工业能源大数据与智能制造优化应用研究

工业能源大数据是智能制造时代的一个全新概念,从字面上理解,工业能源大数据是指在工业领域信息化应用中所产生的大数据。随着信息化与工业化的深度融合,信息技术渗透到了工业企业产业链的各个环节,尤其是互联网、移动互联网、物联网等新一代信息技术在工业领域的应用,工业企业也进入了互联网工业的新的发展阶段,工业企业所拥有的数据日益丰富。

工业能源大数据应用将带来工业企业创新和变革的新时代。通过互联网、移动物联网等带来的低成本感知、高速移动连接、分布式计算和高级分析,信息技术和全球工业系统正在深入融合,给全球工业带来深刻的变革,创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。根据工业能源大数据提供的数据,企业能够更加清楚地了解市场运行动态,以及其他企业的能效技术和水平,进一步推动工业企业节能改革;而且,企业能够根据其上下游企业的能源数据,合理调整能源供应结构,提高能源使用效率。

发展大数据是个过程,最终目的是为了利用大数据为工业企业服务。因此,企业需要冷静思考,坚持以业务应用为驱动,才能实现数据价值最大化。工业能源大数据的应用是个不断迭代精化,循环上升的过程。开始是静态数据(能源消费、设备维护数据)加少量动态数据(运行数据、状态数据)就能挖掘出一些应用价值,支持计划性维护或者初级的预测性维护。随着维护水平的提升,需要更多的数据支撑,这时可能需要部署更多的传感器,按照更高的采样精度进行采集传输,形成新的分析模型,进一步提升运维效率。在工业企业生产制造产品的过程中,通过数据采集和分析,可以提供信息决策支持,在产品的生产流程、上游供应链、产品质量、生产管理控制、研发设计、下游供应链、远程维修维护等环节起到重要作用。

工业能源大数据在制造企业的应用场景主要有以下几个方面。

(1)加速产品创新。客户与工业企业之间的交互和交易行为将产生大量数据,挖掘和分析这些客户动态数据,能够帮助客户参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中,为产品创新做出贡献。

(2)产品故障诊断与预测。大数据可以被用于产品售后服务与产品改进。无所不在的传感器、互联网技术的引入使得产品故障实时诊断变为现实,大数据应用、建模与仿真技术则使得预测动态性成为可能。

(3)工业物联网生产线的大数据。应用现代化工业制造生产线安装有数以千计的小型传感器,来探测温度、压力、热能、振动和噪声。每隔几秒就收集一次数据,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备诊断、用电量分析、能耗分析、质量事故分析等。

(4)工业供应链的分析和优化。通过大数据提前分析和预测各地商品需求量,从而提高配送和仓储的效能,保证了次日货到的客户体验。射频识别(radio frequency identification,RFID)等产品电子标识技术、物联网技术以及移动互联网技术能帮助工业企业获得完整的产品供应链的大数据,利用这些数据进行分析,将带来仓储、配送、销售效率的大幅提升和成本的大幅下降。(www.xing528.com)

(5)产品销售预测与需求管理。通过大数据分析当前需求变化和组合形式。大数据是一个很好的销售分析工具,通过历史数据的多维度组合,可以看出区域性需求占比和变化、产品品类的市场受欢迎程度以及最常见的组合形式、消费者的层次等,以此来调整产品策略和铺货策略。

(6)生产计划与排程。

制造业面对多品种小批量的生产模式,数据的精细化和多变性都将导致数据的剧烈增加,而这对于数据的自动即时采集是一个巨大的挑战。大数据可以给予更详细的数据信息,发现历史预测与实际的偏差概率,考虑产能约束、人员技能约束、物料可用约束、工装模具约束,通过智能的优化算法,制定预计划排产,并监控计划与现场实际的偏差,动态地调整计划排产。

(7)产品质量管理与分析。

传统的制造业正面临着大数据的冲击,在产品研发、工艺设计、质量管理、生产运营等各方面都迫切期待着有创新方法的诞生,以应对工业背景下的大数据挑战。利用大数据质量管理分析平台,除了可以快速地得到一个长长的传统单一指标的过程能力分析报表之外,更重要的是,还可以从同样的大数据集中得到很多崭新的分析结果。

从中国工业企业方面来看,企业创新能力不足,高端和高价值产品欠缺,在国际产业分工中处于中低端状态。制造企业整体的规模化、标准化、自动化和信息化水平发展不一、参差不齐,中国工业企业急需转型和升级。从国际发展形势看,无论是德国“工业4.0”、美国“工业互联网”,还是“中国制造2025”,各国制造业创新战略的实施都是基于工业能源大数据采集和分析,并以此为制造系统搭建应用环境,工业能源大数据是实现智能制造和智能服务的重要工具和手段。

先进制造企业基于工业能源大数据的应用,把产品、机器、资源和人有机结合在一起,不但能够推动传统制造企业向智能化方向转型,还能够形成企业与消费者之间的信息主动反馈机制,为建立以服务为核心的整体数据解决方案提供可行路径,同时能够提升产品服务价值,为制造业转型升级开辟新途径。