摘要：數(shù)據(jù)作為流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中的重要信息，通過分析數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的精細(xì)化管理?，F(xiàn)階段，流程工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)類型繁多，對數(shù)據(jù)分析造成巨大阻礙?；诖耍疚囊粤鞒坦I(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)融合需求為切入點(diǎn)，對基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件加以設(shè)計(jì)，并在磷石膏行業(yè)供需對接領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用分析。本文旨在發(fā)揮多元數(shù)據(jù)融合分析軟件的作用，為流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)融合分析工作奠定基礎(chǔ)，助力企業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：流程工業(yè)；多元數(shù)據(jù)融合分析軟件；計(jì)算引擎；建模引擎

引言

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的今天，流程工業(yè)企業(yè)在日常生產(chǎn)作業(yè)中設(shè)置了多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括終端傳感設(shè)備、智能采集設(shè)備等，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)種類極其復(fù)雜，給數(shù)據(jù)的分析工作造成了巨大困難?；诖?，流程工業(yè)企業(yè)應(yīng)設(shè)計(jì)基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件，不僅可以實(shí)現(xiàn)對多元數(shù)據(jù)的有效融合，還能提高數(shù)據(jù)分析的精度，為流程工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)與管理助力。

1. 流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)融合需求

流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)指的是產(chǎn)品生產(chǎn)全周期的多種數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)、采購、銷售、報(bào)廢等多個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，包括時(shí)序數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、流式數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)等。其中，時(shí)序數(shù)據(jù)為工業(yè)生產(chǎn)中形成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)變化快的特點(diǎn)；關(guān)系數(shù)據(jù)指的是企業(yè)在管理經(jīng)營中形成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量極其龐大；流式數(shù)據(jù)為工業(yè)視頻、音頻數(shù)據(jù)，對時(shí)效性要求較高；文本數(shù)據(jù)包括設(shè)計(jì)方案、操作手冊等，數(shù)據(jù)更新較慢；位置數(shù)據(jù)為人員、車輛的定位信息，數(shù)據(jù)具有分散性與移動性的特點(diǎn)。流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)類型多樣，為促進(jìn)多元數(shù)據(jù)融合，應(yīng)為多元數(shù)據(jù)融合分析軟件設(shè)計(jì)統(tǒng)一的訪問接口。此外，還應(yīng)降低技術(shù)門檻，縮短軟件開發(fā)周期，做好軟件的快速迭代開發(fā)工作，從而可以滿足流程工業(yè)企業(yè)的發(fā)展需求[1]。

2. 基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

本文基于流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)融合需求，設(shè)計(jì)了一款面向流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件。該軟件主要包括工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理與工業(yè)大數(shù)據(jù)分析兩個(gè)部分，如圖1所示。工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理包括計(jì)算引擎、對象模型、數(shù)據(jù)服務(wù)等功能，工業(yè)大數(shù)據(jù)分析包括工業(yè)流式數(shù)據(jù)處理、大規(guī)模離線數(shù)據(jù)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)建模引擎、大數(shù)據(jù)可視化分析、大數(shù)據(jù)資源管理等功能。

2.2 工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理

工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理作為多元數(shù)據(jù)融合分析軟件的核心部分，主要負(fù)責(zé)構(gòu)建數(shù)據(jù)對象化模型，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和萃取。通過該功能可有效支持軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的加工與聚合分析。工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理組件由規(guī)則體系、計(jì)算引擎、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)模型、接入層五個(gè)部分組成。其中，規(guī)則體系作為內(nèi)外數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算引擎主要通過規(guī)則編譯器對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生可以被引擎識別的任務(wù)，并利用任務(wù)調(diào)度器加以執(zhí)行；數(shù)據(jù)治理主要負(fù)責(zé)對流轉(zhuǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行把控，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量；數(shù)據(jù)模型能將實(shí)體世界映射至數(shù)據(jù)空間，并增加額外屬性，完成全部映射過程，通過標(biāo)簽管理為數(shù)據(jù)設(shè)置標(biāo)簽，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的分層次存儲；接入層主要是對組件數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，數(shù)據(jù)源管理可以訪問數(shù)據(jù)源地址，采集器管理可監(jiān)控采集工作過程，數(shù)據(jù)分發(fā)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸與中轉(zhuǎn)，ETL引擎可以清洗數(shù)據(jù)源[2]。

