大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)46.ppt

1、化學(xué)工業(yè)4.0,大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn),提 要,1、工業(yè)4.0模式的提出,2、化學(xué)工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn),3、化學(xué)工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的關(guān)鍵技術(shù),5、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),蒸汽機(jī)突破了人類(lèi)的體能極限，開(kāi)啟了工業(yè)化進(jìn)程。 電氣化奠定了規(guī)模實(shí)踐的基礎(chǔ)，由此誕生了現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。 電子與信息技術(shù)推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)入了自動(dòng)化文明。,1、工業(yè)4.0模式的提出,至今，人類(lèi)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(kāi) - 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、精細(xì)化 互聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用，改變的不只是社交與娛樂(lè)方式，更是持續(xù)迭代衍進(jìn)的商業(yè)模式與價(jià)值。 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）出現(xiàn)的意義在于重新

2、定義了人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)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(jìn)入21世紀(jì)以后：,1、工業(yè)4.0模式的提出,美國(guó)通用電氣等提出了工業(yè)互聯(lián)概念（Industrial Internet）。 中國(guó)提出“兩化融合” （the merge of industrialization and information）。 德國(guó)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(shí)過(guò)程（The Real World）相融合，通過(guò)計(jì)算、自主控制和物聯(lián)網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)），把人、裝置、資源和信息融合一體，實(shí)現(xiàn)更高

3、的生產(chǎn)效率、更快速的市場(chǎng)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(gè)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(jī)互動(dòng)，生產(chǎn)物流優(yōu)化集成。 裝置：基于生產(chǎn)價(jià)值鏈集成，柔性化，可實(shí)現(xiàn)自組織。 管理：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)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(guó)的通用電氣、波音；德國(guó)的博世、奔馳、SAP；中國(guó)的格力、三一、沈陽(yáng)機(jī)床廠等企業(yè)開(kāi)展了各自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下新型工業(yè)模式的探索。,例如：

4、,1、工業(yè)4.0模式的提出,特斯拉踢開(kāi)了傳統(tǒng)制造業(yè)大門(mén)，蘋(píng)果、小米，誰(shuí)是下一個(gè)？,例如：,面對(duì)洶涌而至的智能原料、智能制造和智能產(chǎn)品，未來(lái)學(xué)家開(kāi)始擔(dān)心人類(lèi)能否應(yīng)對(duì)自作聰明所帶來(lái)的后果： 0和1或許真正無(wú)情地顛覆人類(lèi)5000年文明史以來(lái)的社會(huì)組織形式、生活方式以及生產(chǎn)方式。 未來(lái)，統(tǒng)治世界的是人，還是機(jī)器人？,1、工業(yè)4.0模式的提出,一直以來(lái)，化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出兩大發(fā)展趨勢(shì)： 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(dǎo)向性的化工產(chǎn)業(yè)，集中度越來(lái)越高。 另一方面是在市場(chǎng)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(xì)分化趨勢(shì)更加顯著。,2、

5、化學(xué)工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn),我們?cè)?jīng)認(rèn)為：,2、化學(xué)工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn),1）化學(xué)工業(yè)在全球范圍內(nèi)遷移,2）更嚴(yán)格的健康、安全與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),3）綠色導(dǎo)向的化學(xué)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(gè)很有前景的工業(yè)新范式,2、化學(xué)工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn),因此：,化學(xué)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(wú)縫連接，將市場(chǎng)終端需求與制造過(guò)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程的最優(yōu)化和智能化。過(guò)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(xué)工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式,1）由過(guò)程集成到“供應(yīng)鏈網(wǎng)”整合,3、化學(xué)工業(yè)4.0 智能工業(yè)的新范式

6、,化學(xué)工業(yè)4.0的目標(biāo)與任務(wù),2）規(guī)?；?柔性化,3）制造&服務(wù),4）智慧工廠,大數(shù)據(jù)是化學(xué)工業(yè)4.0的資源基礎(chǔ)。,4、化學(xué)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(jiǎn)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(jì)方法和軟件工具，無(wú)法在合理的時(shí)間內(nèi)完成采集、管理、處理并形成能幫助人們進(jìn)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(yùn)行實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)集成化、智能化、優(yōu)化重構(gòu)的重要基礎(chǔ)，能識(shí)別并幫助處理

