工業(yè)大數(shù)據(jù)下一個提升制造業(yè)生產(chǎn)力的技術(shù)前沿

1、工業(yè)大數(shù)據(jù)：下一個提升制造業(yè)生產(chǎn)力的技術(shù)前沿德國“工業(yè)4.0”強(qiáng)調(diào)通過信息網(wǎng)絡(luò)與物理生產(chǎn)系統(tǒng)的融合，即建設(shè)信息物理融合系統(tǒng)（CyberPhysicalSystem，CPS）來改變當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)模式。美國GE公司倡導(dǎo)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，則強(qiáng)調(diào)通過智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，來重構(gòu)全球工業(yè)。事實上，無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其主要特征都是智能和互聯(lián)，而主旨都在于通過充分利用信息通訊技術(shù)，把產(chǎn)品、機(jī)器、資源

2、和人有機(jī)結(jié)合在一起，推動制造業(yè)向基于大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用基礎(chǔ)上的智能化轉(zhuǎn)型。智能制造時代的到來，也意味著工業(yè)大數(shù)據(jù)時代的到來。工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，將成為未來提升制造業(yè)生產(chǎn)力、競爭力、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵要素，也是目前全球工業(yè)轉(zhuǎn)型必須面對的重要課題。一、制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型將催生工業(yè)大數(shù)據(jù)時代（一）制造業(yè)從5M模式向6C模式轉(zhuǎn)型將催生工業(yè)大數(shù)據(jù)在工業(yè)3.0或工業(yè)自動化時代，傳統(tǒng)制造業(yè)模式的特征可以用5個字母（5M）來概括，即Material（材料，包含

3、了其功能與特性）、Machine（機(jī)器，指加工能力和精度）、Methods（方法，指產(chǎn)能和生產(chǎn)效率）、Measurement（測度，指如何探測與改進(jìn)）、Modeling（建模，指對生產(chǎn)流程的預(yù)測、優(yōu)化和防范）。在智能制造時代，制造業(yè)生產(chǎn)方式也許應(yīng)該用六個字母（6C）來定義，即Connection（連接，主要指傳感器和網(wǎng)絡(luò)）、Cloud（云儲存，即任意時間和需求的數(shù)據(jù)）、Cyber（虛擬網(wǎng)絡(luò)，包括模式與記憶）、Content（內(nèi)容，是指相

4、關(guān)性及含義）、Community（社群，包含分享和交際的功能）、Customization（定制化，指個性化的價值與服務(wù)）。在制造智能化時代，工業(yè)機(jī)器、設(shè)備、存儲系統(tǒng)以及運(yùn)營資源可以利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)連接成網(wǎng)絡(luò)。這些工廠與機(jī)器設(shè)備不僅可以隨時隨地進(jìn)行信息分享，而且互相連接的系統(tǒng)可以獨(dú)立地自我管理（自組織）。要達(dá)到這一目標(biāo)，現(xiàn)有的工業(yè)制造系統(tǒng)需要對制造設(shè)備本身的以及產(chǎn)品制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的分析，也就是說，企業(yè)必須掌握通過工業(yè)

5、IT設(shè)施收集、傳輸和分析處理大數(shù)據(jù)的能力。隨著智能傳感器技術(shù)如RFID的發(fā)展，數(shù)據(jù)的收集已經(jīng)變得簡單和可行，而云計算等技術(shù)的發(fā)展，也使得分析與處理大數(shù)據(jù)變得高速與高效。在工業(yè)4.0模式中，CPS系統(tǒng)將通過M2M通信（MachinetoMachine，機(jī)器對機(jī)器）在工業(yè)機(jī)器與設(shè)備之間實現(xiàn)信息交換、運(yùn)轉(zhuǎn)和互相操控，被制造的產(chǎn)品可以與機(jī)器設(shè)備交流，機(jī)器可以自組織生產(chǎn)，智能工廠能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)。因此可以說，工業(yè)大數(shù)據(jù)是由一個工業(yè)體系或者一個產(chǎn)品制造

6、流程智能化催生出來的數(shù)據(jù)，即是制造業(yè)智能化的必然結(jié)果，也是制造業(yè)智能化的必要條件與基礎(chǔ)。（二）工業(yè)大數(shù)據(jù)為研究工業(yè)復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)行為機(jī)理提供可能工業(yè)大數(shù)據(jù)同我們傳統(tǒng)提到的消費(fèi)、商業(yè)中的大數(shù)據(jù)概念有相似的一面，但又有差異。工業(yè)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)主要呈現(xiàn)大體量、多源性、連續(xù)采樣、價值密度低、動態(tài)性強(qiáng)等特點。大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)出現(xiàn)前，除結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，其他半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等類型數(shù)據(jù)很難通過機(jī)器分析來挖掘應(yīng)用價值，而目前大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、建模技術(shù)與仿真技術(shù)等信

