彭書(shū)浙 王旭 衛(wèi)鴻濤

摘要：根據(jù)《中國(guó)制造2025戰(zhàn)略》文件內(nèi)容，要積極推進(jìn)工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為依托，借助大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)的數(shù)據(jù)化發(fā)展。該文簡(jiǎn)要闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與大數(shù)據(jù)技術(shù)有關(guān)政策背景，分析了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)一步探究了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)建新思路、構(gòu)建路徑。

關(guān)鍵詞：工業(yè)領(lǐng)域互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：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(tái)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域重要內(nèi)容，是工業(yè)企業(yè)了解領(lǐng)域發(fā)展、互相交互數(shù)據(jù)、直觀呈現(xiàn)工業(yè)動(dòng)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(tái)構(gòu)建數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)技術(shù)服務(wù)于工業(yè)智慧化發(fā)展，形成具有較強(qiáng)實(shí)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(tái)與大數(shù)據(jù)技術(shù)有關(guān)政策背景

根據(jù)《關(guān)于工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》文件要求，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，如何實(shí)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(wèn)題。在工信部發(fā)布《意見(jiàn)》文件之后，各省份高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)與發(fā)展;有關(guān)部門(mén)提出“大數(shù)據(jù)發(fā)展應(yīng)用”“大數(shù)據(jù)與工業(yè)深度融合發(fā)展”“萬(wàn)企融合推動(dòng)大數(shù)據(jù)與工業(yè)”等戰(zhàn)略指導(dǎo)。

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(tái)建設(shè)目標(biāo)。將這一目標(biāo)細(xì)化可以體現(xiàn)為：（1）工業(yè)設(shè)備“上云”，能夠借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高耗能設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低維修成本。（2）工業(yè)企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)“上云”，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為媒介，支持企業(yè)向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)尋求服務(wù)支持，鼓勵(lì)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)線上服務(wù)，加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)之間交互力度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的聯(lián)動(dòng)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(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)工業(yè)制造業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展的基礎(chǔ)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(tái)中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展及應(yīng)用情況來(lái)看，現(xiàn)如今，“萬(wàn)企融合”戰(zhàn)略已經(jīng)推進(jìn)到中期階段。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告，已經(jīng)有33.9%的工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)與生產(chǎn)、研發(fā)、銷售、管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)全面融合的目標(biāo)，成為工業(yè)企業(yè)進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品、加強(qiáng)生產(chǎn)管理與故障診斷的重要技術(shù)支持。

2.1 應(yīng)用成果

結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用情況來(lái)看，其應(yīng)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(shí)現(xiàn)了智能化升級(jí)改造。（2）智能制造不斷發(fā)展，各地區(qū)紛紛開(kāi)展以物聯(lián)網(wǎng)、傳感器為基礎(chǔ)的智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，不斷提升制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化建模水平，實(shí)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(chǎng)運(yùn)行管理水平。（3）工業(yè)企業(yè)運(yùn)用大數(shù)據(jù)生態(tài)。在實(shí)際過(guò)程中，各地區(qū)工業(yè)企業(yè)在“萬(wàn)企融合”推動(dòng)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(tái)的產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng);還基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為客戶提供工業(yè)產(chǎn)品的個(gè)性化定制服務(wù)，充分體現(xiàn)出工業(yè)企業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用水平[3]。

2.2 存在的不足

盡管我國(guó)工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域各個(gè)行業(yè)、企業(yè)都在積極開(kāi)展大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，主動(dòng)利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)升級(jí)轉(zhuǎn)型，但是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(tái)的大數(shù)據(jù)分析處理深度不足，智能化程度不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用率較低。在工業(yè)制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)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(lái)了較大的難度。數(shù)據(jù)規(guī)模的增加意味著需要刻畫(huà)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(dǎo)致了數(shù)據(jù)模式的復(fù)雜化，促使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)很多無(wú)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(jì)算不貫通，數(shù)據(jù)模型較為復(fù)雜，沒(méi)有切實(shí)提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)時(shí)效?，F(xiàn)階段的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用中，采用的數(shù)據(jù)計(jì)算模式較為呆滯，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)全生民周期的計(jì)算，從而導(dǎo)致很多數(shù)據(jù)任務(wù)無(wú)法深入落實(shí)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)融合計(jì)算的目的。

3基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(tái)的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)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(kāi)放性不足、綜合分析能力較弱、缺乏創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)的情況。因此，要想基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，且保證系統(tǒng)的高效性、時(shí)效性與可操作性，將系統(tǒng)構(gòu)建重點(diǎn)放置于大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)復(fù)雜應(yīng)對(duì)、數(shù)據(jù)預(yù)處理與數(shù)據(jù)挖掘方面;還可以適當(dāng)引入可視化技術(shù)、智能知識(shí)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(shè)水平。

