馬　斌，孫利波

把握大數(shù)據(jù)機遇實現(xiàn)裝備制造跨越式發(fā)展

馬斌，孫利波

隨著信息技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個行業(yè)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域，成為了重要的生產(chǎn)要素。在全球化經(jīng)濟的發(fā)展過程中，我國傳統(tǒng)制造業(yè)包括裝備制造企業(yè)遇到了巨大的競爭壓力，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，為裝備制造業(yè)的發(fā)展帶來了機遇。本文從裝備制造大數(shù)據(jù)特性、裝備制造大數(shù)據(jù)應(yīng)用以及裝備制造大數(shù)據(jù)面對挑戰(zhàn)等闡述了大數(shù)據(jù)在裝備制造企業(yè)的應(yīng)用。裝備制造企業(yè)靈活應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠極大程度實現(xiàn)自身的跨越式發(fā)展，提高自身的核心競爭力。

大數(shù)據(jù)；裝備制造；云計算；云制造

1　引言

目前，越來越多的研究機構(gòu)和企業(yè)開始研究大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，主要致力于社會和商業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘，包括銷售預(yù)測、用戶關(guān)系聚類、社交網(wǎng)絡(luò)以及意見挖掘等，其研究的重點主要是“人為產(chǎn)生的或與人類有關(guān)的數(shù)據(jù)”，很少涉及“機器生成的數(shù)據(jù)或工業(yè)數(shù)據(jù)”［1］。隨著制造企業(yè)各類信息系統(tǒng)的逐漸完善，管理方式由粗放式管理轉(zhuǎn)為精細化管理，企業(yè)在業(yè)務(wù)管理的同時積累了大量的數(shù)據(jù)，包括了人為產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲及可視化方式，合理分析與挖掘數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價值，能極大提高企業(yè)的創(chuàng)新能力。

在過去的三十年里，通過引進消化吸收再創(chuàng)新取得了巨大的進步，成套技術(shù)裝備產(chǎn)品達到了國際先進水平［2］。但在經(jīng)濟全球化的發(fā)展過程中，我國傳統(tǒng)制造業(yè)包括裝備制造企業(yè)遇到了巨大的競爭壓力，生產(chǎn)效率低、管理粗放等問題隨著市場需求變化愈來愈影響企業(yè)的運營和發(fā)展。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，為裝備制造業(yè)的發(fā)展帶來了機遇，企業(yè)迫切需要通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)自身的跨越式發(fā)展，提高自身的核心競爭力。

2　大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，“大數(shù)據(jù)”引起各國政府、產(chǎn)業(yè)界和科技界的高度關(guān)注。2012年，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動“大數(shù)據(jù)研究與開發(fā)計劃”，旨在提高從大型復(fù)雜數(shù)字數(shù)據(jù)中抽取知識與觀點的能力，以幫助解決國家在科學(xué)與工程中最緊迫的諸多挑戰(zhàn)問題，增強國家安全，實現(xiàn)教育與學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。2013年4月，德國政府提出“工業(yè)4.0戰(zhàn)略”，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力。意在革新現(xiàn)有生產(chǎn)方法，通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。中國國家領(lǐng)導(dǎo)人在十七大報告中提出“兩化融合戰(zhàn)略”，其目的是以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化。利用信息化來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，并在兩者融合的過程中，尋找新的經(jīng)濟增長點，最終實現(xiàn)我國制造業(yè)的跨越式發(fā)展，趕超發(fā)達國家［3］。

為了把握大數(shù)據(jù)發(fā)展機遇，IBM公司與搜狗公司成立聯(lián)合實驗室，研發(fā)基于System x的下一代數(shù)據(jù)中心和大數(shù)據(jù)運算平臺。與此同時，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司，包括奇虎360、百度、騰訊等公司也紛紛開展了對大數(shù)據(jù)的研究［4］。一些制造企業(yè)，如西門子公司等，也紛紛采用大數(shù)據(jù)技術(shù)整合產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量、制造執(zhí)行方面的巨大信息來幫助企業(yè)發(fā)展［5］。

可見，大到國家小到企業(yè)，大數(shù)據(jù)在其發(fā)展中都起到了至關(guān)重要的作用。裝備制造業(yè)加快大數(shù)據(jù)的研究與應(yīng)用，對促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、節(jié)能減排、流程創(chuàng)新以及精細化生產(chǎn)等都有很大的幫助。

