近日,小编发现数据可视化在制造业升级过程中的地位十分重要。那么如何做好数据可视化呢?翻阅了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》、ANSI/ISA 95、MES白皮书(MESA)之后,惊奇的发现这几个大标准内,对数据可视化的描述竟然。。。
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本文·导读·目录
⒈ “看不见”的标准
⒉ 技术维度
⒊ 业务维度
⒋ 应用维度
⒌ 文末结语
Part 1 “看不见”的标准
A.《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》:
智能制造标准体系结构包括 “A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”等三个部分,主要反映标准体系各部分的组成关系,如图1所示。
结构向下映射出框架,展示了智能制造标准体系的基本组成单元,如图2。
可以发现相对最直接就是工业大数据中的数据处理,有对数据进行可视化的要求,其他对数据可视化的要求比较隐蔽,比如BBE智能生产中的质量管控,要利用IT工具良好的管控起来,质量数据采集、监测、预警、质量追溯和分析等,都是包含着数据可视化的要求;还有BBA智能工厂设计、BBC智能工厂设计等等都有隐性要求。
B.ISA 95
在ISA95中,将分析活动作为8种基本生产活动之一,在各个模型中也基本都包含了分析,比如生产性能分析、库存分析等,如图3和图4。
在第三部分的章节中,还对各个模块的分析要求有着详细的描述,比如维护分析的说明中,要求有可追溯的分析,要编制维修成本和性能报告;
C.MES白皮书(MESA)
白皮书总共有7号文件,几乎每个文件中都对数据的应用有着高评价,比如产生的运作和经营效益中均有信息化决策的支持;随意取6号文件中几个模型,供大家查阅:
Part 2 技术维度
站在技术角度,从采集到展示的功能链为:数据采集→数据清洗→数据关联→数据存储→模型建立→数据计算→数据展示。
若要做好每个功能点就引出以下几个平台:
1.物联网平台:对生产现场的人机料法环测等数据进行收集,如何实时、有效、完整的收集数据是需要庞大的工程量,在小编的项目中,最简单的是人员信息的采集,技术相对成熟(RFID\账号\指纹\人脸等),最难的是采集设备相关的数据,老旧或者传统的设备需要安装智能传感器进行改造,这里面有三方面的限制:
a.国内工厂发展进度层次不齐,大部分处于工业2.0,2.5的阶段,还远远未达到工业3.0自动化的要求,出于工厂的经营需要,老旧设备不会因为工业4.0或智能制造的兴起就全部替换,经常见的是引进某条自动化产线或部分自动化设备;
b.特定行业的设备发展缓慢,比如铜加工行业中,加工设备用的还是十年前的设备。
c.中国制造业有31大类,191中类,525小类,是制造业体系最为完整的国家之一,据不完全统计,支持采集的设备,在细分供应商/行业/产品/工序之后,国内已使用的协议上在三千种以上。每次我想到这个,就对物联网充满了敬畏。
2.大数据平台:做数据仓库,从SRM\MES\ERP\QNS等各个系统收集数据,并做相关预处理,支持模型建立和计算;做数据交换和数据共享等数据流通;
3.指挥中心平台:主要功能有日常会议、远程视频会议、执行现场指挥、内网大数据分析、联合相关部门信息决策,预览视频监控,综合调度指挥等。根据功能和场地,结合考虑人体美学,进行设计直观漂亮舒适的指挥中心。
4.看板平台:做车间、产线或关键设备的监控看板,以及做移动的管理驾驶舱。
5.报表平台:基本都是在PC机上,有着一般的明细查询类(出入库明细等)和根据简单规则(按天、按产线、按产品、按检验项等)做汇总的统计类报表,再好一些的平台也集成了管理驾驶舱和类似质量分析的分析报表;
Part 3 业务维度
作为业务人员,对具体的IT工具可以不用太了解,重点把握两点:数据层和展示层。
1.数据层是业务工作中需要什么数据,要让IT工具采集数据;工厂领导者关注的核心点无外乎 交期、成本、质量和效率四点,详细分解这四点,收集各类原始子数据;(默认硬件支持采集)
2.展示层的东西并不复杂,在没有IT工具之前,工厂在日常运作中,肯定存在数据流,凭手工和个人经验制作成日常工作中的协调、汇报和经营会议等要用到的报表,IT工具只是将人为分析的经验转换成代码层的数据模型,再结合美学将结果实时直观的展示。
还有值得一提的点是,除了提供固定的业务数据模型之外,还可以让IT工具(人工智能技术/大数据平台)针对所有的数据进行关联分析,找出工厂内还未发现的数据模型或者优化现有数据模型。在实施某氧化铝工厂的项目中,通过智能分析技术,找到某关键设备的某个参数和产量有千丝万缕的关系,多次验证后,决定应用该数据模型,预计每年可为工厂节省了一千八百万的原料和能耗费用。
Part 4 应用维度
一线操作工到决策层领导,都是终端用户,数据可视化的用处有监控→查询→统计→分析→预测等;其中分析和预测是最能辅助决策的。
监控:对比采集数据和标准值,将异常点通过直观的方式提醒用户,比如设备的节拍,设备加工状态,某个工艺参数,人员在岗/离岗,产线上物流情况等;这类也常常被称作 推式报表(数据推动工作)。
查询:目的在于满足日常工作需要,只要能够方便的让业务人员获取到需要的数据,比如库存报表、质量追溯报表等;这类也常常被称作 拉式报表(依靠人员主动)。
统计:按简单固定的逻辑(按时间、按地点、按人员等)进行数据统计工作,比如车间生产日报、产量绩效报表等;
分析:分析类报表更具主动性,往往是带有一定目的去查看和分析,做好分析三步走:确定主题→确定目标→确定分析方法,比如确定“不合格品分析”的主题→确定“发现并解决不合格品原因,减少不合格品数量”的目标→确定“漏斗图”的分析方法。
预测:基于数据的预测,核心在于数据模型,生活中实际上有很多应用案例了,比如体育赛事、市场物价等,在制造业,小编应用最多的是在计划模块,比如销售订单预测、工单按期交付预测等相对简单的模型。但决策者不可迷信预测,复杂决策不可指望它,比如战略制定、产品研发等需要创新和绝对灵活的事项。
Part 5 文末结语
数据可视化这家伙,从精益生产到信息化建设,再到两化融合、数字化工厂、中国智能制造2025,就一直贯穿其中,也只能贯穿其中;再加上人们接受信息的来源基本来自听觉(20%+)和视觉(70%+),而且视觉的丰富性、吸引力和信息传递效率都是听觉无法企及。
总而言之,数据可视化可显著降低资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX),提高工厂整体的管理水平,实现工厂高效运营,并在工厂的生命周期内为工厂节省大量的费用和资源。
*文内图片来自网络