前言
二維碼索引
緒論 1
項(xiàng)目1　了解工業(yè)大數(shù)據(jù) 4
【知識(shí)目標(biāo)】 4
【技能目標(biāo)】 4
【項(xiàng)目背景】 4
任務(wù)1-1　認(rèn)識(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù) 4
【任務(wù)描述】 4
【相關(guān)知識(shí)】 5
一、大數(shù)據(jù)的概念和特征 5
二、大數(shù)據(jù)的分類 6
三、數(shù)據(jù)規(guī)模的度量 7
【任務(wù)實(shí)施】 7
一、認(rèn)識(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源 7
二、認(rèn)識(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征 10
三、工業(yè)大數(shù)據(jù)實(shí)例 11
任務(wù)1-2　 對(duì)工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用
進(jìn)行分類 14
【任務(wù)描述】 14
【相關(guān)知識(shí)】 14
一、工業(yè)企業(yè)的運(yùn)行流程 14
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)的分類 15
三、工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景 17
【任務(wù)實(shí)施】 19
一、認(rèn)識(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用類型 19
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)例 20
任務(wù)1-3　了解工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu) 23
【任務(wù)描述】 23
【相關(guān)知識(shí)】 24
一、靜態(tài)數(shù)據(jù)和流數(shù)據(jù) 24
二、批量計(jì)算和流式計(jì)算 24
【任務(wù)實(shí)施】 26
一、認(rèn)識(shí)工業(yè)大數(shù)據(jù)的架構(gòu) 26
二、認(rèn)識(shí)Hadoop 28
三、認(rèn)識(shí)Hadoop分布式文件系統(tǒng) 28
四、認(rèn)識(shí)并行計(jì)算框架MapReduce 29
五、安裝Linux操作系統(tǒng) 30
六、安裝Hadoop 30
拓展知識(shí)　大數(shù)據(jù)技術(shù)框架 32
項(xiàng)目2　工業(yè)大數(shù)據(jù)采集 36
【知識(shí)目標(biāo)】 36
【技能目標(biāo)】 36
【項(xiàng)目背景】 36
任務(wù)2-1　了解工業(yè)數(shù)據(jù)采集 36
【任務(wù)描述】 36
【相關(guān)知識(shí)】 37
一、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò) 37
二、工業(yè)數(shù)據(jù)采集常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 39
三、工業(yè)數(shù)據(jù)的采集方式 42
四、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 45
【任務(wù)實(shí)施】 45
一、準(zhǔn)備安裝IoTHub 45
二、安裝Sentinel Runtime 45
三、安裝IoTHub 46
任務(wù)2-2　采集PLC數(shù)據(jù) 48
【任務(wù)描述】 48
【相關(guān)知識(shí)】 48
一、PLC的組成 48
二、PLC的特點(diǎn) 49
三、PLC連接的信號(hào)類型 49
四、PLC的通信 50
【任務(wù)實(shí)施】 50
一、安裝Agent 51
二、創(chuàng)建并連接控制器 53
三、定義變量 56
目 錄
— VIII —
工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、處理與應(yīng)用
四、數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 58
任務(wù)2-3　采集PTL數(shù)據(jù) 65
【任務(wù)描述】 65
【相關(guān)知識(shí)】 66
一、PTL系統(tǒng)的構(gòu)成 66
二、PTL系統(tǒng)的特點(diǎn) 68
三、PTL系統(tǒng)的功能 68
四、PTL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 68
【任務(wù)實(shí)施】 69
一、安裝Agent 70
二、創(chuàng)建并連接控制器 71
三、查看變量 74
四、任務(wù)下發(fā) 75
五、數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 77
拓展知識(shí)　ERP與MES的集成 78
項(xiàng)目3　工業(yè)大數(shù)據(jù)預(yù)處理 81
【知識(shí)目標(biāo)】 81
【技能目標(biāo)】 81
【項(xiàng)目背景】 81
任務(wù)3-1　清洗、轉(zhuǎn)換、加載工業(yè)大數(shù)據(jù) 81
【任務(wù)描述】 81
【相關(guān)知識(shí)】 83
一、ETL的概念 83
