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製造業大數據分析方法

發布時間:2022-07-16 11:13:26

1. 大數據分析方法哪些

1、因子分析方法


所謂因子分析是指研究從變數群中提取共性因子的統計技術。因子分析就是從大量的數據中尋找內在的聯系,減少決策的困難。因子分析的方法約有10多種,如影像分析法,重心法、最大似然法、最小平方法、α抽因法、拉奧典型抽因法等等。


2、回歸分析方法


回歸分析方法就是指研究一個隨機變數Y對另一個(X)或一組變數的相依關系的統計分析方法。回歸分析是確定兩種或兩種以上變數間相互依賴的定量關系的一種統計分析方法。回歸分析方法運用十分廣泛,回歸分析按照涉及的自變數的多少,可分為一元回歸分析和多元回歸分析;按照自變數和因變數之間的關系類型,可分為線性回歸分析和非線性回歸分析。


3、相關分析方法


相關分析是研究現象之間是否存在某種依存關系,並對具體有依存關系的現象探討其相關方向以及相關程度。相關關系是一種非確定性的關系。


4、聚類分析方法


聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組成為由類似的對象組成的多個類的分析過程。聚類是將數據分類到不同的類或者簇這樣的一個過程,所以同一個簇中的對象有很大的相似性,而不同簇間的對象有很大的相異性。聚類分析是一種探索性的分析,在分類的過程中,不需要事先給出一個分類的標准,聚類分析能夠從樣本數據出發,自動進行分類。


5、方差分析方法


方差數據方法就是用於兩個及兩個以上樣本均數差別的顯著性檢驗。由於各種因素的影響,研究所得的數據呈現波動狀。方差分析是從觀測變數的方差入手,研究諸多控制變數中哪些變數是對觀測變數有顯著影響的變數。


6、對應分析方法


對應分析是通過分析由定性變數構成的交互匯總表來揭示變數間的聯系。可以揭示同一變數的各個類別之間的差異,以及不同變數各個類別之間的對應關系。對應分析的基本思想是將一個聯列表的行和列中各元素的比例結構以點的形式在較低維的空間中表示出來。

