基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究

彭書浙 王旭 衛(wèi)鴻濤

摘要：根據(jù)《中國制造2025戰(zhàn)略》文件內(nèi)容，要積極推進工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為依托，借助大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)的數(shù)據(jù)化發(fā)展。該文簡要闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)有關政策背景，分析了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應用現(xiàn)狀，進一步探究了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)建新思路、構(gòu)建路徑。

關鍵詞：工業(yè)領域互聯(lián)網(wǎng)平臺大數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2021）12（a）-0000-00

Research on Big DataAnalysis System Based onIndustrial Internet Platform

PENG Shuzhe ?WANG Xu ?WEI Hongntao

（Ningbo Chuangyuan Information Technology Co.， Ltd.， Ningbo，Zhejiang Province， 315800 China）

Abstract：According to the document of the Made in China 2025， we should actively promote the transformation and upgrading of industrial enterprises， rely on the industrial internet platform， and realize the development of the industrial manufacturing industry with the aid of big data analysis. This paper briefly expounds the policy background of Industrial Internet platform and big data technology， and analyzes the application status of big data technology in industrial internet platform， this paper further explores the new thinking and construction path of the big data analysis system based on the Industrial Internet platform.

KeyWords： Industrial domain; Internet platform; Big data technology; Data analysis system

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)成為我國工業(yè)制造業(yè)領域重要內(nèi)容，是工業(yè)企業(yè)了解領域發(fā)展、互相交互數(shù)據(jù)、直觀呈現(xiàn)工業(yè)動態(tài)發(fā)展情況的有力工具。該文建議要靈活利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)技術(shù)服務于工業(yè)智慧化發(fā)展，形成具有較強實效性的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)[1]。

1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)有關政策背景

根據(jù)《關于工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導意見》文件要求，在數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展背景下，如何實現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，是工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展需解決的問題。在工信部發(fā)布《意見》文件之后，各省份高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設與發(fā)展;有關部門提出“大數(shù)據(jù)發(fā)展應用”“大數(shù)據(jù)與工業(yè)深度融合發(fā)展”“萬企融合推動大數(shù)據(jù)與工業(yè)”等戰(zhàn)略指導。

在“千企改造”要求之下，部分省份以工業(yè)企業(yè)“登云用云”為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設目標。將這一目標細化可以體現(xiàn)為：（1）工業(yè)設備“上云”，能夠借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)高耗能設備運行數(shù)據(jù)監(jiān)控，提高設備運行效率，降低維修成本。（2）工業(yè)企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)“上云”，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為媒介，支持企業(yè)向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺尋求服務支持，鼓勵企業(yè)購買工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)線上服務，加強工業(yè)企業(yè)之間交互力度，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的聯(lián)動化新發(fā)展。

可以看出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)成為進一步推動我國工業(yè)制造業(yè)長久發(fā)展的基礎工具，因此，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中搭建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，也是極為必要的[2]。

2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應用現(xiàn)狀

根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展及應用情況來看，現(xiàn)如今，“萬企融合”戰(zhàn)略已經(jīng)推進到中期階段。根據(jù)有關數(shù)據(jù)報告，已經(jīng)有33.9%的工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)與生產(chǎn)、研發(fā)、銷售、管理等關鍵環(huán)節(jié)全面融合的目標，成為工業(yè)企業(yè)進一步優(yōu)化生產(chǎn)過程、研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品、加強生產(chǎn)管理與故障診斷的重要技術(shù)支持。

2.1 應用成果

結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應用情況來看，其應用成果可以體現(xiàn)如下。

（1）信息化與工業(yè)化的日益融合。以煤炭產(chǎn)業(yè)為例，2018年50%的煤礦實現(xiàn)了智能化升級改造。（2）智能制造不斷發(fā)展，各地區(qū)紛紛開展以物聯(lián)網(wǎng)、傳感器為基礎的智能網(wǎng)絡建設，不斷提升制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程數(shù)字化建模水平，實現(xiàn)了制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)工藝與智能系統(tǒng)的融合，提升了企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場運行管理水平。（3）工業(yè)企業(yè)運用大數(shù)據(jù)生態(tài)。在實際過程中，各地區(qū)工業(yè)企業(yè)在“萬企融合”推動之下，紛紛引入云技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，研究基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng);還基于互聯(lián)網(wǎng)平臺為客戶提供工業(yè)產(chǎn)品的個性化定制服務，充分體現(xiàn)出工業(yè)企業(yè)的大數(shù)據(jù)應用水平[3]。