圖1　裝備制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程

3　裝備制造大數(shù)據(jù)特點

“大數(shù)據(jù)”是指需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)［6］。

與其他大數(shù)據(jù)一樣，裝備制造大數(shù)據(jù)同樣具有4V特點，即Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Value（價值）。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）數(shù)據(jù)體量大

由于裝備產(chǎn)品的大型單件、面向訂單生產(chǎn)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特性，其生產(chǎn)周期長。隨著企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程管理規(guī)范化和精細化，各生產(chǎn)流程節(jié)點下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與日俱增。如圖1所示為裝備制造企業(yè)的業(yè)務(wù)流程，其數(shù)據(jù)包含了市場營銷信息、產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)信息、CAPP信息、生產(chǎn)計劃與進度信息、生產(chǎn)制造信息、倉庫信息、發(fā)運信息、售后服務(wù)信息、培訓(xùn)信息以及備件信息等。隨著時間的推移，每種信息的數(shù)據(jù)量在呈幾何級倍增。

同時，隨著裝備制造過程現(xiàn)代化水平的不斷發(fā)展，以及市場和客戶需求的快速變化，企業(yè)間的專業(yè)化分工越來越細。由此而導(dǎo)致集團企業(yè)下的分（子）公司、供應(yīng)鏈中上下游企業(yè)間的協(xié)同合作越來越頻繁，單個企業(yè)的決策除獲取企業(yè)內(nèi)部信息外，還需要獲取與產(chǎn)品相關(guān)的其他企業(yè)的數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)量的獲取來源也在逐漸增多。

但是，裝備制造企業(yè)數(shù)據(jù)量在增加的同時，也面臨著統(tǒng)計不全面，利用效率低的困難：在企業(yè)實際經(jīng)營過程中，通常各企業(yè)間、企業(yè)內(nèi)部的車間和部門各自為營，以至各流程節(jié)點下的信息分散存儲，當(dāng)需要進行分析時，領(lǐng)導(dǎo)決策層無法獲取全面的信息。于是，出現(xiàn)一方面資料和數(shù)據(jù)在逐漸膨脹，另一方面在實際分析統(tǒng)計過程中又找不到全面的信息，決策不精準(zhǔn)。所以，裝備制造企業(yè)需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高數(shù)據(jù)的利用效率。

（2）數(shù)據(jù)的多樣性

大數(shù)據(jù)以多種多樣的形式涌現(xiàn)，如來自于傳感器的各種類型數(shù)據(jù)、移動電話的GPS定位數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程中的語音、圖像、視頻、日志文件等，另外，隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，新的數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)形式也會不斷出現(xiàn)。在如此多樣化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，裝備制造企業(yè)間由于管理方式不同，數(shù)據(jù)類型各異，因此數(shù)據(jù)間的相互對接變得極其重要。所以，裝備制造企業(yè)需要采用新方法來規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，從而更大程度挖掘數(shù)據(jù)的價值。

（3）數(shù)據(jù)的高速性

大數(shù)據(jù)的處理與云計算、分布式技術(shù)的使用緊密相關(guān)，在較短的時間范圍內(nèi)分析出結(jié)果才會有較大的價值。例如，集團企業(yè)內(nèi)部訂單分解、企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)計劃的制定與調(diào)度，往往需要領(lǐng)導(dǎo)層根據(jù)數(shù)據(jù)在極短時間內(nèi)快速決策。隨著人工智能算法的趨于成熟，在數(shù)據(jù)充足的情況下，數(shù)據(jù)的高速性能夠很好地體現(xiàn)出來。

（4）數(shù)據(jù)價值性

數(shù)據(jù)的價值是大數(shù)據(jù)與制造業(yè)融合的最終目標(biāo)，其最大的優(yōu)勢在于有一定的預(yù)見性，可以提前查出包括零件問題、生產(chǎn)上和最終運營性能之間可能產(chǎn)生的任何因果關(guān)系，這樣可在源頭上杜絕任何可能發(fā)生的問題。

4　大數(shù)據(jù)在裝備制造業(yè)的應(yīng)用

4.1大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向

大數(shù)據(jù)是一種在信息技術(shù)積累到一定程度后才會顯出效果的技術(shù)，它的出現(xiàn)改變了許多公司的商業(yè)模式和業(yè)務(wù)模式。裝備制造企業(yè)結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)及時獲取詳盡、及時、可靠、真實的全方位信息，有利于提高制造業(yè)的效率和效益，加快企業(yè)從傳統(tǒng)制造業(yè)向現(xiàn)代制造業(yè)轉(zhuǎn)變，進而提高企業(yè)的信息分析能力和決策能力，提高企業(yè)在激烈市場環(huán)境下的競爭力。裝備制造企業(yè)在大數(shù)據(jù)上的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在管理模式創(chuàng)新性、運營信息化、商務(wù)電子化、創(chuàng)新持續(xù)化等幾個方面（如圖2所示）。詳細說明如下：