2. 工業製造大數據分析

工業製造大數據分析
大數據不僅僅是大量的數據的堆積。大數據的重要屬性之一,是人們設法收集並弄清楚不斷變化的數據類型。如果只是大量採集同一類型的數據,再大的數據量都不能稱之為大數據。
如何實現智能製造是大家都關心的問題。從哈佛商學院的邁克爾·波特到賓夕法尼亞大學沃頓商學院,有一個普遍的共識,即數字化轉型是智能製造實現的途徑。重要的是,這個共識也來自於眾多的世界級製造業企業與企業家們。
這一共識是基於無數技術趨勢的融合,例如,物聯網、賽博系統(CPS)、工業物聯網、移動技術、人工智慧、雲計算、虛擬/虛擬增強現實(VR/AR),以及大數據分析等。我們一定要保持清醒,不要簡單地認為有了這些技術,未來五年就是製造業的黃金時期。道理很簡單,這個新製造業文化的變革進程是相當復雜和艱難的,沒有行業、企業與用戶的融合推進,無法實現這次變革。數字化轉型不僅僅意味著企業簡單的數字化,而是把數字作為智能製造的核心驅動力,利用數據去整合產業鏈和價值鏈。
自工業革命以來,為了改進運營,製造商一直以來都在有意地採集並存儲數據。隨著時間的推移,數據在製造業分析的需求將越來越大。然而在過去的許多年間,利用數據的根本動因並沒有改變,數據的復雜性增強,數據轉化為情報的能力越來越大。
2012年高德納給出大數據定義,其中特別強調大數據是多樣化信息資產,不僅關注實際數據,更關注大數據處理方法。數據量大小本身並不是判斷大數據價值的核心指標,而數據的實時性和多元性對大數據的定義和價值更具直接的影響。
在討論工業大數據分析的時候,我注意到兩種不同的觀點:
第一種觀點認為,製造業向來都有大數據。幾十年來我們的企業一直在通過歷史記錄、MES、ERP、EAM等各種應用系統採集數據。在部分產業鏈環節,特別在市場營銷方面,大數據算是一個新的熱詞。
第二種觀點認為,從工業大數據角度看,製造業是一個尚未打開的市場或剛剛開啟的市場。存在大量不同類型的數據,但如今它們還未被應用到分析之中。
考慮到這些觀點,面對任何新的市場提法,包括名詞解釋、定義或分析框架,我們始終都應該保持適當的懷疑精神。這里我更多傾向於第二個觀點。我們的製造業的確有「大量數據」,但這並不是我們大多數人從市場上所理解的「大數據」涵義。在搞清楚工業大數據分析之前,我們應該如何定義製造業的大數據?這里可以通過大數據的三個特性,進一步了解大數據的特性。
數據來源
工業大數據的主要來源有兩個,第一是智能設備。普適計算有很大的空間,現代工人可以帶一個普適感應器等設備來參加生產和管理。所以工業數據源是280億左右大量設備之間的關聯,這個是我們未來需要去採集的數據源之一。
第二個數據來源於人類軌跡產生的數據,包括在現代工業製造鏈中,從采購、生產、物流與銷售內部流程以及外部互聯網信息等。通過行為軌跡數據與設備數據的結合,大數據可以幫助我們實現對客戶的分析和挖掘,它的應用場景包括了實時核心交易、服務、後台服務等。
數據關系
數據必須要放到相應的環境中分析,才能了解數據之間的關系。譬如,每一款新機型在交付給航空公司之前都會接受一系列殘酷的飛行測試。極端天氣測試就是測試之一。該測試的目的是為了確保飛機的發動機、材料和控制系統能在極端天氣條件下正常運行。
問題的處理關鍵在於找到可能產生問題的根源,消除已知錯誤,並確保解決方案的可靠有效。一旦找到並確定了根本原因,同時具備了可接受的應急措施,就可把問題當成一個已知錯誤來處理。問題調查的過程一定需要收集所有可用、與事件相關的信息,以確定並消除引起事件和問題的根本原因。數據採集與分析必須要事件/問題發生的環境數據結合。
數據價值
對於數字化轉型,大數據不僅要關注實際數據量的多少,最重要的是關注大數據的處理方法在特定場合的應用,讓數據產生巨大的創新價值。如果離開了收益考慮或投資回報(ROI)的設計,一味尋求大數據,則大數據分析既無法落地也無法為企業創造價值。
工業大數據分析的定義
發動機是飛機的心臟,也是關乎航空安全,生命安全的重中之重。為了實時監控發動機的狀況,現代民航大多安裝了飛機發動機健康管理系統。通過感測器、發射系統、信號接收系統、信號分析系統等方式採集到的數據,會經由飛機通信定址與報告系統,通過甚高頻或者衛星通信傳輸出來,這就是為何GE的發動機監控系統每天會獲取超過1PB數據的原因。
生產執行系統(MES)與飛機發動機健康管理系統如出一轍。我們可以從工廠的生產中,實時採集到海量的流程變數、測量結果等數據。基於大量數據集而生成的報表,或是基礎統計的分析並不足以稱為製造業的大數據分析。
