■ 文/沈春鋒

沈春鋒,上海寶信軟件股份有限公司高級技術總監(jiān)。

應用大數據技術，改造現有的工業(yè)信息化系統(tǒng)，從而實現柔性制造，滿足用戶個性化需求，將是未來一段時期內工業(yè)制造轉型升級的方向。

多年來，企業(yè)發(fā)展都是采用傳統(tǒng)工業(yè)信息化分層架構體系。工業(yè)4.0時代，規(guī)?；a模式的局限性日益顯現，柔性生產要求越來越高。這種情況下，傳統(tǒng)分層架構的缺點暴露出來：大量底層數據在逐層上傳過程中被丟棄，導致在后期進行故障診斷和流程優(yōu)化時，缺乏完整的數據支撐 ；同級或周邊系統(tǒng)無法直接分享數據，需要經過上位系統(tǒng)周轉，數據價值未得到充分發(fā)揮 ；上位系統(tǒng)基于數據的決策只能以非實時的方式逐級下達并執(zhí)行，難以實現實時智能控制。

要徹底解決傳統(tǒng)分層架構的不足，就需要將整個信息系統(tǒng)由分層多級數據傳輸的模式，改造為扁平化的架構，實現全流程、全工序的數據貫通與共享，真正達到工業(yè)4.0提倡的柔性制造和快速響應要求。

近十幾年來，IT技術獲得了極大的發(fā)展。首先，基于x86架構的通用PC服務器計算能力越來越強，小型機正逐步被成本更低廉、生態(tài)更成熟的x86服務器所取代。其次，開源社區(qū)得到了更多IT公司的支持，獲得了蓬勃的發(fā)展。從開源社區(qū)涌現出了一大批功能完善的開源軟件，包括虛擬化、消息中間件、數據庫、前端展示技術等。再者，以Hadoop和Spark為代表的分布式數據處理平臺日益成熟，其功能和穩(wěn)定性已具備應用于生產環(huán)境的條件。

技術的成熟和架構演化的需求不謀而合，信息化系統(tǒng)建設“去IOE化”（“IOE”分別指IBM的小型機、Oracle數據庫、EMC存儲設備）運動轟轟烈烈，寶信軟件也開始著手基于普通PC服務器集群，借助開源分布式的存儲、計算技術，構建新一代的工業(yè)信息系統(tǒng)。目標是以真正具備分布式架構、高可用性、橫向擴展能力的統(tǒng)一的數據平臺為核心，實現企業(yè)數據資源的高效整合。

1+N模式契合公司組織架構

寶信軟件基于自身多年的平臺產品研發(fā)經驗和深厚的行業(yè)應用背景，采用1+N模式推動工業(yè)大數據應用落地。1+N模式的“1”就是1個大數據平臺，“N”就是寶信軟件擅長的N個行業(yè)領域，主要包括冶金、交通、能源、化工等。1+N模式與寶信軟件“產品研發(fā)中心+行業(yè)事業(yè)部制”的組織架構設置非常契合，推動了工業(yè)大數據在各行業(yè)迅速形成示范應用并全面推廣。

1+N模式中，首先要有1個大數據平臺產品。如果白手起家，從無到有地開發(fā)一個大數據平臺產品，必然是一個費時費力的浩大工程?，F在瞬息萬變的市場要求首先是“快”，為了把握先機，寶信軟件經過充分調研和技術分析，最終在開源軟件基礎上快速打造了工業(yè)大數據平臺產品xInsight。研發(fā)不到一年時間，xInsight就推出了第一個發(fā)布版本，此后，xInsight每個季度都會推出一個正式的發(fā)布版本，平臺產品功能也日趨豐富完善。

xInsight產品研發(fā)始終堅持功能特性設計必須滿足工業(yè)大數據應用場景的需求?？紤]到與同類企業(yè)產品的差異化競爭優(yōu)勢，xInsight充分汲取了寶信軟件在工業(yè)物聯網領域的技術經驗，面向數據全生命周期管理形成了數據接入、存儲、分析和展示的端到端完整解決方案?？紤]到工業(yè)應用場景下企業(yè)對數據安全保密的要求，xInsight并沒有強行推進公有云的建設，而是根據企業(yè)實際需要，致力于幫助企業(yè)建設私有云或者混合云。正是考慮到這些工業(yè)大數據應用場景的差異性，并將之糅合進xInsight產品的功能特性設計中，才使得xInsight一經推出，就在工業(yè)大數據領域獲得了廣泛贊譽。

