【工业大数据】制造业大数据标准化应用及成功案例分析

2018-04-17 14:16:46 来源：产业智能宫抢沙发

2018-04-17 14:16:46 来源：产业智能宫

摘要：2018年3月29日，“2018全国大数据标准化工作会议暨全国信标委大数据标准工作组第五次全会”在北京国际会议中心召开。会议发布了《大数据标准化白皮书（2018版）》，白皮书对大数据国内外政策、产业及标准化现状和应用做了全面梳理和分析，完善了大数据标准体系，介绍了重点国家标准，并提出了下一步工作方向。
关键词：制造业大数据案例分析

　　伴随着“智能制造 2025”国家战略的实施，大数据应用已成为制造业生产力、竞争力、创新能力提升的关键，是驱动制造过程、产品、模式、管理及服务标准化、智能化的重要基础，体现在产品全生命周期中的各个阶段，工业大数据正在加速制造业的转型升级。

　　制造业大数据的应用

　　首先，基于统一标准化思路驱动的工业大数据产品研发设计，实现研发过程的智能化，提升了创新能力、研发效率和设计质量。通过产品全生命周期数据的采集，工业大数据建模和数字仿真技术优化设计模型，及早发现设计缺陷，减少试制实验次数，降低研发成本、提升设计效率，缩短了产品研发周期。

　　其次，综合制造过程中设备、效率、成本、耗能等数据展开建模分析，实现了运行过程的状态监测与优化工艺参数推荐。通过生产工艺过程参数，设备运行状态参数与产品质量性能、生产线排产负荷、耗能等数据进行关联性深度挖掘，形成数据闭环，可得出工艺参数的最优区间、车间排产计划的最优方案、厂房能效优化的最佳调控手段等。

　　工业大数据技术的发展和相关标准化工作的推进，也带来了制造业产业链上下游企业间各协同环节的信息共享和同步升级，企业可根据自身优劣势分析对业务进行重新取舍，整合资源实现平台化运营，优化价值链。

　　另外，基于大数据构建的产品故障预测系统，能帮助用户实时掌握产品状态，在产品出现异常前展开预测性维修。基于数据标准化思路的企业全流程的数据集成贯通与工业大数据建模分析，支撑了大规模定制为代表的典型智能制造模式。基于研发知识库的大数据产品模块化分析，以及协同创新平台所整合的内外部产业链协同设计能力，可实现产品的个性化设计；基于工业生产大数据的互联工厂柔性化生产能力，保障了个性化设计订单低成本高效率的制造；结合物流大数据分析优化的物流配送系统，可充分保障个性化定制产品在最短时间内按承诺交付至用户。

　　相关成功案例

　　案例一

　　海尔 COSMO Plat 空调噪音大数据智能分析

　　应用领域：家电行业、智能制造

　　应用背景：海尔胶州空调互联工厂部署有国内唯一的分贝检测设备，当空调测试分贝大于标准分贝时，系统判断为不合格并将结果输出至 COSMOPlat-IM（MES）系统，但此设备无法识别空调运行中的异音，如摩擦音、共振音、口哨音等。此外，每天快节拍、高强度的空调装配流水线工作导致检测工人听取噪音时间过长，易产生疲劳和误判，偶尔有不合格品流到下线，影响产线整体检验的可靠性。因此，急需找到新式噪音识别方法，解决企业当前痛点。

　　核心方案：基于标准化思路的核心问题研究：COSMOPlat 是海尔自主研发、自主创新的共创共赢工业互联网平台，通过整合平台上的软件及硬件资源，与美林数据共同开发了空调噪音智能检测系统，有效地解决了无法准确、可靠识别异音的痛点。解决方案包括非结构化音频数据实时采集与存储、分析建模与智能识别、结果输出与可视化展现三大部分，核心过程如下：

　　阶段 1：模型搭建的标准化研究

　　针对生产线采集的大量历史检测音频，利用端点检测技术对产品运转过程中起、停机阶段的音频区段进行智能切割，利用数字滤波技术自动对音频进行降噪。通过特征自动提取与样本标定，利用机器学习技术构建智能分类模型，模拟人工判断行为，构建标准化的模型研究思路。

　　阶段 2：参数调优的标准化思路

　　智能分类模型需通过大量音频数据进行模型训练与优化，并验证其准确性。算法专家利用历史音频对模型进行验证与参数调优，通过不断扩充训练样本及模型自学习，确保识别准确率满足生产线质检精度要求，最终形成一套基于标准化思路的调优方法。

　　阶段 3：上线实施，技术标准研究成果的应用

　　构建音频采集系统，实现产品分贝检测产线对音频的实时同步采集与型号关联。智能识别模型自动完成音频文件的接入、特征提取、智能判别等工作，输出对应产品条码号的实时判别结果，对异音自动报警，并针对识别结果对产品异音原因进行智能分类，辅助返修排故。系统将智能检验结果实时反馈至企业COSMOPlat 工业互联网平台，支持产线质量问题在线统计与分析。

　　系统核心思路

　　项目实施过程中参考了《信息技术大数据术语》《非结构化数据管理系统技术要求》《信息安全技术数据库管理系统安全技术要求》等大数据相关标准，并与海尔工业智能研究院有限公司一起，结合项目具体实施过程中的现场问题和解决过程为《信息技术大数据存储与处理系统功能测试规范》《非结构化数据访问接口规范》《实时数据库通用接口规范》等在研以及拟研制的大数据相关国家标准反馈了标准立项诉求和标准内容建议。

　　实际效果：海尔 COSMOPlat 空调噪音大数据智能分析项目通过传感器、分贝检测系统、业务系统、模型算法的集成与交互，在企业解放人力、减少误判、提高检验可靠性等方面均有了极大提升。此项智能检测系统的实施充分利用了设备端的嵌入式智能计算技术，以分布式信息处理的方式实现了设备端的智能和自治，通过服务器、业务系统间的交互协作，实现了检测系统整体的智能化。项目的实施为海尔集团在旗下其他分厂生产线部署基于声音检测的空调状态智能识别系统积累了丰富经验，为行业内公司在产线智能化改造与转型升级等方面做出了示范。

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