工业大数据的前半生和后半生

李杰

先介绍我做工业大数据的前半生。我在美国37年，早在1983年，美国就开始做汽车自动化生产线，我先后在工业自动化与机器人领域工作。后来进入美国国家科学基金会NSF，然后在美国联合技术研究中心（United Technologies Research Center UTRC） 担任研发总监参与了普惠发动机、开利空调、奥的斯电梯等开发技术研究，之后我又回到学校当教授，创办了智能维护系统中心IMS。

IMS中心是2000年建立的，到现在已有17个年头，目前全球有90多个合作伙伴，现在我们跟大金空调、华为、中船重工、中国中车，还有马扎克机床等企业都有合作。

先来讲一下工业的发展历程。很多发展工业的国家首先从提高生产力开始着手。有五个阶段：第一个阶段是全员实践，每天做好整理、整顿、清扫、清洁，做整体标准化持续化的改善。第二个阶段是数据化。第三阶段做预测性建模分析，解决数据层到信息层的问题。第四阶段叫做知识层，现在我们要做的就是把数据变成可以支持决策的系统。第五阶段是最高层，可以自主产生知识、自主决策。

IMS中心成立时，我们的想法是怎么把前半生的大问题变成后半生的大价值。通过将传感器数据和历史数据相结合，做了细致深入的分析，这才把大数据的精髓发挥出来。找出了隐性的问题，即还未发生的问题，我们去解决甚至避免，并且创造价值，这就是工业大数据的后半生。我们做过的项目很多，包括John Deere、GE发动机、阿尔斯通高铁、固特异轮胎、Intel、宝洁等，是从前半生开始做，先解决智能维护，后半生做智能预测，最后做到无忧系统与大价值。

怎么做大价值？1984～1987年，我在通用汽车机器人自动化生产线工作，MAP （Manufacturing Automation Protocol） 相当于今天的IoT。1992年安吉星研发出来，安吉星做了全球第一个工业物联网的前身—汽车里面所有的传感器直接跟人工打通连在一起。汽车出车祸，它马上就知道，你不回话，它马上叫救护车和公安人员到现场，安吉星在1992年就实现了。1998～2000年我在美国联合技术公司（UTRC）担任研发总监时，奥的斯电梯是我们属下的单位。我们可以从电梯的使用情况知道哪个电梯明天会有故障，那是在1997年。1999年，GE医疗的超级化磁共振波谱能够在问题还未发生之前或者问题发生之后能进行快速诊断并派人过去维护，减少设备故障率与人员费用。到2004年的时候，开始从医疗端的数据，即产品的数据转到了病人的数据，这时候才是真正的工业大数据的开始。

那么无忧该怎么做？先讲英特尔半导体。现在中国正在盖晶圆厂，在晶圆厂里面，人只需做一些简单的事情，是真正的自动化，所以里面的数据最值钱。英特尔在2000年的时候找到我合作，希望对数据进行分析和预测。因为这些装备很贵，他们希望能够提前预测装备什么时候会发生故障，以及跟质量、速度等的相关性。这就是我们IMS在2000年的重点，将预测性和预防性做到很高端的半导体装备上面。

我们提出“煎蛋”模型，从大问题导向到大价值导向。蛋黄是大问题，蛋白是大价值。我们讲大数据是从大问题开始，但它绝对不是目的，要做到大價值，发挥最好的作用，要从问题到数据再到经验。经验可以传承，但无法长久传承，而数据可以长久传承，因为它有逻辑性，最后再把价值做好，把经验变成事实。工业大数据要的是聚焦，是收敛的，而传统的大数据是发散的，是机会导向，不是精密性的价值导向。GE发动机通过远程监控省油，省掉1%的油钱，15年下来节省一大笔成本，那这就叫蛋白。中船的案例中，船舶是蛋黄，针对每条船运行时的天气、海浪、风等参数建模，形成海浪跟耗油的关系模型，根据分析结果来优化航线和速度，能够节省5%的油钱。

接下来讲一下人工智能。有四个技术，DT数据处理技术、PT平台接口技术、AT分析软件技术、OT运营技术，是四个不同的操作层面。工业大数据有三大特点：分裂性、低质性、背景性。运用DT数据处理技术去解决这些问题是很重要的，但是需要一些背景资料，需要懂发动机、电子制造等领域知识才能做下去。AT分析技术需要用到计算机科学与人工智能方面等计算技术，PT平台技术产生知识之后可以分享，也要反馈到OT运营层面。我们要用人工智能加强工业大数据，因为工业大数据里面的数据背景很难鉴别。比如风机在动，风速在变，空气湿度在变，叶片到冬季会结冰，这些人看不到，机器也不知道，需要通过风速和发电的参数，建立集群，慢慢建立起相关性，把分类、分割、分解、分析、分享、分忧这六个步骤实现。

未来智能化一定需要互相分享，用CPS（信息-物理系统）做记忆管理。所有物理系统都要能够把数据的关系建立起来，这是人工做不到的。我们走过的前半生是把传统的“大问题”变成可以预测的问题并解决；后面十年把大问题变成”大价值”，把无忧系统变成引导未来的技术，具备自维护性、免疫性、强韧性，这是未来十年工业大数据要走的路线。（根据演讲内容整理，有删节）endprint