智慧制造云中大數(shù)據(jù)的實踐與思考

李伯虎

新的技術革命，新的產(chǎn)業(yè)變革正蓄勢待發(fā)，目前，大家都認為“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能的時代正在到來?；ヂ?lián)網(wǎng)是一種泛在互聯(lián)網(wǎng)，包括傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、天地一體化網(wǎng)、新一代互聯(lián)網(wǎng)等?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+人工智能”核心技術的飛速發(fā)展正引發(fā)應用領域（國民經(jīng)濟、國計民生和國家安全等領域）新模式、新手段和新生態(tài)系統(tǒng)的重大變革。

當然制造業(yè)也不例外，眾所周知，像德國工業(yè)4.0計劃、美國國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡（NNMI）計劃，以及中國制造2025、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，積極推動制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)深度融合。那么這個核心問題提出來，實際上就是要發(fā)展智能制造的技術、產(chǎn)業(yè)和應用。

我們這個團隊在科技部領導下開展了制造業(yè)信息化的工作，在2009年根據(jù)當時的情況，我們率先提出了“云制造”理念，開始了以網(wǎng)絡化、服務化1.0的研究實踐。認識到這個時代的到來后，我們在2012年開始了智慧云制造的工作。

關于智慧云制造，有這么一段話——基于泛在網(wǎng)絡，借助新興（大）制造技術、信息通信技術、智能科學技術及制造應用領域技術等4類技術深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術手段，構(gòu)成以用戶為中心的統(tǒng)一經(jīng)營的智慧制造資源與能力的服務云（人/機/物/環(huán)境/信息互聯(lián)服務網(wǎng)），使用戶通過智慧終端及智慧云制造服務平臺便能隨時隨地按需獲取智慧制造資源與能力， 對制造全系統(tǒng)、全生命周期活動（產(chǎn)業(yè)鏈）中的人、機、物、環(huán)境、信息進行自主智慧地感知、互聯(lián)、協(xié)同、學習、分析、認知、決策、控制與執(zhí)行，促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動中的人/組織、經(jīng)營管理、技術/設備（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流、服務流（五流）集成優(yōu)化；形成一種基于泛在網(wǎng)絡，用戶為中心，人/機/物/環(huán)境/信息融合，互聯(lián)化、服務化、協(xié)同化、個性化（定制化）、柔性化、社會化的智慧制造新模式和”泛在互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動、共享服務、跨界融合、自主智慧、萬眾創(chuàng)新”的新業(yè)態(tài)；進而高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)省、綠色、柔性地制造產(chǎn)品和服務用戶，提高企業(yè)（或集團）的市場競爭能力。

這里面，我們對智慧云的模式、手段、業(yè)態(tài)、特征、實施內(nèi)容和目標做了明確規(guī)定，并體現(xiàn)了三種深度融合：以用戶為核心的人、機、物、環(huán)境信息深度融合；數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的深度融合；工業(yè)化與信息化的深度融合。智慧云制造特別體現(xiàn)在，基于大數(shù)據(jù)的一種并行、協(xié)同、實時、互聯(lián)、智能地一種創(chuàng)新。

根據(jù)這樣一個理念所構(gòu)成的系統(tǒng)，我們把它叫做智慧云制造系統(tǒng)，或者叫智慧制造云，或工業(yè)云，或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。這樣一個系統(tǒng)首先要提出概念模型，包含三部分：一個是智慧制造的資源、能力和產(chǎn)品；第二就是智慧制造云；第三個就是制造的全生命周期的應用。一個核心就是智慧云制造的平臺，有三類人員——服務的提供者、服務使用者和云的應用者。作為一個企業(yè)，可以兼顧三者。

在這樣一個概念模型下，我們提出整個體系結(jié)構(gòu)，智慧云制造系統(tǒng)實質(zhì)是一種基于泛在網(wǎng)絡及其組合的、人/機/物/環(huán)境/信息深度融合的、提供智慧制造資源與智慧能力隨時隨地按需服務的智慧制造服務互聯(lián)系統(tǒng)。它就是 一種“互聯(lián)網(wǎng)（云）+智慧制造資源與能力”的人/機/物/環(huán)境/信息的智慧互聯(lián)制造系統(tǒng)。

關于大數(shù)據(jù)的情況，首先要談及制造云中間大數(shù)據(jù)的來源，這里面包括制造全生命周期的數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營的管理數(shù)據(jù)和技術產(chǎn)品設備的數(shù)據(jù)。我們可以把它分成結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化，或者是混合結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，也可以從頻度來分，有靜態(tài)的、動態(tài)的和實時的。

智慧制造云對大數(shù)據(jù)很重要，我們有六大類技術作支撐。這六大類技術簡單說，在智慧制造云里面對大數(shù)據(jù)能夠進行清洗，能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)分布式的存儲，以及對各類存儲數(shù)據(jù)的快速訪問。大數(shù)據(jù)的分析要求它以應用目標為導向，找出相應的特殊算法，以及模型?？梢暬軌蚓C合處理顯示多緯度數(shù)據(jù)，進行強烈的交互，而對多類型標準的需求十分迫切。安全隱私保護、追溯保護，特別是商業(yè)安全，也尤為重要。

還有很重要的一個方面是云化，數(shù)據(jù)的云化叫DaaS，有些數(shù)據(jù)在模型里通過SaaS提供服務，這里面涉及高性能技術、云處理等等。數(shù)據(jù)分析對歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)的描述、規(guī)定、預測進行分析，里面采用分布式計算引擎、各種各樣的智能算法，包括機器學習和交互式分析。在可視化方面，我們可以做出設備健康的曲線、設備多維的智能預警以及制造活動的趨勢預測等等。根據(jù)我們目前的平臺和技術體系，目前有很多應用范例，如航天電纜數(shù)據(jù)化設計、醫(yī)藥研發(fā)的數(shù)據(jù)化的設計。

通過我們的實踐，大數(shù)據(jù)的確是一種戰(zhàn)略資源，它是智慧制造的一個基礎。它的研究和實踐，我覺得應該重視基礎理論、算法、決策分析問題的持續(xù)研究。重視大數(shù)據(jù)不能光靠大數(shù)據(jù)，人工智能技術、系統(tǒng)工程技術等都需要進行深度融合。我們還應重視大數(shù)據(jù)制造全生命周期各種各樣活動的管理模式手段技術，重視共享經(jīng)濟的商業(yè)模式研究，，重視安全技術和相關的標準。