1、工业大数据典型应用场景分析序言：拥抱工业大数据时代的到来当 前 ， 以 大 数 据 、 云 计 算 、 移 动 物 联 网 等 为 代 表 的 新 一 轮 科技 革 命 席 卷 全 球 ， 正 在 构 筑 信 息 互 通 、 资 源 共 享 、 能 力 协 同 、 开放 合 作 的 制 造 业 新 体 系 ， 极 大 地 扩 展 了 制 造 业 创 新 与 发 展 空 间 。新 一 代 信 息 通 信 技 术 的 发 展 驱 动 制 造 业 迈 向 转 型 升 级 的 新 阶 段 数 据 驱 动 的 新 阶 段 ， 这 是 新 的 技 术 条 件 下 制 造 业 生 产 全 流 程 、全 产
2、业 链 、 产 品 全 生 命 周 期 的 数 据 可 获 取 、 可 分 析 、 可 执 行 的 必然 结 果 ， 也 是 制 造 业 隐 性 知 识 显 性 化 不 断 取 得 突 破 的 内 在 要 求 。习 近 平 总 书 记 强 调 ， “要着力推动互联网与实体经济深度 融 合 发 展 ， 以 信 息 流 带 动 技 术 流 、 资 金 流 、 人 才 流 、 物 资 流 ， 促进 资 源 配 置 优 化 ， 促 进 全 要 素 生 产 率 提 升 ”。 习 总 书 记 这 段 话 深刻 阐 释 了 互 联 网 与 实 体 经 济 的 关 系 ， 阐 释 了 以 互 联 网 为 代
3、表 的新 一 代 信 息 通 信 技 术 融 合 创 新 推 动 实 体 经 济 转 型 升 级的内在机理，也充分体现了工业大数据作为一种新的资产、资 源和 生 产 要 素 ， 在 制 造 业 创 新 发 展 中 的 作 用 。 可 以 从 三 方 面 来理 解 。首 先 ， 资 源 优 化 是 目 标 。 新 一 代 信 息 通 信 技 术 与 制 造 业融 合 主 要 动 力 和 核 心 目 标 就 是 不 断 优 化 制 造 资 源 的 配 置 效率 ， 就 是 要 实 现 更 好 的 质 量 、 更 低 的 成 本 、 更 快 的 交 付 、 更 多的 满 意 度 ， 就 是 要 提
4、高 制 造 业 全 要 素 生 产 率 。 从 企 业 竞 争的 角 度 来 看 ， 企 业 是 一 种 配 置 社 会 资 源 的 组 织 ， 是 通 过 对 社会 资 本 、 人 才 、 设 备 、 土 地 、 技 术 等 资 源 进 行 组 合 配 置 来 塑造 企 业 竞 争 能 力 的 组 织 ， 是 一 个 通 过 产 品 和 服 务 满 足 客 户 需求 的 组 织 ， 企 业 之 间 竞 争 的 本 质 是 资 源 配 置 效 率 的 竞 争 ， 这是 任 何 一 个 时 代 技 术 创 新 应 用 永 恒 追 求 的 目 标 。其 次 ， 数 据 流 动 是 关 键 。 新
5、一 代 信 息 通 信 技 术 是 如 何 优化 制 造 资 源 配 置 效 率 ？ 信 息 流 是 如 何 带 动 技 术 流 、 资 金 流 、人 才 流 、 物 资 流 ？ 关 键 是 数 据 流 动 。 从 数 据 流 动 的 视 角 来 看 ， 数字 化 解 决 了 “有数据 ”的问题，网络化解决了 “能 流 动 ”的问题，智能化要解决数据“ 自动流动” 的问题，即能够把正确的 数 据在 正 确 的 时 间 以 正 确 的 方 式 传 递 给 正 确 的 人 和 机 器 ， 能 够 把海 量 的 工 业 数 据 转 化 为 信 息 ， 信 息 转 化 为 知 识 ， 知 识 转 化