數據類型的多樣性是工業大數據分析的重要屬性
大數據不僅僅是大量的數據的堆積。大數據的重要屬性之一,是人們設法收集並弄清楚不斷變化的數據類型。如果只是大量採集同一類型的數據,再大的數據量都不能稱之為大數據。
例如,生產環境中收集的時間序列模擬流程變數,數據的類型是單一的,很容易建立索引,即使存在千千萬萬,也不足以成為大數據。
數據必須包括高度可變性和種類多樣性。製造工廠中存在無數的大數據應用,但並不包括簡單地分類和展示一連串的流程測量結果,對這些工作,基本的統計展現就可以完成。一些大數據的資料庫或數據湖的構成部分也是文本信息、圖像數據、地理或地質信息和非結構信息,例如,通過社交媒體或其他協作平台獲得的數據類型。
製造業信息結構概括起來分為兩層,一個是管理層,一個是自動化層。從經營管理、生產執行與控制三個緯度來實現決策支持、管理、生產執行、過程式控制制以及設備的連接與感測。製造業中大數據分析是指利用通用的數據模型,將管理層與自動化層的結構性系統數據與非結構性數據結合,進而通過先進的分析工具發現新的洞見。
大數據分析對企業生產智能的意義
製造業創新的核心就是要依託大量的前沿科技。先進的技術是創新的手段。在新技術的支持下,可以通過一體化的製造運作管理系統MOM將企業管理應用系統,例如ERP、EAM等系統與工業自動化的相關系統整合為一體。在一體化製造運作管理的基礎上,我們可以實現集IT+MOM+MES+BI的一體化製造企業信息系統解決方案。
從兩化融合的角度來看,信息系統供應商要從企業的主信息系統提供商(MIV,MainInformation systems Vendor )定位來做好規劃、標准、功能設計、實施策略的統一性工作。協助企業做好風險控制,降低投資,降低操作維護成本,實現企業信息系統全集成。
特別需要注意的是,企業管理信息平台被普遍認為是製造企業管理的集成和儀錶板工具。許多供應商既大量投資其與ERP和自動化系統專有的集成,也投資開放式集成,還投資儀錶板和移動技術,希望隨時隨地為需要正確信息的決策者提供衡量標准。
製造業大數據分析的三種途徑
途徑一,利用開放技術與平台,將任何系統的數據移動到任何其他地方。
製造運作管理系統建設項目是系統工程,不僅僅是一套我們理解的傳統軟體系統,更多的是項目執行和服務的平台。這需要在項目管理與製造企業的策略「客戶服務」上,體現出製造企業的綜合管理能力與軟實力。
整個平台要從前期、工程實施以及售後服務這三個大的階段來架構。在前期規劃中,要重視標准、設計與實施,特別是與管理一體化的信息系統形成統一的對接。有了前期統一規劃的制定,工程實施的環節可把行業的經驗、集成能力、實施能力、軟體開發能力等融合。特別需要在組織上建立和形成超級團隊的制度。而持續服務、長期經營,將物聯網應用融入與「軟體+雲服務」的互聯網+戰略是後續服務的考慮重點。
在製造業大數據分析工作中,必須要加強通過物聯網科技的應用對後續持續服務的支撐作業。通過工業物聯網,實現的及時響應客戶、物聯網軟硬體系統定期巡檢、提供應急備件、提供易耗品、完善應用等功能來加強和鎖定與企業的供應鏈企業之間的長期合作。通過管理平台與物聯網數據,可以持續為客戶提供有價值的服務。
途徑二,投資工廠內外系統架構堆棧中能夠處理結構性和非結構性數據的數據模型。
新技術是創新革命的核心,其中很重要一個特點就是集成,即製造運作管理系統MOM與ERP、EAM、OA、商業分析的集成,包括一鍵登錄、界面集成、消息推送、工作流集成、主數據、應用集成匯流排與平台。
由於這些系統之間主數據全部統一,所有系統之間的數據交互依靠應用系統匯流排進行數據交互,整合了跨系統的業務流程、工作流、服務流程等之後即實現無縫集成和分析。對於企業管理者來說,一鍵登錄後,可以根據不同的崗位,個性化制定並且顯示與管理最相關的必要信息。這就是互聯網所帶給我們的分享思路。
途徑三,通過時間序列、圖像、視頻、機器學習、地理空間、預測模型、優化、模擬和統計過程式控制制等先進的分析工具與製造業企業內的大數據平台結合分析,從而洞見尚未顯現的情況。通過感測器、感應器、傳輸網路和應用軟體等物聯網數據,與管理應用軟體結合起來,將是今後製造業大數據分析的一大方向。
培養企業內部大數據分析專家
作為一個行業,我們需要有機地發展行業特定的大數據分析工具集,這樣才能讓現在的行業專家,從足夠的數據科學中實現數字化轉型。為了推動轉型,我們需要一大批優秀的企業利用這種方法,並向其他人或同行證明其價值。

