人工智能如何與大數(shù)據(jù)完美結(jié)合

李榮

當(dāng)前，全球一些國家掀起了新一輪以“信息技術(shù)與制造業(yè)融合”為共同特征的工業(yè)革命，加速發(fā)展新一代信息技術(shù)，并推動(dòng)其與全球工業(yè)系統(tǒng)的深入融合，以期搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。無論是歐美老牌國家制造業(yè)的重振，還是中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型提升，工業(yè)大數(shù)據(jù)都將發(fā)揮不可替代的作用。

何為工業(yè)大數(shù)據(jù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域中，圍繞典型智能制造模式，從客戶需求到銷售、訂單、計(jì)劃、研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、制造、采購、供應(yīng)、庫存、發(fā)貨和交付，從售后、服務(wù)、運(yùn)維、報(bào)廢或回收再制造等整個(gè)產(chǎn)品全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的總稱，工業(yè)大數(shù)據(jù)以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，極大延展了傳統(tǒng)工業(yè)數(shù)據(jù)范圍，同時(shí)還包括工業(yè)大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用。

工業(yè)大數(shù)據(jù)具備雙重?cái)?shù)據(jù)，即價(jià)值屬性和產(chǎn)權(quán)屬性。一方面，通過工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)以及管理、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)智能化水平的提升，滿足用戶定制化需求，提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造可量化的價(jià)值；另一方面，這些數(shù)據(jù)具有明確的權(quán)屬關(guān)系和資產(chǎn)價(jià)值，企業(yè)能夠決定數(shù)據(jù)的具體使用方式和邊界，數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)屬性明顯。工業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值屬性實(shí)質(zhì)上是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和分析等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)維和服務(wù)過程中數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)價(jià)值的提升或變現(xiàn)；工業(yè)大數(shù)據(jù)的產(chǎn)權(quán)屬性則偏重于通過管理機(jī)制和管理方法幫助工業(yè)企業(yè)明晰數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄與數(shù)據(jù)資源分布，確定所有權(quán)邊界，為價(jià)值的深入挖掘提供支撐。

工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱，也是一國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和競爭力的重要標(biāo)志。

近年來，工業(yè)大數(shù)據(jù)作為我國“智能制造”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵技術(shù)支撐以及兩化融合的重要基礎(chǔ)備受關(guān)注。黨中央、國務(wù)院出臺(tái)了一系列“大數(shù)據(jù)”“兩化融合”“互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合”等綜合性政策與指示，其中對(duì)工業(yè)大數(shù)據(jù)的發(fā)展提出了明確的要求，全面指導(dǎo)我國工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

從供給側(cè)看，工業(yè)大數(shù)據(jù)供給側(cè)能力持續(xù)提升，涌現(xiàn)出一批專精特新企業(yè)，成為推動(dòng)我國工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的中堅(jiān)力量。一是由傳統(tǒng)工業(yè)制造企業(yè)數(shù)字化、軟件化、平臺(tái)化發(fā)展，出現(xiàn)了一批具有較強(qiáng)數(shù)據(jù)匯聚能力的衍生型企業(yè)，如航天云網(wǎng)、樹根互聯(lián)等；二是軟件企業(yè)向工業(yè)領(lǐng)域滲透，出現(xiàn)的技術(shù)型企業(yè)，如昆侖智匯、東方國信等企業(yè)在工業(yè)數(shù)據(jù)建模、分析處理等領(lǐng)域不斷突破核心技術(shù)；三是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)積極進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，如阿里推出“ET工業(yè)大腦”等產(chǎn)品和服務(wù)，騰訊推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“木屋云”平臺(tái)等。

從需求側(cè)看，隨著智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等國家戰(zhàn)略的逐一推進(jìn)，個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化延伸以及智能化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)等新模式不斷出現(xiàn)，對(duì)于工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)、產(chǎn)品和平臺(tái)的需求不斷增大。

然而，在我國工業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷優(yōu)化提升的同時(shí)，仍需要清楚地認(rèn)識(shí)到我國工業(yè)大數(shù)據(jù)仍存在物聯(lián)數(shù)據(jù)無法獲取、格式不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)不清晰、數(shù)據(jù)壁壘難以打破，全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)應(yīng)用不足等問題。主要原因在于，第一，在我國國產(chǎn)工業(yè)軟件、高端物聯(lián)設(shè)備核心技術(shù)供給不足，而國外設(shè)備讀寫不開放，數(shù)據(jù)無法讀取或者格式多樣，無法直接利用；第二，面對(duì)體量大、分布廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和類型多樣化的工業(yè)數(shù)據(jù)，目前工業(yè)行業(yè)整體數(shù)據(jù)資源管理水平不足，難以管理企業(yè)內(nèi)部和外部各類數(shù)據(jù)，更無法充分分析和利用；第三，缺乏可用、好用及可信的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，難以充分利用工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈上下游的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物等各類工業(yè)要素、工業(yè)業(yè)務(wù)流程以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間更大范圍的實(shí)施鏈接與智能交互，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的資源優(yōu)化、協(xié)同制造和服務(wù)延伸。

與智能制造的關(guān)系

智能制造是工業(yè)大數(shù)據(jù)的載體和產(chǎn)生來源，其各環(huán)節(jié)信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)構(gòu)成了工業(yè)大數(shù)據(jù)的主題。另一方面，智能制造又是工業(yè)大數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)產(chǎn)品最終的應(yīng)用場景和目標(biāo)。工業(yè)大數(shù)據(jù)描述了智能制造各生產(chǎn)階段的真實(shí)情況，為人類讀懂、分析和優(yōu)化制造提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源，是實(shí)現(xiàn)智能制造的智能來源。工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能模型和機(jī)理模型的結(jié)合，可有效提升數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，是實(shí)現(xiàn)更高階的智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。