6、为科 学 决 策 ， 以 应 对 和 解 决 制 造 过 程 的 复 杂 性 和 不 确 定 性 等 问题 ， 在 这 一 过 程 中 不 断 提 高 制 造 资 源 的 配 置 效 率 。第 三 ， 工 业 软 件 是 核 心 。 工 业 大 数 据 的 核 心 在 于 应 用 ， 在 于 优 化 资 源 配 置 效 率 ， 其 关 键 在 于 ， 数 据 如 何 转 化 为 信 息 ， 信 息 如 何 转 化 为 知 识 ， 知 识 如 何 转 化 为 决 策 ， 其 背 后 都 有 赖 于软 件 ,软 件 是 人 类 隐 性 知 识 显 性 化 的 载 体 ， 软 件 构 建 了 一 套
7、 数 据如 何 流 动 的 规 则 体 系 ， 正 是 这 套 规 则 体 系 确 保 了 正 确 的 数 据 能够 在 正 确 的 时 间 以 正 确 的 方 式 传 递 给 正 确 的 人 和 机 器 。 工业 软 件 作 为 一 种 工 具 、 要 素 和 载 体 ， 为 制 造 业 建 立 了 一 套 信息 空 间 与 物 理 空 间 的 闭 环 赋 能 体 系 ， 实 现 了 物 质 生 产运行规律的模型化、代码化、软件化，使制造过程在虚拟世界实现快速迭代和持续优化，并不断优化物质世界的运行。目 录1 工业大数据典型应用场景 .61.1.优化现有业务，实现提质 增效 .61.1.1.
8、研发能力提升 .61.1.2.生产过程优化 .61.1.3.服务快速反应 .71.1.4.推动精准营销 .71.2.促进企业升级转型 .71.2.1.创新研发设计模式，实现个性化定制 .81.2.2.建立先进生产体系 ，支撑智能化生 产 .81.2.3.基于全产业链大数据，实现网络化协同 .111.2.4.监控产品运行状态和环境，实现服务化延伸 .121.3.促进中小企业创新创业 .131 工业大数据典型应用场景工 业 大 数 据 可 应 用 于 现 有 业 务 优 化 、 推 动 大 中 型 企 业 实 现 智 能 制造 升 级 和 工 业 互 联 网 转 型 ， 并 支 撑 中 小 企 业
9、 创 新 创 业 。1.1. 优化现有业务，实现提质增效工 业 大 数 据 可 以 在 现 有 组 织 、 流 程 保 持 不 变 的 前 提 下 ， 把 各 个 部门 和 岗 位 的 工 作 做 得 更 好 ， 促 进 整 个 企 业 的 提 质 增 效 。1.1.1. 研发能力提升建 立 针 对 产 品 或 工 艺 的 数 字 化 模 型 ， 用 于 产 品 、 工 艺 的 设 计 和 优 化 。模 型 作 为 量 化 、 可 计 算 的 知 识 载 体 ， 可 提 高 企 业 知 识 重 用 水 平 、 并 促 进持 续 优 化 。 将 大 数 据 技 术 与 数 字 化 建 模 相 结
10、 合 ， 可 以 提 供 更 好 的 设 计 工具 ， 缩 短 产 品 交 付 周 期 。例 如 ， 波 音 公 司 通 过 大 数 据 技 术 优 化 设 计 模 型 ， 将 机 翼 的 风 洞 实验 次 数 从 2005 年 的 11 次 缩 减 至 2014 年 的 1 次 ； 玛 莎 拉 蒂 通 过 数 字化 工 具 加 速 产 品 设 计 ， 开 发 效 率 提 高 30%。1.1.2. 生产过程优化通 过 分 析 产 品 质 量 、 成 本 、 能 耗 、 效 率 、 成 材 率 等 关 键 指 标 与 工 艺 、设 备 参 数 之 间 的 关 系 ， 优 化 产 品 设 计 和