7、息技術(shù)，為研究（一）數(shù)據(jù)開發(fā)共享與安全保護(hù)政策由于工業(yè)大數(shù)據(jù)是數(shù)字化的和橫跨企業(yè)邊界甚至是跨越國界的（如跨國公司不同國家工廠的數(shù)據(jù)），因此安全、開放、共享等一些政策問題必須得到有效解決。隨著工業(yè)大數(shù)據(jù)的價值越來越被重視，生產(chǎn)設(shè)施和數(shù)據(jù)中的商業(yè)秘密和專利技術(shù)也必須同樣受到保護(hù)。在工業(yè)4.0或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，工業(yè)IT系統(tǒng)的安全不僅涉及生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)，而且還關(guān)聯(lián)到由此延伸的通訊網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)，因此，研究并出臺相應(yīng)的工業(yè)IT系統(tǒng)的安全策略、架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，

8、保護(hù)制造企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)的安全、數(shù)據(jù)安全，提升系統(tǒng)的緊密性、完整性和有效性，將是個非常重要的問題。工業(yè)大數(shù)據(jù)日益提高的經(jīng)濟(jì)價值也會產(chǎn)生大量的法律問題，如，如何克服阻礙數(shù)據(jù)獲取的障礙、建立交易或共享數(shù)據(jù)的市場機(jī)制，如何保護(hù)工業(yè)大數(shù)據(jù)中的知識產(chǎn)權(quán)。這需要政府制定平衡數(shù)據(jù)使用與數(shù)據(jù)安全保護(hù)的政策，制定鼓勵數(shù)據(jù)共享的獎勵措施、建立有效的促進(jìn)創(chuàng)新的知識產(chǎn)權(quán)框架，以及面向公眾開放政府部門擁有的能夠公開的大數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)工業(yè)大數(shù)據(jù)共享和整合以及價值創(chuàng)造

9、。（二）建立容量更大、服務(wù)質(zhì)量更可靠的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施信息物理融合系統(tǒng)(CPS)或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)，是建立在連續(xù)采樣、大體量的工業(yè)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，而工業(yè)大數(shù)據(jù)的傳輸、交互和共享，必然要求建立容量、帶寬、存儲與數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)大的基礎(chǔ)實施，以及極高的通信智能和管理智能?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施肯定難以滿足工業(yè)4.0或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的要求。因此，容量更大、服務(wù)質(zhì)量更可靠的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施將成為工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要組成部分。因此，政府有必要對擴(kuò)建工

10、業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施制定專門的激勵措施，獎勵和鼓勵工業(yè)寬帶基礎(chǔ)實施的投資與建設(shè)。有效的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該簡易、安全、價格合理以及易擴(kuò)展，不僅應(yīng)該應(yīng)用于智能工廠，也能夠包括智能電網(wǎng)、智能交通以及智慧醫(yī)療。（三）應(yīng)用和創(chuàng)新工業(yè)大數(shù)據(jù)開發(fā)與分析技術(shù)工業(yè)信息化系統(tǒng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，必須先經(jīng)過整理和分析，讓其變成“信息”，然后再深加工為“知識”，在這個通過大數(shù)據(jù)獲取價值的轉(zhuǎn)化過程中，制造企業(yè)需要新的技術(shù)（例如存儲、計算和分析軟件）和技能（新的分析類型）

11、。目前很多企業(yè)還處于工業(yè)2.0時代，工業(yè)信息化、智能化水平較低，缺乏將大數(shù)據(jù)技術(shù)整合到自身系統(tǒng)的技術(shù)能力。而對于那些工業(yè)3.0時代的企業(yè)來說，現(xiàn)有的舊系統(tǒng)和不兼容的標(biāo)準(zhǔn)和格式，也會妨礙大數(shù)據(jù)分析工具的應(yīng)用。因此，促進(jìn)制造企業(yè)和技術(shù)人員整合、應(yīng)用不斷創(chuàng)新的工業(yè)大數(shù)據(jù)開發(fā)與分析技術(shù)，促進(jìn)制造企業(yè)從工業(yè)大數(shù)據(jù)中獲取最大收益，是非常緊迫的挑戰(zhàn)與任務(wù)。（四）制造企業(yè)的組織變革和人才培養(yǎng)讓制造企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)識到對工業(yè)大數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的價值以及如何釋放這一價值