基于大數(shù)據(jù)的機(jī)械制造模式研究

李思良+李思賢

摘 要：機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)與人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)有著密切關(guān)系，數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造等領(lǐng)域帶動(dòng)著信息技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)在設(shè)計(jì)、制造、管理等方面都應(yīng)用著信息技術(shù)。在現(xiàn)場機(jī)械加工過程中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，創(chuàng)建數(shù)據(jù)化系統(tǒng)可以提高機(jī)械制造數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性。在對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)分析的基礎(chǔ)下，著重闡述大數(shù)據(jù)處理在機(jī)械制造的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)字化制造；信息化管理；機(jī)械制造

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

1.1 大數(shù)據(jù)的定義

大數(shù)據(jù)就是由數(shù)量龐大、類型眾多、結(jié)構(gòu)繁雜數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合，是基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)整合與應(yīng)用模式，可以經(jīng)過數(shù)據(jù)的集成共享和挖掘，形成強(qiáng)大的智力資源。大數(shù)據(jù)需要在一種新的處理模式下才可以展現(xiàn)出更加正確的決策力、敏銳的洞察力，從而形成高利用率的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。總之，大數(shù)據(jù)技術(shù)就是從類型眾多的數(shù)據(jù)中，準(zhǔn)確有效地挖掘到有價(jià)值信息的科學(xué)技術(shù)。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)的構(gòu)成

大數(shù)據(jù)技術(shù)由以下四種技術(shù)構(gòu)成：大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)。大數(shù)據(jù)的龐大數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理能力，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)能處理幾乎各種類型的海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)將幫助人們從大體量、高復(fù)雜的數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息；數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)技術(shù)，將數(shù)據(jù)換為圖像的形式。從大數(shù)據(jù)的定義和技術(shù)層面可以看出，一臺(tái)計(jì)算機(jī)無法處理大數(shù)據(jù)的信息量，必須采用分布式計(jì)算架構(gòu)如圖1所示。

分布式計(jì)算機(jī)架構(gòu)是借助云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲(chǔ)和虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)的挖掘。迫于社會(huì)生活生產(chǎn)的需要，大數(shù)據(jù)將是與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能制造并行發(fā)展的跨世紀(jì)的技術(shù)革命。

1.3 大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

國際數(shù)據(jù)公司（IDC）認(rèn)為，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)滿足三個(gè)“V”特點(diǎn)：多樣性（variety）、大容量（volume）和時(shí)效性（velocity）。多樣性是指數(shù)據(jù)的類型眾多；大容量是指需要挖掘的大數(shù)據(jù)擁有非常巨大的數(shù)據(jù)量；時(shí)效性則是指數(shù)據(jù)處理能在較短的時(shí)間內(nèi)完成，要求具有快速處理數(shù)據(jù)能力。隨后又加上了一個(gè)“V”特點(diǎn)：Veracity（精確性），準(zhǔn)確性是指在眾多的數(shù)據(jù)量中能夠精準(zhǔn)查詢到自己所需要的數(shù)據(jù)。

2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用在機(jī)械制造模式的研究

基于上述大數(shù)據(jù)技術(shù)分析以及機(jī)械制造行業(yè)目前存在由于工作環(huán)境惡劣、經(jīng)常性的超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致生產(chǎn)事故頻繁出現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的有效管理，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行完備的實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能診斷，應(yīng)該最大程度地為機(jī)械制造企業(yè)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的平臺(tái)如圖2所示。

2.1 基于大數(shù)據(jù)的機(jī)械制造實(shí)施步驟

（1）盡可能在每個(gè)機(jī)械制造設(shè)備上安裝GPS（這里GPS可以毫秒級(jí)采集信息，根據(jù)終端的數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)在顯示屏上提示機(jī)床各類異常情況）和各種傳感器，對(duì)機(jī)床工作時(shí)間和狀況等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

（2）經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)和智能控制系統(tǒng)的處理傳送到中央控制室，

并且為滿足大數(shù)據(jù)量的快速存取與數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)將建立公共數(shù)據(jù)庫，對(duì)機(jī)械制造相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總、分析和處理。