11、工 艺 。 以 实 际 的 生 产 数 据 为 基 础 ，建 立 生 产 过 程 的 仿 真 模 型 ， 优 化 生 产 流 程 。 根 据 客 户 订 单 、生产线、库存、设备等数据预测市场和订单，优化库存和生产计划、排程。1.1.3. 服务快速反应通过设备的智能化，可以通过互联网获取用户的实时工况数据。当 用 户 设 备 出 现 问 题 或 异 常 时 ， 帮 助 用 户 更 快 地 发 现 问 题 、 找 到 问 题 的原 因 。 通 过 数 据 分 析 ， 构 建 基 于 规 则 或 案 例 的 故 障 预 测 系 统 ， 对 用 户 设备 状 态 进 行 预 测 、 帮 助 用 户
12、更 好 地 维 护 设 备 。1.1.4. 推动精准营销利 用 工 业 大 数 据 ， 可 以 分 区 域 实 现 对 市 场 波 动 、 宏 观 经 济 、 气 象 条件 、 营 销 活 动 、 季 节 周 期 等 多 种 数 据 进 行 融 合 分 析 ， 对 产 品 需 求 、 产 品价 格 等 进 行 定 量 预 测 。 同 时 ， 可 以 结 合 用 户 当 前 对 产 品 使 用 的 工 况 数 据 ，对 零 部 件 坏 损 进 行 预 判 ， 进 而 对 零 部 件 库 存 进 行 准 确 调 整 。 此 外 ， 通 过对 智 能 产 品 和 互 联 网 数 据 的 采 集 ，
13、针 对 用 户 使 用 行 为 、 偏 好 、 负 面 评 价进 行 精 准 分 析 ， 有 助 于 对 客 户 群 体 进 行 分 类 画 像 ， 可 以 在 营 销 策 略 、 渠道 选 择 等 环 节 提 高 产 品 的 渗 透 率 。 更 重 要 的 是 ， 可 以 结 合 用 户 分 群 实 现产 品 的 个 性 化 设 计 与 精 准 定 位 ， 针 对 不 同 的 群 体 ， 实 现 从 产 品 设 计 开始 实 现 完 整 营 销 环 节 的 精 准 化 。1.2. 促进企业升级转型随着工业互联网的深入发展，数据集成从企业内部发展到企业之间。业务应用也随之拓展至终端用户、全产业
14、链和制造服务等场景。这 种 变 化 可 能 导 致 企 业 业 务 定 位 、 盈 利 模 式 的 重 大 改 变 ， 甚 至 会 导 致 核心 业 务 的 转 型 。 这 也 就 对 应 了 工 业 互 联 网 体 系 架 构 中 总 结 的 工 业 智能 化 四 类 典 型 场 景 ： 个 性 化 定 制 、 智 能 化 生 产 、 网 络 化 协 同 、 服 务 化 延伸 。1.2.1. 创新研发设计模式，实现个性化定制应 用 工 业 互 联 网 和 大 数 据 技 术 ， 可 有 效 促 进 产 品 研 发 设 计 的 数 字 化 、透 明 化 和 智 能 化 。 数 字 化 能 有
15、效 提 升 效 率 ， 透 明 化 可 提 高 管 理 水 平 、 智能 化 可 降 低 人 的 失 误 。 通 过 对 互 联 网 上 的 用 户 反 馈 、 评 论 信 息 进 行 收 集 、分 析 和 挖 掘 ， 可 挖 掘 用 户 深 层 次 的 个 性 化 需 求 。 通 过 建 设 和 完 善 研 发 设计 知 识 库 ， 促 进 数 字 化 图 纸 、 标 准 零 部 件 库 等 设 计 数 据 在 企 业 内 部 的 知识 重 用 和 创 新 协 同 ， 提 升 企 业 内 部 研 发 资 源 统 筹 管 理 和 产 业 链 协 同 设 计能 力 。 通 过 采 集 客 户 个
