大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)

1、化學工業(yè)化學工業(yè)4.04.0大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)提 要 1、工業(yè)4.0模式的提出2、化學工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)3、化學工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式4、化學工業(yè)4.0 的關(guān)鍵技術(shù)5、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 蒸汽機突破了人類的體能極限，開啟了工業(yè)化進程。 電氣化奠定了規(guī)模實踐的基礎(chǔ)，由此誕生了現(xiàn)代化學工業(yè)。 電子與信息技術(shù)推動人類進入了自動化文明。 1、工業(yè)4.0模式的提出至今，人類已有了三次工業(yè)革命： 1、工業(yè)4.0模式的提出 企業(yè)的信息化建設(shè)全面展開 - 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、精細化 互聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用，改變的不只是社交與娛樂方式，更是持續(xù)迭代衍進的商業(yè)模式與價值。 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）出

2、現(xiàn)的意義在于重新定義了人與機器、機器與機器間的交流渠道與模式,也必將豐富人與人之間的交流模式。 智能化成為科技界與工業(yè)界的最新命題 進入21世紀以后： 1、工業(yè)4.0模式的提出 美國通用電氣等提出了工業(yè)互聯(lián)概念（Industrial Internet）。 中國提出“兩化融合” （the merge of industrialization and information）。 德國2012年提出了工業(yè)4.0（Industry 4.0）。 于是： 虛擬全球（Virtual global）與現(xiàn)實過程（The Real World）相融合，通過計算、自主控制和物聯(lián)網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)），把人、裝置、資源和信息融

3、合一體，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率、更快速的市場反應(yīng)以及靈活性。全球化 智能化 綠色化 用戶中心 快捷便利 專業(yè)化 1、工業(yè)4.0模式的提出那么，工業(yè)4.0是什么呢：關(guān)鍵詞：智慧工廠 1、工業(yè)4.0模式的提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)、分布式和智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)。 產(chǎn)品：能感知和通訊其整個供應(yīng)鏈和生命周期中的各種信息 生產(chǎn)：采用數(shù)字技術(shù)，充分人機互動，生產(chǎn)物流優(yōu)化集成。 裝置：基于生產(chǎn)價值鏈集成，柔性化，可實現(xiàn)自組織。 管理：根據(jù)生產(chǎn)實際需求，靈活組織生產(chǎn)方式和流程。 1、工業(yè)4.0模式的提出美國的通用電氣、波音；德國的博世、奔馳、SAP；中國的格力、三一、沈陽機床廠等企業(yè)開展了各自國家標準下新型工業(yè)模式的探索。例

4、如： 1、工業(yè)4.0模式的提出特斯拉踢開了傳統(tǒng)制造業(yè)大門，蘋果、小米，誰是下一個？例如： 面對洶涌而至的智能原料、智能制造和智能產(chǎn)品，未來學家開始擔心人類能否應(yīng)對自作聰明所帶來的后果： 0和1或許真正無情地顛覆人類5000年文明史以來的社會組織形式、生活方式以及生產(chǎn)方式。 未來，統(tǒng)治世界的是人，還是機器人？ 1、工業(yè)4.0模式的提出一直以來，化學工業(yè)呈現(xiàn)出兩大發(fā)展趨勢： 一方面是包括石油、天然氣、新能源、礦產(chǎn)、生物質(zhì)、水資源和煤轉(zhuǎn)化等資源導向性的化工產(chǎn)業(yè)，集中度越來越高。 另一方面是在市場多樣化下，生物、軟固體、功能材料、膜、納米、催化、醫(yī)藥、仿生、基因工程等產(chǎn)品的細分化趨勢更加顯著。 2、化