2.2 存在的不足

盡管我國工業(yè)制造業(yè)領域各個行業(yè)、企業(yè)都在積極開展大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用，主動利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)升級轉(zhuǎn)型，但是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析方面，仍然存在一些不足，具體包括以下方面。

（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析處理深度不足，智能化程度不足，導致數(shù)據(jù)利用率較低。在工業(yè)制造業(yè)發(fā)展過程中，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)形式也在不斷增多，這就給數(shù)據(jù)挖掘與分析帶來了較大的難度。數(shù)據(jù)規(guī)模的增加意味著需要刻畫的數(shù)據(jù)特征數(shù)量不斷增加，數(shù)據(jù)類型的多樣化直接導致了數(shù)據(jù)模式的復雜化，促使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中的數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)很多無用的噪音，降低了數(shù)據(jù)處理效率[4]。

（2）大數(shù)據(jù)分析中的計算不貫通，數(shù)據(jù)模型較為復雜，沒有切實提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)時效?，F(xiàn)階段的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用中，采用的數(shù)據(jù)計算模式較為呆滯，缺乏對數(shù)據(jù)全生民周期的計算，從而導致很多數(shù)據(jù)任務無法深入落實，沒有實現(xiàn)融合計算的目的。

3基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)建新思路

根據(jù)上述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)技術(shù)應用現(xiàn)狀可以看出，現(xiàn)階段的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)存在明顯的數(shù)據(jù)資源開放性不足、綜合分析能力較弱、缺乏創(chuàng)新應用技術(shù)的情況。因此，要想基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，且保證系統(tǒng)的高效性、時效性與可操作性，將系統(tǒng)構(gòu)建重點放置于大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)復雜應對、數(shù)據(jù)預處理與數(shù)據(jù)挖掘方面;還可以適當引入可視化技術(shù)、智能知識獲取算法等，全面覆蓋數(shù)據(jù)生命周期，提升大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)整體建設水平。

在實際過程中，考慮到工業(yè)大數(shù)據(jù)的大體量、復雜性與不確定性，需以大數(shù)據(jù)機器學習理論為支撐，構(gòu)建融合了計算構(gòu)架、大數(shù)據(jù)預處理、深度分析挖掘、智能知識計算、輔助決策、數(shù)據(jù)可視化與動態(tài)監(jiān)控等技術(shù)的系統(tǒng)框架。要精細化設置大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的標準參數(shù)、數(shù)據(jù)采集規(guī)模與協(xié)同作業(yè)模式，形成一套分布于工業(yè)制造業(yè)領域、能夠通過數(shù)據(jù)資源與技術(shù)提供服務的系統(tǒng)，充分發(fā)揮工業(yè)大數(shù)據(jù)利用價值，為工業(yè)制造業(yè)與社會經(jīng)濟的發(fā)展提供帶動作用[5]。

構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，還需要針對性解決當下問題，利用數(shù)據(jù)預測決策模式與可視化功能，實現(xiàn)：突破大數(shù)據(jù)預測，數(shù)據(jù)可視化分析、大數(shù)據(jù)決策支持、遠程控制與管理、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)設備與人員的協(xié)同管控等。

4基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)建路徑

4.1從宏觀角度出發(fā)規(guī)劃，搭建可靠工業(yè)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈接

根據(jù)工業(yè)制造領域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展與應用情況來看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已然成為工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵物質(zhì)條件，要想構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，就需要立足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，全面規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化工廠建設，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)工藝流程、工廠生產(chǎn)全過程，將各個環(huán)節(jié)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺連接起來，形成數(shù)字化生產(chǎn)流程[6]。針對工業(yè)生產(chǎn)中的煉鋼、冷鑄、熱軋、冷軋等各個車間，在車間內(nèi)設置數(shù)據(jù)采集傳感器，同時將各車間設備中安裝傳感器，與大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)連接起來，實時傳遞設備運行數(shù)據(jù)，為大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支持。需要規(guī)劃設計大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的整體架構(gòu)層次，分別設置數(shù)據(jù)采集層、生產(chǎn)控制層、制造執(zhí)行層、運營管理層、決策輔助層等;在不同層級對應連接相應的設備與分系統(tǒng)[7]。舉例分析，采集層構(gòu)建完成之后，需要連接工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)設備、電氣設備等;決策分析層則需與工業(yè)企業(yè)的內(nèi)部管理系統(tǒng)、財務分析系統(tǒng)、質(zhì)量分析系統(tǒng)等聯(lián)系起來，進一步為工業(yè)企業(yè)的決策提供輔助支持。