xInsight項目應用案例

目前，xInsight正用于寶鋼股份熱軋1580智能車間改造項目。作為鋼鐵業(yè)唯一正式入圍工業(yè)和信息化部《2015年智能制造試點示范專項行動實施方案》試點示范的項目。借助于xInsight，1580熱軋項目計劃打造一個符合工業(yè)4.0信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems，CPS）理念，基于多源數據融合的可視化虛擬工廠。利用大數據平臺的分布式海量數據存儲和處理能力，綜合匯聚各類信息資源，整合上層的經營管理信息與制造現場的過程信息，實現集中監(jiān)控、互聯互通，建立分廠級智能運營和輔助決策平臺。通過構建虛擬現實系統(tǒng)，實現虛擬與實際系統(tǒng)的映射，探索熱軋?zhí)摂M制造的新途徑。

1580熱軋項目采用了先進節(jié)能裝備與技術，利用大數據平臺的優(yōu)勢可在更廣的范圍內，根據生產實際實現供能與用能的自動匹配控制，做到能源精細化管理，實現部門、作業(yè)區(qū)直至每塊帶鋼的能耗跟蹤與預算管理。

利用大數據平臺的時序數據存儲和分析功能，項目還可實現裝備在線診斷與預測性維護。通過設備狀態(tài)數據及相關信息的實時采集，并將設備狀態(tài)數據與生產過程數據結合，形成基于模型的預警分析和綜合分析，提供實時、準確的設備狀態(tài)信息及對策支持，為設備管理人員提供技術支撐。裝備的在線診斷和預測性維護，改變了以往周期性的設備點檢和更換，在降低成本的同時，使設備狀態(tài)的維護有了更可靠的數據依據。

大數據平臺的智能算法和自學習能力，可以為生產的柔性制造建立優(yōu)化模型和新產品開發(fā)模型，在更大范圍數據的支撐下，實現知識推理，彌補現有模型的不足。

此外，xInsight還可以與新產品開發(fā)全生命周期管理系統(tǒng)相關聯，根據其要求進行新產品工藝參數的計算。

通過應用xInsight大數據平臺，新的1580智能車間將以工業(yè)互聯網數據集成、混合模型與數據分析、多目標交互優(yōu)化、智能機器人等為支撐技術，通過無人化板坯庫、全流程質量監(jiān)控、智能點檢、機器人應用等，就熱軋產線開展智能化車間的探索與實踐，在工藝控制、物質能源協同化、勞動效率提升等多個領域，實現管控智能化、預測預警前瞻應變、業(yè)務協同多目標優(yōu)化等的智能化應用，提升產線的制造穩(wěn)定性和靈活性，降低制造成本。

大數據技術面臨挑戰(zhàn)

應用大數據技術，改造現有的工業(yè)信息化系統(tǒng)，從而實現柔性制造，滿足用戶個性化需求，將是未來一段時期內工業(yè)制造轉型升級的方向。雖然大數據技術能給企業(yè)帶來巨大收益，但是在具體的實施過程中，仍然面臨不小的挑戰(zhàn)。

首先，企業(yè)信息化建設，不能拋棄所有已經具有并實際運行多年的系統(tǒng)資產和知識資產，而需要在集成存量資產的基礎上，進一步提升和優(yōu)化。這就面臨與原有系統(tǒng)數據集成時數據接入、標準規(guī)范的統(tǒng)一、在線流程的無縫對接等諸多問題。

其次，應用大數據技術無法對原系統(tǒng)進行簡單堆砌。企業(yè)的數據和系統(tǒng)資產，都帶有不同時代管理水平和技術特征的深刻烙印，會形成若干數據孤島和孤島型的系統(tǒng)，已經集成的系統(tǒng)也存在諸多瓶頸環(huán)節(jié)。因此，大數據的應用和建設要伴隨著新技術的運用，對原有系統(tǒng)資產進行優(yōu)化。

最后，應用大數據平臺和技術更需要關注細節(jié)。大數據的建設不是轟轟烈烈的運動，而是一個拾遺補闕的過程，在修修補補中達到目標，這個過程需要不斷地積累數據，通過數據的運用實現知識的挖掘和沉淀，形成企業(yè)特有的運營和創(chuàng)新能力。