工業大數據的理論體系
文:郭朝暉2018年第五期
導語:
人們關注工業大數據的終極目標是創造價值,方向是提升智能化,核心問題是知識的獲取和應用。因此,了解戰略和戰術之間的關系是用好大數據的關鍵。本文出自微信公眾號《蟈蟈創新隨筆》,作者通過不同視角,就工業大數據的理論體系作出了闡述。
文/郭朝暉
有個問題一直困惑著我:“工業大數據”到底該講什么,才不至于以偏概全?或者說,理論體系應該包含哪些內容?下面是我想到的一點原則性的觀點——可以從哪些視角看待它。
1.工業大數據的意義
從DIKW體系的角度看,大數據將人類帶入智能社會。大數據夠把人類帶入智能社會的核心優勢在于“知識”的生產和應用。我們把智能理解為“感知、決策和執行”的統一,則大數據能很好地提供“感知”和“決策”所需要的知識。
2.大數據與業務系統的關系
很多人把數據和大數據的概念混淆起來。一個典型的表現是把業務系統(如MES、ERP)的功能說成大數據的應用,似乎只要數據都是大數據。在我看來,業務系統看數據,側重數據用于完成特定業務的一次利用。數據作為信息的載體,數據的生命周期相對較短。大數據則側重數據的二次利用或重復利用,數據主要作為知識的載體。
3.大數據的特征
從甲乙方的視角看,甲乙雙方看待大數據的特征是不同的。其中,甲方就是希望通過大數據創造價值、改進業務的業務人員,而乙方是幫助甲方實現目標的IT技術人員。
大數據的甲方視角有三個特征(樣本=全體、相關非因果、混雜性),都與獲取知識相關。而獲取了知識才能創造價值。大數據的乙方視角即“4V特征”,這四個特征關注的是IT技術人員數據處理的困難。
顯然,乙方的工作應該服從甲方的業務需求。從這個意義上講,乙方可能遇到4V涉及的困難、也可能遇不到,視甲方的實際情況而定。我講的課主要是甲方視角,而IT專業人士講的課主要是乙方視角。
4.大數據與知識獲取的可行性
從甲方視角看,大數據的價值在于產生知識。人們經常提到的大數據的幾個特征(樣本=全體、相關非因果、混雜性),都可以歸結為便于獲得知識。
(1)樣本=全體。人類的一切知識都來源于歷史,如果大數據能夠完整地記錄歷史,就會蘊含知識,這一點強調的是樣本分布的完整性。
(2)不拘泥于因果。一般說法是“相關關系而非因果關系”,而我將其改為“不拘泥于因果”。人類的知識有很多種,一種是說不出來的“默會知識”,另一種是說得清楚的知識,而說得清楚的知識又包括理論知識和經驗知識。其中,理論知識是講究因果的,如果把知識拘泥于因果則是不完備的。所以,“不拘泥于因果”解決了知識完整性問題。
(3)混雜性。本質是知識的可獲得、可驗證性,保證知識的質量。獲得知識的一個本質要求是區分偶然聯系和非偶然聯系,雜性可以用于解決這個問題。
換句話說,這三個特點保證了知識的存在性、完整性和可獲得性,這就是大數據的意義所在。智能制造需要知識才能形成閉環、互聯網可以讓知識的價值放大。所以,在智能制造、工業互聯網的背景下,大數據的價值猛增。
5.知識類型的角度
我一直認為,大數據的價值在于獲得、存儲和運用知識的能力。而“知識”可以分類可以從多個維度來看。
(1)默會知識、經驗知識、理論知識。
默會知識就是說不清楚、難以變成程序代碼的感性知識。感性知識之外的經驗知識,這些知識說得清楚怎么做,不一定需要說明原因。如某種方法較好、哪條路走的快等——實際上好就是好了,不一定需要解釋。理論知識就是說得清楚原因、可以解釋、甚至可計算的知識。
大數據的優勢在于可以更容易地獲得默會和經驗知識。過去計算機用到的知識,往往需要人們寫成代碼,但這只是人們大腦中的一部分知識。單純依靠理性知識,難以實現智能化。
(2)正向知識、逆向知識
從原因到結果的知識,我稱之為“正向知識”。數學建模過程就是建立正向知識。從結果到原因的知識,我稱為“逆向知識”——所謂的根因分析。
(3)聯系型知識、設計型知識
因果知識、感性知識等體現的是信息之間的聯系,而設計型知識指的是產品、工藝設計等。設計型知識占用的計算機存儲量很大。在大數據時代,設計型知識容易存儲、處理。
6.大數據獲得知識的途徑
用大數據獲得知識有兩種方式,一種就是數據本身就承載知識,另一種是數據承載的是信息、需要從數據提煉出知識。
第一種典型的例子就是產品設計數據、各種標準、成功案例等。快速響應、個性化定制的前提和手段,就是知識的共享。對于這些知識,有時候會面臨的困難之一是如何找到它們,而找到這些知識本身就可能是需要獲得的知識,如谷歌搜索。AI算法對解決這個問題可能是有用的。
第二種知識是前面說的通過建模或根因分析得到的知識。工業上對知識是有明確需求的、以至于難以達到,但機理卻是相對明確的。我談的很多方法論,其實就是在這兩個方面的。
7.通過大數據獲得價值
從某種意義上說,大數據創造價值是促進知識創造價值。這些知識要用在提高質量、效率,降低成本等具體問題上,才能創造價值。
人們遇到的真正困惑是如何找到這些“問題”。這些問題大概可以分成兩類:一類是現有業務的痛點,另一類是轉型升級后面臨新的要求。
對于業務“痛點”,往往是“該做的都做了,剩下的往往是難以做的。”所以,難以找到合適的問題。對于這類困惑,大數據只是手段之一。往往要綜合運用各種手段,大數據才能給創造價值。
對于另一類困惑,往往是業務本身或外部變化引發的。例如,采用了新的生產方式或技術手段、用戶對質量要求提高了、數字化水平提高了、企業的業務重心轉移了(創新和服務的比重增大了)等等。這些變化,我統稱為“轉型升級”。對于這類新的問題,大數據方法比較容易發揮作用。
數據分析曾經被認為是“沒有辦法的辦法”。我把最近突然變熱的原因,歸結到智能制造相關技術引發的企業轉型升級。這時,大數據技術進入了一個藍海,原因不僅是獲得知識更方便等原因,更是知識的放大,把知識變成計算機可執行的代碼、實現人機知識的共享,知識在互聯網上實現共享,都會讓知識的價值倍增。從而讓“知識生產”的經濟性大大提升。
總體上看,轉型升級是戰略問題,大數據應用是戰術問題。戰略重點的改變,才能給大數據的應用創造條件。否則,再好的技術都可能成為屠龍之技。
8.大數據建模分析的方法論
談到大數據分析與建模,很多人馬上想到各種算法。在我看來,對數據分析與建模問題來說,算法問題其實是戰術問題——也就是說,還需要有個戰略問題,用來決定分析什么問題、分析問題的次序和路徑等。CRISP_DM就是這個層面上的邏輯。我還想將其邏輯進一步簡化——明確業務需求、數據分析方法、分析問題的具體算法。
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