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工业数据挖掘与分析

2018/7/30    来源:e-works    作者:张芹      
关键字:工业数据挖掘  工业数据  
跨越企业层面的、包括整个价值增值网络的数据链接也具有越来越重大的意义。为了实现数据的无缝交流,互操作性的实现与保障也具有越来越重要的意义。

1、引言

    在过去的几年中,全球化的竞争与技术进步使得每个类型的产品都可以得到更加个性化的生产和制作。个别案例表明,即使是最小批量的生产(批量大小为1),从经济的角度来看也是有利可图的。其中大多数的生产工艺建立在简化后的生产环境基础上,其过程并不复杂,就如现代化工厂—样。这样一来,就可以通过简单的生产过程加上简单的供应过程实现高品质的个性化生产。这一切通常都是通过网络推动得以实现的。

    生产最小批量1的引入,物联网和随之而来的大量信息的生产模式现在也适合于一些传统工业,即使这些行业在过去的时间中已经发展到髙度成熟的程度并且出现了特定产品种类的细化生产。

    根据德国标准化学会(DIN)与国际标准组织(ISO) 62264号层级模型定义了信息技术系统在传统生产领域的应用情况,如图1。

信息技术系统在传统生产领域的应用情况

图1 信息技术系统在传统生产领域的应用情况

    这种经典的层级结构图表明了分层设甘的自动化金字塔状层级结构。在这种传统层级结构里边不同层级之间的接口相对较少。和层级有关的解决思路及控制方袪在现在仍然是被独立认识和提出的。

2、工业4.0中的物联网

    物联网被视作是网络在现实世界中对日常生活事物的拓展。物理状态的物品不再同虚拟世界隔离开来,而是可以被远程控制,作为网络服务的物理接入点,物品变得“聪明”了。在物联网中事物对象有权接入网络(比如通过无线技术),也可以通过网络被定位(IP6网际网路协定第六版提供了条件),可以很清楚地识别周围环境信息甚至操作以改变周围的环境,也有可能自身具备计算能力或用户界面。现在甚至已经有人提出了物品拥有自己专用的HTTP服务器的“物联网”构想。

    在工业4.0背景下,人们可以区分物联网的两种特点。

    第一个特点是每一个半成品或成品都能够携带信息并与周围环境进行交换。关于这方面的发展设想是产品能够“知道”自己应该怎样被加工处理/生产,通过这样一种方式来实现对生产的控制。产品可以进一步地承载“数字化产品记忆”,其意义是用以证明并记录产品整个生命周期的每一步并且可以防止伪造篡改。越来越多的产品有了自己的URL(全球资源定位器),并凭此加入到物联网之中。

    第二个特点是现如今的生产设备(即单个生产设备)自己本身就是个丰富的信息源,但就技术层面上来说还没有达到在德国标准化学会(DN)与国际标准组织(ISO)62264号所标定的层级概念意义上的真正联网。一旦这些设备被整合至物联网当中,有关生产能力、产品质量、运行状态以及其他许多有关数据就可以得到实时监控,并且这些数据也可以被应用于生产计划与控制当中。这些数据的应用方案表明了不同的整合程度,就像下边的例子将要展现出来的一样。

    2.1 通过应用设备数据进行预见性维护实现无障碍生产

    现代的生产设备包含有一系列的数据,包括生产能力、最大生产能力、设备状态以及周围环境等。即使是老设备也可以通过安装相应的传感装置被便宜地改造。通过长时间地对数据进行搜集和评估,可以对一些关键组件的错误运行作出较为详细的预测。尤其是一些细微的变化能够较容易地被发现,如温度的逐渐上升或振动的增加。这样一来,就可以在岀现故障以前采取相应的预防性维护措施,提前准备好要更换的组件,避免或减少生产损失,维护工程将得以提前施行。这样做的挑战在于要作出可靠的预测。仅仅对一台设备运行的观察是远远不够的,来自设备生产商的专业咨询以及相应的多台机器数据的对比(包括不同的操作者)也是必需的。许多设备生产商也提供相应的服务,将单个车间里的运行数据进行汇总。

    对于经营者来说,机器设备的运行数据是十分重要的,也许从这些数据当中可以得出他们的生产方式甚至是发现商业秘密。因此,经营者们都不愿意向外部透露这些数据。这样所带来的挑战是,人们怎样才能在避免故障,实现预见性维护的意义上利用这些数据而又不损害其机密性?一个解决方案是建立值得各方信任的中介机构,另一个方法是对涉及到人物信息的数据进行匿名处理。

    2.2 在商业层面上对生产数据作出实时反应

    如果生产过程中的实际数据(包括产品质量、生产数量、误差和故障等)能够很快地被传至运行系统(ERP)里,那么人们就可在运行层面上快速反应,比如重新设定生产计划、对现有物流系统作出调整,如有必要的话也可给客户以折扣(如出现交货延迟或质量未达标的情况时)。

责任编辑:程玥
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