3. 工業大數據如何改變製造業

工業大數據如何改變製造業
工業大數據是互聯網、大數據和工業產業結合的產物,是中國製造2025、工業互聯網、工業4.0等國家戰略在企業的落腳點。對於製造業而言,了解行業大數據產生的背景,歸納行業大數據的分類和特點,從數據流推動本身價值創造的視角看待、重造工業價值流程,將具有很強的現實意義。
工業大數據如何改變製造業1、精度更高高成功率的製造是製造商的核心競爭力,在大數據出現之前,最好的方法是投資更好的設備,或對員工進行更好的培訓,但都無法太大的減少失敗率帶來的額外損失。然而,使用大數據,製造商可以使用計算機程序來優化流程,並更加巧妙地分析錯誤,從而防止這些錯誤產生。2、產量更高大多數製造商購買原材料並製造成品,他們銷售價格高過製造成本。在該系統中,製造商可以獲得更高的收益(每個成品使用的原材料越少),企業的經營就更有利可圖。新的大數據應用程序使製造商能夠更好地了解其整體產量,並有機會改進其運營方法,生產產品獲得更多的利潤。3、更好的預測製造商可以根據各種情況預先判斷需要生產多少產品,淡季的時候減少生產量,以及在倉庫中的庫存或出貨量。大數據有助於製造商更好地掌握這種供需關系的變化,因此可以在最有價值的生產條件下進行生產。4、預測和判斷蹤供應商的產品優劣製造商也可以使用大數據跟蹤供應商的優劣。例如,如果供應商提供劣質產品比例較高,通過大數據計算證明這些事情,就可以確定選擇新的供應商是否更加具有成本效益。5、更高的可追溯性大數據還使製造商的流程更加透明和可追溯。製造商的原材料在生產過程中以及生產階段有多少損失?給定批次產量多少,目前存儲在哪裡?運送需要多長時間,一旦需要運送,產品在哪裡?大數據可幫製造商跟蹤生產和交付的所有這些階段,並提供對可能效率低的領域的洞察和分析。6、高級自定義工作大數據顯示,通過在以往的努力中獲取數據並創造更好地利用原材料的方法,有可能創建高級定製工作。它也可以幫助製造商採取逆向工程,為熟悉的問題提出新的解決方案。7、投資回報率和運營效率大數據使製造商能夠更深入地了解其運營的真正效率,以及升級時產生的投資回報率(ROI),例如新設備或新的廣告策略。這對製造商意味著什麼?更高的盈利能力傳統製造業受到原材料成本和生產限制等因素的限制,而大數據的降臨,讓每個生產環節得更多的收益,極大的較少了成本,企業主能夠利用這些機會,賺取更多的收入。更大的競爭壓力隨著製造商採用大數據戰略,競爭對手感受到採取類似甚至更好的方法的壓力。越來越多的競爭迫使越來越多的傳統製造商升級內部系統,因此未來的技術發展將會越來越活躍。對新角色的需求精益的數據應用程序對外部人員或不熟悉數據分析的人員來說具有極大的挑戰性。新技術令人印象深刻,但他們要求有足夠知識和經驗的人來實施和管理它們。因此,製造商需要專業的人或者公司來協助完成這些變化。目前來看,越來越多的傳統製造業也隨著大數據的普及在不斷的進行產業升級,在競爭激烈的新時代,大數據給製造業帶來的改變是否會引領新的工業革命呢?這些相信各位看官都已經有了自己的答案

