工業(yè)大數據的云平臺通過提高智能制造業(yè)的生產能力為技術創(chuàng)新帶來了新的機遇。它們將使企業(yè)在研發(fā)、生產、運營、營銷、管理方面探索新的途徑，從而徹底地改變產業(yè)發(fā)展。

三一重工集團的WitSight是自主研發(fā)的工業(yè)大數據云平臺。它向人們展示了人工智能（AI）在工業(yè)行業(yè)的應用，其中包括工業(yè)4．0大數據云平臺，如三一重工的Witsight工業(yè)大數據云平臺在“中國制造2025計劃”中所扮演的角色。它還描繪了當工業(yè)和人工智能結合在一起時所釋放的創(chuàng)造性火花。

1942年，美國科幻小說大師艾薩克？阿西莫夫（Isaac Asimov）提出“機器人三大行為法則”，也就是：

（1）機器人不得傷害人類，或因不作為使人類受到傷害。

（2）必須服從人類的命令，除非這些命令與第一法則沖突。

（3）在不與第一或第二法則沖突的情況下，機器人必須保護自己。

半個世紀之后，人們看到了人工智能機器人的影子。在2018年8月，OpenAI實驗室開發(fā)了一種可以靈活操縱魔方的機械手，展示了模擬控制技術已經達到的高度。

如今，越來越多的人工智能設備應用在工作和生活中，這表明人們正在進入人工智能時代。除了語音助手和日前使用的其他類似產品之外，人工智能技術早在工廠和車間就已經開始應用。

當人工智能與看似無關的行業(yè)相結合時，會釋放出什么樣的創(chuàng)造性火花？以下對三一重工的大數據云計算平臺WitSight進行一下探討，以了解這種平臺在互聯(lián)網時代所扮演的角色。

揭開三一重工工業(yè)大數據云平臺的帷幕：WitSight

大多數人可能會認為三一重工集團是一家重型機械制造商，在人們的印象中，其產品主要是在施工現場繁忙工作的挖掘機和起重機。

事實上，三一重工的研究機構上海華興數字科技有限公司是一家全資子公司，主要生產顯示器、控制器、遙控器，以及易于維護信息系統(tǒng)。這些產品的應用包括對挖掘機、履帶起重機、移動式鉆機、懸臂泵車、起重機、裝載機、采礦車和混凝土廠等工程機械的監(jiān)測、管理和維護。

然而，隨著工業(yè)物聯(lián)網的快速發(fā)展，上海華興嘗試使用云計算和大數據等技術來豐富其產品的功能。2014年，它使用大數據方法來取代經驗值，現在它使用齒輪、模式和操作習慣的計算來實現最有效的設備配置。

2016年，上海華興開始建立其工業(yè)大數據云平臺WitSight。該系統(tǒng)有兩個主要應用：智能風力發(fā)電場（用于管理和分析風力渦輪機）和易于維護的信息系統(tǒng)（用于管理挖掘機等建筑機械）。WitSight利用云平臺的優(yōu)勢來調度資源，并使用大數據系統(tǒng)實時處理大量數據，通過將設備數據上傳時間壓縮到幾秒來創(chuàng)建事件數據庫。

三一重工目前擁有30多萬臺重型工程機械，每臺機器都安裝了大量向WitSight報告的傳感器，該系統(tǒng)每天可以處理200 GB數據，一年可以處理70 TB的數據。實際上，管理挖掘機和打樁機以滿足用戶的需求是該平臺的主要用途。

但是，自從初始設計階段以來，平臺的互操作性一直是其發(fā)展的考慮因素，除了三一重工在設備接口級別的專有協(xié)議外，系統(tǒng)還支持MQTT等通用國際協(xié)議。該系統(tǒng)還考慮了在數據存儲和建模級別與各種制造商和各種設備類型進行交互的能力。

行業(yè)專家對WitSight工業(yè)大數據云平臺如何在技術和架構層面上運作進行了闡述。

技術水平

WitSight平臺采用數據中心操作系統(tǒng)（DC／OS），并結合關鍵技術和應用程序，其中包括Apache Spark、Kafka、Cassandra、MySQL、Redis、Netty和RabbitMQ，以滿足建筑設備數據的收集、分析和存儲需求。

（1）Apache Spark：它為并行計算提供了一個有效的系統(tǒng)，可以管理超過100萬個獨立設備實時上傳的大量工作狀態(tài)數據。

（2）Cassandra：它提供快速有效的存儲和查詢大量數據，從而確保及時輸入設備工作狀態(tài)數據，并在10秒內實現低延遲。

（3）Kafka：它是一個高吞吐量的分布式消息系統(tǒng)，可以處理挖掘機所有動作的流數據。

（4）MySQL：它使用主從集群模型為主設備和報告數據提供存儲。

架構水平

如上圖所示，將上海華興公司的整體EVIcloud架構分為三個部分：計算平臺、業(yè)務平臺和可視化平臺。計算平臺的主要用途是收集、傳輸、存儲、處理和分析數據。可以進一步將業(yè)務平臺細分為通用業(yè)務和產品業(yè)務。

