新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展驅(qū)動(dòng)制造業(yè)邁向轉(zhuǎn)型升級(jí)的新階段——工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新階段，這是在新技術(shù)條件下制造業(yè)生產(chǎn)全流程、全產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)可獲取、可分析、可執(zhí)行的必然結(jié)果。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)是我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略資源，需要針對(duì)工業(yè)自己的特點(diǎn)有效利用工業(yè)大數(shù)據(jù)推動(dòng)工業(yè)升級(jí)。一方面，我國(guó)是制造中心，實(shí)體制造比重大，但技術(shù)含量低、勞動(dòng)密集、高資源消耗制造的比重也大，實(shí)體工廠和實(shí)體制造升級(jí)迫在眉睫；另一方面，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，過(guò)去十多年消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)思維深入人心，需要充分發(fā)揮這一優(yōu)勢(shì)，并將其與制造業(yè)緊密結(jié)合，促進(jìn)制造業(yè)升級(jí)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的發(fā)展。因此，我國(guó)在推進(jìn)工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用過(guò)程中，要突出智能互聯(lián)產(chǎn)品創(chuàng)新，同時(shí)兼顧智能制造和制造服務(wù)，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造全生命周期從設(shè)計(jì)、制造到交付、服務(wù)、回收各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化升級(jí)，推動(dòng)制造全產(chǎn)業(yè)鏈智能協(xié)同，優(yōu)化生產(chǎn)要素配置和資源利用，消除低效中間環(huán)節(jié)，整體提升中國(guó)制造業(yè)發(fā)展水平和世界競(jìng)爭(zhēng)力。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)即工業(yè)數(shù)據(jù)的總和，其來(lái)源主要包括企業(yè)信息化數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、“跨界”數(shù)據(jù)。企業(yè)信息系統(tǒng)存儲(chǔ)了高價(jià)值密度的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，積累的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)以及客戶服務(wù)數(shù)據(jù)存在于企業(yè)或產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部，是工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為工業(yè)大數(shù)據(jù)新的、增長(zhǎng)最快的來(lái)源之一，它能實(shí)時(shí)自動(dòng)采集設(shè)備和裝備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)它們實(shí)施遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控?；ヂ?lián)網(wǎng)也促進(jìn)了工業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的深度融合，人們開(kāi)始關(guān)注氣候變化、生態(tài)約束、政治事件、自然災(zāi)害、市場(chǎng)變化等因素對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生的影響，外部跨界數(shù)據(jù)已成為工業(yè)大數(shù)據(jù)不可忽視的來(lái)源。

　　人和機(jī)器是產(chǎn)生工業(yè)大數(shù)據(jù)的主體。人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是指由人輸入計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)，例如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等；機(jī)器數(shù)據(jù)是指由傳感器、儀器儀表和智能終端等采集的數(shù)據(jù)。近年來(lái)，由人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模的比重正逐步降低，企業(yè)信息化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中機(jī)器產(chǎn)生的海量時(shí)序數(shù)據(jù)是工業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)模變大的主要來(lái)源，機(jī)器數(shù)據(jù)所占據(jù)的比重將越來(lái)越大。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)作為對(duì)工業(yè)相關(guān)要素的數(shù)字化描述和在賽博空間的映像，首先符合大數(shù)據(jù)的4V特征，即大規(guī)模、速度快、類(lèi)型雜、低質(zhì)量。相對(duì)于其他類(lèi)型大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)還具有反映工業(yè)邏輯的多模態(tài)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)、高通量等新特征。

　　多模態(tài)是指工業(yè)大數(shù)據(jù)必須反映工業(yè)系統(tǒng)的系統(tǒng)化特征及其各方面要素，包括工業(yè)領(lǐng)域中“光、機(jī)、電、液、氣”等多學(xué)科、多專業(yè)信息化軟件產(chǎn)生的不同種類(lèi)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。比如三維產(chǎn)品模型文件不僅包含幾何造型信息，還包含尺寸、工差、定位、物性等其他信息；同時(shí)，飛機(jī)、風(fēng)機(jī)、機(jī)車(chē)等復(fù)雜產(chǎn)品的數(shù)據(jù)又涉及機(jī)械、電磁、流體、聲學(xué)、熱學(xué)等多學(xué)科、多專業(yè)。

　　強(qiáng)關(guān)聯(lián)反映的是工業(yè)的系統(tǒng)性及其復(fù)雜動(dòng)態(tài)關(guān)系，不是數(shù)據(jù)字段的關(guān)聯(lián)，本質(zhì)是指物理對(duì)象之間和過(guò)程的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。包括產(chǎn)品部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)等不同環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)以及在產(chǎn)品生命周期的統(tǒng)一階段涉及的不同學(xué)科不同專業(yè)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

　　高通量即工業(yè)傳感器要求瞬時(shí)寫(xiě)入超大規(guī)模數(shù)據(jù)。嵌入了傳感器的智能互聯(lián)產(chǎn)品已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的重要標(biāo)志，用機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)代替人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的感知。從工業(yè)大數(shù)據(jù)的組成體量上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)已成為工業(yè)大數(shù)據(jù)的主體。以風(fēng)機(jī)裝備為例，根據(jù)IEC61400-25標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的故障狀態(tài)，其數(shù)據(jù)采樣頻率為50Hz，單臺(tái)風(fēng)機(jī)每秒產(chǎn)生225KB傳感器數(shù)據(jù)，按2萬(wàn)臺(tái)風(fēng)機(jī)計(jì)算，如果全量采集，則寫(xiě)入速率為4.5GB/s?？傮w而言，機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生的時(shí)序數(shù)據(jù)的特點(diǎn)包括海量的設(shè)備與測(cè)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集頻度高（產(chǎn)生速度快）、數(shù)據(jù)總吞吐量大、7×24h持續(xù)不斷，呈現(xiàn)出“高通量”的特征。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)與企業(yè)信息化

