工業(yè)大數(shù)據(jù)的五大典型應用場景與產業(yè)發(fā)展分析

工業(yè)大數(shù)據(jù)的五大典型應用場景I與巴經屣金近一一-隨著信息化與工業(yè)化的深度融合，工業(yè)企業(yè)所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富，包括設計數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)、自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)、生產數(shù)據(jù)、供應鏈數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)驅動的價值體現(xiàn)及其帶來的洞察力貫穿于智能制造生命周期的全過程。領先企業(yè)以平臺為載體，不斷形成針對制造業(yè)應用場景的大數(shù)據(jù)解決方案。制造和自動化領域的領軍企業(yè)也依托長期積累的核心技術和行業(yè)知識，大力推廣大數(shù)據(jù)在工業(yè)領域的應用，推動制造企業(yè)形成以數(shù)據(jù)驅動、快速迭代、持續(xù)優(yōu)化的工業(yè)智能系統(tǒng)。面向制造業(yè)企業(yè)陸續(xù)形成的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺正在為工業(yè)大數(shù)據(jù)在制造業(yè)的深入應用提供新技術、新業(yè)態(tài)和新模式。工業(yè)大數(shù)據(jù)己經成為工業(yè)企業(yè)生產力、競爭力、創(chuàng)新能力提升的關鍵，相關技術及產品己經逐步應用于工業(yè)企業(yè)和產業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)，是驅動智能化產品、生產與服務，實現(xiàn)創(chuàng)新、優(yōu)化的重要基礎，體現(xiàn)在產品全生命周期中的各個階段，正在加速工業(yè)企業(yè)的轉型升級。近年來由智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展催生的新模式、新應用，再次豐富了工業(yè)大數(shù)據(jù)的應用場景。依據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)支撐產品從訂單到研發(fā)設計、采購、生產制造、交付、運維、報廢、再制造的整個流程考慮，本白皮書將工業(yè)大數(shù)據(jù)典型的應用場景主要概括為智能化設計、智能化生產、網(wǎng)絡化協(xié)同制造、智能化服務和個性化定制等五種模式，如下圖所示。個性化需求強動| 全流段建模.8（據(jù)里成司遇1智能化設計智能化設計是支撐工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)全流程智能化生產的重要條件。設計數(shù)據(jù)包括企業(yè)設計人員或消費者借助各類輔助工具所設計的產品模型、個性化數(shù)據(jù)及相關資料，例如計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、產品數(shù)據(jù)管理（PDM）等。工業(yè)大數(shù)據(jù)在設計環(huán)節(jié)的應用可以有效提高研發(fā)人員創(chuàng)新能力、研發(fā)效率和質量，推動協(xié)同設計?？蛻襞c工業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為將產生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些客戶動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助客戶參與到產品的需求分析和產品設計等創(chuàng)新活動中，實現(xiàn)新型產品創(chuàng)新和協(xié)作的新模式。