2.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)分析

工業(yè)大數(shù)據(jù)分析具有多種功能：其一，工業(yè)流式數(shù)據(jù)處理能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)加以計(jì)算，并輸出計(jì)算結(jié)果；其二，大規(guī)模離線數(shù)據(jù)計(jì)算可以離線處理海量數(shù)據(jù)；其三，機(jī)器學(xué)習(xí)建模引擎可以快速構(gòu)建算法模型，包括機(jī)器學(xué)習(xí)算法、深度學(xué)習(xí)算法等，還可在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，并對日后的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測；其四，大數(shù)據(jù)可視化分析可以通過交互界面進(jìn)行分析與管理；其五，大數(shù)據(jù)資源管理可以進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全的管理，避免數(shù)據(jù)異常對企業(yè)造成不良后果。

3. 應(yīng)用分析

3.1 具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，磷化工企業(yè)還存在信息不對稱、信息不共享、無法統(tǒng)一調(diào)度原材料等問題。為有效解決磷化工企業(yè)存在的問題，以基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件為基礎(chǔ)，賦能公共服務(wù)平臺，針對某磷化工企業(yè)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，具體應(yīng)用如下。

3.1.1 磷化工云邊協(xié)同

在實(shí)際應(yīng)用中，建立磷化工云邊協(xié)同平臺，通過遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)決策等功能為磷化工企業(yè)服務(wù)。通過該平臺可以方便邊緣節(jié)點(diǎn)的接入，利用平臺云端進(jìn)行監(jiān)控與管理。同時(shí)，還可以通過智能算法模型進(jìn)行智能管理。平臺可利用傳感器設(shè)備對磷化工企業(yè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并在數(shù)據(jù)處理后傳輸至云平臺進(jìn)行存儲。平臺可對企業(yè)的能源消耗情況進(jìn)行管理，有效把控多種能源設(shè)施，在保證機(jī)械正常運(yùn)行的前提下，有效提高機(jī)械設(shè)備的能源使用效率，減少碳排放量。此外，通過機(jī)器算法還可以對磷化工企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行檢測，以確保生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

3.1.2 磷化工應(yīng)用管理

在對基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合磷化工企業(yè)的特點(diǎn)，對行業(yè)優(yōu)秀資源進(jìn)行整合，并通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)為磷化工企業(yè)降低成本，增加效能，實(shí)現(xiàn)磷化工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展目標(biāo)。平臺可以解決數(shù)據(jù)采集與多種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的問題，并利用邊緣智能技術(shù)對磷化工企業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行云邊協(xié)同。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)接入與大數(shù)據(jù)分析豐富平臺資源與服務(wù)內(nèi)容，技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

通過該技術(shù)可對磷化工企業(yè)進(jìn)行可視化部署，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理、持續(xù)交付、自動化運(yùn)營維護(hù)等多種功能。此外，通過微服務(wù)的方式對磷化工企業(yè)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)磷化工企業(yè)的高效運(yùn)行。

3.1.3 磷化工數(shù)據(jù)湖

以多元數(shù)據(jù)融合分析軟件為基礎(chǔ)，全面采集磷化工企業(yè)內(nèi)部的多種數(shù)據(jù)，包括磷化工設(shè)備、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，從而可以實(shí)現(xiàn)對磷化工企業(yè)多元數(shù)據(jù)的高效采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)深度挖掘、智能數(shù)據(jù)清洗、海量數(shù)據(jù)存儲等功能，為數(shù)據(jù)的存儲與分析提供基本保障。該平臺具有數(shù)據(jù)采集、存儲、分析等服務(wù)功能，為用戶提供API接口，以滿足磷化工企業(yè)的實(shí)際需求。磷化工數(shù)據(jù)湖技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