16、 性 化 需 求 数 据 、 工 业 企 业 生 产 数 据 、 外 部 环 境 数据 等 信 息 ， 建 立 个 性 化 产 品 模 型 ， 将 产 品 方 案 、 物 料 清 单 、 工 艺 方 案 通过 制 造 执 行 系 统 快 速 传 递 给 生 产 现 场 ， 进 行 设 备 调 整 、 原 材 料 准 备 ， 实现 单 件 小 批 量 的 柔 性 化 生 产 。1.2.2. 建立先进生产体系 ，支撑智能化生产生 产 过 程 的 智 能 化 是 智 能 制 造 的 重 要 组 成 部 分 。 要 推 进 生 产 过 程的 智 能 化 ， 需 要 对 设 备 、 车 间 到 工 厂
17、进 行 全 面 的 数 字 化 改 造 。 以 下 四 点应 该 特 别 引 起 重 视 ：“数据驱动”。 定 制 化 （ 小 批 量 生 产 ， 个 性 化 单 件 定 制 ） 带来的是对 生 产 过 程 的 高 度 柔 性 化 的 要 求 ， 而 混 线 生 产 也 成 为 未 来 工 业 生 产 的一 个 基 本 要 求 。 于 是 ， 产 品 信 息 的 数 字 化 、 生 产 过 程 的 数 字 化 成 为 一 个必 然 的 前 提 。 为 此 ， 需 要 为 产 品 相 关 的 零 部 件 与 原 材 料 在 赛 博 空 间 中 建立 相 对 应 的 数 字 虚 体 映 射 ， 并
18、 根 据 订 单 与 生 产 工 艺 信 息 ， 通 过 生 产 管理 系 统 与 供 应 链 和 物 流 系 统 衔 接 ， 驱 动 相 应 物 料 按 照 生 产 计 划（自动的） 流 动 ， 满 足 混 料 生 产 情 况 下 物 料 流 动 的 即 时 性 与 准 确 性 要求 ， 从 而 满 足 生 产 需 要 。“虚实映射”。 个 性 化 或 混 线 生 产 时 ， 每 个 产 品 的 加 工 方 式 可 能 是 不一 样 的 。 这 样 ， 当 加 工 过 程 中 的 物 料 按 计 划 到 达 特 定 工 位 时 ， 相 应 工 序的 加 工 工 艺 和 参 数 （包 括 工
19、艺 要 求 ， 作 业 指 导 书 ， 甚 至 三 维 图 纸 的 信 息等 等 ） 必 须 随 着 物 料 的 到 达 即 时 准 确 的 传 递 到 相 应 的 工 位 ， 以 指 导 工 人进 行 相 应 的 操 作 。 更 进 一 步 的 情 况 下 ， 通 过 CPS， 生 产 管 理 系 统 将 根 据这 些 信 息 控 制 着 智 能 化 的 生 产 设 备 自 动 的 进 行 加 工 。 为 此 ， 必 须 实 现 数据 的 端 到 端 集 成 ， 将 用 户 需 求 与 加 工 制 造 过 程 及 其 参 数 对 应 起 来 。 同 时 ，通 过 工 业 物 联 网 自 动
20、采 集 生 产 过 程 和 被 加 工 物 料 的 实 时 状 态 ， 反 馈 到 赛博 空 间 ， 驱 使 相 关 数 字 虚 体 的 对 应 变 化 ， 实 现 虚 实 世 界 的 精 准 映 射 与 变化 。“实时监控”。 生 产 过 程 及 设 备 状 态 必 须 受 到 严 格 的 监 控 。 当 被 加工 的 物 料 与 生 产 过 程 中 的 设 备 信 息 在 赛 博 空 间 实 现 精 准 映 射 的 状 态下 ， 便 可 以 实 现 生 产 过 程 或 产 品 质 量 的 实 时 监 控 。 当 发 现 生 产 过 程 中出现设备、质量等问题时，便可以及时地通过人或者系统的手段进行