4.2優(yōu)化調(diào)整構(gòu)架標準，提升數(shù)據(jù)處理與響應能力

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，建議要加強對平臺上系統(tǒng)架構(gòu)的設計，提升架構(gòu)標準化水平，融入“邊云協(xié)同”機制，進一步提升大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率與深度，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)響應能力。

一方面，建議工業(yè)企業(yè)結(jié)合自身生產(chǎn)經(jīng)營實際情況，根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的原本架構(gòu)標準，對大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的架構(gòu)進行設計;設計系統(tǒng)邊緣層，以協(xié)議轉(zhuǎn)換的方法實現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的聯(lián)通，促使各生產(chǎn)設備、生產(chǎn)場景中的工業(yè)數(shù)據(jù)共享互聯(lián)。結(jié)合工業(yè)數(shù)據(jù)數(shù)量日益提升、數(shù)據(jù)形式愈發(fā)多樣的問題，工業(yè)企業(yè)要著眼于“數(shù)據(jù)冗余剔除”，靈活利用邊緣技術(shù)，對錯誤數(shù)據(jù)、冗余數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)緩存、重復數(shù)據(jù)等進行處理，在預處理之后實時分析數(shù)據(jù)，因此降低大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中的計算壓力，有效改善網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸負載問題，提高數(shù)據(jù)處理時效性，促使系統(tǒng)能夠快速響應數(shù)據(jù)[8]。

另一方面，設計開發(fā)平臺層架構(gòu)構(gòu)架，企業(yè)對這一層架構(gòu)構(gòu)架進行二次開發(fā)，利用海量數(shù)據(jù)作為工業(yè)生產(chǎn)管理的依據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)為客戶提供個性化服務;還可以利用數(shù)據(jù)分析，對工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工藝等進行封裝、復用，豐富工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能。

4.3搭建數(shù)據(jù)采集平臺，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行提供支持

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，要重點搭建數(shù)據(jù)采集平臺。數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運行的基礎，若數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，則后續(xù)一系列數(shù)據(jù)分析與可視化均缺乏實際價值。在完成大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的整體規(guī)劃、構(gòu)架架構(gòu)標準設計之后，可以實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)設備運行狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)工序能源成本監(jiān)控與分析、現(xiàn)場實際情況的監(jiān)測與預警等[9]。數(shù)據(jù)采集平臺的搭建，是這些功能實現(xiàn)的基礎。因此，企業(yè)需要搭建連接不同數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建數(shù)據(jù)之間的邏輯關系。實際過程中，企業(yè)可以按照生產(chǎn)工序劃分數(shù)據(jù)采集平臺內(nèi)部分類，比如：工藝過程數(shù)據(jù)采集、設備過程數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)計劃完成數(shù)據(jù)采集、檢測與化驗數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)采集等;在數(shù)據(jù)自動化采集之后，根據(jù)不同分類自動生成ERP表格。

4.4加強工業(yè)安全與遠程管理與工業(yè)App建設，提升工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)安全與服務能力

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，建議要加強大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中的工控安全模塊建設、工業(yè)生產(chǎn)遠程管理模塊建設，進一步拓展工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應用場景，提升工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應用與服務能力[10]。根據(jù)“智慧管理、智能生產(chǎn)”要求，企業(yè)要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中統(tǒng)籌規(guī)劃大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的生產(chǎn)安全防御機制，實時采集數(shù)據(jù)展開分析，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)安全不良信號，積極防御、集中管控，提升工業(yè)生產(chǎn)安全控制水平。與此同時，企業(yè)可以結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎，建設屬于企業(yè)的工業(yè)App，將內(nèi)部生產(chǎn)經(jīng)營架構(gòu)一比一還原于App中，促使企業(yè)內(nèi)各環(huán)節(jié)、部門人員可以通過App進行內(nèi)部交流;還可以互相實時共享生產(chǎn)信息、銷售信息、服務數(shù)據(jù)與產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)，進一步加強技術(shù)與業(yè)務的融合，形成產(chǎn)銷一體化模式，體現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的多元應用價值[11]。

5結(jié)語

綜上所述，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是實現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)智能化發(fā)展的基礎，需要進一步結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需求，從優(yōu)化調(diào)整構(gòu)架標準，構(gòu)建數(shù)據(jù)采集平臺，實施采集數(shù)據(jù)，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)運行的同時滿足更多的數(shù)據(jù)需求。此外，需要依托平臺豐富大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的工業(yè)安全管理功能以及各類工業(yè)App、遠程管理功能，滿足更多的智能工業(yè)制造場景應用需求，為我國工業(yè)制造業(yè)的智能化、智慧化發(fā)展提供支持。

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