5、學工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)我們曾經(jīng)認為： 2、化學工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)1）化學工業(yè)在全球范圍內(nèi)遷移2）更嚴格的健康、安全與環(huán)境標準3）綠色導向的化學工業(yè)新技術(shù)4）面向“供應(yīng)鏈網(wǎng)”的產(chǎn)業(yè)集成然而，工業(yè)4.0是一個很有前景的工業(yè)新范式 2、化學工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)因此： 化學工業(yè) 4.0基于物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接，將市場終端需求與制造過程在線集成，并在大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)支持下實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的最優(yōu)化和智能化。過程控制將從嵌入式系統(tǒng)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）。3、化學工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式1）由過程集成到“供應(yīng)鏈網(wǎng)”整合3、化學工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式化學工業(yè)4.0的目標與任

6、務(wù)2）規(guī)?；?amp;柔性化3）制造&服務(wù)4）智慧工廠大數(shù)據(jù)是化學工業(yè)4.0的資源基礎(chǔ)。4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)4.1 什么是大數(shù)據(jù)（BigData） 大數(shù)據(jù)不能簡單理解為數(shù)據(jù)量很大的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大，用目前常規(guī)的統(tǒng)計方法和軟件工具，無法在合理的時間內(nèi)完成采集、管理、處理并形成能幫助人們進行決策的資訊信息。 （MB GB TB PB EB ZB YB BB NB DB ） 化工企業(yè)的大數(shù)據(jù)包括： 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、商業(yè)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、裝置運行實時數(shù)據(jù)、 大數(shù)據(jù)技術(shù)涵蓋企業(yè)全業(yè)務(wù)范圍,是實現(xiàn)集成化、智能化、優(yōu)化重構(gòu)的重要基礎(chǔ)，能識別并幫助處理過程中的異常，實現(xiàn)柔性

7、生產(chǎn)和在線優(yōu)化。4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)4.1 什么是大數(shù)據(jù)（BigData）4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 大數(shù)據(jù)對技術(shù)實現(xiàn)最大的改變是: 放棄對因果關(guān)系的孜孜以求，取而代之的是關(guān)注事務(wù)（事件）之間的相關(guān)關(guān)系，強調(diào)知道“是什么”，而不苛求理論層面上的“為什么”大數(shù)據(jù)把世界拉平了4.1 什么是大數(shù)據(jù)（BigData）4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （1）新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)與優(yōu)化 借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，人們可以從更多側(cè)面刻畫物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的過程，科學家與工程師們可以更好的規(guī)劃實驗方案，更科學地分析、總結(jié)實驗結(jié)果，并更好地指導生產(chǎn)實踐。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基

8、礎(chǔ) （1）新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)與優(yōu)化 4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在某化工企業(yè)新產(chǎn)品研究及工藝優(yōu)化中的應(yīng)用4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （2）平滑且動態(tài)優(yōu)化的制造過程 工況參數(shù)的變化必引起工藝條件調(diào)整，調(diào)整的程度甚至會偏離設(shè)計額定的控制條件，大數(shù)據(jù)可以幫助建立多種工況條件下滿足一定優(yōu)化目標的平滑且動態(tài)優(yōu)化的模型系統(tǒng)與工藝參數(shù)體系。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （2）平滑且動態(tài)優(yōu)化的制造過程 4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：基于實時數(shù)據(jù)的動態(tài)流程模擬 在線模擬優(yōu)化4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （3）設(shè)備保全與更新 大數(shù)據(jù)幫助建立綜合設(shè)備機械性能、工藝參

9、數(shù)、操作規(guī)范、潤滑保養(yǎng)、生產(chǎn)能力、維護成本等因素的設(shè)備可靠性以及經(jīng)濟性評價模型，使設(shè)備管理到達一個科學化、經(jīng)濟化的高度4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （3）設(shè)備保全與更新4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：基于知識的設(shè)備集成管理平臺額定生產(chǎn)運行參數(shù)生產(chǎn)計劃市場需求承諾能力（APC）評價知識庫設(shè)備運行機電、工藝指標設(shè)備運行功能可靠性評價成本效益評價工藝參數(shù)機電參數(shù)過程設(shè)備產(chǎn)品故障診斷4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （4）異常診斷與消除 裝置或質(zhì)量出現(xiàn)異常后，大數(shù)據(jù)幫助快速完成異常的定位、評估、分類，并提出適當?shù)慕鉀Q方案，因而異常消除過程從單純的經(jīng)驗判斷、儀器監(jiān)測，發(fā)展到智能化

