何友院士：用全新大數(shù)據(jù)思維模式開辟工業(yè)化建設(shè)

高茜

隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息系統(tǒng)及電了設(shè)備的發(fā)展，人類社會(huì)各行各業(yè)每滅都在生成海量的數(shù)據(jù)。例如，社交媒體Twitter每天要產(chǎn)生12TB的數(shù)據(jù)，制造業(yè)中波音737的引擎每30分鐘飛行會(huì)產(chǎn)生10TB的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來，正在改變著人們的工作和生活。

2017年12月8日，中共中央總書記習(xí)近平在主持中共中央政治局“實(shí)施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”第二次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)：“大數(shù)據(jù)發(fā)展日新月異，我們應(yīng)該審時(shí)度勢(shì)、精心謀劃、超前布局，力爭主動(dòng)，深入了解大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)及其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響，分析我國大數(shù)據(jù)發(fā)展取得的成績和存在的問題，推動(dòng)實(shí)施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源整合和開放共亨，保障數(shù)據(jù)安全，加快建設(shè)數(shù)字中國，更好服務(wù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的改善。”總書記的話語，站在時(shí)代的高度，為我圍各級(jí)政府和利，技丁作者指明了努力方向。

大數(shù)據(jù)正快速向工業(yè)大數(shù)據(jù)拓展

2012年，在麥肯錫發(fā)布的《工業(yè)大數(shù)據(jù)的崛起》報(bào)告中給出了一個(gè)有趣的事實(shí)，在虛擬經(jīng)濟(jì)占主導(dǎo)地位的美圍，工業(yè)蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)總量超過其他部門。工業(yè)數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性正以創(chuàng)紀(jì)錄的速度迅速增長。工業(yè)部門已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。曰前，中國工業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，迫切需要將大數(shù)據(jù)融合到經(jīng)營管理與生產(chǎn)運(yùn)營活動(dòng)中，促進(jìn)工業(yè)向服務(wù)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2017年12月8日，工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟成立大會(huì)在北京舉行。聯(lián)盟由聯(lián)想集團(tuán)和中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院攜手眾多行業(yè)骨干企業(yè)共同發(fā)起。

工業(yè)大數(shù)據(jù)是基于工業(yè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)，貫穿于工業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使工業(yè)系統(tǒng)具備描述、診斷、預(yù)測、決策、控制等智能化功能的模式和結(jié)果。其中工業(yè)數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域信息化應(yīng)用中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

工業(yè)大數(shù)據(jù)來源于開發(fā)制造、使用維護(hù)和回收利用等產(chǎn)品全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)、工業(yè)信息化數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)鏈跨界數(shù)據(jù)，包括市場、設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)、再制造等，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有大量數(shù)據(jù)，全生命周期匯合起米的數(shù)據(jù)更大。除內(nèi)部數(shù)據(jù)外，“市場需求”“市場變化”等外部數(shù)據(jù)也是工業(yè)大數(shù)據(jù)的重要來源。

工業(yè)大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)類型繁多、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)并存、數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性高、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性異常復(fù)雜等特性。如何將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的能力轉(zhuǎn)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)分析、預(yù)測和決策能力，促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)升級(jí)改造，是目前需要解決的核心關(guān)鍵問題。

何友院士介紹說：“大數(shù)據(jù)將在工業(yè)各個(gè)方面創(chuàng)造價(jià)值，例如產(chǎn)品創(chuàng)新、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)供應(yīng)鏈的分析優(yōu)化等，具體體現(xiàn)在從大定單、大批量產(chǎn)銷模式向小定單、多規(guī)格的產(chǎn)銷模式轉(zhuǎn)變，在特定工藝水平和設(shè)備精度上能夠進(jìn)一步改進(jìn)和提升產(chǎn)品質(zhì)量，能夠適應(yīng)市場競爭、縮短產(chǎn)品研制和生產(chǎn)周期?！?/p>

大數(shù)據(jù)正從零售、金融、電信、物流、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域加速向工業(yè)拓展。百度的工業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺(tái)已應(yīng)用到汽車、日化等行業(yè)；三一重工利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為智能工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)提供決策支持。

“在工業(yè)大數(shù)據(jù)所推動(dòng)的變革中，即使效率只提升1%，效益也是空前巨大的。如在全球節(jié)約1%的商用航空燃料意味著節(jié)約300億美元的成本。工業(yè)大數(shù)據(jù)是人工智能未來發(fā)展的一個(gè)基石，工業(yè)大數(shù)據(jù)的平臺(tái)，應(yīng)該最終能夠驅(qū)動(dòng)工業(yè)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)整合。”何友院士說。