4. 工業大數據應用在哪些方面

工業大數據應用在哪些方面?
1.加速產品創新
 
客戶與工業企業之間的交互和交易行為將產生大量數據,挖掘和分析這些客戶動態數據,能夠幫助客戶參與到產品的需求分析和產品設計等創新活動中,為產品創新作出貢獻。
 
2.產品故障診斷與預測
 
這可以被用於產品售後服務與產品改進。無所不在的感測器、互聯網技術的引入使得產品故障實時診斷變為現實,大數據應用、建模與模擬技術則使得預測動態性成為可能。
 
3.生產線的大數據應用
 
現代化工業製造生產線安裝有數以千計的小型感測器,來探測溫度、壓力、熱能、振動和雜訊。因為每隔幾秒就收集一次數據,利用這些數據可以實現很多形式的分析,包括設備診斷、用電量分析、能耗分析、質量事故分析(包括違反生產規定、零部件故障)等。首先,在生產工藝改進方面,在生產過程中使用這些大數據,就能分析整個生產流程,了解每個環節是如何執行的。
 
4.工業供應鏈分析和優化
 
當前,大數據分析已經是很多電子商務企業提升供應鏈競爭力的重要手段。例如,電子商務企業京東商城,通過大數據提前分析和預測各地商品需求量,從而提高配送和倉儲的效能,保證了次日貨到的客戶體驗。RFID等產品電子標識技術、物聯網技術以及移動互聯網技術能幫助工業企業獲得完整的產品供應鏈的大數據,利用這些數據進行分析,將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降。
 
5.產品銷售預測與需求管理
 
通過大數據來分析當前需求變化和組合形式。大數據是一個很好的銷售分析工具,通過歷史數據的多維度組合,可以看出區域性需求佔比和變化、產品品類的市場受歡迎程度以及最常見的組合形式、消費者的層次等,以此來調整產品策略和鋪貨策略。
 
6.生產計劃與排程
 
製造業面對多品種小批量的生產模式,數據的精細化自動及時方便的採集(MES/DCS)及多變性導致數據劇烈增大,再加上十幾年的信息化的歷史數據,對於需要快速響應的APS來說,是一個巨大的挑戰。
 
大數據可以給予我們更詳細的數據信息,發現歷史預測與實際的偏差概率,考慮產能約束、人員技能約束、物料可用約束、工裝模具約束,通過智能的優化演算法,制定預計劃排產,並監控計劃與現場實際的偏差,動態的調整計劃排產。
 
幫我們規避「畫像」的缺陷,直接將群體特徵直接強加給個體(工作中心數據直接改變為具體一個設備、人員、模具等數據)。通過數據的關聯分析並監控它,我們就能計劃未來。雖然,大數據略有瑕疵,只要得到合理的應用,大數據會變成我們強大的武器。當年,福特問大數據的客戶需求是什麼?而回答是「一匹更快的馬」,而不是現在已經普及的汽車。所以,在大數據的世界裡,創意、直覺、冒險精神和知識野心尤為重要。
 
7.產品質量管理與分析
 
傳統的製造業正面臨著大數據的沖擊,在產品研發、工藝設計、質量管理、生產運營等各方面都迫切期待著有創新方法的誕生,來應對工業背景下的大數據挑戰。例如在半導體行業,晶元在生產過程中會經歷許多次摻雜、增層、光刻和熱處理等復雜的工藝製程,每一步都必須達到極其苛刻的物理特性要求,高度自動化的設備在加工產品的同時,也同步生成了龐大的檢測結果。

5. 大數據分析的基本方法有哪些

1.可視化分析


不管是對數據分析專家還是普通用戶,數據可視化是數據分析工具最基本的要求。可視化可以直觀的展示數據,讓數據自己說話,讓觀眾聽到結果。


2. 數據挖掘演算法


可視化是給人看的,數據挖掘就是給機器看的。集群、分割、孤立點分析還有其他的演算法讓我們深入數據內部,挖掘價值。這些演算法不僅要處理大數據的量,也要處理大數據的速度。


