馬 斌,孫利波
把握大數(shù)據(jù)機(jī)遇實(shí)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(gè)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(jì)的發(fā)展過(guò)程中,我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)包括裝備制造企業(yè)遇到了巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力,大數(shù)據(jù)的出現(xiàn),為裝備制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)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(duì)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(shí)現(xiàn)自身的跨越式發(fā)展,提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
大數(shù)據(jù);裝備制造;云計(jì)算;云制造
目前,越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)始研究大數(shù)據(jù)的應(yīng)用,主要致力于社會(huì)和商業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘,包括銷(xiāo)售預(yù)測(cè)、用戶關(guān)系聚類(lèi)、社交網(wǎng)絡(luò)以及意見(jiàn)挖掘等,其研究的重點(diǎn)主要是“人為產(chǎn)生的或與人類(lèi)有關(guān)的數(shù)據(jù)”,很少涉及“機(jī)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(lèi)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(xì)化管理,企業(yè)在業(yè)務(wù)管理的同時(shí)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(jī)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(chǔ)及可視化方式,合理分析與挖掘數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價(jià)值,能極大提高企業(yè)的創(chuàng)新能力。
在過(guò)去的三十年里,通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新取得了巨大的進(jìn)步,成套技術(shù)裝備產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平[2]。但在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展過(guò)程中,我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)包括裝備制造企業(yè)遇到了巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力,生產(chǎn)效率低、管理粗放等問(wèn)題隨著市場(chǎng)需求變化愈來(lái)愈影響企業(yè)的運(yùn)營(yíng)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(lái)了機(jī)遇,企業(yè)迫切需要通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自身的跨越式發(fā)展,提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
近年來(lái),“大數(shù)據(jù)”引起各國(guó)政府、產(chǎn)業(yè)界和科技界的高度關(guān)注。2012年,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃”,旨在提高從大型復(fù)雜數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中抽取知識(shí)與觀點(diǎn)的能力,以幫助解決國(guó)家在科學(xué)與工程中最緊迫的諸多挑戰(zhàn)問(wèn)題,增強(qiáng)國(guó)家安全,實(shí)現(xiàn)教育與學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。2013年4月,德國(guó)政府提出“工業(yè)4.0戰(zhàn)略”,其目的是為了提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。意在革新現(xiàn)有生產(chǎn)方法,通過(guò)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(guó)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在十七大報(bào)告中提出“兩化融合戰(zhàn)略”,其目的是以信息化帶動(dòng)工業(yè)化,以工業(yè)化促進(jìn)信息化。利用信息化來(lái)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),并在兩者融合的過(guò)程中,尋找新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)的跨越式發(fā)展,趕超發(fā)達(dá)國(guó)家[3]。
為了把握大數(shù)據(jù)發(fā)展機(jī)遇,IBM公司與搜狗公司成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)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(yùn)算平臺(tái)。與此同時(shí),國(guó)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(kāi)展了對(duì)大數(shù)據(jù)的研究[4]。一些制造企業(yè),如西門(mén)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(jì)、質(zhì)量、制造執(zhí)行方面的巨大信息來(lái)幫助企業(yè)發(fā)展[5]。
可見(jiàn),大到國(guó)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(duì)促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、節(jié)能減排、流程創(chuàng)新以及精細(xì)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
“大數(shù)據(jù)”是指需要新處理模式才能具有更強(qiáng)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(zhǎng)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(diǎn),即Volume(大量)、Variety(多樣)、Velocity(高速)、Value(價(jià)值)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(zhǎng)。隨著企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程管理規(guī)范化和精細(xì)化,各生產(chǎn)流程節(jié)點(diǎn)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(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)信息、產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)信息、CAPP信息、生產(chǎn)計(jì)劃與進(jìn)度信息、生產(chǎn)制造信息、倉(cāng)庫(kù)信息、發(fā)運(yùn)信息、售后服務(wù)信息、培訓(xùn)信息以及備件信息等。隨著時(shí)間的推移,每種信息的數(shù)據(jù)量在呈幾何級(jí)倍增。
同時(shí),隨著裝備制造過(guò)程現(xiàn)代化水平的不斷發(fā)展,以及市場(chǎng)和客戶需求的快速變化,企業(yè)間的專(zhuān)業(yè)化分工越來(lái)越細(xì)。由此而導(dǎo)致集團(tuán)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(lái)越頻繁,單個(gè)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(lái)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(shí),也面臨著統(tǒng)計(jì)不全面,利用效率低的困難:在企業(yè)實(shí)際經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,通常各企業(yè)間、企業(yè)內(nèi)部的車(chē)間和部門(mén)各自為營(yíng),以至各流程節(jié)點(diǎn)下的信息分散存儲(chǔ),當(dāng)需要進(jìn)行分析時(shí),領(lǐng)導(dǎo)決策層無(wú)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(shí)際分析統(tǒng)計(jì)過(guò)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(lái)自于傳感器的各種類(lèi)型數(shù)據(jù)、移動(dòng)電話的GPS定位數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過(guò)程中的語(yǔ)音、圖像、視頻、日志文件等,另外,隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展,新的數(shù)據(jù)來(lái)源與數(shù)據(jù)形式也會(huì)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(lèi)型各異,因此數(shù)據(jù)間的相互對(duì)接變得極其重要。所以,裝備制造企業(yè)需要采用新方法來(lái)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(jià)值。
(3)數(shù)據(jù)的高速性
大數(shù)據(jù)的處理與云計(jì)算、分布式技術(shù)的使用緊密相關(guān),在較短的時(shí)間范圍內(nèi)分析出結(jié)果才會(huì)有較大的價(jià)值。例如,集團(tuán)企業(yè)內(nèi)部訂單分解、企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)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(shí)間內(nèi)快速?zèng)Q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(lái)。
(4)數(shù)據(jù)價(jià)值性
