• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2023, Vol. 59 ›› Issue (12): 1-16.doi: 10.3901/JME.2023.12.001

• 特邀专栏:制造大数据分析与决策 • 上一篇    下一篇

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制造大数据分析综述:内涵、方法、应用和趋势

汪俊亮1,2, 高鹏捷3, 张洁1,2, 王力翚4   

  1. 1. 东华大学人工智能研究院 上海 201620;
    2. 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心 上海 201620;
    3. 东华大学机械工程学院 上海 201620;
    4. 瑞典皇家理工学院生产工程系 斯德哥尔摩 25175 瑞典
  • 收稿日期:2022-07-15 修回日期:2023-05-07 出版日期:2023-06-20 发布日期:2023-08-15
  • 通讯作者: 张洁(通信作者),女,1963年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为智能制造。E-mail:mezhangjie@dhu.edu.cn
  • 作者简介:汪俊亮,男,1991年出生,博士,副研究员,硕士研究生导师。主要研究方向为智能制造系统和工业大数据。E-mail:junliangwang@dhu.edu.cn;高鹏捷,男,1998年出生,硕士。主要研究方向为工业大数据。E-mail:pengjiegao@mail.dhu.edu.cn;王力翚,男,1959年出生,教授,加拿大工程院院士。主要研究方向为智能制造。E-mail:lihui.wang@iip.kth.se
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51905091,52275478)和上海市教委晨光计划(20CG41)资助项目。

A Review of Manufacturing Big Data: Connotation, Methodology, Application and Trends

WANG Junliang1,2, GAO Pengjie3, ZHANG Jie1,2, WANG Lihui4   

  1. 1. Institute of Artificial Intelligence, Donghua University, Shanghai 201620;
    2. Shanghai Engineering Research Center of Industrial Big Data and Intelligent System, Shanghai 201620;
    3. College of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620;
    4. Department of Production Engineering, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm 25175 Sweden
  • Received:2022-07-15 Revised:2023-05-07 Online:2023-06-20 Published:2023-08-15

摘要: 随着5G、物联网(Internet of things, IoT)和云计算等技术的发展,制造系统中数据的体量持续增长,并涌现出了全新的大数据特性与内涵,逐渐成为支撑制造系统运行优化的关键要素。为了进一步释放制造大数据的要素红利,对制造大数据分析方法展开综述,理清制造大数据的内涵,梳理大数据分析方法的发展历程,归纳制造大数据分析的应用,总结挑战与发展趋势。首先,从制造大数据的特点、数据密集型科学的内涵、大数据驱动的智能制造系统新模式三方面论述了制造大数据的新内涵;接着,从支撑技术与方法特点,对制造领域的大数据分析方法的发展历程进行回顾。然后,从产品设计、生产调度、产品装配、质量优化、设备运维和制造服务六个关键应用领域,对大数据分析方法在智能制造中的应用进行综述。最后,讨论制造大数据分析方法面临的挑战,展望未来大数据分析方法的发展方向,以期激发制造大数据分析方法的新思维、新理论,并推进制造大数据技术进一步发展。

关键词: 智能制造, 大数据分析方法, 人工智能, 制造系统

Abstract: With the development of the 5G, Internet of Things (IoT), and cloud computing technologies, big data in manufacturing systems has become to be a key resource to enable the intelligent operation of manufacturing systems. To further release the benefits of manufacturing data, a comprehensive review of manufacturing big data analytics was given. First, the characteristic of manufacturing big data, the paradigm of data science, and the application model of big data-driven intelligent manufacturing are proposed. Second, three generations of big data analytics are discussed to reveal the development process. Third, the applications of manufacturing big data analytics methods are reviewed from product design, production scheduling, quality optimization and equipment maintenance. Finally, the challenges faced by big data analytics in manufacturing are discussed, and the future development direction of big data analytics is proposed. It is hoped that these views will provide insights for manufacturing big data analysis methods and promote the further development of manufacturing big data technology.

Key words: intelligent manufacturing, big data analytics, artificial intelligence, manufacturing system

中图分类号: