大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)中的應(yīng)用

姜 斌

（山西省數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進(jìn)中心， 山西 太原 030001）

0 引言

科技水平的快速發(fā)展推動(dòng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，并且在提高生產(chǎn)效率與控制智能化方面發(fā)揮著十分明顯的積極作用。大數(shù)據(jù)技術(shù)在工業(yè)制造生產(chǎn)中的應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)機(jī)械化控制的局限性，實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的自動(dòng)化與智能化發(fā)展，生產(chǎn)過程中的信息交流與信息共享水平也更為高效，有效提高了我國的工業(yè)制造技術(shù)含量，提高國際市場競爭水平。為更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)、理念在工業(yè)制造行業(yè)中的應(yīng)用作用，需要加強(qiáng)對當(dāng)前大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀的深入分析，深入了解大數(shù)據(jù)技術(shù)與工業(yè)制造的融合應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)我國工業(yè)制造水平的進(jìn)一步提升[1-2]。

1 大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)中的應(yīng)用概述

大數(shù)據(jù)指的是與企業(yè)，以及整個(gè)行業(yè)發(fā)展相關(guān)的數(shù)據(jù)規(guī)模極大的數(shù)據(jù)咨詢，能夠起到較好的輔助決策作用。就當(dāng)前的主流軟件應(yīng)用而言，并不能實(shí)現(xiàn)對大數(shù)據(jù)合理、有效地?cái)X取與整理，即便如此，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)仍然對工業(yè)制造與市場消費(fèi)等行為造成了極大影響，制造業(yè)的生產(chǎn)模式也發(fā)生了較大改變。就工業(yè)制造企業(yè)的內(nèi)部管理而言，涉及諸多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型：一是產(chǎn)品數(shù)據(jù)，包括在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建模工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工測試的數(shù)據(jù)維護(hù)、設(shè)計(jì)變更、零部件配置設(shè)計(jì)等方面的數(shù)據(jù)；二是生產(chǎn)運(yùn)營方面的數(shù)據(jù)，包括企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)備采購與實(shí)際運(yùn)用、業(yè)務(wù)管理規(guī)劃、產(chǎn)品的營業(yè)銷售、企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)規(guī)劃、質(zhì)量控制相關(guān)數(shù)據(jù)，以及電子商務(wù)建設(shè)運(yùn)營等方面的數(shù)據(jù)；三是價(jià)值鏈數(shù)據(jù)，包括對上下游供應(yīng)鏈的客戶、合作供應(yīng)商等方面的數(shù)據(jù)。近年來，大規(guī)模定制經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對于制造企業(yè)的個(gè)性化要求越來越高，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢對實(shí)現(xiàn)對企業(yè)整體資源的優(yōu)化配置，同時(shí)企業(yè)的生產(chǎn)、管理涉及的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量也越發(fā)復(fù)雜、龐大[3]。

結(jié)合制造企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中具備的核心優(yōu)勢分析，大數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾種類型：一是技術(shù)核心類型。技術(shù)核心應(yīng)用類型的企業(yè)在進(jìn)行大數(shù)據(jù)的收集與使用過程中較為重視對產(chǎn)品數(shù)據(jù)方面的數(shù)據(jù)收集方面，其核心競爭力主要集中在技術(shù)、產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)等方面；二是資源核心類型，這類型的企業(yè)比較重視對原材料與生產(chǎn)資源相關(guān)類型的數(shù)據(jù)應(yīng)用，并且表現(xiàn)出較大的依賴性；三是管理核心類型，此類的企業(yè)較為重視對自身內(nèi)部價(jià)值的深入挖掘，采用高效率的管理手段提高企業(yè)的生產(chǎn)利潤與經(jīng)濟(jì)效益；四是營銷核心類型，這一類型的數(shù)據(jù)主要是以維護(hù)、拓展客戶為核心價(jià)值，有效協(xié)調(diào)產(chǎn)品在物流、銷售、市場之間的發(fā)展關(guān)系，提高企業(yè)的產(chǎn)品銷售效益。這四種類型的企業(yè)具備一定的共性，就大數(shù)據(jù)在其生產(chǎn)制造過程中的應(yīng)用而言，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面是借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對企業(yè)的潛在商機(jī)進(jìn)行創(chuàng)造與發(fā)現(xiàn)，更為全面地收集、分析客戶信息，拓展企業(yè)的增值空間；另一方面是重視對運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)的合理管控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的有效控制，達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率的目的。

2 大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 有助于企業(yè)對于用戶需求的掌握，推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新

借助對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中能夠利用智能化的傳感模塊進(jìn)行用戶習(xí)慣、喜好等相關(guān)數(shù)據(jù)的收集。針對用戶使用的數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行生產(chǎn)需求計(jì)劃分析與編制，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化、創(chuàng)新，更好地滿足客戶的個(gè)性化需求，奠定企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。借助大數(shù)據(jù)的深入挖掘與分析，實(shí)現(xiàn)對用戶喜好的準(zhǔn)確把握，進(jìn)而對產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行針對性改進(jìn)，確保產(chǎn)品性能、功能等使用要求充分滿足用戶，更好地為客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)。