通用業(yè)務部分管理設備、操作人員、安全和操作，而產品業(yè)務部分根據不同產品的不同屬性和功能執(zhí)行合理建模。可視化平臺顯示多個終端、分布式控制、數據的自由可視化布置和連接、矢量配置和報告。

本地化：WitSight的優(yōu)勢

通用電氣和西門子已經分別創(chuàng)建了Predix和MindSphere等原始大數據云平臺，并在業(yè)界占據領先地位。相比之下，三一集團重要的WitSight提供了哪些核心功能和優(yōu)勢？

在這里，行業(yè)專家引用了百度、谷歌、阿里巴巴、eBay公司的案例。他解釋說，“當國外公司和產品進入中國時，本地化應始終是他們首先想到的舉措。三一重工是中國創(chuàng)立的世界級企業(yè)，其新興的數字產業(yè)大數據云平臺也在國內發(fā)展成熟。上海華興公司的工業(yè)大數據云平臺的目的是管理三一重工自己的設備。該平臺的開發(fā)和實現以來進行了多次改進。自2010年以來的經驗，現在以更快的速度處理來自300，000個在線設備的數據，其計算結果的時間是百萬分之一秒。”

發(fā)展過程并不順利

在這種規(guī)模的工業(yè)大數據云平臺的情況下，最困難和最具挑戰(zhàn)性的部分是如何啟動這樣的項目。人工智能團隊在開發(fā)平臺架構時遇到了重大障礙。問題是創(chuàng)建一個架構，支持分散在世界各地的機器和設備上的傳感器的實時數據傳輸；WitSight數據分析平臺的數據傳輸，處理和分析；最后通過可視化為用戶靈活顯示數據。

設計整體架構需要付出很多努力。混合使用正確的工具、技術、軟件產品和流程有助于構建出色的架構。該公司還負責不斷重復測試和驗證。雖然數據傳輸和處理過程看似簡單，但實際上并不那么容易。WitSight中的數據傳輸、存儲和處理平臺必須包含各種軟件，包括Kafka、Cassandra、Spark、Hadoop分布式文件系統(tǒng)（HDFS）和MongoDB。

該平臺還必須集成devops等工具，以實現敏捷開發(fā)和服務交付。隨著WitSight平臺、風電場和EVIcloud應用的發(fā)展，上海華興公司構思并嘗試了各種解決方案，其中包括利用傳統(tǒng)虛擬機進行交付或請求公共云基礎設施即服務（IaaS）資源進行交付。但是，這些解決方案面臨以下問題：

（1）復雜的部署配置：需要單獨的部署和配置專家來構建每個軟件。

（2）每個虛擬機的使用僅適用于特定服務：同一虛擬機無法同時運行多個不同的應用程序，因為它無法提高資源的整體利用率。

（3）在高峰需求時申請新的IaaS資源：由于在虛擬機上持續(xù)部署軟件并降低效率，整個過程變得復雜。因此無法實現資源的全自動擴展。

（4）像Kafka、Cassandra、Spark、HDFS和MongoDB這樣的軟件架構本身很復雜：企業(yè)需要招聘更多熟練的軟件維護人員，以運行生產環(huán)境或培訓現有員工來管理相同的工作。這個過程提高了使用軟件的進入門檻，增加了復雜性和成本。

（5）開發(fā)人員和運營人員必須自己查閱信息或單獨聯(lián)系每個軟件的供應商以解決問題，而無需考慮該版本是開源還是企業(yè)，如Kafka、Cassandra、Spark、HDFS和MongoDB。由于此過程過于分散，因此無法快速解決問題或響應管理。

（6）網絡和數據安全缺乏保證：不能集中管理和保護網絡，不能同時備份和恢復平臺數據。

上海華興公司需要開發(fā)下一代云原生應用平臺，該平臺可以支持同一基礎設施上的各種不同任務負載，從而減輕所有上述挑戰(zhàn)。在仔細考慮支持WitSight上的各種應用程序、工具和任務之后，三一重工決定利用DC／OS（Mesos）作為底層平臺，從而解決上述挑戰(zhàn)。

未來五年將為大數據平臺的發(fā)展帶來最大的機遇

工業(yè)大數據云平臺在“萬物互聯(lián)”這個時代獲得了很大的關注。可能會面臨一些問題，例如它在推動工業(yè)發(fā)展方面的作用是什么？或者像WitSight這樣的平臺在“中國制造2025計劃”所推動下，將為中國未來增長做出什么樣的貢獻？

行業(yè)專家表示，“在過去的幾年里，萬物互聯(lián)或物聯(lián)網已經蓬勃發(fā)展。可穿戴設備和智能家居設備的出現標志著物聯(lián)網的發(fā)展。物聯(lián)網的英文首字母縮略詞是IoT，而工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）指的是物聯(lián)網技術在工業(yè)中的應用。工業(yè)4．0的理念最早是在德國提出的，之后中國迅速提出了自己的“中國制造”2025計劃。