7、過(guò)程中的異常，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)和在線優(yōu)化。,4、化學(xué)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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),大數(shù)據(jù)對(duì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)最大的改變是: 放棄對(duì)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(qiáng)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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（1）新產(chǎn)品、新工藝的開(kāi)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(huà)物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，科學(xué)家與工程師們可以更好的規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方案，更科學(xué)地分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。,4.2 大數(shù)據(jù)能做

8、什么？,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（1）新產(chǎn)品、新工藝的開(kāi)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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（2）平滑且動(dòng)態(tài)優(yōu)化的制造過(guò)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?xí)x設(shè)計(jì)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(biāo)的平滑且動(dòng)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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（2）平滑且動(dòng)態(tài)優(yōu)化的制造過(guò)程,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,例：基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)流程模擬 在線模擬優(yōu)化,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（3）設(shè)備

9、保全與更新 大數(shù)據(jù)幫助建立綜合設(shè)備機(jī)械性能、工藝參數(shù)、操作規(guī)范、潤(rùn)滑保養(yǎng)、生產(chǎn)能力、維護(hù)成本等因素的設(shè)備可靠性以及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)模型，使設(shè)備管理到達(dá)一個(gè)科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化的高度,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,4、化學(xué)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(shí)的設(shè)備集成管理平臺(tái),4、化學(xué)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(píng)估、分類(lèi)，并提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，因而異常消除過(guò)程從單純的經(jīng)驗(yàn)判斷、儀器監(jiān)測(cè)，發(fā)展到智能化、程序化和自動(dòng)化。,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（4）異常診

10、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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（5）健康、安全、環(huán)境評(píng)價(jià)體系 大數(shù)據(jù)幫助建立基于HSE標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)效益最優(yōu)化的評(píng)價(jià)模型和過(guò)程技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型，在線完成生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性狀態(tài)和安全等級(jí)評(píng)價(jià)，提出適當(dāng)、可靠、經(jīng)濟(jì)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(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（5）HSE評(píng)價(jià)體系,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,例：面向過(guò)程的危險(xiǎn)源辨識(shí)及可操作性評(píng)價(jià)系統(tǒng)（HAZOP）,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（6）市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)與客戶關(guān)系 大數(shù)據(jù)模擬產(chǎn)品的市場(chǎng)供需平衡，掌握用戶的行為準(zhǔn)

11、則與價(jià)值體系，實(shí)現(xiàn)商業(yè)智能化，在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中取得主動(dòng)的地位。,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（6）市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)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(shí)管理的CRM,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（7）基于BI的過(guò)程決策 化工生產(chǎn)過(guò)程對(duì)于裝置及外供條件的依賴度較大，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性、均衡性、滿負(fù)荷性又是影響其經(jīng)營(yíng)效果的重要因素，這是一對(duì)結(jié)構(gòu)性矛盾，大數(shù)據(jù)幫助決策者在諸多約束下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度，將決策者的經(jīng)驗(yàn)與智慧模型化是關(guān)鍵。,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,4、化學(xué)工業(yè)4.0 的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ),（7）基于BI的過(guò)程決策,4.2 大數(shù)據(jù)能做什么？,例

12、：大數(shù)據(jù)條件下BI對(duì)業(yè)務(wù)的在線支持,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(chǔ) 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) CPS平臺(tái),1）數(shù)據(jù)抽取 化學(xué)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(xué)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 & smooth） 柔性&精良（flexible &lean） 基于云計(jì)算（Cloud Computing）,1）數(shù)據(jù)抽取 化學(xué)工業(yè)的CPS架構(gòu),5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ),化學(xué)工業(yè)CPS平臺(tái)的特點(diǎn), 大數(shù)據(jù)技術(shù)。 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)。 過(guò)程模型化和模

13、擬技術(shù)。 異常識(shí)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(guò)程系統(tǒng)(FCMS，F(xiàn)lexible Chemical Manufacturing System) 強(qiáng)調(diào)以客戶為中心，由多個(gè)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(jìn)行調(diào)整，解決多品種批量生產(chǎn)模式中的效率瓶頸問(wèn)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(shí)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(tái)。當(dāng)然實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)系統(tǒng)柔性仍然是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。 數(shù)字化技術(shù)。 柔性化設(shè)計(jì)理論和技術(shù)。