（1）采用大數(shù)據(jù)理念實現(xiàn)企業(yè)運營信息化。將信息技術(shù)與裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的各環(huán)節(jié)相融合，從產(chǎn)品設(shè)計、原材料采購、生產(chǎn)制造、質(zhì)量管理等方面改造并提升制造業(yè)，最終實現(xiàn)設(shè)計數(shù)字化、訂單看板化、生產(chǎn)過程可視化、質(zhì)量監(jiān)控智能化等，從而合理配置勞動力、技術(shù)和資源，提升企業(yè)的工作效率。

（2）采用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)管理模式創(chuàng)新。在企業(yè)管理模式上的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在客戶關(guān)系管理（CRM）的創(chuàng)新、人力資源管理以及現(xiàn)代企業(yè)管理結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新等，從而提高企業(yè)競爭力和制造產(chǎn)品的創(chuàng)新能力，節(jié)約成本。

（3）利用大數(shù)據(jù)改造加工設(shè)備。裝備制造企業(yè)只有使用先進的制造設(shè)備，才能拓寬企業(yè)的市場。將信息技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備結(jié)合起來，一方面可提高生產(chǎn)裝備的智能化水平，實現(xiàn)高度的自動化和智能化，建立信息化的車間生產(chǎn)線；另一方面，可根據(jù)設(shè)備反饋的參數(shù)提前預(yù)測設(shè)備的運行狀態(tài)，確保生產(chǎn)線的穩(wěn)定。

（4）采用大數(shù)據(jù)建立云制造資源共享平臺。采用云制造技術(shù)配置與整合裝備制造企業(yè)間的資源，通過現(xiàn)有技術(shù)建立信息跟蹤方法，提升企業(yè)間的專業(yè)化水平。同時，集團企業(yè)利用云制造平臺資源，能更好地實現(xiàn)分、子公司在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、售后服務(wù)上的協(xié)同合作，共同建立產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案，提升集團企業(yè)的整體競爭力。

圖2　大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向

圖3　生產(chǎn)任務(wù)制造資源決策信息庫

圖3為裝備制造企業(yè)云制造資源信息庫，其分為四部分，即生產(chǎn)任務(wù)信息庫、生產(chǎn)任務(wù)元信息庫、生產(chǎn)任務(wù)制造資源服務(wù)庫和生產(chǎn)任務(wù)制造資源服務(wù)元信息庫。其中，生產(chǎn)任務(wù)信息庫存儲了生產(chǎn)任務(wù)的關(guān)鍵信息，生產(chǎn)任務(wù)制造資源服務(wù)庫則存儲了描述制造資源對象屬性的信息。通過云制造資源匹配算法，針對各制造主體在地理位置、技術(shù)水平和資源狀況上的差異，建立集團制造企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)制造資源多階段配置方法（如圖4所示），就能實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)制造資源的優(yōu)化配置，提高集團的整體效益。

（5）采用大數(shù)據(jù)理念促進商務(wù)電子化。裝備制造企業(yè)能夠利用電子商務(wù)等信息手段提高企業(yè)營銷的效率，促進制造企業(yè)的營銷模式創(chuàng)新，在大數(shù)據(jù)平臺上實時獲取和挖掘市場需求的變化，從而提高企業(yè)對市場對客戶需求的快速響應(yīng)能力。

（6）采用云計算技術(shù)建立售后服務(wù)體系。制造業(yè)是服務(wù)業(yè)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，同時服務(wù)業(yè)的發(fā)展制約著制造業(yè)發(fā)展。制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的融合，將帶給制造業(yè)一種新的發(fā)展模式。裝備制造企業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)體系主要體現(xiàn)在：通過云計算對售出的產(chǎn)品進行信息跟蹤，預(yù)知產(chǎn)品在客戶方的運行狀況，根據(jù)分析結(jié)果提前告知客戶對產(chǎn)品維修、以及更換備品備件時間，確?？蛻粞b備生產(chǎn)線的穩(wěn)定與良好運行。同時，客戶與企業(yè)間在大數(shù)據(jù)平臺上能夠更加快捷方便地交互：制造企業(yè)能夠?qū)崟r獲取客戶的需求、獲得用戶對產(chǎn)品的反饋，將客戶喜歡的產(chǎn)品及時交付；客戶則能夠便利獲知企業(yè)提供的產(chǎn)品及系統(tǒng)解決方案。

