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利用大数据和机器学习提升制造业良品率
  •   新一代的云计算/大数据技术正在给传统工业发展方式带来颠覆性、革命性的影响。传感器、工控系统、物联网等技术的广泛应用,推动工业企业实现生产流程各环节的互联互通,促进互联网与工业融合发展。

      随着信息化与工业化的深度融合,工业制造企业已经积累和拥有了日益丰富的工业数据。工业大数据呈现出大体量、多源性、连续采样、价值密度低、动态性强等特点。

      我们理解大数据分析在工业制造行业主要有两个应用领域:

      1. 利用大数据进行建模仿真:传统生产企业在测试、验证环节需要生产出实物来评测其性能等指标,成本随测试次数增加而不断提升。利用虚拟仿真技术,可以实现对原有研发设计环节过程的模拟、分析、评估、验证和优化,从而减少工程更改量,优化生产工艺,降低成本和能耗。

      2. 利用大数据提升良品率:实际工作中,对失效/残次品的个案分析往往无疾而终,有价值的信息淹没在量测误差、实验噪声或者不科学的实验设计里。而通过对于大量数据的分析,噪声信息会消失,差异点会叠加放大。生产的过程数据越多,分析就越细致,在信息充足的情况下,工程师甚至可以将异常定位到机台的某个机构,从而实验设计也能合理化,目的化,极大地加速良率提升的脚步。

      但在具体大数据应用领域上,工业企业普遍面临:不知道如何把大数据和企业自身业务结合起来;大数据人才匮乏;数据采集和治理不完善,未形成闭环;工业领域有其独特的领域知识,需要行业知识结合数据分析等困难和挑战。

      最近云星数据与国内某知名LCD生产企业在利用大数据提升良品率领域开展合作,利用大数据分析和机器学习来研究提升生产制造的良品率。具体包括:对生产线上数以万计的传感器进行工业数据(温度、压力、振动和噪声等)采集和存储,通过建模分析识别出生产流程作业过程中的关键缺陷因子指标;建立告警预警系统实现传感器数据流指标的实时监控,一旦偏离关键因子设定的阈值,就会触发报警信号,快速地发现错误或者瓶颈所在。通过关键因子与产品合格数据之间的联动,跟踪识别关键因子的变化趋势,从而优化提高产品良品率,达到提升生产效率、降低成本的目标。

      那么云星数据采用何种数据分析逻辑来实现缺陷因子的识别?又是如何通过技术手段落地实现这样的工业数据分析处理的呢?数据存储和数据分析两大核心平台又分别提供那些核心功能呢?

      首先,项目组专家成员通过业务分析,样本数据收集、建模仿真等手段识别出了如下的缺陷因子分析逻辑:

      Ø 不同缺陷在时间上的聚集性

      Ø 不同缺陷在不同因素上的分布倾向

      Ø 过程异常与缺陷的相关性

      Ø 不同缺陷在不同成分含量上的分布倾向

      此后,算法专家将分析逻辑映射为数据算法(逻辑回归、聚类、关联分析等)实现在分析平台上对基础平台中存储的数据集进行分布式计算处理,获得输出结果(关键因子集、因子阈值参数等)。

    利用大数据和机器学习提升制造业良品率

      大数据基础平台:重用现有的工具和基础架构,实现全自动的数据收集、整理、转换和存储。充分利用 Hadoop/Spark 集群提供海量数据存储能力。

    利用大数据和机器学习提升制造业良品率

      云星数据大数据基础平台

      大数据分析平台:充分基础平台上存储的数据,在数据建模、模型训练上采用深度学习(Deep Learning)模式。通过数据逻辑层上针对工业制造细分领域的生产流程,提供监督学习、和非监督学习两种模式的模型训练机制的支持,可以进行如数据清洗、数据仓库、特征工程、机器学习、图分析等应用。

    利用大数据和机器学习提升制造业良品率

      云星数据大数据分析平台

      云星数据致力于帮助企业在工业生产过程中管理和应用大数据。首先是利用云平台、物联网等技术实时监测工业生产中的一系列设备,通过从设备中监控到的数据,再结合生产过程中的环境因素、产品质量、过程控制等数据,给出数据驱动的生产优化解决方案,实现提高精准制造、高端制造、敏捷制造的能力,加速智能车间、智能工厂等现代化生产体系建立,实现智能生产。

    利用大数据和机器学习提升制造业良品率

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