與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

與智能制造的場景有所區(qū)別，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更為關(guān)注制造業(yè)企業(yè)如何以工業(yè)為本，通過“智能+”打通、整合和協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈，催生個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和服務(wù)化延伸等新模式，從而提升企業(yè)、整體行業(yè)價(jià)值鏈或是區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的效率。與智能制造相似，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既是工業(yè)大數(shù)據(jù)的重要來源，也是工業(yè)大數(shù)據(jù)重要的應(yīng)用場景。尤其在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)中，工業(yè)大數(shù)據(jù)扮演著重要角色。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能架構(gòu)中，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層的重要核心。一方面，借助工業(yè)大數(shù)據(jù)處理、預(yù)處理、分析等技術(shù)，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，平臺(tái)層得以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣層、IaaS層產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高質(zhì)量存儲(chǔ)與管理；另一方面通過工業(yè)大數(shù)據(jù)建模、分析、可視化等技術(shù)，將數(shù)據(jù)與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，構(gòu)建機(jī)理模型，支撐應(yīng)用層各種分析應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)質(zhì)量管理

工業(yè)大數(shù)據(jù)的質(zhì)量存在很多問題。一是數(shù)據(jù)失真和失準(zhǔn)，受制于工業(yè)現(xiàn)場的一系列惡劣工況，在工業(yè)OT域，現(xiàn)場物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)制造裝備、過程控制設(shè)備均不同程度地存在數(shù)據(jù)失真。二是數(shù)據(jù)一致性差，對(duì)于來源于IT域的工業(yè)大數(shù)據(jù)，由于工業(yè)企業(yè)現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)均不同程度的存在“系統(tǒng)林立”的問題，難以在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中采用有效的控制手段來保障各個(gè)工業(yè)IT系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的一致性。三是對(duì)歷史數(shù)據(jù)缺乏“再生”機(jī)制，工業(yè)歷史數(shù)據(jù)的“再生”將有助于提升工業(yè)全生命周期管理能力。四是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理框架，在不同的業(yè)務(wù)場景中，各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集被多個(gè)使用者共享和使用。五是數(shù)據(jù)質(zhì)量補(bǔ)償手段尚未得到廣泛應(yīng)用。

工業(yè)大數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理需要工業(yè)企業(yè)建立完善的工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量管理組織架構(gòu)，明確數(shù)據(jù)權(quán)屬、管理者和使用者；面對(duì)不同的工業(yè)大數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，制定質(zhì)量為先的定義、等級(jí)、處理及復(fù)盤機(jī)制，制定規(guī)范的數(shù)據(jù)質(zhì)量改善流程，形成面向多樣化的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)質(zhì)量管理閉環(huán)。

數(shù)據(jù)安全管理

大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域給企業(yè)帶來巨大的效益，然而工業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)企業(yè)來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，在給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，其本身所存在的安全問題也讓企業(yè)面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。一方面，由于工業(yè)控制系統(tǒng)的協(xié)議多采用明文形式、工業(yè)環(huán)境多采用通用操作系統(tǒng)且不及時(shí)更新、從業(yè)人員的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)不高，再加上工業(yè)數(shù)據(jù)的來源多樣，其有不同的格式和標(biāo)準(zhǔn)，使其存在諸多可以被利用的漏洞；另一方面，在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中，對(duì)數(shù)據(jù)安全有著更高的要求，任何信息安全事件的發(fā)生都有可能威脅工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行安全、人員生命安全甚至國家安全等。因而，研究工業(yè)大數(shù)據(jù)安全管理，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)企業(yè)的安全保護(hù)變得尤為重要。

工業(yè)大數(shù)據(jù)安全是跨多工業(yè)領(lǐng)域與學(xué)科的綜合性問題，需要結(jié)合法律法規(guī)、行業(yè)特點(diǎn)、工業(yè)技術(shù)等多維度進(jìn)行研究?？紤]到工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)所承載的工業(yè)數(shù)據(jù)的巨大價(jià)值，因此將整個(gè)工業(yè)大數(shù)據(jù)安全技術(shù)體系分為工業(yè)大數(shù)據(jù)接入安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用安全3個(gè)層次。其中工業(yè)大數(shù)據(jù)接入安全為工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、傳輸和轉(zhuǎn)換流程提供安全保障機(jī)制；工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)安全為工業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算提供安全保障基礎(chǔ)；工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用安全為上層應(yīng)用的接入、數(shù)據(jù)訪問等提供強(qiáng)力的安全管控。

工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用安全應(yīng)從幾方面考慮：支持應(yīng)用訪問簽名機(jī)制，確保只有授權(quán)的應(yīng)用才能提交數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求；支持應(yīng)用數(shù)據(jù)按需訪問，避免數(shù)據(jù)訪問范圍的擴(kuò)大化；支持應(yīng)用行為實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)攔截應(yīng)用中包含的攻擊行為，包括數(shù)據(jù)訪問范圍、頻率和SQL語句合法性等；建立完整的應(yīng)用流程管理機(jī)制，包括應(yīng)用的提交、執(zhí)行、狀態(tài)監(jiān)控和結(jié)果審計(jì)等，確保每個(gè)應(yīng)用的審批、控制于追責(zé)有效結(jié)合，避免高權(quán)限人員的惡意操縱或誤操作行為；構(gòu)建完備的應(yīng)用測試環(huán)境及測試規(guī)范，確保只有符合安全策略的應(yīng)用可以審批執(zhí)行。