二、數(shù)據(jù)抽取 83
三、數(shù)據(jù)清洗 84
四、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 85
五、數(shù)據(jù)加載 85
六、ETL工具Kettle 86
【任務(wù)實(shí)施】 89
一、下載、安裝并啟動(dòng)Kettle 90
二、分析數(shù)據(jù)問題 91
三、處理流程設(shè)計(jì) 93
四、讀入數(shù)據(jù) 94
五、過濾數(shù)據(jù) 97
六、補(bǔ)缺失值 98
七、替換數(shù)據(jù)列 99
八、值映射 100
九、輸出到文件 101
十、執(zhí)行轉(zhuǎn)換 102
十一、保存轉(zhuǎn)換文件 102
任務(wù)3-2　建立數(shù)據(jù)倉庫 102
【任務(wù)描述】 102
【相關(guān)知識(shí)】 103
一、數(shù)據(jù)庫 103
二、數(shù)據(jù)倉庫 104
三、Hive 105
【任務(wù)實(shí)施】 108
一、下載并安裝Hive 108
二、安裝并配置MySQL 110
三、啟動(dòng)Hive 110
四、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫 110
五、創(chuàng)建數(shù)據(jù)表 111
六、加載數(shù)據(jù) 112
任務(wù)3-3　查詢工業(yè)大數(shù)據(jù) 112
【任務(wù)描述】 112
【相關(guān)知識(shí)】 112
Hive的查詢語言 112
【任務(wù)實(shí)施】 114
一、準(zhǔn)備工作 114
二、啟動(dòng)Hive 114
三、打開數(shù)據(jù)庫 114
四、查詢 114
五、分組統(tǒng)計(jì) 115
六、排序1 115
七、排序2 115
八、條件查詢 115
九、輸出文件 116
拓展知識(shí) 116
一、數(shù)據(jù)倉庫的建模 116
二、數(shù)據(jù)倉庫的分層 118
項(xiàng)目4　 工業(yè)大數(shù)據(jù)建模 120
【知識(shí)目標(biāo)】 120
【技能目標(biāo)】 120
【項(xiàng)目背景】 120
任務(wù)4-1　使用UML建模工具 120
【任務(wù)描述】 120
【相關(guān)知識(shí)】 121
一、UML 121
— IX —
目　　錄
二、轉(zhuǎn)換至關(guān)系模式 124
三、UML工具 125
【任務(wù)實(shí)施】 126
一、安裝StarUML 126
二、新建工程 126
三、操作界面 127
四、基本操作 128
五、畫類 132
六、畫關(guān)系 132
任務(wù)4-2　建立設(shè)備信息模型 133
【任務(wù)描述】 133
【相關(guān)知識(shí)】 134
一、信息模型 134
二、設(shè)備信息 135
【任務(wù)實(shí)施】 137
一、新建工程 137
二、添加類圖 137
三、畫類 137
四、添加屬性 137
任務(wù)4-3　建立生產(chǎn)過程信息模型 138
【任務(wù)描述】 138
【相關(guān)知識(shí)】 138
一、生產(chǎn)過程 138
二、生產(chǎn)過程信息示例 140
【任務(wù)實(shí)施】 141
一、新建工程 141
二、添加類圖 141
三、畫類 141
四、添加屬性 141
五、添加關(guān)系 141
拓展知識(shí)　數(shù)字孿生 142
項(xiàng)目5　工業(yè)大數(shù)據(jù)分析 143
【知識(shí)目標(biāo)】 143
【技能目標(biāo)】 143
【項(xiàng)目背景】 143
任務(wù)5-1　使用大數(shù)據(jù)分析工具 143
【任務(wù)描述】 143
【相關(guān)知識(shí)】 144
一、大數(shù)據(jù)分析過程 144
二、大數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵 145
三、基于大數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí) 146
【任務(wù)實(shí)施】 147
一、下載并安裝Weka 147
二、Weka的操作界面 149
三、Weka的數(shù)據(jù)及類型 150
四、Weka的文件格式 151
任務(wù)5-2　使用回歸算法預(yù)測(cè) 152
【任務(wù)描述】 152
【相關(guān)知識(shí)】 152
一、分類預(yù)測(cè) 152
二、回歸分析 153
【任務(wù)實(shí)施】 155
一、導(dǎo)入CPU樣本數(shù)據(jù) 155
二、初步分析數(shù)據(jù)變化趨勢(shì) 156
三、選擇回歸算法 157
四、設(shè)置訓(xùn)練集和驗(yàn)證集 158
五、執(zhí)行訓(xùn)練 159
六、分析誤差 159
七、保存模型 160
任務(wù)5-3　使用分類算法預(yù)測(cè) 160
【任務(wù)描述】 160
【相關(guān)知識(shí)】 161
一、分類算法概述 161
二、模型的評(píng)估 162
三、ROC和AUC 162
【任務(wù)實(shí)施】 162
一、導(dǎo)入玻璃數(shù)據(jù) 162
二、使用分類算法 163
三、設(shè)置訓(xùn)練集和驗(yàn)證集 164
四、執(zhí)行訓(xùn)練 164
五、誤差分析 165
拓展知識(shí) 166
一、集成學(xué)習(xí) 166
二、聚類分析 168
三、關(guān)聯(lián)規(guī)則 169
四、時(shí)間序列 169