　　企業(yè)信息化數(shù)據(jù)是工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)，也是工業(yè)大數(shù)據(jù)的第一個(gè)來(lái)源。在傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)信息化系統(tǒng)中，廣義產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)主要支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)負(fù)責(zé)“人財(cái)物、產(chǎn)供銷(xiāo)”，供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈，客戶關(guān)系管理系統(tǒng)服務(wù)于企業(yè)客戶和用戶，制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)負(fù)責(zé)制造執(zhí)行，維護(hù)、維修和運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)支持售后服務(wù)等。這些企業(yè)信息化系統(tǒng)積累的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、物流供應(yīng)數(shù)據(jù)以及客戶服務(wù)數(shù)據(jù)多以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的形態(tài)存儲(chǔ)在企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真等研發(fā)軟件產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化工程數(shù)據(jù)則通過(guò)文件方式管理。

　　在企業(yè)信息化領(lǐng)域，信息系統(tǒng)是數(shù)據(jù)和流程的綜合體，二者聯(lián)系緊密。波音公司20多年前采用“以數(shù)據(jù)為中心”的信息化架構(gòu)。20世紀(jì)90年代，隨著空中客車(chē)公司的崛起，波音公司危機(jī)四伏，訂單下降，美譽(yù)度也隨之下降。危難之際，波音公司當(dāng)時(shí)新上任的董事長(zhǎng)武達(dá)德特別注重波音公司信息系統(tǒng)建設(shè)，成功解決了“信息孤島”問(wèn)題，極大地改善了波音公司業(yè)績(jī)。具體方法就是以數(shù)據(jù)為中心，把產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)等有機(jī)融合在一起，構(gòu)成邏輯上的單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，然后在數(shù)據(jù)集上重構(gòu)業(yè)務(wù)流程。從客服到客戶，提供端到端的服務(wù)模式，讓業(yè)務(wù)流程圍著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，流程是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的來(lái)源，也是消費(fèi)數(shù)據(jù)的歸宿，數(shù)據(jù)是支持流程無(wú)縫、高效運(yùn)行的原材料，二者不可分離。

　　從數(shù)據(jù)流動(dòng)的視角來(lái)看，企業(yè)信息化解決了工業(yè)領(lǐng)域“有數(shù)據(jù)”的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)化解決了“能流動(dòng)”的問(wèn)題，工業(yè)大數(shù)據(jù)要解決數(shù)據(jù)“智能化”的問(wèn)題。“信息化”能夠把正確的數(shù)據(jù)在正確的時(shí)間以正確的方式傳遞給正確的人和機(jī)器，“智能化”則把海量的工業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，信息轉(zhuǎn)化為知識(shí)，知識(shí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)決策，以應(yīng)對(duì)和解決制造過(guò)程的復(fù)雜性和不確定性等問(wèn)題，其目標(biāo)在于不斷提高制造資源的配置效率。

　　企業(yè)信息化主要解決的是數(shù)據(jù)單元傳遞問(wèn)題，工業(yè)大數(shù)據(jù)則主要是基于數(shù)據(jù)集合分析問(wèn)題。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和安全3個(gè)方面理解。其中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，即通過(guò)工業(yè)全系統(tǒng)的互聯(lián)互通，促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成；數(shù)據(jù)是核心，即通過(guò)工業(yè)數(shù)據(jù)全周期的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)器彈性生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)管理優(yōu)化、生產(chǎn)協(xié)同組織與商業(yè)模式創(chuàng)新，推動(dòng)工業(yè)智能化發(fā)展；安全是保障，即通過(guò)構(gòu)建涵蓋工業(yè)全系統(tǒng)的安全防護(hù)體系，保障工業(yè)智能化的實(shí)現(xiàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展體現(xiàn)了多個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的融合，是構(gòu)建工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化發(fā)展的必由之路。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)是智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，其本質(zhì)是通過(guò)促進(jìn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)解決控制和業(yè)務(wù)問(wèn)題，減少?zèng)Q策過(guò)程帶來(lái)的不確定性，并盡量克服人工決策的缺點(diǎn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的深度融合，機(jī)器數(shù)據(jù)的傳輸方式由局域網(wǎng)絡(luò)走向廣域網(wǎng)絡(luò)，從管理企業(yè)內(nèi)部的機(jī)器拓展到管理企業(yè)外部的機(jī)器，支撐人類(lèi)和機(jī)器邊界的重構(gòu)、企業(yè)和社會(huì)邊界的重構(gòu)，釋放工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值。

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)造價(jià)值的過(guò)程才剛剛開(kāi)始，工業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值不僅在于對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的優(yōu)化，更在于支撐企業(yè)、行業(yè)乃至全社會(huì)的創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型和發(fā)展。伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值將逐步釋放，智能制造也將得到長(zhǎng)足發(fā)展。當(dāng)前，工業(yè)大數(shù)據(jù)仍處在高速發(fā)展的歷史階段，其概念內(nèi)涵、技術(shù)方法、價(jià)值創(chuàng)造模式還在不斷創(chuàng)新演化之中，需要努力和大膽地創(chuàng)新實(shí)踐。

　　應(yīng)該針對(duì)智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新需求，把工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用與工業(yè)自身提高質(zhì)量、降低成本、提升管理水平的需求結(jié)合起來(lái)，特別要與中國(guó)工業(yè)的發(fā)展階段和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，走出有中國(guó)特色的工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新路線，助力中國(guó)工業(yè)彎道取直與加速騰飛。

　　清華大學(xué)軟件學(xué)院教授 王建民

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