西門子在數(shù)字環(huán)境下構建基于模型和仿真的研發(fā)設計，有效提升了設計質量、節(jié)約研發(fā)成本；瑪莎拉蒂通過數(shù)字化工具加速產品設計，實現(xiàn)開發(fā)效率提高30%o另一方面，傳統(tǒng)的產品設計模式是基于設計師的靈感和經驗，揣摩消費者的需求喜好，設計產品，針對性不強，不精確，工業(yè)大數(shù)據(jù)可以拉近消費者與設計師的距離，精準量化客戶需求，指導設計過程，改變產品設計模式。通過將產品生命周期設計中各個環(huán)節(jié)所需要的知識資源有機的集成在一起，運用大數(shù)據(jù)相關技術，可以將產品生命周期設計所需大數(shù)據(jù)與各種設計過程集成，以高度有序化的方式展示產品生命周期大數(shù)據(jù)與設計的關系。GE公司使用Predix平臺助力自身發(fā)動機的設計優(yōu)化，平臺首先對產品交付后的使用數(shù)據(jù)進行采集分析，依托大量歷史積累數(shù)據(jù)的分析和航線運營信息的反饋，對設計端模型、參數(shù)和制造端工藝、流程進行不斷迭代優(yōu)化，實現(xiàn)了發(fā)動機的設計改進和性能提升。金風科技通過工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的大數(shù)據(jù)優(yōu)化處理和針對載荷的定制化應用開發(fā)，將5000個工況的單輪仿真數(shù)據(jù)的后處理速度從半個月跑1輪，提速為一周跑3輪，單輪30G仿真數(shù)據(jù)的后處理速度從幾個小時降低到了幾分鐘，極大地提升了風場定制化設計的迭代速度和開發(fā)效率。工業(yè)大數(shù)據(jù)使產品生命周期大數(shù)據(jù)在設計過程中得到有效的應用、評價和推薦。設計知識能夠快速地推送給所需要的人，并方便地融合員工在設計中產生的新知識，進一步豐富產品設計大數(shù)據(jù)。2智能化生產智能化生產是新一代智能制造的主線，通過智能系統(tǒng)及設備升級改造及融合，促進制造過程自動化，流程智能化。從數(shù)據(jù)采集開始，生產階段工業(yè)大數(shù)據(jù)的驅動力體現(xiàn)在數(shù)據(jù)關聯(lián)分析和數(shù)據(jù)反饋指導生產。在生產階段，對所采集的數(shù)據(jù)進行清洗、篩選、關聯(lián)、融合、索引、挖掘，構建應用分析模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息知識的有效轉化。在制造階段，通過對制造執(zhí)行系統(tǒng)中所采集的生產單元分配、資源狀態(tài)管理、產品跟蹤管理等信息進行關聯(lián)分析，為合理的庫存管理、計劃排程制定提供數(shù)據(jù)支撐；并且結合實時數(shù)據(jù)，對產品生產流程進行評估及預測，對生產過程進行實時監(jiān)控、調整，并為發(fā)現(xiàn)的問題提供解決方案，實現(xiàn)全產業(yè)鏈的協(xié)同優(yōu)化，完成數(shù)據(jù)由信息到價值的轉變。工業(yè)大數(shù)據(jù)通過采集和匯聚設備運行數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、質量檢測數(shù)據(jù)、物料配送數(shù)據(jù)和進度管理數(shù)據(jù)等生產現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術分析和反饋并在制造工藝、生產流程、質量管理、設備維護、能耗管理等具體場景應用，實現(xiàn)生產過程的優(yōu)化。在制造工藝場景中，圍繞生產工藝過程參數(shù)，設備運行狀態(tài)參數(shù)與產品質量性能、生產線排產負荷、耗能等數(shù)據(jù)進行關聯(lián)性深度挖掘，形成數(shù)據(jù)閉環(huán)，可得出工藝參數(shù)的最優(yōu)區(qū)間、生產質量控制的最優(yōu)調控手段等，提升產品制造品質。美林數(shù)據(jù)設計的圖像實時采集與智能分析系統(tǒng)，能快速識別沖壓件表面缺陷，同時關聯(lián)了質檢數(shù)據(jù)、生產過程工藝參數(shù)、產品設計參數(shù)，形成沖壓產品質量問題分析管理的閉環(huán)連接，實現(xiàn)了沖壓產品質量的精確控制和優(yōu)化提升。