大數(shù)據(jù)驅(qū)動制造業(yè)邁向智能化

王喜文

摘 要：大數(shù)據(jù)是制造業(yè)智能化的基礎(chǔ)，其在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等，核心是定制平臺。定制數(shù)據(jù)達(dá)到一定的數(shù)量級，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)流行預(yù)測、精準(zhǔn)匹配、時尚管理、社交應(yīng)用、營銷推送等更多的應(yīng)用。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);云計(jì)算;生產(chǎn)管理;智能工廠

“人類正從IT時代走向DT時代。”阿里巴巴集團(tuán)創(chuàng)始人馬云在各種場合都不遺余力地推銷自己的觀點(diǎn)，信息社會已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)（Big Data）時代。大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)改變著人們的生活與工作方式，也改變著制造業(yè)企業(yè)的運(yùn)作模式。

1 ?制造業(yè)也處于一個數(shù)據(jù)爆炸的時代

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)與通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)量的暴漲成了許多行業(yè)共同面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和寶貴機(jī)遇。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化管理理念的普及，制造業(yè)企業(yè)的運(yùn)營越來越依賴信息技術(shù)。如今，制造業(yè)整個價值鏈、制造業(yè)產(chǎn)品的整個生命周期，都涉及到諸多的數(shù)據(jù)。同時，制造業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出爆炸性增長趨勢。

制造業(yè)企業(yè)需要管理的數(shù)據(jù)種類繁多，涉及到大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：

（1）產(chǎn)品數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)、建模、工藝、加工、測試、維護(hù)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件配置關(guān)系、變更記錄等。

（2）運(yùn)營數(shù)據(jù)：組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)設(shè)備、市場營銷、質(zhì)量控制、生產(chǎn)、采購、庫存、目標(biāo)計(jì)劃、電子商務(wù)等。

（3）價值鏈數(shù)據(jù)：客戶、供應(yīng)商、合作伙伴等。

（4）外部數(shù)據(jù)：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)、競爭對手?jǐn)?shù)據(jù)等。

隨著大規(guī)模定制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的發(fā)展，制造業(yè)企業(yè)還需要實(shí)時從網(wǎng)上接受眾多消費(fèi)者的個性化定制數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同配置各方資源，組織生產(chǎn)，管理更多各類有關(guān)數(shù)據(jù)。

2 ?大數(shù)據(jù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的命脈

大數(shù)據(jù)可能帶來的巨大價值正在被傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)認(rèn)可，它通過技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，以及數(shù)據(jù)的全面感知、收集、分析、共享，為企業(yè)管理者和參與者呈現(xiàn)出看待制造業(yè)價值鏈的全新視角。

2.1 ?實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)

在德國“工業(yè)4.0”中，通過信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)工廠/車間的設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)生產(chǎn)。

具體而言，生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備都將配備傳感器，抓取數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)，傳輸數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)本身進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。而生產(chǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)同樣經(jīng)過快速處理、傳遞，反饋至生產(chǎn)過程中，將工廠升級成為可以被管理和被自適應(yīng)調(diào)整的智能網(wǎng)絡(luò)，使得工業(yè)控制和管理最優(yōu)化，對有限資源進(jìn)行最大限度使用，從而降低工業(yè)和資源的配置成本，使得生產(chǎn)過程能夠高效地進(jìn)行。

過去，設(shè)備運(yùn)行過程中，其自然磨損本身會使產(chǎn)品的品質(zhì)發(fā)生一定的變化。而由于信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以通過傳感技術(shù)，實(shí)時感知數(shù)據(jù)，知道產(chǎn)品出了什么故障，哪里需要配件，使得生產(chǎn)過程中的這些因素能夠被精確控制，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化。因此，在一定程度上，工廠/車間的傳感器所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能化設(shè)備的智能水平。

此外，從生產(chǎn)能耗角度看，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?；蚍逯登闆r，由此能夠在生產(chǎn)過程中不斷實(shí)時優(yōu)化能源消耗。同時，對所有流程的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也將會整體上大幅降低生產(chǎn)能耗。

2..2 ?實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制

大數(shù)據(jù)是制造業(yè)智能化的基礎(chǔ)，其在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等，核心是定制平臺。定制數(shù)據(jù)達(dá)到一定的數(shù)量級，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)流行預(yù)測、精準(zhǔn)匹配、時尚管理、社交應(yīng)用、營銷推送等更多的應(yīng)用。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險。

利用這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存，優(yōu)化供應(yīng)鏈。同時，利用銷售數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的傳感器數(shù)據(jù)和供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)可以準(zhǔn)確地預(yù)測全球不同市場區(qū)域的商品需求。由于可以跟蹤庫存和銷售價格，所以制造業(yè)企業(yè)便可節(jié)約大量的成本。

“工業(yè)4.0”本質(zhì)是基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，使智能設(shè)備根據(jù)處理后的信息，進(jìn)行判斷、分析、自我調(diào)整、自動驅(qū)動生產(chǎn)加工，直至最后的產(chǎn)品完成等步驟?？梢哉f，智能工廠已經(jīng)為最終制造業(yè)大規(guī)模定制生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。

實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者個性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)提供符合消費(fèi)者個性偏好的產(chǎn)品或服務(wù)，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費(fèi)者的個性化定制需求。由于消費(fèi)者人數(shù)眾多，每個人需求不同，導(dǎo)致需求的具體信息也不同，加上需求不斷變化，就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。

消費(fèi)者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費(fèi)者動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費(fèi)者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等創(chuàng)新活動中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻(xiàn)。制造業(yè)企業(yè)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而傳遞給智能設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，設(shè)備調(diào)整，原材料準(zhǔn)備等步驟，才能生產(chǎn)出符合個性化需求的定制產(chǎn)品。

3 ?大數(shù)據(jù)構(gòu)成新一代智能工廠

消費(fèi)需求的個性化，要求傳統(tǒng)制造業(yè)突破現(xiàn)有生產(chǎn)方式與制造模式，對消費(fèi)需求所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理與挖掘。同時，在進(jìn)行這些非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的生產(chǎn)信息與數(shù)據(jù)也是大量的，需要及時收集、處理和分析，以反過來指導(dǎo)生產(chǎn)。

這兩方面大數(shù)據(jù)信息流最終通過互聯(lián)網(wǎng)在智能設(shè)備之間傳遞，由智能設(shè)備進(jìn)行分析、判斷、決策、調(diào)整、控制并繼續(xù)開展智能生產(chǎn)，生產(chǎn)出高品質(zhì)的個性化產(chǎn)品?？梢哉f，大數(shù)據(jù)構(gòu)成了新一代智能工廠。

智能工廠中的大數(shù)據(jù)，是“信息”與“物理”世界彼此交互與融合所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)應(yīng)用將帶來制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新和變革的新時代。在以往傳統(tǒng)的制造業(yè)生產(chǎn)管理的信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過物聯(lián)網(wǎng)等帶來的物理數(shù)據(jù)感知，形成“工業(yè)4.0”時代的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的私有云，創(chuàng)新了制造業(yè)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營、營銷和管理方式。這些創(chuàng)新，給制造業(yè)企業(yè)帶來了更快的速度、更高的效率和更敏銳的洞察力。