工业大数据技术与应用白皮书

中国工业大数据技术与应用白皮书序言：拥抱工业大数据时代的到来当前，以大数据、云计算、移动互联网等为代表的新一轮科技革命席卷全球，正在构筑信息互通、资源共享、能力协同、开放合作的制造业新体系，极大地扩展了制造业创新与发展空间。新一代信息通信技术的发展驱动制造业迈向转型升级的新阶段——数据驱动的新阶段，这是新的技术条件下制造业生产全流程、全产业链、产品全生命周期的数据可获取、可分析、可执行的必然结果，也是制造业隐性知识显性化不断取得突破的内在要求。习近平总书记强调，“要着力推动互联网与实体经济深度融合发展，以信息流带动技术流、资金流、人才流、物资流，促进资源配置优化，促进全要素生产率提升”。习总书记这段话深刻阐释了互联网与实体经济的关系，阐释了以互联网为代表的新一代信息通信技术融合创新推动实体经济转型升级的内在机理，也充分体现了工业大数据作为一种新的资产、资源和生产要素，在制造业创新发展中的作用。可以从三方面来理解。首先，资源优化是目标。新一代信息通信技术与制造业融合主要动力和核心目标就是不断优化制造资源的配置效率，就是要实现更好的质量、更低的成本、更快的交付、更多的满意度，就是要提高制造业全要素生产率。从企业竞争的角度来看，企业是一种配置社会资源的组织，是通过对社会资本、人才、设备、土地、技术等资源进行组合配置来塑造企业竞争能力的组织，是一个通过产品和服务满足客户需求的组织，企业之间竞争的本质是资源配置效率的竞争，这是任何一个时代技术创新应用永恒追求的目标。其次，数据流动是关键。新一代信息通信技术是如何优化制造资源配置效率？信息流是如何带动技术流、资金流、人才流、物资流？关键是数据流动。从数据流动的视角来看，数字化解决了“有数据”的问题，网络化解决了“能流动”的问题，智能化要解决数据“自动流动”的问题，即能够把正确的数据在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器，能够把海量的工业数据转化为信息，信息转化为知识，知识转化为科学决策，以应对和解决制造过程的复杂性和不确定性等问题，在这一过程中不断提高制造资源的配置效率。第三，工业软件是核心。工业大数据的核心在于应用，在于优化资源配置效率，其关键在于，数据如何转化为信息，信息如何转化为知识，知识如何转化为决策，其背后都有赖于软件,软件是人类隐性知识显性化的载体，软件构建了一套数据如何流动的规则体系，正是这套规则体系确保了正确的数据能够在正确的时间以正确的方式传递给正确的人和机器。工业软件作为一种工具、要素和载体，为制造业建立了一套信息空间与物理空间的闭环赋能体系，实现了物质生产运行规律的模型化、代码化、软件化，使制造过程在虚拟世界实现快速迭代和持续优化，并不断优化物质世界的运行。《工业大数据技术与应用白皮书》的形成，是工业互联网产业联盟对新形势下工业大数据应用需求、技术演进和实施策略的阶段性提炼和总结，希望与业界分享，共同推动我国工业大数据产业进步、应用繁荣。是为序。安筱鹏2017年6月27日编写说明工业大数据是工业领域相关数据集的总称，是工业互联网的核心，是工业智能化发展的基础原料。《中国制造2025》规划中明确指出，工业大数据是我国制造业转型升级的重要战略资源。为此，在工业互联网产业联盟的指导下，总体组下辖的工业大数据特设组主持编写了这本《工业大数据技术与应用白皮书》。以“做有用的白皮书”为根本出发点，本书努力回答，工业大数据是什么？从哪里来？到哪里去？如何管理？如何分析？如何应用？等基本问题。第1章重点阐述工业大数据的概念、价值和历史由来；第2章重点介绍工业大数据的典型应用场景；第3、4章分别从业务和技术两个角度探讨了工业大数据的实施路径和系统架构；第5、6章介绍了工业大数据管理与分析的关键技术；第7章介绍了我国工业大数据典型应用案例；第8章展望了我国工业大数据的未来愿景。本书成稿过程中得到了全联盟成员的大力支持，特别是在征集工业大数据应用案例过程中，联盟相关企业结合自身业务痛点深入分析总结了工业大数据应用过程中的做法和经验，为本书观点的形成与落地提供了实践支撑。本书由工业大数据特设组组长单位清华大学与副组长单位中国信息通信研究院牵头编写。特别感谢清华大学孙家广院士、航天科工李伯虎院士、工信部信软司安筱鹏副司长、中国信息通信研究院余晓晖总工、中国宝武集团研究院郭朝晖首席给予的全面指导与帮助。同时国务院发展研究中心产业经济研究部王晓明主任、中电湘计海盾周翔总经理、东方电气集团张启德首席、北京兮易信息技术有限公司颜强等在本书成稿过程中也提出了许多建设性意见，在此一并致谢。当前，工业大数据仍处在高速发展的历史阶段，其概念内涵、技术方法、价值创造模式还在不断创新演化之中，由于时间和水平所限，本书还存在着许多缺点和不足，期待联盟成员和广大读者给予批评指正，以便不断补充完善。牵头编写单位：清华大学，中国信息通信研究院参与编写单位：冶金自动化研究设计院、陕西鼓风机（集团）有限公司、中联重科股份有限公司、中国大唐集团公司、北京工业大数据创新中心有限公司、上海仪电显示材料有限公司、东方国信科技股份有限公司、北京北科亿力科技有限公司编写组成员：清华大学：王建民、王晨、刘英博、任艮全中国信息通信研究院：余晓晖、李海花、李铮、魏凯冶金自动化研究设计院：孙彦广、徐化岩陕西鼓风机（集团）有限公司：范骁龙、郎博中联重科股份有限公司：周志忠、傅军中国大唐集团公司：吕庭彦、丁罕北京工业大数据创新中心有限公司：田春华、孙岚、钟虓上海仪电显示材料有限公司：蒋松涛、魏凤荣东方国信科技股份有限公司：石亚奇、刘邦新北京北科亿力科技有限公司：赵宏博、霍守锋目录序言：拥抱工业大数据到来的新时代................................................................................................21工业大数据的概念与价值.............................................................................................................11.1工业大数据的内涵.........................................................................................................................11.1.1工业大数据的定义.................................................................................................................11.1.2工业大数据的空间分布........................................................................................................21.1.3工业大数据的产生主体........................................................................................................21.1.4工业大数据的发展趋势........................................................................................................31.2工业大数据的特点.........................................................................................................................41.2.1工业系统的本质特征............................................................................................................41.2.2工业大数据的4V特征.........................................................................................................61.2.3工业大数据的新特征............................................................................................................81.2.4工业大数据应用特征............................................................................................................91.3工业大数据的创新价值..............................................................................................................121.3.1数据始终影响着人类工业化进程...................................................................................121.3.2数据在信息化过程中发挥着核心作用.........................................................................131.3.3工业大数据是新工业革命的基础动力.........................................................................131.4工业大数据支撑中国制造弯道取直.......................................................................................141.4.1中国是制造大国，但不是制造强国...............................................................................141.4.2工业大数据提升制造智能化水平，推动中国工业升级..........................................151.4.3工业大数据支撑工业互联网发展，促进中国工业转型..........................................161.4.4工业大数据助力中国制造弯道取直...............................................................................172工业大数据典型应用场景...........................................................................................................182.1优化现有业务，实现提质增效................................................................................................182.1.1研发能力提升.............................................................................