項(xiàng)目6　工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化 170
【知識(shí)目標(biāo)】 170
— X —
工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、處理與應(yīng)用
【技能目標(biāo)】 170
【項(xiàng)目背景】 170
任務(wù)6-1　變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)可視化 170
【任務(wù)描述】 170
【相關(guān)知識(shí)】 171
一、交流電動(dòng)機(jī) 171
二、變頻器 171
三、數(shù)據(jù)圖表之儀表盤 172
【任務(wù)實(shí)施】 173
一、 新建Dashboard（數(shù)據(jù)看板）
可視化界面 173
二、 添加控件Gauge（軌距表）
并配置相關(guān)屬性 175
任務(wù)6-2　立體庫物料數(shù)據(jù)可視化 176
【任務(wù)描述】 176
【相關(guān)知識(shí)】 177
一、立體庫 177
二、WMS 177
【任務(wù)實(shí)施】 178
一、 新建Dashboard（數(shù)據(jù)看板）
可視化界面 179
二、 添加控件Pie Chart（圓餅圖）
并配置相關(guān)屬性 179
三、 添加控件Text Value（文本值）
并配置相關(guān)屬性 180
任務(wù)6-3　訂單生產(chǎn)趨勢(shì)數(shù)據(jù)可視化 181
【任務(wù)描述】 181
【相關(guān)知識(shí)】 181
一、生產(chǎn)計(jì)劃或生產(chǎn)訂單 181
二、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES） 182
三、MES應(yīng)用實(shí)例 182
【任務(wù)實(shí)施】 183
一、 新建Dashboard（數(shù)據(jù)看板）
可視化界面 183
二、 添加控件Line Chart（折線圖）
并配置相關(guān)屬性 184
任務(wù)6-4　 數(shù)字化車間裝配工位
訂單可視化 185
【任務(wù)描述】 185
【相關(guān)知識(shí)】 185
一、產(chǎn)品裝配過程的訂單顯示 185
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化工具 186
【任務(wù)實(shí)施】 187
一、選擇導(dǎo)入數(shù)據(jù)源 189
二、 新建Dashboard（數(shù)據(jù)看板）
可視化界面，并配置相關(guān)
屬性 191
三、 添加Panel（面板），選擇導(dǎo)入
數(shù)據(jù)值，配置Panel相關(guān)屬性 193
四、分享數(shù)據(jù)看板 197
拓展知識(shí) 198
一、常見數(shù)據(jù)圖表的分類 198
二、 工業(yè)數(shù)據(jù)可視化中的三維
可視化 200
項(xiàng)目7　工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用 204
【知識(shí)目標(biāo)】 204
【技能目標(biāo)】 204
【項(xiàng)目背景】 204
任務(wù)7-1　 認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備狀態(tài)
評(píng)估應(yīng)用 205
【任務(wù)描述】 205
【相關(guān)知識(shí)】 205
一、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的制造 205
二、設(shè)備的預(yù)測(cè)維護(hù) 206
三、設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估 207
【任務(wù)實(shí)施】 209
一、 了解半導(dǎo)體芯片制造行業(yè)
對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求 209
二、 了解設(shè)備健康監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)
維護(hù)平臺(tái) 209
三、平臺(tái)應(yīng)用示例 210
任務(wù)7-2　 認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備故障
檢測(cè)應(yīng)用 212
【任務(wù)描述】 212
【任務(wù)實(shí)施】 212
一、 了解風(fēng)力發(fā)電行業(yè)對(duì)
大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求 212
二、了解設(shè)備故障檢測(cè)平臺(tái) 212
三、平臺(tái)應(yīng)用示例 213
— XI —
目　　錄
任務(wù)7-3　 認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量檢測(cè)和工藝優(yōu)
化應(yīng)用 214
【任務(wù)描述】 214
【任務(wù)實(shí)施】 214
一、 了解汽車整車生產(chǎn)對(duì)大
數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求 214
二、了解質(zhì)量檢測(cè)和工藝優(yōu)化平臺(tái) 215
三、平臺(tái)應(yīng)用示例 216
參考文獻(xiàn) 217