在實(shí)際過(guò)程中，考慮到工業(yè)大數(shù)據(jù)的大體量、復(fù)雜性與不確定性，需以大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)理論為支撐，構(gòu)建融合了計(jì)算構(gòu)架、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、深度分析挖掘、智能知識(shí)計(jì)算、輔助決策、數(shù)據(jù)可視化與動(dòng)態(tài)監(jiān)控等技術(shù)的系統(tǒng)框架。要精細(xì)化設(shè)置大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域、能夠通過(guò)數(shù)據(jù)資源與技術(shù)提供服務(wù)的系統(tǒng)，充分發(fā)揮工業(yè)大數(shù)據(jù)利用價(jià)值，為工業(yè)制造業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供帶動(dòng)作用[5]。

構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，還需要針對(duì)性解決當(dāng)下問(wèn)題，利用數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)決策模式與可視化功能，實(shí)現(xiàn)：突破大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)可視化分析、大數(shù)據(jù)決策支持、遠(yuǎn)程控制與管理、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備與人員的協(xié)同管控等。

4基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(luò)數(shù)據(jù)鏈接

根據(jù)工業(yè)制造領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展與應(yīng)用情況來(lái)看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已然成為工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)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(tái)，全面規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化工廠建設(shè)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)工藝流程、工廠生產(chǎn)全過(guò)程，將各個(gè)環(huán)節(jié)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)連接起來(lái)，形成數(shù)字化生產(chǎn)流程[6]。針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的煉鋼、冷鑄、熱軋、冷軋等各個(gè)車間，在車間內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集傳感器，同時(shí)將各車間設(shè)備中安裝傳感器，與大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)時(shí)傳遞設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，為大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。需要規(guī)劃設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的整體架構(gòu)層次，分別設(shè)置數(shù)據(jù)采集層、生產(chǎn)控制層、制造執(zhí)行層、運(yùn)營(yíng)管理層、決策輔助層等;在不同層級(jí)對(duì)應(yīng)連接相應(yīng)的設(shè)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(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備、電氣設(shè)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(cái)務(wù)分析系統(tǒng)、質(zhì)量分析系統(tǒng)等聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)處理與響應(yīng)能力

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，建議要加強(qiáng)對(duì)平臺(tái)上系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，提升架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化水平，融入“邊云協(xié)同”機(jī)制，進(jìn)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(yīng)能力。

一方面，建議工業(yè)企業(yè)結(jié)合自身生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)際情況，根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的原本架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)系統(tǒng)邊緣層，以協(xié)議轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)海量工業(yè)數(shù)據(jù)的聯(lián)通，促使各生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)場(chǎng)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(wèn)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(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、冗余數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)緩存、重復(fù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理，在預(yù)處理之后實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，因此降低大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中的計(jì)算壓力，有效改善網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)處理時(shí)效性，促使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)數(shù)據(jù)[8]。

另一方面，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)層架構(gòu)構(gòu)架，企業(yè)對(duì)這一層架構(gòu)構(gòu)架進(jìn)行二次開(kāi)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(guò)分析數(shù)據(jù)為客戶提供個(gè)性化服務(wù);還可以利用數(shù)據(jù)分析，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝等進(jìn)行封裝、復(fù)用，豐富工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能。

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

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，要重點(diǎn)搭建數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，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(shí)際價(jià)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)之后，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)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(chǎng)實(shí)際情況的監(jiān)測(cè)與預(yù)警等[9]。數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的搭建，是這些功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。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(tái)，構(gòu)建數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。實(shí)際過(guò)程中，企業(yè)可以按照生產(chǎn)工序劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集平臺(tái)內(nèi)部分類，比如：工藝過(guò)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備過(guò)程數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)計(jì)劃完成數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)與化驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)采集等;在數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集之后，根據(jù)不同分類自動(dòng)生成ERP表格。

4.4加強(qiáng)工業(yè)安全與遠(yuǎn)程管理與工業(yè)App建設(shè)，提升工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)安全與服務(wù)能力

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，建議要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中的工控安全模塊建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)遠(yuǎn)程管理模塊建設(shè)，進(jìn)一步拓展工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用場(chǎng)景，提升工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用與服務(wù)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(tái)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(jī)制，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)安全不良信號(hào)，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(shí)，企業(yè)可以結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)，建設(shè)屬于企業(yè)的工業(yè)App，將內(nèi)部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(mén)人員可以通過(guò)App進(jìn)行內(nèi)部交流;還可以互相實(shí)時(shí)共享生產(chǎn)信息、銷售信息、服務(wù)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)與業(yè)務(wù)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(yīng)用價(jià)值[11]。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)智能化發(fā)展的基礎(chǔ)，需要進(jìn)一步結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需求，從優(yōu)化調(diào)整構(gòu)架標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，實(shí)施采集數(shù)據(jù)，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行的同時(shí)滿足更多的數(shù)據(jù)需求。此外，需要依托平臺(tái)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(yuǎn)程管理功能，滿足更多的智能工業(yè)制造場(chǎng)景應(yīng)用需求，為我國(guó)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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