因此，可以看到，工業(yè)物聯(lián)網的發(fā)展既是工業(yè)的需要，也得到了國家層面的支持。此外，它還為未來增長開辟了方向。因此，工業(yè)大數據云平臺是極其有利的環(huán)境的產物。它適應了這個時代的工業(yè)需求，未來五年將為其發(fā)展提供最重要的機會。”

沒有創(chuàng)新就沒有進步。創(chuàng)新對工業(yè)企業(yè)的轉型至關重要。在公司層面，三一重工為其工業(yè)大數據云平臺制定了三年和五年計劃，以及一整套商業(yè)模式和發(fā)展戰(zhàn)略。然而，憑借其創(chuàng)新，三一重工多年來一直是國內挖掘機行業(yè)的第一大銷售公司，該公司也將能夠在行業(yè)內引領產業(yè)大數據云平臺的發(fā)展。

物聯(lián)網代表了新一代信息網絡技術的高度集成和全面應用。它是新一輪工業(yè)革命的重要方面，也是重建世界工業(yè)格局的重要推動力。工業(yè)物聯(lián)網將在未來呈現三種主要的演變趨勢：

（1）數據處理：設備連接變得更加多樣化。互連設備的類型和數量將呈指數級增長，這將對云計算資源造成很大壓力，因為生成的大量信息將在云上進行分析和計算。在未來，數據的初始處理和計算將越來越多地轉移到互聯(lián)網的“邊緣”——這就是所謂的“邊緣計算”。

（2）工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)：如今，許多公司在物聯(lián)網領域隔離的專有平臺上工作，將與個人數據區(qū)分開。未來，每個工業(yè)設備生產商都將成為工業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)的成員，平臺和數據將被共享，從而形成集群效應和協(xié)調發(fā)展的新生態(tài)系統(tǒng)。

（3）關注不同的應用：工業(yè)物聯(lián)網不僅可以實現設備之間的交互。它還可以通過優(yōu)化產品和維護與客戶的關系為公司服務。目前，工業(yè)物聯(lián)網不側重于設備資產，而是優(yōu)化產品或維護客戶關系。隨后，工業(yè)物聯(lián)網將在收集產品和客戶信息方面發(fā)揮重要作用，該數據將用于增加產品的吸引力，并提高客戶滿意度。

當今和未來的工業(yè)人工智能

自從AlphaGo在圍棋比賽中擊敗世界冠軍以來，人工智能已進入人們的生活，并增加其在工業(yè)領域的存在。OpenAI機械手自主操作魔方的能力是人工智能的一種形式。同樣，裝配挖掘機和機器學習的機械臂也是人工智能的形式。

大家都知道機器學習＝數據＋特征＋建模。而在工業(yè)物聯(lián)網行業(yè)中，數據并不是一個大問題，因為有設備的地方就會有數據。但是，從該數據中提取特殊特征并基于它創(chuàng)建模型是工業(yè)物聯(lián)網中的挑戰(zhàn)。這是因為不同行業(yè)的特征和模型各不相同。因此，工業(yè)部門的更詳細分類和深入研究對于整個工業(yè)部門的人工智能的進一步發(fā)展是必不可少的。目前，人工智能在業(yè)界普遍水平的表現有三個方面。這些如下：

（1）應用數據的可視化分析：除了收集各種設備運行數據（如溫度、轉速、能耗狀態(tài)和生產率狀態(tài)）之外，人工智能還可以同時存儲數據進行二次分析，優(yōu)化節(jié)約生產線能耗，提前識別操作偏差，并提供減少能源消耗的措施。

（2）機器自診斷：人工智能可以允許機器自己診斷問題發(fā)生的原因和位置，就像生產線突然發(fā)出故障警告一樣，同時規(guī)定檢查維修記錄或標準的步驟來解決問題。它甚至可以使機器修復問題并獨立恢復自己。

（3）預測性維護：人工智能可以使機器在發(fā)生問題之前通過分析來感知問題或預測問題。例如，挖掘機上的部件可能在使用一段時間后磨損，機器可以通過分析歷史操作數據預先知道零件的磨損時間，并安排更換零件的準備，以及安排更換維護。

工業(yè)人工智能的使用還包括：

（1）設備故障狀態(tài)的預測與分析。

（2）根據確定的參數進行挖掘工作。

（3）通過使用面部識別技術，并通過挖掘機上的攝像機分析操作員行為，為挖掘機操作人員提供安全提醒。

然而，工業(yè)人工智能和其他新技術一樣，在其早期階段將面臨各種困難和挑戰(zhàn)。

隨著人工智能在當今和未來變得越來越普遍，安全仍然是一項重大挑戰(zhàn)。例如，數據的安全性、設備安全性、人員安全是工業(yè)人工智能所面臨的最大挑戰(zhàn)。希望當“工業(yè)人工智能的三大法則”出現來解決這個問題時，這不是一個遙遠的夢想。