成功實(shí)踐一一數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧工廠

位于煙臺(tái)市的山東玲瓏輪胎股份有限公司，一場大數(shù)據(jù)變革正在發(fā)生。

山東省科技廳將中國工程院院士、海軍航空大學(xué)信息融合研究所所長何友團(tuán)隊(duì)提山的“輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)目列入山東省科技重大專項(xiàng)支持項(xiàng)目，并于2015年12月正式啟動(dòng)，聯(lián)合中報(bào)的就有山東玲瓏輪胎股份有限公司。

2017年一季度，玲瓏輪胎股份有限公司的輪胎產(chǎn)銷與2016年同期相比，實(shí)現(xiàn)較大增長。而據(jù)玲瓏輪胎上市公司的公開報(bào)表，公司2016年前三季度銷售毛利率為29.44%，遠(yuǎn)高于一般同行業(yè)公司。

“銷售預(yù)測準(zhǔn)確率較此前提高了5-10個(gè)百分點(diǎn)，能夠直接幫助企業(yè)降低庫存、實(shí)現(xiàn)資金高效運(yùn)轉(zhuǎn)?！绷岘囕喬バ畔⒒庁?fù)責(zé)“輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)目對(duì)接的工作人員隋曉飛說。

何友院士介紹說，這一項(xiàng)目的背景是輪胎制造數(shù)據(jù)與外部市場銷售等相關(guān)數(shù)據(jù)的快速增長。項(xiàng)目主要研究是輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、質(zhì)量檢驗(yàn)/測試/售后、銷售客戶等數(shù)據(jù)，收集融合原材料價(jià)格、行業(yè)發(fā)展、市場變化、經(jīng)濟(jì)走勢(shì)等數(shù)據(jù)，形成輪胎企業(yè)大數(shù)據(jù)資源中心，搭建輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)。

輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)分為五個(gè)模塊，主要是大數(shù)據(jù)資源中心、宏觀銷售預(yù)測系統(tǒng)、微觀銷售預(yù)測系統(tǒng)、質(zhì)量分析系統(tǒng)和計(jì)劃排程系統(tǒng)。

大數(shù)據(jù)資源中心包括銷售、計(jì)劃、質(zhì)量數(shù)據(jù)以及外部網(wǎng)站獲得的各大相關(guān)行業(yè)的數(shù)據(jù)。例如，五個(gè)大數(shù)據(jù)資源中心了模塊就可實(shí)現(xiàn)輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)資源的區(qū)分地域、數(shù)據(jù)來源和各相關(guān)行業(yè)多維度的管理和展示。

在宏觀銷售預(yù)測系統(tǒng)中，宏觀銷售預(yù)測模塊主要是基于輪胎行業(yè)大數(shù)據(jù)資源中心的數(shù)據(jù)，進(jìn)行深度綜合分析，對(duì)輪胎制造業(yè)企業(yè)的宏觀銷售情況進(jìn)行預(yù)測分析。其中運(yùn)用四個(gè)宏觀預(yù)測了模塊可分別實(shí)現(xiàn)輪胎制造業(yè)主要原材料價(jià)格的波動(dòng)預(yù)測、輪胎制造業(yè)相關(guān)的海量新聞的自動(dòng)收集，整理和重點(diǎn)推送及國內(nèi)外市場的銷量宏觀預(yù)測。

微觀銷售預(yù)測模塊整合了企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)，通過建立模型分析預(yù)測具體型號(hào)輪胎的未來銷量走勢(shì)，為企業(yè)安排生產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供支持。

產(chǎn)品生產(chǎn)過程需要質(zhì)量分析系統(tǒng)發(fā)揮作用。質(zhì)量分析系統(tǒng)模塊標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的生產(chǎn)令過程貫通數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品全過程的追溯，從原材料、配方、工藝、環(huán)境等多維度對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)令過程進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量對(duì)關(guān)鍵供需及制造過程的影響，提升產(chǎn)品質(zhì)量和故障診斷的效率。

“輪胎產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)曰的計(jì)劃排程模塊可根據(jù)市場訂單量、銷售預(yù)測量、備用庫存量和現(xiàn)有庫存量，自動(dòng)制定下月實(shí)際生產(chǎn)量，充分合理的分配生產(chǎn)資源，通過充分挖掘工藝參數(shù)、成組生產(chǎn)、設(shè)備狀態(tài)、調(diào)度規(guī)則等與訂單交貨期建立復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

