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“工業大資料”之“華山論劍”——也談工業大資料分析

        工業大資料,伴隨著“大資料”、“雲端計算”、“物聯網”、“人工智慧”等概念的興起而逐漸火了起來。隨之,工業界、投資界、學術界,各界均把目光投向“工業大資料”,國外火,國內也火了起來。但“工業大資料”畢竟不是“商業大資料”,也不是“金融大資料”,似乎也不是純粹的“網際網路大資料”,“工業大資料”分析的主流方法和思路是什麼?本文就淺談一下。本文所談到的“工業大資料”,主要關注的是從各類工業裝置的各種監測資料、執行資料以及其他資料中挖掘價值。

(一)“華山論劍”之工業資料探勘流派

       首先從“華山論劍”之工業資料流派說起。利用工業裝置資料來獲取資訊,其實由來已久,只不過,很多年之前,還不具備大資料的軟硬體條件,那時候,“工業大資料”的一個分支“故障診斷”就已經出現。當年故障診斷中的兩大流派,也演變成了今天“工業大資料”流派中最大的兩大分支,甚至今天開展“工業大資料”業務的各類公司企業,也基本由這兩大流派衍生出來。

       流派一:基於故障機理分析的“工業大資料”挖掘

       該流派進行資料分析的基礎和依據是“因果關係”,也所謂“種瓜得瓜種豆得豆”。其理論基礎之一是“振動學”,由於各類機械裝置一般是動部件,因此,裝置執行時總會產生各類資料,最典型的是振動訊號。由於裝置發生故障時,裝置中部件的結構發生改變,因此,激發的振動形式也會不同。通過分析何種故障激發何種振動,然後分別從各個角度觀察訊號形態,從而判斷出裝置的健康狀態、故障模式等資訊。

       從“醫學”角度講,這類方法的思路更像是“西醫”,及基於解剖學,對各個器官有詳細瞭解,明確各個器官病變會引發的外在特徵,所以,看病可以直接告訴患者具體到哪個器官出了問題。類似的,“基於故障機理分析”的診斷,或者是工業資料探勘,在開展工作之前,一定是對於被監測部件結構、振動方式、故障表現等十分了解,最為有代表性的概念就是“軸承故障特徵頻率”。

       由該流派衍生的“工業大資料”分析企業,主要是傳統的“故障診斷、狀態監測”類企業,或者從事“測控工程”型別的企業。這些企業一般是某一類部件或者裝置的“行家”,對某一類裝置的結構等了如指掌,因此,對這些裝置的監測資料也十分熟悉,業務範圍也是集中於“某類特定裝置”,或“某些特定行業”。

       流派二:基於資料驅動的“工業大資料”挖掘

       該流派進行資料分析的基礎是“模式識別”,所有的分類依據,全部是基於資料本身。其主要思路是把裝置看成一個黑盒子,只需要知道各類故障模式的樣本資料即可。剩下的事情就是從各類模式的資料中提取有效特徵,最終利用特徵進行模式分類即可。也就是說,典型的思路是:獲取資料-特徵提取-模式識別。通過該思路進行工業大資料探勘,甚至不需要知道裝置的組成和結構。開玩笑說:資料驅動流派的俠客,都不知道啥叫“軸承故障特徵頻率”。

       從醫學角度講,這類方法更像是“中醫”。很多老中醫,並不懂什麼“解剖學”、“病理學”,僅僅通過“望聞問切”,即可知道人大概出了什麼問題。所以,從本質講,就是通過人的各種外在表徵,來決定人到底出了什麼問題。類似的,從資料驅動角度講,做資料驅動的俠客,更偏向於資料處理科學家,而不是各個行業的專家,對各類裝置部件的結構稱不上是“精通”。

       由該流派衍生的“工業大資料”分析企業,主要是從事“網際網路大資料”分析的企業,像“工業大資料”、“物聯網”轉型的一些企業,也就是說,這類企業,或多或少的帶有“網際網路基因”,相對而言,這類企業對於“大資料分析”、“雲端計算”、“人工智慧”等手段運用的也比較嫻熟。

(二)“武林高手,各顯神通”各流派之看家絕技

       雖說是“華山論劍”,但各個流派都有自己的看家絕技。展現各家絕技的時候到了。

       基於故障機理分析的“工業大資料”挖掘絕技:明察秋毫,嚴絲合縫。針對某特定裝置,該方法的診斷準確率極高,可以可靠的支援工業企業的執行維護。通過檢視資料,或基於各種分析工具檢視資料,可以“十分準確”的確定裝置出現故障的位置和原因。其針對某種特定裝置或部件的診斷準確性,是“資料驅動”門派望塵莫及的。

       基於資料驅動的“工業大資料”挖掘絕技:有容乃大,海納百川。再說說基於故障機理的分析方法,由於需要明確各種故障的原因和訊號激發形式,一旦裝置過於複雜,或者針對某種大型系統,各種訊號產生“組合爆炸”,此時再去一一對應故障原因,就心有餘而力不足了。但這個時候,“資料驅動”的優勢就顯示出來了,反正是把系統或裝置看成了“黑盒子”,大黑盒子,小黑盒子,都是黑盒子,所以相對而言,“資料驅動”流派可以應對各類複雜系統和裝置,可謂“有容乃大、海納百川”。

(三)“融合大法”之看未來

       哪怕是在醫學界,“中西醫結合”都是一種極好的思路,所謂“融合大法”。類似的,看未來發展趨勢,“工業大資料”分析的流派融合也是未來發展的大趨勢,這也是“工業大資料”分析與其他行業“大資料”分析的不同之處。

       就開展基於“故障機理”進行“工業大資料”分析的企業而言,嘗試引入新的技術,即“大(大資料)智(人工智慧)雲(雲端計算)物(物聯網)移(行動通訊)”,可以有效提升業務範圍,同時將傳統技術更加智慧化,從而降低技術運營成本。

       就開展基於“資料驅動”的“網際網路基因”企業而言,由於“工業大資料”分析不同於其他行業,工業對於“結論”的準確性要求極高,有時候一點點誤差就會造成很大損失,因此,將工業裝置和物件進行有效分類和抽象,選取出典型的裝置類別,進行“機理分析”和“解剖”,進一步提高“結論”有效性,將使得業務工程化水平更上一層樓。

       就“流派融合,相互交流”角度而言,兩類思路的深度融合,在未來將是“工業大資料”分析的“里程碑”式發展機遇,如何做好深度融合,高校和研究所就該多做努力和探索,最終和企業實現“產學研結合”,推動我國“工業大資料”分析技術和水平的發展和提升。