圖4　集團制造企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)制造資源多階段配置模型

4.2數(shù)據(jù)獲取與來源

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給人們?nèi)粘Ｍㄐ艓砹藰O大的便利。大數(shù)據(jù)的獲取方式也變得多樣化（如圖5所示），數(shù)據(jù)可來源于工業(yè)計算機、傳感器、信息系統(tǒng)（ERP、MES、QC等）、移動終端（WEB/IOS/Android）等［7］，并最終存儲在大型數(shù)據(jù)庫中。

圖5　數(shù)據(jù)獲取和來源

5　裝備制造業(yè)在大數(shù)據(jù)時代面對挑戰(zhàn)

5.1保證數(shù)據(jù)質(zhì)量

高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)發(fā)揮效能的前提和基礎(chǔ)，強大、高端的數(shù)據(jù)分析技術(shù)是大數(shù)據(jù)發(fā)揮效能的重要手段。對大數(shù)據(jù)進行有效分析的前提是必須要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，企業(yè)基于這些高質(zhì)量分析結(jié)果所做出的各項決策才不至于偏離正常軌道，否則，即使數(shù)據(jù)分析工具很先進，在充滿“垃圾”的大數(shù)據(jù)環(huán)境中也只能提取出毫無意義的“垃圾”信息。

裝備制造企業(yè)在實際經(jīng)營過程中，在獲取大量市場信息、制造信息后，進而制定消費策略和生產(chǎn)計劃等。如果數(shù)據(jù)質(zhì)量低下、提煉數(shù)據(jù)有誤，直接影響到企業(yè)的決策，最終影響企業(yè)的發(fā)展。因此在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)質(zhì)量在大數(shù)據(jù)環(huán)境下顯得尤其重要。

5.2安全體系建設(shè)

大數(shù)據(jù)環(huán)境是一個非常龐大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)開放和共享的時代，計算機數(shù)據(jù)面臨著安全性和可靠性的考驗。一方面面臨著網(wǎng)絡(luò)硬件故障、系統(tǒng)操作不當(dāng)、管理不善引起的數(shù)據(jù)安全問題；另一方面面對著各種木馬、病毒對信息的入侵問題。因此，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用規(guī)劃以及它的信息安全應(yīng)提高到發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對大數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分類，明確重點保障對象，強化對數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理。

6　總結(jié)

在激烈的市場競爭環(huán)境下，大數(shù)據(jù)技術(shù)給企業(yè)的發(fā)展帶來了變革。裝備制造企業(yè)通過信息化手段，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)流程的疏通與規(guī)范，提高數(shù)據(jù)間傳遞的準(zhǔn)確性和快速性；實現(xiàn)制造過程的精細化管理，包括營銷信息共享、合同分交規(guī)范、執(zhí)行過程反饋真實有效、集采自采結(jié)合、庫存可視、生產(chǎn)計劃進度看板化、質(zhì)量檢測準(zhǔn)確、發(fā)運明細過程可控等，最終提高公司的工作效率和管理水平，降低產(chǎn)品的實現(xiàn)成本。

［1］Seung-Jun Shina，JungyubWooa，Sudarsan Rachuri.Predictive analytics model for power consumptioninmanufacturing［J］.Procedia CIRP，2014，（15）：153-158.

［2］宋壽順.打造建材高端裝備為建材行業(yè)的未來提供強大的支撐［J］.中國建材，2014，（1）：23-24.

［3］http：//baike.baidu.com/view/3162693.htm？fr=aladdin.

［4］王冰.大數(shù)據(jù)時代：中國制造業(yè)加速升級［J］資源再生，2013，（10）：27-29.

［5］湯銘.挖掘制造業(yè)大數(shù)據(jù)價值［J］.計算機世界，2012，（5）：14.

［6］http：//baike.baidu.com/subview/6954399/ 13647476.htm？fr=aladdin.

［7］Jay Lee，Hung-An Kao，Shanhu Yang.Service innovation and smart analytics for Industry 4.0 and big data environment［J］.Procedia CIRP，2014，（16）：3-8.■

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