磷化工數(shù)據(jù)湖可為磷化工企業(yè)提供全周期服務(wù)。其一，數(shù)據(jù)采集。該平臺通過流式數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行磷化工數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并運(yùn)用數(shù)據(jù)加密技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，將其傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊。通過多線程技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，并為數(shù)據(jù)信息設(shè)置消息級別，確保數(shù)據(jù)信息不丟失。其二，數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)存儲類型多樣，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等多種模式，可以實(shí)現(xiàn)磷化工數(shù)據(jù)的永久性存儲，確保數(shù)據(jù)安全可靠。其三，數(shù)據(jù)查詢。平臺設(shè)置數(shù)據(jù)查詢接口，可實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫類型數(shù)據(jù)的查詢服務(wù)，為億級用戶提供數(shù)據(jù)接口[4]。

3.1.4 磷石膏供需對接

貴州省磷石膏產(chǎn)量剛性增長，磷石膏綜合利用率處于全國領(lǐng)先水平，區(qū)域內(nèi)磷石膏生產(chǎn)、利用的企業(yè)鏈條完整。為實(shí)現(xiàn)磷化工企業(yè)高效、綠色發(fā)展的目標(biāo)，在元數(shù)據(jù)融合分析軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行磷石膏的供需對接?？赏ㄟ^公共服務(wù)平臺對磷化工企業(yè)物料的消耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并根據(jù)企業(yè)物料庫存情況進(jìn)行配貨安排，確保磷化工企業(yè)可以進(jìn)行零庫存管理，有效減少企業(yè)的庫存成本。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行采購預(yù)測模型、供應(yīng)商選擇模型的構(gòu)建，從而可以實(shí)現(xiàn)供需對接目標(biāo)，有效減少物料的周轉(zhuǎn)時(shí)間，為企業(yè)降低物料供應(yīng)方面的風(fēng)險(xiǎn)。供需對接流程如圖4所示。

磷化工企業(yè)通過公共服務(wù)平臺可以對磷石膏的供應(yīng)鏈信息進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，包括原材料位置、物流狀態(tài)、原材料質(zhì)量等多種信息。管理者可根據(jù)產(chǎn)品的日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)、使用壽命等情況進(jìn)行綜合分析和預(yù)測，對產(chǎn)品可能出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行分析，從而做好故障快速定位工作，對產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)或更換。平臺還可以了解磷化工企業(yè)生產(chǎn)所需原材料的情況，包括原材料質(zhì)量、原材料數(shù)量、原材料運(yùn)輸狀態(tài)等。此外，平臺還能檢查出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行清理，以免影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果。該平臺可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成為用戶可以理解的度量。通過平臺的數(shù)據(jù)預(yù)分析功能可以對磷石膏數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與匹配，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)推送。將分析結(jié)果發(fā)送至云端，便于管理者知曉，有效促進(jìn)磷石膏供需對接工作的開展[5]。

3.2 應(yīng)用成效

通過對該軟件平臺的應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用成效。第一，通過對磷礦石雜質(zhì)的去除，每年產(chǎn)生的磷石膏量可以減少30%。若按照每年5000萬噸新增量計(jì)算，可減少1500萬噸磷石膏的產(chǎn)生。第二，每年可以節(jié)約磷石膏預(yù)處理費(fèi)10%。若按照每年處理1300萬噸磷石膏計(jì)算，可以節(jié)省費(fèi)用約1300萬元。第三，有效實(shí)現(xiàn)磷化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈之間的協(xié)同合作，使產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值實(shí)現(xiàn)最大化。

結(jié)語

綜上所述，本文在了解流程工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)融合需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)具有工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理與工業(yè)大數(shù)據(jù)分析功能的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件。與此同時(shí)，通過對基于流程工業(yè)的多元數(shù)據(jù)融合分析軟件的應(yīng)用與分析，明確該軟件可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高精度預(yù)測，并降低企業(yè)成本，有助于流程工業(yè)企業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：張昌福，碩士研究生，高級工程師，研究方向：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系及產(chǎn)品的預(yù)研和產(chǎn)業(yè)化。

基金項(xiàng)目：貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目——面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)理模型庫關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)（編號：黔科合支撐[2022]一般258）；航天智造跨行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能平臺建設(shè)項(xiàng)目（編號：990040319）。