阿里巴巴基于燃燒機理與鍋爐運行數(shù)據(jù)，深度分析識別鍋爐燃燒過程中的關鍵因子，找到了最優(yōu)的鍋爐操作參數(shù)，使燃煤效率提升了4.1%,大大降低了能源消耗。生產流程管理優(yōu)化場景中，基于數(shù)據(jù)標準化思路的企業(yè)全流程的數(shù)據(jù)集成貫通及對生產進度、物料管理、企業(yè)管理等數(shù)據(jù)的分析，提升排產、進度、物料、人員等方面管理的準確性，企業(yè)的生產效率與管理水平顯著提高。通過生產制造各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)整合集聚，對工業(yè)產品的生產過程數(shù)據(jù)進行關聯(lián)，建立虛擬模型，仿真并優(yōu)故障時，設備的停機損失將會非常大。當前對于復雜系統(tǒng)健康度與可靠性評估主要通過利用傳感器對設備進行感知和從實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獲取設備振動、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)平臺對數(shù)據(jù)進行存儲管理，借助人工智能算法對設備健康進行評估，實現(xiàn)設備故障預測和健康度監(jiān)控。如美國電力公司（AEP）通過對變壓器、斷路器和蓄電池分別加裝了8600個、11500個和400多個傳感器，基于其工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，開展設備數(shù)據(jù)采集、診斷與分析，AEP可以實時監(jiān)控其設備參數(shù)、進行故障診斷預警，將設備壽命延長了3年，維護成本降低了2.7%,設備維護效率提高了4%,實現(xiàn)了設備預測性維護。工業(yè)大數(shù)據(jù)助力解決生產過程復雜系統(tǒng)的精確建模、實時優(yōu)化決策等關鍵問題，涌現(xiàn)出的一批自學習、自感知、自適應、自控制的智能產線、智能車間和智能工廠，正在推動產品制造的高質、柔性、高效、安全與綠色，驅動生產過程的智能化升級。3網(wǎng)絡化協(xié)同制造在制造業(yè)向著大型、精密、數(shù)控、全自動趨勢不斷靠攏的時代下，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)技術，將制造環(huán)節(jié)與設計、經銷、運行、維護直至回收處理聯(lián)系起來，由傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)孤島轉為信息化協(xié)同管理，推動產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的并行組織和協(xié)同優(yōu)化。另一方面，借助大數(shù)據(jù)平臺，將產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行采集并輸入到全生命周期數(shù)據(jù)庫形成總知識庫，通過信息技術、自動化技術、現(xiàn)代管理技術與制造技術相結合,構建面向企業(yè)的網(wǎng)絡化協(xié)同制造系統(tǒng)，推動制造全產業(yè)鏈智能協(xié)同，優(yōu)化生產要素配置和資源利用，消除低效中間環(huán)節(jié)，整體提升制造業(yè)發(fā)展水平和世界競爭力。工業(yè)大數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡化協(xié)同制造的應用主要體現(xiàn)在協(xié)同研發(fā)與制造、供應鏈管理體系優(yōu)化、制造能力資源優(yōu)化等方面協(xié)同研發(fā)與制造?；谠O計資源的社會化共享和參與，企業(yè)能夠立足自身研發(fā)需求開展眾創(chuàng)、眾包等研發(fā)新模式，提升企業(yè)利用社會化創(chuàng)新和資金資源能力?；诮y(tǒng)一的設計平臺與制造資源信息平臺，集成設計工具庫、模型庫、知識庫及制造企業(yè)閑置生產能力信息，產業(yè)鏈上下游企業(yè)可以實現(xiàn)多站點協(xié)同、多任務并行，加速新產品協(xié)同研發(fā)過程。