3. 預測性分析能力


數據挖掘可以讓分析員更好的理解數據,而預測性分析可以讓分析員根據可視化分析和數據挖掘的結果做出一些預測性的判斷。


4. 語義引擎


由於非結構化數據的多樣性帶來了數據分析的新的挑戰,需要一系列的工具去解析,提取,分析數據。語義引擎需要被設計成能夠從“文檔”中智能提取信息。


5. 數據質量和數據管理


數據質量和數據管理是一些管理方面的最佳實踐。通過標准化的流程和工具對數據進行處理可以保證一個預先定義好的高質量的分析結果。

6. 製造業大數據應用呈五大模式


製造業大數據應用呈五大模式_數據分析師考試
深耕製造業多年的IBM,在大數據分析上提供的不只是產品,還有結合產業知識與豐富經驗的顧問服務,幫助製造業者做出正確有效率的大數據分析。

IBM商業分析部資深業務劉君彥指出,目前市面上有很多大數據分析的解決方案,但大多隻能做到資料視覺化,也就是以圖表呈現分析結果,而IBMMAO可以根據製造業所面臨的問題,決定要做哪一種分析,例如預測或模擬,甚至整合財務或產銷端資訊,找出解決問題的方法,這在智能製造過程中是非常重要的事,因為企業往往擁有大數據,卻不知道該如何分析。

IBM全球企業咨詢服務事業群資深顧問李藝鋒進一步指出,目前,高科技製造業者面臨到的問題主要有三種,第一、未預期的物料問題或設備故障直接沖擊產能,以致耗損大量成本;第二、因製程穩定性問題造成產品良率下降,不但影響獲利更影響客戶滿意度;第三、製程世代轉換越來越快,如何加快量產速度,成為獲利的關鍵因素。因此,IBM根據製造業所面臨到的問題與產品生命周期,歸納出製造業大數據分析五大應用模式;

第一、物料品質監控。原物料品質不穩定其實有跡可循,然而傳統SPC監控要等到發生問題時才會做出警示,此時不僅己經影響產品品質,更不容易找出原因,而MAO則是主動分析趨勢變化,發現潛在問題即早做出預警,以便能及早解決(如:更換物料)維持產品品質。

第二、設備異常監控與預測。傳統SPC監控雖然也涵蓋設備參數,但有時設備仍然會發生問題,工程師也不知道設備發生問題該怎麼處理最有效,MAO運用設備感測資料及維修日誌,找出發生設備異常的模式,監控並預測未來故障機率,好讓工程師可以即時執行最適決策。

第三、零件生命周期預測。零件或耗材有其生命周期,製造業者多半根據供應商建議進行定期更換,卻忽略了生產及環境條件對耗損速度的影響,導致以下兩種情況經常發生,一是在太早更換零件,造成不必要的開銷,二是太晚更換零件,導致品質受影響。MAO根據生產及設備狀態資料、零件資訊,精準預測零件生命周期,在需要更換的最佳時機提出建議,幫助製造業者達到品質成本雙贏。

第四、製程監控提前警報。製造業的製程參數相當多且彼此會互相影響,若是因為製程參數偏移而影響產品品質,工程師只能單一站點逐步追查,相當耗費時間,而MAO的做法是建立產品品質預測模型,找到最佳的製程黃金區間,一旦發現製程參數偏移到區間外,便即時發出警報,讓工程師可以即時進行調整或其他決策。

第五、良率保固分析。對製造業者來說,產品良率過低或是出售後於保固期間內發生問題,不僅會增加成本,更直接影響企業形象與客戶滿意度。因此MAO結合生產設備、產品良率及維修保固相關資料,建立預測模型,以預測良率並降低保固成本。

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