基于企业工控数字基础平台的研究

摘要：本文阐述企业面临着业务数据繁多、管理流程复杂，决策难度大等实际问题，一方面现场数据经过多个系统、多次处理后，在实效性和时效性等方面，很难满足现场管控要求；另一方面，传统数据处理分析方式不能满足工业现场实际需求。因此，开展企业工控数字基础平台的研究，实现卷烟工厂多源、异构、海量生产控制系统数据的采集、标识、处理、存储、汇聚、发布和服务。以工业大数据为切入点，建设包括支持人工智能算法的工业大数据基础平台、企业级数据仓库及指标体系，以及数据综合分析应用。

关键词：工控数字平台，大数据，人工智能

一、企业数字化方面现状分析

目前为支撑企业信息化建设向数字化、智能化转型升级，亟需要解决人、机、系统之间互联互通与协同能力提升，主要体现在以下几个方面：

1.需要建立统一的工控数据规范和标准指导。根据企业信息化建设整体设计和规划，需要对各层级信息系统的基础信息命名、编码体系形成统一的数据规范和标准，使各应用系统的业务贯通和数据关联共享。

2.需要加强制造过程数据采集与管控能力。工控底层采集系统需要遵循全过程信息采集的整体平台设计要求，采用的技术架构体系要能适应智能赋能技术要求，要能适应当前快节奏的生产任务和新的管理需求，其中卷包数采、制丝集控等核心数据采集系统，要满足对工艺质量的过程数据、设备状态数据、全过程的关联追溯信息、上下游转序衔接需求等方面，要适应与MES系统、智能集控中心、数据中心等系统高效率全链条的数据互联互通。

3.需要提升工控数据的信息融合能力。在实现设备数据采集和监管自动化、智能化基础上，加强工控数据与各业务系统之间数据融合、深度挖掘、价值变现，不断提升工厂管理与生产的智能化水平。

二、工控数字基础平台价值

通过工控数字基础平台建设，卷烟厂工业数据应用环境将得到根本性的提升。平台基于云计算、边缘计算等先进理念设计，能有效解决传统技术架构一数多源、孤岛林立、接口复杂、维护困难和技术依赖等一系列问题，为智能工厂建设和迭代升级提供基础环境。数据是数字化转型的基础与核心，系统要求数据必须通过标识、评估、清洗、转换、校验等一系列治理过程后才能进入平台，确保平台所提供数据来源可辩、质量可信。平台统一工厂工业数据访问入口，集中实现数据安全管理策略部署，采用授权访问与数据审计等安全控制措施，确保工业数据资产“存、管、用”各个环节做到事前可管，事中可控，事后可查。

三、平台建设思路和内容

1.工业大数据基础支撑平台的建设与实施。建成能够支撑工厂结构化和非结构化数据存储、数据计算、数据监控应用所需的国产化软件支撑环境，确保数据增长及数据分析环境的软件应用需求。

2.工控数据集成与服务平台的建设与实施。建设具备工控数据采集、工控数据流转、工控数据汇聚整合、工控数据提纯加工，以及工控数据共享服务等核心平台能力，能够推动企业工控数据应用规范、促进信息资源的共享，规范工控基础数据采集、工控数据资源共享交换机制。

3.通过平台实现工控生产类数据的汇聚与存储。通过工业大数据基础平台实现工控生产类数据资源的汇聚、存储及整合。

4.基于工控数字基础平台，集成工控时序数据与业务数据资源，实现面向生产运营综合分析和主题数据分析应用等功能，方便决策层和管理层快速掌握生产情况，实现快速精准决策和闭环管理，同时，对现有的报表中心平台数据与应用功能进行整合，实现生产管理的数据应用分析功能与现有报表中心流转功能结合，满足业务数据分析与数据统计工作的有效衔接。

四、整体框架设计

1.总体架构设计

构建“工业大数据基础支撑平台、工控数据集成与服务平台、工控业务数据应用”的信息化建设格局，加快信息化应用创新和发展，作为进一步解决现有工控数字基础平台瓶颈的重要手段和支撑。项目总体架构是设计思想主要内容包括：服务化架构、松耦合、模块化和组件化。工控数字基础平台的总体架构图如下图所示。

其中，工业大数据基础支撑平台和工控数据集成与服务平台，均使用目前市面成熟的国产化商业平台软件，包括工业大数据基础平台产品（EasyMR5.3）、实时（时序）数据存储与分析平台产品（Tdengine3.0）与工控数据集成与服务平台产品（DataAssets5.3）等产品的有机融合，基于微服务的架构设计，模块与模块之间既相互独立运行，同时模块之间又能无缝衔接，形成有机的整体。工业大数据基础支撑平台产品，包含了工业大数据基础平台产品（EasyMR5.3）和实时（时序）数据存储与分析平台产品（Tdengine3.0），是为了满足企业海量数据的分布式存储与计算的支撑平台，能够支撑工厂结构化和非结构化数据存储、数据计算、数据监控应用所需的国产化软件支撑环境，确保数据增长及数据分析环境的软件应用需求，是工控数字基础平台建设的基础建设内容。工控数据集成与服务平台（DataAssets5.3）是工控数字基础平台建设的关键内容，具备工控数据采集、工控数据流转、工控数据汇聚整合、工控数据提纯加工，以及工控数据共享服务等核心平台能力，让用户能够方便的对接和应用工控数据，全面推动卷烟厂工控数据应用规范、促进信息资源的共享，同时，进一步规范工控基础数据采集、工控数据资源共享交换机制。

2.工业大数据基础支撑平台

工业大数据基础支撑平台主要致力于解决卷烟工业业务数据和时序数据的存储和计算问题，以提供高可用、高性能的数据服务为目标。平台通过统一数据接口协议和解析协议，汇聚不同设备上产生的过程数据，并将其存储于统一的数据库中。同时，该平台的数据存储和计算方案注重数据的安全性，确保大数据的高可靠性和高可用性，为卷烟工业提供优质的数据基础服务。

3.工控数据集成与服务平台

工控数据集成与服务平台产品（DataAssets5.3），可以实现标准管理、数据质量、数据资产管理、元数据管理、数据服务共享等功能。通过标准管理，可以对数据进行规范化和统一化，从而避免数据的混乱和错误。通过数据质量管理，可以保证数据的准确性和可信度，从而确保决策的正确性。通过数据资产管理和元数据管理，可以更好地管理数据，提高数据的价值和利用率。通过数据服务共享，可以实现数据的共享和互通，从而提高数据的利用效率和决策效果。

在卷烟工业的制丝车间、卷包车间和物流能管等场景中，工控数据集成与服务平台可以为数字化转型提供平台支撑，为智能工厂的实现提供数据基础。例如，在制丝车间中，工控数据集成与服务平台可以为生产计划、设备维护和工艺优化提供支持；在卷包车间中，工控数据集成与服务平台可以为品质控制、生产调度和物料管理提供支持；在物流能管场景中，工控数据集成与服务平台可以为配送调度、库存管理和运输监控提供支持。通过工控数据集成与服务平台，可以实现

对工控数据的全面管理和应用，从而提高卷烟工业的生产效率和管理水平。

参考文献

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