2.2 有助于對生產(chǎn)過程的高效控制，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管控

較之其他行業(yè)，大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造行業(yè)中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)過程的有效控制，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備、儀器等的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)備故障問題，提高對設(shè)備運(yùn)行的管理與維護(hù)效率，確保企業(yè)生產(chǎn)的安全、高效，有助于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)效。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中材料、壓力、溫度、熱能、電力等數(shù)據(jù)的采集與分析，對生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)流程進(jìn)行針對性的改進(jìn)與優(yōu)化，提高工業(yè)制造企業(yè)的生產(chǎn)工作質(zhì)量與效率?？偠灾?，借助對大數(shù)據(jù)管理理念與技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)對生產(chǎn)管理流程的優(yōu)化控制，提高生產(chǎn)管理的科學(xué)性與有效性。

3 大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)中的具體應(yīng)用

3.1 市場情況的數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造中的應(yīng)用，可以基于深入的數(shù)據(jù)信息挖掘與分析，提取對生產(chǎn)過程管控與控制有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，為企業(yè)的生產(chǎn)管理決策提供有效參考。在企業(yè)營銷方面，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行客戶需求分析，便于企業(yè)準(zhǔn)確把握用戶消費(fèi)習(xí)慣與興趣偏好，結(jié)合市場發(fā)展趨勢分析，提高生產(chǎn)的針對性，明確企業(yè)的營銷方向與目標(biāo)，提高企業(yè)的經(jīng)營效益。通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以可視化的方式在PC、手機(jī)以及其他終端為生產(chǎn)管控提供相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的數(shù)字化控制，也能夠?yàn)樯a(chǎn)決策與生產(chǎn)過程控制提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)依據(jù)，有助于提高企業(yè)的生產(chǎn)采購計(jì)劃、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、安全風(fēng)險(xiǎn)控制等效益提升。

3.2 預(yù)測價(jià)格趨勢

在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中，結(jié)合對大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)經(jīng)營管理某件事件發(fā)生概率的合理預(yù)測，奠定企業(yè)管理決策的重要基礎(chǔ)，也能夠?yàn)槠髽I(yè)營造良好、穩(wěn)定的發(fā)展條件提供保障。借助對大數(shù)據(jù)預(yù)測功能的合理運(yùn)用，使得企業(yè)生產(chǎn)管理過程中的諸多非正常變化變得有跡可循，在遵循事件發(fā)生、變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，對其發(fā)生的概率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，為企業(yè)管理決策提供可靠的應(yīng)對建議。對此，企業(yè)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)需根據(jù)工業(yè)制造生產(chǎn)的特殊性以及企業(yè)的實(shí)際情況，合理分析商品市場的供需關(guān)系，使得企業(yè)管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)對市場價(jià)格、需求等發(fā)展趨勢的準(zhǔn)確把握，進(jìn)而做出準(zhǔn)確的生產(chǎn)、管理決策，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。

3.3 實(shí)現(xiàn)智能制造

智能制造是近年來工業(yè)制造業(yè)的一個(gè)重要趨勢，其核心是利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化。智能制造的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括以下幾個(gè)方面：

1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)。利用CAD、CAE、CAM等軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低研發(fā)成本。

2）生產(chǎn)過程。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過云計(jì)算和人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3）質(zhì)量控制。利用物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器視覺等技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行檢測和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測和缺陷識(shí)別，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

4）物流管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流設(shè)備和物流環(huán)節(jié)的智能化管理，包括貨物追蹤、運(yùn)輸安全和物流效率等方面，提高物流的準(zhǔn)確性和效率。

5）工廠管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對工廠的設(shè)備、人員和物料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，實(shí)現(xiàn)工廠智能化管理和生產(chǎn)調(diào)度，提高工廠的運(yùn)營效率和生產(chǎn)效率。

6）人機(jī)協(xié)作。利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)和個(gè)性化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

總而言之，智能制造可以提高工業(yè)制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)工業(yè)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。

3.4 設(shè)備維護(hù)

設(shè)備維護(hù)是工業(yè)制造企業(yè)中至關(guān)重要的一環(huán)。傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)通常采用定期檢修或定期更換零部件的方式，這種方法難以準(zhǔn)確預(yù)測設(shè)備故障時(shí)間和更換周期，容易造成生產(chǎn)中斷和停機(jī)時(shí)間，影響生產(chǎn)效率和成本。而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，則可以通過對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障跡象，避免設(shè)備故障對生產(chǎn)造成的影響。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1）設(shè)備數(shù)據(jù)采集。通過傳感器等設(shè)備采集器，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、振動(dòng)等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫舜鎯?chǔ)。

2）數(shù)據(jù)處理與分析。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立設(shè)備故障預(yù)測模型，預(yù)測設(shè)備故障時(shí)間和類型。

3）維護(hù)決策。根據(jù)預(yù)測模型的結(jié)果，制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃和決策，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)或預(yù)警性維護(hù)，及時(shí)更換設(shè)備零部件或進(jìn)行設(shè)備檢修。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)在工業(yè)制造業(yè)的應(yīng)用正日益成為行業(yè)的熱點(diǎn)和趨勢。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用，制造企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)市場情況的數(shù)據(jù)分析、預(yù)測價(jià)格趨勢，實(shí)現(xiàn)智能制造以及設(shè)備維護(hù)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)還能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造、柔性生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)，推動(dòng)工業(yè)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。因此，制造企業(yè)應(yīng)積極采取相應(yīng)的技術(shù)手段，借助大數(shù)據(jù)的力量提升自身核心競爭力，走向更加智能化、高效化的未來。