10、、程序化和自動化。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （4）異常診斷與消除4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在華新水泥質(zhì)量管理中的應(yīng)用4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （5）健康、安全、環(huán)境評價體系 大數(shù)據(jù)幫助建立基于HSE標準和企業(yè)效益最優(yōu)化的評價模型和過程技術(shù)經(jīng)濟評價模型，在線完成生產(chǎn)系統(tǒng)運行的可靠性狀態(tài)和安全等級評價，提出適當、可靠、經(jīng)濟的應(yīng)急措施規(guī)劃，形成優(yōu)化控制策略。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （5）HSE評價體系4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：面向過程的危險源辨識及可操作性評價系統(tǒng)（HAZOP）4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

11、（6）市場營銷與客戶關(guān)系 大數(shù)據(jù)模擬產(chǎn)品的市場供需平衡，掌握用戶的行為準則與價值體系，實現(xiàn)商業(yè)智能化，在市場的競爭中取得主動的地位。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （6）市場營銷與客戶關(guān)系4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：某化工企業(yè)基于知識管理的CRM4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ) （7）基于BI的過程決策 化工生產(chǎn)過程對于裝置及外供條件的依賴度較大，同時生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、均衡性、滿負荷性又是影響其經(jīng)營效果的重要因素，這是一對結(jié)構(gòu)性矛盾，大數(shù)據(jù)幫助決策者在諸多約束下實現(xiàn)最優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度，將決策者的經(jīng)驗與智慧模型化是關(guān)鍵。4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？4、化學工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基

12、礎(chǔ) （7）基于BI的過程決策4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？例：大數(shù)據(jù)條件下BI對業(yè)務(wù)的在線支持客戶詢價客戶報價最低成本核算報價控制模型過程模型調(diào)用銷售合同最低成本核算工程單BOM、工藝選擇過程模型調(diào)用模型庫算法庫模型庫算法庫成本核算模型校驗、優(yōu)化利潤核算模型校驗、優(yōu)化客戶5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1 大數(shù)據(jù)處理的基本流程 數(shù)據(jù)集成范圍 數(shù)據(jù)校正與壓縮 數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)倉庫 CPS平臺1）數(shù)據(jù)抽取 化學工業(yè)的CPS架構(gòu)5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)1）數(shù)據(jù)抽取 化學工業(yè)的CPS架構(gòu)5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ) 工業(yè)代謝平衡（Industrial metabolism balance） 敏捷&平滑（agile &

13、smooth） 柔性&精良（flexible &lean） 基于云計算（Cloud Computing）1）數(shù)據(jù)抽取 化學工業(yè)的CPS架構(gòu)5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)化學工業(yè)CPS平臺的特點 大數(shù)據(jù)技術(shù)。 數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)。 過程模型化和模擬技術(shù)。 異常識別和診斷技術(shù) 人工智能技術(shù)2）數(shù)據(jù)分析 - 基于CPS的數(shù)字化技術(shù)5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ) 柔性化化工過程系統(tǒng)(FCMS，F(xiàn)lexible Chemical Manufacturing System) ) 強調(diào)以客戶為中心，由多個柔性制造單元構(gòu)成，能根據(jù)產(chǎn)品任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，解決多品種批量生產(chǎn)模式中的效率瓶頸問題 工藝系統(tǒng)柔性化 工藝條件柔性化 產(chǎn)品品種柔性化3）系統(tǒng)應(yīng)用 - 柔性化制造系統(tǒng)5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）以其集成、協(xié)調(diào)、敏捷、智能等特性，是實現(xiàn)多品種、靈活組批、異常偵破與消除，以及生產(chǎn)單元柔性重構(gòu)的重要平臺。當然實現(xiàn)化工生產(chǎn)系統(tǒng)柔性仍然是一個復雜的問題。 數(shù)字化技術(shù)