工业大数据平台

工业大数据的思考与实践

清华大学软件学院王建民2015.4.8青岛主要内容工业大数据工业大数据思考工业大数据实践3AccordingtoMcKinsey&Company,“manufacturingstoresmoredatathananyothersector—closeto2exabytesofnewdatastoredin2010.”Industrialbusinesseshaveenteredtheageof“bigdata,”wherebythevolume,varietyandcomplexityofdatatheymanageisexplodingatrecordrates.2012年GE发布《工业互联网：突破智慧与机器的界限》研究报告资料来源：Bigdata:Thenextfrontierforinnovation,competition,andproductivity（麦肯锡）工业大数据不容忽视的社会资产工业大数据的典型应用场景信息反馈到设计制造阶段生产设计具备更好感知能力的装备对装备数据进行持续收集和存储工业数据系统面向装备的专用数据分析算法工业大数据分析远程环境和集中的数据可视化将数据反馈到正确的人和相应装备实现人和装备之间的有机融合123456789工业大数据的价值：1%的威力IT技术引发高端装备变革哈佛的判断：智慧互联产品德国工业4.0美国工业互联网工业大数据是新一轮产业革命的重要动力生命初期生命中期生命末期主要内容工业大数据工业大数据思考工业大数据实践工业大数据的来源市场市场分析需求建模几何模型性能指标资源计划质量管理基础配置物理配置备件管理维护计划运行状态故障信息维护执行用户评价拆解清洗再加工设计制造配置分析

故障数据分析再制造MRO/CRM状态数据分析质量改进设计优化产品创新产品生命周期正向信息流再装配产品生命周期逆向信息流使用维护阶段MOL开发制造阶段BOL回收利用阶段EOL工业大数据的2/8法则数据价值密度20%的SQL小数据具有80%的价值密度例如：产品图纸、试验分析、加工工艺等80%的工业大数据密度只有20%，需要分析挖掘例如：工况数据、图片数据、文本数据等数据的依赖关系20%的SQL小数据将引爆80%工业大数据价值不举小数据之“纲”，难张大数据之”目”从过程产生数据到数据驱动过程过程管理的“不变”与“变”“不变”：企业在业务过程中凝结人类劳动“变”：长流程的碎片化、基于数据的路由，等企业的“本”与“末”“本”：产品+服务、物质加工实质、产品生命周期等“末”：单纯强调信息化技术先进性、甚至赶“时髦”没有“交钥匙”工程持续迭代新装备：需要对装备进行改进，实现互联互通、透彻感知新数据：需要从多个渠道去获取数据并相互关联新业务：需要打破传统组织边界衍生新型业务新模式：甚至在产业链上谋求模式的改变深度融合物理设备和信息的融合业务过程和数据的融合领域专家和数据科学家的融合主要内容工业大数据工业大数据思考工业大数据实践工业大数据管理与分析实时运营监控运营历史回放远程行动指挥和支持监督指挥1.健康评估，主动维修保障实时异常检测，异常预警使用偏好分析优化备件管理装备运维3.空间围栏，入侵检测轨迹分析时空监控2.油耗分析与优化设备和建筑用电管理能源管理5.气象预报与分析地理数据管理水文信息管理环境洞察4.挖掘宏观模式和趋势沙盘预演宏观决策支持6.工况大数据典型应用场景工程机械概况在企业内切换数据库的难度如果将数据比作血液，数据库相当于心脏替换数据库的相当于心脏移植静脉血管，数据写入动脉血管，数据查询整个过程生命不能停顿，系统不能中断运行意外发生可以恢复，切换途中可以回退三一工业大数据的切换过程1、分析与环境准备切换可行性摸底调研布置大数据集群，建立切出环境恢复下线历史数据历史数据导出原始数据库历史数据导入大数据系统2、写入接口切换实时数据写入接口开发数据录入测试系统改造，迭代联调测试数据录入生产系统切换，双系统并行写入缺失数据双修补操作3、查询接口切换查询接口设计与开发应用系统改造，迭代联调测试应用生产系统上线试运行4、原数据库切出数据录入测试系统改造，停止数据写入数据录入生产系统上线，单系统写入检查确认，旧数据库正式切出无耗损数据修补微创式应用改造方案双系统并行，非中断切换123应用实践1——运营管理，时空监控电子围栏油位监管应用实践2——故障分析新手段案例：主油缸泄漏油缸密封套腐蚀密封环损坏阀块受损内壁刮花主油缸换向混凝土输送缸采取针对症状的求解思路着眼于求解眼前的问题，还需寻找深层次原因主油缸是泵车的机核心动作机构主油缸故障也是泵车故障的首要问题故障现象表现为泵送无力案例：主油缸泄漏应用实践2——故障分析新手段故障车辆编组统计大规模工况相关性分析多角度开工行为可视化将故障数据和监测数据关联，重新审视典型故障发生的特征编组车辆故障分析工具工况相关性推荐工具空间维度可视化分析应用实践2——故障分析新手段通过分析快速锁定故障相关因素，提高工程师分析效率通大规模过比对开工指标，从典型取值、波动幅度、回传密度多个维度进行分析，自动搜索推荐与故障车辆关系密切的特征工况建立主油缸故障车辆组建立主油缸故障车辆组典型故障车辆编组自动推荐相关工况应用实践2——故障分析新手段沿海地区的盐雾环境和水质导致油缸密封体腐蚀通过地理位置数据的关联分析发现：主油缸故障发生的位置与沿海地区杭深高铁建设强相关。杭深高铁盐雾环境腐蚀应用实践3——备件需求预测2013年底，泵送相关备件库存金额达4.4亿（