構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的裝備制造信息平臺

陳博通　吳春暉

摘 要：隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深入融合，信息技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用得到了深化。簡要介紹了應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)構(gòu)建的一個以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，涵蓋客戶營銷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品交付和售后服務(wù)的裝備制造業(yè)全生命周期的信息技術(shù)平臺，形成一個需求導(dǎo)向、創(chuàng)新驅(qū)動、敏捷生產(chǎn)、協(xié)同合作的新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：裝備制造；信息平臺；大數(shù)據(jù)；輔助決策分析模型

中圖分類號：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.034

1 背景

制造業(yè)作為全球經(jīng)濟(jì)競爭的制高點(diǎn)，受到了各國的高度重視。我國于2015-05出臺了“中國制造2025”，大力推進(jìn)由制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

創(chuàng)新是“中國制造2025”的核心驅(qū)動。隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深入融合，信息技術(shù)在制造業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、企業(yè)管理、產(chǎn)品營銷等各個環(huán)節(jié)上的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的深化。

裝備制造信息平臺中融合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，它是一個包括客戶營銷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品交付和售后服務(wù)的裝備制造業(yè)全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈的信息技術(shù)平臺。該平臺以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動力，貫穿客戶、產(chǎn)品和生產(chǎn)全過程，實(shí)時響應(yīng)客戶需求，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新，指導(dǎo)生產(chǎn)資源配置和決策，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈資源的互聯(lián)互通、協(xié)同共享，進(jìn)而形成一個需求導(dǎo)向、創(chuàng)新驅(qū)動、敏捷生產(chǎn)和協(xié)同合作的新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動的新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

2 裝備制造信息平臺架構(gòu)

裝備制造信息平臺主要是由基礎(chǔ)環(huán)境層、運(yùn)營管理層、集團(tuán)管控層和戰(zhàn)略管理層4部分組成的。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

2.1 基礎(chǔ)環(huán)境層

基于虛擬化云平臺，構(gòu)建起企業(yè)信息基礎(chǔ)架構(gòu)，為經(jīng)營管理、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造等生產(chǎn)經(jīng)營活動提供資源支撐和服務(wù)保障，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)要素的優(yōu)化整合和高效配置。

2.2 運(yùn)營管理層

構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，消除項(xiàng)目管理縱向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的孤立性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售、設(shè)計(jì)、研發(fā)、原材料供應(yīng)、生產(chǎn)、物流和維護(hù)等各環(huán)節(jié)信息的大融合，打通客戶、供應(yīng)商、經(jīng)銷商和項(xiàng)目生產(chǎn)組織過程中各方參與者之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游各種資源的互通互聯(lián)、協(xié)同共享。

2.3 集團(tuán)管控層

構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析平臺，實(shí)時收集和監(jiān)測企業(yè)經(jīng)營管理過程中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行高效的分析，有序地指導(dǎo)組織生產(chǎn)，縮短制造周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，不斷促進(jìn)產(chǎn)品優(yōu)化、創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的精細(xì)化管理，控制和降低生產(chǎn)成本。

2.4 戰(zhàn)略管理層

在大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)的商業(yè)智能輔助決策，多維度、全方位地透視裝備制造企業(yè)的經(jīng)營管理現(xiàn)狀，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)組織管理，促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新，通過大數(shù)據(jù)分析洞察用戶需求，抓住市場，挖掘商機(jī)。

3 平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

3.1 虛擬化云平臺

建立企業(yè)虛擬化云平臺，可以實(shí)現(xiàn)對虛擬服務(wù)器資源的統(tǒng)一管理，按需自動分配，無中斷擴(kuò)容，隨時可對CPU、內(nèi)存和存儲等進(jìn)行按需配置和調(diào)整。這樣，不僅配置迅速，而且當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時，可以自動切換，以保證裝備制造信息平臺大數(shù)據(jù)的存儲、擴(kuò)容、恢復(fù)和容災(zāi)等能力，避免服務(wù)器系統(tǒng)硬件本身停機(jī)對平臺可用性的影響，使系統(tǒng)可用性指標(biāo)達(dá)到99.9%以上。

3.2 大數(shù)據(jù)工具

采用大數(shù)據(jù)工具，抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、整合分散在不同應(yīng)用系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)信息，最終將它們匯集到企業(yè)虛擬化大數(shù)據(jù)云平臺上，消除項(xiàng)目管理縱向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的孤立性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從銷售、設(shè)計(jì)、研發(fā)、原材料供應(yīng)、生產(chǎn)制造、物流、維護(hù)裝備制造全生命周期各環(huán)節(jié)信息的大融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上下游各種資源的互通和共享。ETL數(shù)據(jù)采集邏輯關(guān)系如圖3所示。

3.3 輔助決策分析模型

在大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上，通過裝備制造全生命周期數(shù)據(jù)的積累、統(tǒng)計(jì)和分析，建立起裝備制造的工時定額、成本管控模型，為市場經(jīng)營人員投標(biāo)報(bào)價(jià)提供快速的決策支持，為項(xiàng)目的生產(chǎn)組織、成本控制提供輔助指導(dǎo)。

在裝備運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，建立起裝備故障發(fā)生預(yù)測模型，通過模型計(jì)算，定期輸出裝備健康報(bào)告，及時發(fā)現(xiàn)需維護(hù)或更換的裝備部件，為用戶提供維修決策支持和備件快速訂購等便捷服務(wù)，不斷拓寬產(chǎn)品銷售渠道，延伸產(chǎn)品價(jià)值鏈。

裝備常見故障分析模型邏輯為：

式（1）（2）中：n為某一故障在查詢時間段內(nèi)的發(fā)生次數(shù)；tai為該故障第i次發(fā)生時刻；tdi為該故障第i次消失時刻。

4 平臺實(shí)現(xiàn)的功能

裝備制造信息平臺的主要功能是：①通過門戶集成，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理縱向各應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一登錄，簡化操作，實(shí)現(xiàn)與客戶、供應(yīng)商之間全方位信息的共享和交互，以提升客戶的滿意度，提高合作效率；②建立高效、協(xié)同的計(jì)劃編制和執(zhí)行體系，提高項(xiàng)目交付周期控制能力，逐步細(xì)化項(xiàng)目預(yù)算和成本管理，提升項(xiàng)目成本控制能力和快速投標(biāo)報(bào)價(jià)能力；③通過數(shù)據(jù)的積累和各類主題信息的匯總、分析，建立起分析模型或關(guān)鍵指標(biāo)的分析輔助決策，以提升項(xiàng)目的管控能力，提高銷售預(yù)測能力。

5 結(jié)束語

目前，我國制造業(yè)正處于變革與轉(zhuǎn)型的十字路口。裝備制造信息平臺的研究與實(shí)踐是在充分融合新工業(yè)時代下云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的一個以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動的裝備制造和服務(wù)一體化平臺。該平臺的應(yīng)用在提高裝備制造企業(yè)項(xiàng)目管控能力和市場銷售預(yù)測能力，提升與客戶的合作效率，為客戶提供更好的服務(wù)等方面發(fā)揮了較大的作用，具有一定的推廣意義和應(yīng)用價(jià)值。

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〔編輯：白潔〕