河南航天基于航天云網(wǎng)INDICS平臺，開展云端設計、建立涵蓋復雜產品多學科專業(yè)的虛擬樣機系統(tǒng)，實現(xiàn)了復雜產品的多學科設計優(yōu)化、總體設計部與總裝廠所的協(xié)同研發(fā)設計與工藝設計，研發(fā)周期縮短了35%、資源利用率提升了30%,生產效率提高了40%o供應鏈管理體系優(yōu)化。追蹤所有供應鏈中的在途部件是許多企業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)，通過空間地理數(shù)據(jù)的實時采集、實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控，提高供應鏈的可視化，實現(xiàn)供應鏈的透明化。通過空間數(shù)據(jù)的時空模式挖掘，為供應鏈物流的智能化運作提供實時決策依據(jù)，優(yōu)化物流路徑、優(yōu)化排程調度，最后實現(xiàn)供應鏈物流的高效、智能化運行。通過全產業(yè)鏈大數(shù)據(jù)的整合，使整個生產系統(tǒng)達到協(xié)同優(yōu)化，讓生產系統(tǒng)更加動態(tài)靈活,進一步提高生產效率和降低生產成本，實現(xiàn)供應鏈配送體系優(yōu)化和用戶需求快速響應。通過對產品供應鏈的大數(shù)據(jù)進行分析,將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降。制造能力資源優(yōu)化。通過工業(yè)大數(shù)據(jù)技術的支撐，實現(xiàn)制造資源、制造能力、制造過程的信息透明，連通不同物理區(qū)域的多樣化生產資源，根據(jù)訂單需求完成最優(yōu)化的資源配置，實現(xiàn)高效高質的零部件協(xié)同制造，統(tǒng)一組裝、交付，同時工業(yè)企業(yè)通過工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺可對外開放空閑制造能力，實現(xiàn)制造能力的在線租用和利益分配。例如沈陽機床基于工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺向奧邦鍛造公司提供了沈機i5機床租賃服務，按照制造能力付費，有效降低了用戶資金門檻，釋放了產能。以網(wǎng)絡化協(xié)同制造為核心理念，大數(shù)據(jù)技術作為支撐，制造業(yè)企業(yè)內部及企業(yè)間在眾多可靠的網(wǎng)絡資源支持下實現(xiàn)了對不同產品各個階段的增值，促進了創(chuàng)新資源、生產能力、市場需求的集聚與對接，提高了產業(yè)鏈上下游的資源整合能力，促進了全社會多元化制造資源的高度有效協(xié)同。4智能化服務現(xiàn)代制造企業(yè)不再僅僅是產品提供商，而是提供產品、服務、支持、自我服務和知識的“集合體”。工業(yè)大數(shù)據(jù)與新一代技術的融合應用，賦予市場、銷售、運營維護等產品全生命周期服務全新的內容，不斷催生出制造業(yè)新模式、新業(yè)態(tài)，從大規(guī)模流水線生產轉向規(guī)?；ㄖ飘a和從生產型制造向服務型制造轉變，推動服務型制造業(yè)與生產性服務業(yè)大發(fā)展。在市場營銷環(huán)節(jié)，利用大數(shù)據(jù)挖掘用戶需求和市場趨勢，建立用戶對商品需求的分析體系，挖掘用戶深層次的需求，尋找機會產品，進行生產指導和后期市場營銷分析；通過建立科學的商品生產方案分析系統(tǒng)，結合用戶需求與產品生產，形成滿足消費者預期的各品類生產方案等。航天云網(wǎng)基于INDICS平臺的工業(yè)數(shù)據(jù)、供需服務信息，利用工業(yè)大數(shù)據(jù)關聯(lián)和分析為企業(yè)提供產品推薦、銷量預測、企業(yè)駕駛艙等數(shù)據(jù)服務，大大提升了平臺上的企業(yè)營銷水平及運營能力。在售后服務環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅動企業(yè)創(chuàng)新服務模式，從被動服務、定期服務發(fā)展成為主動服務、實時服務。