(1)总体架构。
从技术架构上来看,军工大数据应用平台由三大部分组成,即一个综合,两个基础。两个基础是数据存储中心和并行计算平台,一个综合是工程数据管理平台,如图6.5-1所示。
图6.5-1 大数据平台架构图
数据存储中心主要解决海量数据的存储问题;并行计算平台主要解决大数据量的复杂计算问题;工程数据管理平台主要解决数据的转移、浏览、查询、分析等数据管理及可视化的问题。数据存储中心与并行计算平台是工程数据管理平台的基础,只有具备这两个基础能力,工程数据管理平台才能为客户提供多样的数据管理方式,提供高性能的分析手段。大数据平台功能设备如图6.5-2所示。
图6.5-2 大数据平台功能设备
(2)军工大数据的管理。
①基础能力。
对于传统的存储技术,SAN(SAN网络存储是一种高速网络或子网络,SAN存储系统提供在计算机与存储系统之间的数据传输)架构因扩展性有限、跨平台数据共享困难、管理复杂等问题,不能很好地满足非结构化数据的存储需求。传统NAS(NAS是一种采用直接与网络介质相连的特殊设备实现数据存储的机制)架构和设备由于协议开销大、带宽小、延迟高、可扩展性差等原因,不利于海量数据的并发访问。因此,大数据平台采用并行数据存储系统,这些并行存储系统具有高性能、高扩展性、高可用性等特点,使得建立一个集中统一存储的数据中心具备可能。
②实时数据查询、分析、诊断。
对于传统的科研生产试验,一般情况下,每一个测试终端均是一台单独的计算机,对实时数据进行显示与分析,这样,由于内存及CPU的限制,能处理的数据量相当有限,远远不能满足设计人员的需要;而且实时数据查询也会被限制在一个很短的时间范围内,要做大数据量的查询、分析诊断的话,终端机器与服务器的资源会明显不足。大数据平台提供并行计算平台,能高效地对大数据量的试验数据进行处理。同时,每一次的分析过程也可以统一存储在数据平台中。(www.daowen.com)
③历史数据的追溯。
大数据平台是一个统一的数据中心,通过型号、设备、任务等将研制过程当中的工程数据组织到了一起。用户可以对历史任务的工程数据进行查询浏览回放,甚至,对于历史的分析过程都可以进行回放,以避免不同设计人员针对相同问题进行重复分析,节约系统资源与设计人员的精力。
④故障诊断、系统仿真与健康预测。
航天器的故障诊断、系统仿真与健康预测是一个复杂的过程,牵涉大量的试验数据、在轨数据与复杂的计算模型,通过大数据平台,为实现这些工作提供了基础能力。
(3)军工大数据的应用。
①创新研发设计模式。
一是利用大数据进行虚拟仿真。传统生产企业在测试、验证环节需要生产出实物来评测其性能等指标,成本随测试次数增加而不断提升。利用虚拟仿真技术,可以实现对原有研发设计环节过程的模拟、分析、评估、验证和优化,从而减少工程更改量,优化生产工艺,降低成本和能耗。二是促进研发资源集成共享和创新协同。军工单位通过建设和完善研发设计知识库,促进数字化图纸、标准零部件库等设计数据在企业内部以及供应链上下游间的资源共享和创新协同,提升跨区域研发资源统筹管理和产业链协同设计能力。提升企业管理利用全球研发资源能力,优化重组研发流程,提高研发效率。三是培育研发新模式。基于设计资源的共享和参与,军工单位能够立足自身研发需求,开展行业间的众创、众包等研发新模式,提升军工单位利用外部创新和资金资源能力。
②实现智能化生产。
一是提升车间管理水平。现代化工业制造生产线安装有数以千计的小型传感器,来探测温度、压力、热能、振动和噪声等,利用这些数据可以实现很多形式的分析,包括设备诊断、用电量分析、能耗分析、质量事故分析(包括违反生产规定、零部件故障)等。在生产过程中使用这些大数据,就能分析整个生产流程,一旦某个流程偏离了标准工艺,就会发出报警信号,快速地发现错误或者瓶颈所在,从而实现问题的快速发现和定位。二是优化生产流程。将生产制造各个环节的数据整合集聚,并对工业产品的生产过程建立虚拟模型,仿真并优化生产流程。当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时,对各环节制造数据的集成分析有助于军工单位改进其生产流程。三是推动现代化生产体系的建立。通过对武器装备科研生产全过程的自动化控制和智能化控制,促进信息共享、系统整合和业务协同,实现制造过程的科学决策,最大程度实现生产流程的自动化、个性化、柔性化和自我优化,实现提高精准制造、高端制造、敏捷制造的能力,实现智能生产。
③实现精益化管理。
一是优化工业供应链。RFID等电子标识技术、物联网技术以及移动互联网技术能帮助军工单位获得完整的产品供应链的大数据,利用这些数据进行分析,将带来仓储、配送、销售效率的大幅提升和成本的大幅下降。二是推动经营管理全流程的衔接和优化。整合军工单位生产数据、财务数据、管理数据、采购数据、销售数据和消费者行为数据等资源,通过数据挖掘分析,能够帮助军工单位找到生产要素的最佳投入比例,实现研产供销、经营管理、生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和业务协同,促进业务流程、决策流程、运营流程的整合、重组和优化,推动军工单位管理从金字塔静态管理组织向扁平化动态管理组织转变。
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