“整個(gè)的項(xiàng)目現(xiàn)在基本完成。預(yù)計(jì)今年上半年要進(jìn)行驗(yàn)收，后續(xù)還要進(jìn)行相應(yīng)的推廣應(yīng)用?！焙斡言菏空f道。

看似傳統(tǒng)的輪胎廠正在進(jìn)化成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧工廠。

面向工業(yè)大數(shù)據(jù)的思考

何友院士認(rèn)為，在工業(yè)大數(shù)據(jù)和企業(yè)已有數(shù)據(jù)之間，丁業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)該遵循二八法則，其中包含數(shù)據(jù)價(jià)值密度方面，20%的SQL小數(shù)據(jù)具有80%的價(jià)值密度。它們之問相互依存、不可分割。

在工業(yè)大數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程的關(guān)系上，傳統(tǒng)企業(yè)信息化項(xiàng)目一般是從梳理業(yè)務(wù)流程起步的，流程是主動(dòng)的，數(shù)據(jù)是被動(dòng)的，而丁_業(yè)大數(shù)據(jù)環(huán)境下，要求企業(yè)快速滿足個(gè)性化用戶需求，僵化的長流程難以適應(yīng)實(shí)時(shí)決策的要求。

工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)與存儲(chǔ)技術(shù)、多源異構(gòu)工業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)一描述與集成分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)系統(tǒng)分析與決策支持技術(shù)、可視化技術(shù)，和容災(zāi)備份技術(shù)等構(gòu)成了工業(yè)大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)來源多、數(shù)據(jù)類型不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要具備可靠性，工業(yè)大數(shù)據(jù)分析模型難度大，決策分析的影響因素多，如何構(gòu)建工業(yè)大數(shù)據(jù)智能分析工具以及大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造模型等，成為工業(yè)大數(shù)據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)難題。

“工業(yè)大數(shù)據(jù)面臨的兩個(gè)挑戰(zhàn)，一個(gè)是大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用仍有困難；另一個(gè)是大數(shù)據(jù)給信息安全帶來新的挑戰(zhàn)，加大了隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)、對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)和安全措施產(chǎn)生威脅，并且容易被運(yùn)用到攻擊手段中?！焙斡言菏刻岢鏊乃伎肌?/p>

在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用上，首先數(shù)據(jù)搜集，要對(duì)來自網(wǎng)絡(luò)包括物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)附上時(shí)空標(biāo)簽，去偽存真，盡可能收集異源甚至是異構(gòu)的數(shù)據(jù)，還可以與歷史數(shù)據(jù)對(duì)照，多角度檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的全面性和可信性。

其次是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，要達(dá)到低成本、低能耗、高可靠性目標(biāo)，要用到冗余配置、分布式和云計(jì)算技術(shù)，存儲(chǔ)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并加入便于檢索的標(biāo)簽。

然后在數(shù)據(jù)處理上，利用上下文關(guān)聯(lián)進(jìn)行語義分析。最后是可視化呈現(xiàn)，目前計(jì)算機(jī)智能化有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，但是談不到深層次數(shù)據(jù)挖掘，現(xiàn)有數(shù)據(jù)挖掘算法在行業(yè)中難以應(yīng)用，智能化之路進(jìn)步很大，但距離完全實(shí)現(xiàn)智能化，還很遙遠(yuǎn)。

“工業(yè)大數(shù)據(jù)是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的核心，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和《中國制造2025》的重要抓手，將推動(dòng)企業(yè)從制造走向智造。我們需要用全新的大數(shù)據(jù)思維模式開辟工業(yè)化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的新途徑?！焙斡言菏空f道。

科普小貼士

結(jié)構(gòu)化查詢語言（英文簡稱：SQL）是一種特殊日的的編程語言，是一種數(shù)據(jù)庫查詢和程序設(shè)計(jì)語言，用于存取數(shù)據(jù)，以及查詢、更新和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時(shí)也是數(shù)據(jù)庫腳本文件的擴(kuò)展名。

它的影響已經(jīng)超出數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，得到其他領(lǐng)域的重視和采用，如：人工智能領(lǐng)域的數(shù)據(jù)檢索，第四代軟件開發(fā)工具中嵌入SQL的語言等。