企業(yè)通過整合產品運行數(shù)據(jù)、銷售、客戶數(shù)據(jù)，將傳統(tǒng)的診斷方法與基于知識的智能機械故障診斷方法相結合，結合設備狀態(tài)監(jiān)測技術、故障診斷技術和計算機網(wǎng)絡技術，開展故障預警、遠程監(jiān)控、遠程運維、質量診斷等大數(shù)據(jù)分析和預測，提供個性化、在線化、便捷化的智能化增值服務，形成“制造+服務”的新模式；建立產品電子履歷，優(yōu)化產品售后保障措施，實現(xiàn)產品全生命周期的質量信息追溯，提升用戶滿意度。三一重工打造的根云平臺，為行業(yè)企業(yè)提供基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的云服務，當前平臺已接入各類高價值設備40萬臺以上，采集近萬個參數(shù)，連接數(shù)千億資產，為客戶開拓超百億元的新業(yè)務，實現(xiàn)了制造企業(yè)的服務化轉型。5個性化定制個性化定制也是工業(yè)大數(shù)據(jù)應用的熱點模式之一。通過工業(yè)大數(shù)據(jù)技術及解決方案，實現(xiàn)制造全流程數(shù)據(jù)集成貫通，構建千人千面的用戶畫像，并基于用戶的動態(tài)需求，指導需求準確地轉化為訂單，滿足用戶的動態(tài)需求變化，最終形成基于數(shù)據(jù)驅動的工業(yè)大規(guī)模個性化定制新模式。大規(guī)模個性化定制模式下，企業(yè)會提供一個互聯(lián)網(wǎng)平臺，作為與用戶溝通交流的門戶，在該平臺上，消費者可以描述其個性化需求，進行個性化設計并下單，在收到產品后可提出意見與反饋，企業(yè)據(jù)此完善該用戶的個性化數(shù)據(jù)，并進一步優(yōu)化針對該用戶的個性化設計。在大規(guī)模個性化定制生產中，數(shù)據(jù)起到了關鍵作用。需要采集客戶個性化需求數(shù)據(jù)、工業(yè)企業(yè)生產數(shù)據(jù)、外部環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，從而建立個性化產品模型，將產品方案、物料清單、工藝方案通過制造執(zhí)行系統(tǒng)快速傳遞給生產現(xiàn)場，進行生產線調整和物料準備，快速生產出符合個性化需求的定制化產品。當用戶的個性化需求訂單產生的時刻，依據(jù)基于工業(yè)大數(shù)據(jù)構建的需求轉化機制，可對制造過程中的變動做出快速整合和調整，柔性、動態(tài)地滿足用戶千人千面的個性化需求。通過將工業(yè)大數(shù)據(jù)與大規(guī)模個性化定制模式的結合，形成支持工業(yè)產品開發(fā)個性化、設備管理個性化、企業(yè)管理個性化、人員管理個性化、垂直行業(yè)個性化等一系列滿足用戶個性化需求的工業(yè)價值創(chuàng)造新模式，為工業(yè)企業(yè)顯著降低成本，形成價值創(chuàng)造的新動能。例如聯(lián)想自2011年起實施了全集團的數(shù)字化轉型和全球化的大規(guī)模個性化定制實踐，構建了大規(guī)模個性化定制的先進計算與存儲設備制造支撐平臺，形成了覆蓋從用戶需求、產品設計、研發(fā)、柔性生產制造、供應鏈和金融等關鍵環(huán)節(jié)的全價值鏈精準賦能，實現(xiàn)了企業(yè)內部不同產品線和外部關聯(lián)企業(yè)間的工業(yè)領域知識和數(shù)據(jù)互通，個性化定制生產和生產能力分享，顯著降低了企業(yè)的生產經營成本、縮短產品升級周期、提高產品生產效率。6產業(yè)發(fā)展分析工業(yè)是我國大數(shù)據(jù)與實體經濟深度融合的主戰(zhàn)場。近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展及兩化融合深入推進，我國工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，應用廣度和應用深度不斷加強，對工業(yè)轉型升級具有重要支撐引領作用o從供給側看，工業(yè)大數(shù)據(jù)供給側能力持續(xù)提升，涌現(xiàn)出一批專精特新企業(yè)，成為推動我國工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展的中堅力量。一是由傳統(tǒng)工業(yè)制造企業(yè)數(shù)字化、軟件化、平