工业大数据关键技术与应用实践

工业大数据及在智能制造与工业互联网中的实践王晨清华大学大数据系统软件国家工程实验室、软件学院、大数据研究中心工业从数据到大数据气象

地理

环境产业链跨界数据仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播工业

大数据工业信息化数据机器设备数据模型

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乘法构建产业生态，与供应商进行更有效的协同除法聚焦专业化目标，实现更轻资产的运营数字化对业务的作用仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播减法降低成本

降低次品

降低能耗加法提质增效

客户定制

业务延伸传感器偏移

优化风场设计优

化工业大数据的三个典型应用方向服务型

制造运作效率Efficiency智能装备设备可靠性

Reliability仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播产业互联网Interoperatiability油藏优化故障检测管道泄漏检测压力罐完整性管理随钻跟踪能耗优化生产优化能源互联网工程机械跨行业大部

常预风机工况档案警件异风电原材料采购

优化AGV调度优化化工电子制造能源跨界融合质量缺陷异常

分析化工品市场价格预测总成件质量分

析基于工况的零

配件消耗优化生产设备参

数校正潜力油气层

挖掘供需调度优化操作模式挖掘设备异常预警运维知识库供应链优化预测性控制自适应控制虚拟电厂运维优化协同设计协同制造结冰检测功率预测故障诊断载荷优化需求预测智能服务智能群控区块协同车联网以多种类非结构化工程数据、过程与BOM图数据、高端装备监测时序数据为代表的高端制造业大数据

呈现“多模态，高通量，强关联”特性海量高速机器7*24产生采集频率高，数据量大制造BOMBOM设计实例运行追溯模型实例

BOM

关联

模型中性

BOM中性BOM建模规范维修策略生命中期

模型层协作专业多飞行器研发相关专业200多类工业大数据的特点数据模态多样,结构关系复杂典型高端制造企业数据类型可达300余种

汽轮机35万个零部件数据仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播热流体流体数据通量大50Hz

，

500测点/台，

2万台风机

最高可达数千万数据点/秒声学结构分析机翼CAD模型

结构产品材料研发大数据几何拓扑网格化

有限元分析动态模型其它结果电磁网格化飞机CAD模型行为模型材料模型边界条件飞机CAD模型

行为模型

材料模型生命初期

生命中期仿真分析产品配置多学科异构数据信息交互模型装备履历异常报告

巡检记录

制造BOM

关联模型网格化材料模型行为模型边界条件电磁求解器包装运输调试报告生命初期

模型层实例BOM3实例BOM2实例BOMn实例BOM1维修策略建模语言

网格化

流体求解器概念设计设计需求试验数据使用规范服务保障模型生命特征维修变更服务评价维修视频故障记录工厂布局详细设计制造质量历史记录运行状态装配试验保障流程维修计划工装设备制造工艺工艺仿真试验报告备品备件材料模型边界条件飞机CAD模型飞机CAD模型热学求解器声学求解器核心层温度场强度求解器声学场网格化材料模型行为模型边界条件网格化强度场电磁场行为模型…维修需求维修规程边界条件压力场以物理实体与环境为中心中/微观机理模型与定量领域知

识，在当前基础上前进很困难新的感知技术、产品的服务化转型因果关系才有用模型的高可靠性（很难接受概率性的预测）以互联网支撑的交互宏观理念与定性认识，存在广阔的提升空间新的交互渠道（如社交媒体）相关性关系就非常有帮助大数原则研究对象已有基础新的驱动力对分析的期望工业大数据商业大数据工业大数据分析的特点仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播风向与风机叶片夹角数据清华在校生三年消费数据Cassandra数据库读写日志时序数据管理需求：海量、时序性、稀疏性、高通量、高聚合、低成本、低时延、查询分析一体化仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播“清华数为”时序数据管理系统—Apache

IoTDBIoTDB工业物联网数据库Hadoop/Spark数据处理的开源平台clusterIoTDB-CLI从IoTDB查询和写入IoTDB数据的客户端交互工具I/E

Tool针对IoTDB的数据导入导出工具Grafana-连接器支持对IoTDB的数据进行分析和监控的开源平台TsFile时间序列文件格式TsFile-CLI从特定时序数据文件格式中读取数据的客户端交互工具TsFileSync时间序列数据文件的同步工具IoTDB-JDBC面向IoTDB的JDBC驱动异常检测机器学习用户自定

义函数消息队列设备数据系统状态数据库应用Collection

Storage

Processing

Analysis

Applications支持时间序列数据全生命周期仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播a,ba+bETLStoreall

the

data

ProvidequeryManageequipment

itselfReaddata

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dataMQDBProcessingserverShow

dataMLserverwindturbinevehicle

,'NB-IoT4G工控机等边缘计算设备的时序“数据库”场控高效时间序列查询引擎提供增删改查，以及聚合查询

时序对齐等高级功能嵌入式终端设备的时序“数据文件”终端为时序数据而生的zip文件支持高性能写入，高压缩比存

储，支持简单查询云端数据中心的时序“数据仓库”数据中心与主流分析框架无缝集成支持时序数据处理，挖掘分析

与机器学习产品形态：灵活适配“云-网-端”计算环境仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播“清华数为”TxLearn:机器学习生命周期4

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unlabeleddataTxLearn助力迁移学习，实现举一反三Bigdata

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Learning

(Predictive

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Learning•产品数字化•

物理对象数字化•环境数字化工业数字化与智能化仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播数字化车间的两种视角仅用于腾讯课堂分享，请勿截屏或录屏用于传播工序信息模型动态集成物料数据标识

库存信息数据驱动的智能制造准

备工

序加热工序成

型工

序精

整工

序

原料

原料

半成品

成品

前工序数字化车间成

品原

料原

料原

料半成品后车间前车间后工序感知、学习、知识、决策、执行数字孪生的理想

物理世界

生产对象