從制造業(yè)視角看大數(shù)據(jù)

寧振波

工業(yè)從設(shè)計、仿真、工藝、制造、檢測、試驗、運行、服務(wù)、支持到退役是一個非常復(fù)雜的過程，工業(yè)大數(shù)據(jù)需要大量的傳感器進(jìn)行采集，數(shù)字化的數(shù)據(jù)通過移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)傳遞到后臺，由大量的云上服務(wù)器做分析、解析和計算，支撐我們的智能制造體系。

工業(yè)大數(shù)據(jù)不僅有工業(yè)過程的數(shù)據(jù)，還有大量不相關(guān)來源的數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、風(fēng)險管理數(shù)據(jù)等，工業(yè)大數(shù)據(jù)需要有對數(shù)字的洞察力和認(rèn)知分析。

據(jù)麥肯錫2016年的數(shù)據(jù)分析，全球各類數(shù)據(jù)之間的數(shù)量關(guān)系是：制造業(yè)大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)超其他行業(yè)，難度很大，復(fù)雜度很高。工業(yè)大數(shù)據(jù)的容量、種類、速度、可變性、真實性、復(fù)雜性等都是符合大數(shù)據(jù)要求的。但是相較于一般大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)具有更強的專業(yè)性、關(guān)聯(lián)性、流程性、時序性和解析性等特點。一般大數(shù)據(jù)具有發(fā)散性，工業(yè)大數(shù)據(jù)具有收斂性，二者表象相同、本質(zhì)不同。

新工業(yè)革命的本質(zhì)是CPS，《三體智能革命》一書里闡述了：物理實體、意識人體、數(shù)字虛體，智能才是本源，CPS則是它的最新實現(xiàn)形式。世界由物理實體構(gòu)成，根據(jù)達(dá)爾文的進(jìn)化論，物理實體進(jìn)化出了植物和動物。動物的最高形態(tài)是有智能的意識人體，人體可以開發(fā)很多智能化的工具，把物理實體建模、建成數(shù)字虛體。數(shù)字虛體有兩個作用：第一，嵌入系統(tǒng)。數(shù)字虛體作為一個嵌入系統(tǒng)，嵌入到物理實體中，物理實體就智能了，產(chǎn)品的智能化是智能制造的重大方向。第二，設(shè)計產(chǎn)品。設(shè)計工業(yè)模型、制造模型等，這些軟件都基于物理實體建成數(shù)字虛體，直到產(chǎn)品研制。

過去的工業(yè)體系是試錯法的工業(yè)體系，今天的工業(yè)體系在賽博空間中完成數(shù)字樣機建模，在物理實體中，從數(shù)字樣機到數(shù)字成品的映射有三個模型：數(shù)學(xué)模型、數(shù)字模型、實物模型。數(shù)學(xué)模型，我國用“漁夫分魚算法”解決了氫彈長期存在的問題，解決了原子彈到氫彈的研制，美國、俄羅斯、法國、英國都沒有解決。數(shù)學(xué)模型到數(shù)字模型的發(fā)展過程就是產(chǎn)品總體設(shè)計的過程，從數(shù)字模型演變到實物模型就是演變的結(jié)果。過去，制造業(yè)三大技術(shù)，設(shè)計、制造、試驗各自分離。今天，我們在賽博空間中完成產(chǎn)品的設(shè)計、工藝、制造、試驗和檢測，在這個過程中，不斷發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題、工藝問題、制造問題、試驗問題。賽博空間把設(shè)計、制造、實驗融為一體，不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。過去是手工生產(chǎn)線，現(xiàn)在要建數(shù)字化生產(chǎn)線，下一步要建智能化生產(chǎn)線。從賽博空間中映射到試驗過程中，過去試驗是每件必試，在賽博空間中做了大量仿真后，以后的實物試驗就是驗證性的試驗，這是整個工業(yè)的新工業(yè)體系，也是制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。全都是基于三維模型，沒有藍(lán)圖、工業(yè)卡片，也沒有紙質(zhì)的技術(shù)文檔，全部數(shù)字化。

產(chǎn)品設(shè)計的仿真工藝數(shù)據(jù)。我們的產(chǎn)品很復(fù)雜，機、電、光、磁、聲、流體、熱各專業(yè)并行研制。人們創(chuàng)造電作為動力使用，在電的發(fā)展過程中，誕生了弱電、電子學(xué)，從電子學(xué)數(shù)字電路誕生了計算機，隨著計算機的發(fā)展誕生了軟件工程，軟件工程和每個專業(yè)結(jié)合，和機械技術(shù)知識結(jié)合出現(xiàn)了機械CAD、機械的工藝軟件等。大數(shù)據(jù)是怎么來的呢？以前的數(shù)據(jù)不叫大數(shù)據(jù)，以前的藍(lán)圖、圖紙、工業(yè)卡片和紙質(zhì)的技術(shù)文檔叫紙質(zhì)數(shù)據(jù)，大量的計算機應(yīng)用才產(chǎn)生了大數(shù)據(jù)。比如機械CAD、電子、光學(xué)。機械CAD建的數(shù)據(jù)，電子行業(yè)不可認(rèn)，光學(xué)行業(yè)也不可認(rèn)。同樣在設(shè)計領(lǐng)域，它的軟件不一樣，設(shè)計領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，工業(yè)數(shù)據(jù)是不可認(rèn)的，互相是不關(guān)聯(lián)的，所以設(shè)計數(shù)據(jù)很復(fù)雜。當(dāng)然，我們大量的仿真分析軟件很多也是不可認(rèn)的，大數(shù)據(jù)無關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)鏈龐大。生產(chǎn)過程和機器運行數(shù)據(jù)非常復(fù)雜，設(shè)備采集的、運行的、物料加工的數(shù)據(jù)都是生產(chǎn)過程中的大數(shù)據(jù)。

在計算機上建立虛擬飛機，起落裝置綜合性能仿真試驗平臺的建模、試驗分析全是虛擬的。用計算機的虛擬試驗來代替我們的物理試驗，直到我們物理試驗少花錢、多辦事、提高質(zhì)量。過去物理的試驗和測試包括：落震試驗、疲勞試驗、載荷試驗、收放試驗、飛控系統(tǒng)試驗、飛行試驗，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。今天，我們要做的事情是基于全數(shù)字樣機的虛擬試驗和測試以及和物理試驗測試的關(guān)聯(lián)，建立虛擬樣機門戶，飛機可以在虛擬環(huán)境中做虛擬飛行，這樣的數(shù)據(jù)都是大數(shù)據(jù)。

所以，智能制造難點是建模，焦點在仿真。工業(yè)軟件給我們賦能、賦值、賦智，提升我們的智能水平，核心工業(yè)技術(shù)軟件化。

另外，談?wù)凴oad Runner公司。Road Runner公司是典型的飛機發(fā)動機公司，它的服務(wù)性收入已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它的發(fā)動機銷售收入。它的發(fā)動機實行租用機制，別人租用，它們收取服務(wù)費用。Road Runner是世界上第一個由生產(chǎn)型企業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)移的公司，其核心是產(chǎn)品的智能化。

現(xiàn)在，大數(shù)據(jù)的熱度幾近沸點，形勢大好，需求緊迫，基礎(chǔ)雄厚，人才濟(jì)濟(jì)，我們需要整合資源，問題導(dǎo)向，重軟用硬，應(yīng)用為本，不斷學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)新時代的新知識、新模式、新規(guī)格。

（根據(jù)演講內(nèi)容整理，未經(jīng)本人審核）endprint