情況，我國各企業(yè)加強(qiáng)了對(duì)智能裝備的改造項(xiàng)目的重視程度，左表說明各個(gè)行業(yè)企業(yè)改造項(xiàng)目情況。智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用11.3.3智能制造大數(shù)據(jù)分析 ERP、MES和信息物理系統(tǒng)（CPS）需要聯(lián)合工作，管理系統(tǒng)、感知系統(tǒng)采集設(shè)備信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端進(jìn)行分析處理，形成智能化應(yīng)用。數(shù)據(jù)成為串起“云-管-端”架構(gòu)的重要因素，此時(shí)需要對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析，形成更多的應(yīng)用，讓沉睡數(shù)據(jù)變成企業(yè)資產(chǎn)。應(yīng)用智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，智能工廠連接變得更簡單邏輯引擎，構(gòu)建智能工廠規(guī)則大數(shù)據(jù)分析，激活沉睡數(shù)據(jù)資產(chǎn)云服務(wù)的智

27、能制造平臺(tái)應(yīng)用智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用 云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的一大功能正是為了激活沉睡數(shù)據(jù)資產(chǎn)，智能工業(yè)中接入云端的設(shè)備、產(chǎn)品持續(xù)不斷產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，雖然很多是大量無規(guī)則的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，但云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的強(qiáng)大計(jì)算功能可以從這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中挖掘出有用信息并形成應(yīng)用。隨著工業(yè)智能化發(fā)展，基于云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)正成為企業(yè)把握市場(chǎng)的關(guān)鍵，只有把握了平臺(tái)，才不會(huì)淪為純粹的硬件設(shè)備制造商，這也是物聯(lián)智能工業(yè)4.0未來發(fā)展的導(dǎo)向。智能制造大數(shù)據(jù)分析的五個(gè)基本方面應(yīng)用智能工廠概念及特點(diǎn)分析應(yīng)用（1）Analytic Visualizations(可視化分析)（2）Data Mining Algorithms(數(shù)據(jù)挖掘

28、算法)（3） Predictive Analytic Capabilities(預(yù)測(cè)性分析能力)（4）Semantic Engines(語義引擎)（5） Data Quality and Master Data Management(數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理)11.4 案例4 酷特云藍(lán)產(chǎn)值連續(xù)五年翻倍增長，利潤率達(dá)到25%以上，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)性化訂制的酷特云藍(lán)，不但踏對(duì)了互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)、兩化融合、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的節(jié)拍，更憑借在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的超前眼光和豐厚的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，成為青島新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的樣板。酷特智能大數(shù)據(jù)助推服裝個(gè)性化定制酷特智能的由來 酷特(Cotte)的前身是創(chuàng)立20余年

29、的大型服裝企業(yè)紅領(lǐng)，它主要生產(chǎn)經(jīng)營高檔西服、西褲、襯衣及服飾系列產(chǎn)品。當(dāng)眾多企業(yè)還在研究“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”“供給側(cè)改革”等新名詞的時(shí)候，青島酷特智能股份有限公司憑借一整套的創(chuàng)新模式與理論，依托大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開辟出一條工業(yè)化的個(gè)性定制服裝路徑，并形成了C2M的商業(yè)模式。酷特智能的由來 酷特智能推出了升級(jí)后的全新品牌酷特云藍(lán)，是全球個(gè)性化定制的供應(yīng)商品牌、企業(yè)治理品牌、個(gè)性化定制時(shí)尚品牌，為國內(nèi)市場(chǎng)及美國、歐洲、澳大利亞等海外市場(chǎng)提供個(gè)性化定制智能制造服務(wù)?？崽刂悄軐⒁钥崽卦扑{(lán)為品牌依托，通過C2M定制方式，實(shí)現(xiàn)了服裝產(chǎn)品的個(gè)性化定制生產(chǎn)。客戶通過門店、酷特云藍(lán)手機(jī)APP自主選擇定制西裝