數(shù)據(jù)的價(jià)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(shì)在于有一定的預(yù)見(jiàn)性,可以提前查出包括零件問(wèn)題、生產(chǎn)上和最終運(yùn)營(yíng)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(wèn)題。
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(huì)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(shí)獲取詳盡、及時(shí)、可靠、真實(shí)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(jìn)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(chǎng)環(huán)境下的競(jìng)爭(zhēng)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(yùn)營(yíng)信息化、商務(wù)電子化、創(chuàng)新持續(xù)化等幾個(gè)方面(如圖2所示)。詳細(xì)說(shuō)明如下:
(1)采用大數(shù)據(jù)理念實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)營(yíng)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(jì)、原材料采購(gòu)、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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)字化、訂單看板化、生產(chǎn)過(guò)程可視化、質(zhì)量監(jiān)控智能化等,從而合理配置勞動(dòng)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(shí)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(jìng)爭(zhēng)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(jìn)的制造設(shè)備,才能拓寬企業(yè)的市場(chǎng)。將信息技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備結(jié)合起來(lái),一方面可提高生產(chǎn)裝備的智能化水平,實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化和智能化,建立信息化的車(chē)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(cè)設(shè)備的運(yùn)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(tái)。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(guò)現(xiàn)有技術(shù)建立信息跟蹤方法,提升企業(yè)間的專(zhuān)業(yè)化水平。同時(shí),集團(tuán)企業(yè)利用云制造平臺(tái)資源,能更好地實(shí)現(xiàn)分、子公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(tuán)企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)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(kù)
圖3為裝備制造企業(yè)云制造資源信息庫(kù),其分為四部分,即生產(chǎn)任務(wù)信息庫(kù)、生產(chǎn)任務(wù)元信息庫(kù)、生產(chǎn)任務(wù)制造資源服務(wù)庫(kù)和生產(chǎn)任務(wù)制造資源服務(wù)元信息庫(kù)。其中,生產(chǎn)任務(wù)信息庫(kù)存儲(chǔ)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(kù)則存儲(chǔ)了描述制造資源對(duì)象屬性的信息。通過(guò)云制造資源匹配算法,針對(duì)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(tuán)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)制造資源的優(yōu)化配置,提高集團(tuán)的整體效益。
(5)采用大數(shù)據(jù)理念促進(jìn)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(yíng)銷(xiāo)的效率,促進(jìn)制造企業(yè)的營(yíng)銷(xiāo)模式創(chuàng)新,在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上實(shí)時(shí)獲取和挖掘市場(chǎng)需求的變化,從而提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)對(duì)客戶需求的快速響應(yīng)能力。
(6)采用云計(jì)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(shí)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(guò)云計(jì)算對(duì)售出的產(chǎn)品進(jìn)行信息跟蹤,預(yù)知產(chǎn)品在客戶方的運(yùn)行狀況,根據(jù)分析結(jié)果提前告知客戶對(duì)產(chǎn)品維修、以及更換備品備件時(shí)間,確保客戶裝備生產(chǎn)線的穩(wěn)定與良好運(yùn)行。同時(shí),客戶與企業(yè)間在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上能夠更加快捷方便地交互:制造企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)獲取客戶的需求、獲得用戶對(duì)產(chǎn)品的反饋,將客戶喜歡的產(chǎn)品及時(shí)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(tuán)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(lái)源
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給人們?nèi)粘Mㄐ艓?lái)了極大的便利。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(lái)源于工業(yè)計(jì)算機(jī)、傳感器、信息系統(tǒng)(ERP、MES、QC等)、移動(dòng)終端(WEB/IOS/Android)等[7],并最終存儲(chǔ)在大型數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖5 數(shù)據(jù)獲取和來(lái)源
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(qiáng)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(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)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(xiàng)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(jìn),在充滿“垃圾”的大數(shù)據(jù)環(huán)境中也只能提取出毫無(wú)意義的“垃圾”信息。
裝備制造企業(yè)在實(shí)際經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,在獲取大量市場(chǎng)信息、制造信息后,進(jìn)而制定消費(fèi)策略和生產(chǎn)計(jì)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(gè)非常龐大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放和共享的時(shí)代,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)面臨著安全性和可靠性的考驗(yàn)。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(wèn)題;另一方面面對(duì)著各種木馬、病毒對(duì)信息的入侵問(wèn)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(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分類(lèi),明確重點(diǎn)保障對(duì)象,強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理。
在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,大數(shù)據(jù)技術(shù)給企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了變革。裝備制造企業(yè)通過(guò)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(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的精細(xì)化管理,包括營(yíng)銷(xiāo)信息共享、合同分交規(guī)范、執(zhí)行過(guò)程反饋真實(shí)有效、集采自采結(jié)合、庫(kù)存可視、生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度看板化、質(zhì)量檢測(cè)準(zhǔn)確、發(fā)運(yùn)明細(xì)過(guò)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(shí)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(lái)提供強(qiáng)大的支撐[J].中國(guó)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(shí)代:中國(guó)制造業(yè)加速升級(jí)[J]資源再生,2013,(10):27-29.
[5]湯銘.挖掘制造業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值[J].計(jì)算機(jī)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.■
Grasp the Opportunity of Large Data and Achieve Leaping Development of Equipment Manufacturing
TQ172.8
A
1001-6171(2015)04-0035-05
通訊地址:中材裝備集團(tuán)有限公司,天津300400;
2014-11-22;編輯:呂光