（3）公共數(shù)據(jù)庫包括機(jī)械制造詳細(xì)的工況信息、報(bào)警信息、故障信息、定位信息、維修信息等。建立以公共數(shù)據(jù)庫為核心的機(jī)械制造智能控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確提供實(shí)時(shí)機(jī)械設(shè)備的工作畫面，進(jìn)而為故障診斷、高效節(jié)能、決策提供依據(jù)。

（4）基于大數(shù)據(jù)在機(jī)械制造模式，身在中央控制室的工作人員可以在顯示屏了解到機(jī)械制造的各環(huán)節(jié)情況。在公共數(shù)據(jù)庫中可以收集更多的數(shù)據(jù)，從中獲取有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。如：一臺(tái)機(jī)器當(dāng)天生產(chǎn)了多少零件，在機(jī)械加工過程中出現(xiàn)哪些異常，什么時(shí)候在哪種模式下使用了機(jī)械制造設(shè)備，甚至如果能知道機(jī)器設(shè)備詳細(xì)的工況信息和準(zhǔn)確的工作時(shí)間，那么就能預(yù)先確定將要損壞的零部件，這樣可以提高生產(chǎn)效率。

2.2 大數(shù)據(jù)在機(jī)械制造模式的應(yīng)用展望

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，世界上出現(xiàn)了無人工廠，無人工廠是指工廠里所有的生產(chǎn)活動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制，生產(chǎn)線上不需要人們而是機(jī)器人進(jìn)行工作的工廠。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)技術(shù)將可以在無人工廠得以充分應(yīng)用。

大數(shù)據(jù)的最終意義在于獲得提升洞察力的能力和價(jià)值，機(jī)械制造業(yè)應(yīng)會(huì)依靠洞悉數(shù)據(jù)中的信息更加了解自己，也更加了解客戶。在龐大的數(shù)據(jù)庫中挖掘出自己的發(fā)展走向和客戶的需求，搭建出云制造平臺(tái)，根據(jù)客戶的需求，真正實(shí)現(xiàn)“私人定制”的目的，從而提高企業(yè)適應(yīng)市場的能力，為機(jī)械制造業(yè)的未來發(fā)展?fàn)幦「嗟闹鲃?dòng)權(quán)。

2.3 應(yīng)該注意的問題

（1）大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和理解問題。由于大數(shù)據(jù)數(shù)量巨大、種類繁多的特點(diǎn)，當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力有限，應(yīng)該如何存儲(chǔ)、分析和理解這些數(shù)據(jù)，甚至如何在大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)挖掘到有價(jià)值的部分，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞給有需求的人手中。

（2）大數(shù)據(jù)的安全問題。每個(gè)企業(yè)都有自己的商業(yè)機(jī)密，機(jī)械制造企業(yè)也不例外。在龐大的數(shù)據(jù)中捕捉有用東西的同時(shí)，經(jīng)常會(huì)暴露出自己的隱私，此時(shí)大數(shù)據(jù)的訪問安全問題是企業(yè)面臨最大的挑戰(zhàn)。

（3）大數(shù)據(jù)分析人才缺乏問題。我們周圍充斥著各種各樣的數(shù)據(jù)信息，需要新一代的數(shù)據(jù)分析人才來收集、分析大數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化成便于人們理解的信息。目前大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問題，有意識(shí)培養(yǎng)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析人才，為自己的企業(yè)發(fā)展服務(wù)。

3 結(jié)束語

在大數(shù)據(jù)的時(shí)代里，機(jī)械制造企業(yè)在日益激烈的市場競爭環(huán)境下，面對(duì)大量復(fù)雜多變的信息數(shù)據(jù)，需要引進(jìn)其他領(lǐng)域現(xiàn)有的成熟技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)在機(jī)械制造的應(yīng)用。這樣在采集到的大數(shù)據(jù)中挖掘出對(duì)企業(yè)真正有價(jià)值的數(shù)據(jù)內(nèi)容，科學(xué)引導(dǎo)機(jī)械企業(yè)未來的發(fā)展，提升自己的競爭力和技術(shù)水平。

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作者簡介：李思良（2001，10-），男，山東省滕州市，山東省滕州市第一中學(xué)。