30、的版型、款式、面料、刺繡等個(gè)性化元素。服裝大規(guī)模個(gè)性化定制體系架構(gòu)信息系統(tǒng)集成協(xié)同關(guān)系 推進(jìn)企業(yè)的信息化。在研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程、企業(yè)管理、采購營銷等環(huán)節(jié)組織CAD、CAM、ERP、SCM、CRM的單項(xiàng)應(yīng)用，圍繞裝備、產(chǎn)品、營銷、管理信息化組織集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部全業(yè)務(wù)流程的集團(tuán)管控?？崽刂悄芟到y(tǒng)集成平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 酷特智能信息化系統(tǒng)，具有高可靠、多適應(yīng)、可擴(kuò)展的顯著特點(diǎn)，可擴(kuò)展至細(xì)分生產(chǎn)環(huán)節(jié)或服務(wù)單元，低成本對(duì)接不同系統(tǒng)、不同平臺(tái)，打通企業(yè)現(xiàn)有的各種流程，幫助企業(yè)搭建具有靈活擴(kuò)展能力的個(gè)性化定制產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。酷特智能自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息化系統(tǒng)架構(gòu) 以自主開發(fā)形式為主，聯(lián)合開發(fā)為輔，研發(fā)了適用于企業(yè)

31、運(yùn)行的國際領(lǐng)先的信息化系統(tǒng)，覆蓋公司運(yùn)營的全過程，如：在線定制系統(tǒng)、交互平臺(tái)及電子支付安全認(rèn)證系統(tǒng)、版型智能制造系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、物料管理系統(tǒng)、商業(yè)智能和支持系統(tǒng)等等。擁有多項(xiàng)軟件著作權(quán)、專利權(quán)。采取認(rèn)證機(jī)制來保證信息的安全性，支持分布式、集中式、云存儲(chǔ)等不同方式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不依賴于任何平臺(tái)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，并支持不同標(biāo)準(zhǔn)。酷特智能定制與傳統(tǒng)工廠的區(qū)別11.5 習(xí)題與實(shí)踐5習(xí)題與實(shí)踐習(xí)題實(shí)踐11.5.1 習(xí)題1) 制造業(yè)要實(shí)現(xiàn)物物相聯(lián)，大數(shù)據(jù)在這一過程中扮演什么樣的角色？ 2) 工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源與用途？3) 什么是智能工廠，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)智能化的意義？ 4) 什么是MES，并說明其在制造業(yè)車間里的

32、作用？5) 什么是CPS，大數(shù)據(jù)時(shí)代，CPS在制造業(yè)革新中發(fā)揮的作用？6) 認(rèn)識(shí)工業(yè)4.0，了解中國制造2025，根據(jù)本章所學(xué)內(nèi)容，試闡述兩者的共性和差異。7）智能工廠的特性是什么？8）制造大數(shù)據(jù)分析的幾個(gè)方面是什么？習(xí)題與實(shí)踐習(xí)題實(shí)踐11.5.2 實(shí)踐1）網(wǎng)上調(diào)研上海洋山港碼頭四期項(xiàng)目，分析智能碼頭中的大數(shù)據(jù)管理。2）我國高鐵生產(chǎn)和管理實(shí)證調(diào)查，闡述大數(shù)據(jù)在智能制造中的作用。3）企業(yè)如何利用社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，進(jìn)行客戶評(píng)論分析，采用的文本挖掘的方法是什么？4）闡述11.4案例中酷特智能的個(gè)性化定制中生產(chǎn)和銷售中的大數(shù)據(jù)是如何應(yīng)用的。參考文獻(xiàn)1 張翔,趙群. 大數(shù)據(jù)時(shí)代中國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展試述J. 機(jī)

33、械制造,2015,(08):1-5.2 趙永生,徐明昱. 淺析大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)的應(yīng)用與研究J. 智能城市,2016,(04):86.3 王鐵山. 基于大數(shù)據(jù)的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)J. 西安郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2015,(05):79-83.4 劉強(qiáng). 大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)中的應(yīng)用研究J. 山東工業(yè)技術(shù),2016,(15):22.5 王喜文. 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造業(yè)邁向智能化J. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2014,(12):7-8.6 候鐘燕,楊炎. 大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展J. 中國新通信,2017,(04):77.7 Ray Y. Zhong,Stephen T. Newman,George Q. Huang,Shulin Lan. Big Data for supply chain management in the service and manufacturing sectors: Challenges, opportunities, and future perspectivesJ. Computers & Industrial