前言
二維碼索引
緒論 1
項目1　了解工業(yè)大數(shù)據(jù) 4
【知識目標】 4
【技能目標】 4
【項目背景】 4
任務1-1　認識工業(yè)大數(shù)據(jù) 4
【任務描述】 4
【相關知識】 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
【任務實施】 7
一、認識工業(yè)大數(shù)據(jù)的來源 7
二、認識工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征 10
三、工業(yè)大數(shù)據(jù)實例 11
任務1-2　 對工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應用
進行分類 14
【任務描述】 14
【相關知識】 14
一、工業(yè)企業(yè)的運行流程 14
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)的分類 15
三、工業(yè)大數(shù)據(jù)的應用場景 17
【任務實施】 19
一、認識工業(yè)大數(shù)據(jù)的應用類型 19
二、工業(yè)大數(shù)據(jù)應用實例 20
任務1-3　了解工業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構 23
【任務描述】 23
【相關知識】 24
一、靜態(tài)數(shù)據(jù)和流數(shù)據(jù) 24
二、批量計算和流式計算 24
【任務實施】 26
一、認識工業(yè)大數(shù)據(jù)的架構 26
二、認識Hadoop 28
三、認識Hadoop分布式文件系統(tǒng) 28
四、認識并行計算框架MapReduce 29
五、安裝Linux操作系統(tǒng) 30
六、安裝Hadoop 30
拓展知識　大數(shù)據(jù)技術框架 32
項目2　工業(yè)大數(shù)據(jù)采集 36
【知識目標】 36
【技能目標】 36
【項目背景】 36
任務2-1　了解工業(yè)數(shù)據(jù)采集 36
【任務描述】 36
【相關知識】 37
一、工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡 37
二、工業(yè)數(shù)據(jù)采集常見的網(wǎng)絡協(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 45
【任務實施】 45
一、準備安裝IoTHub 45
二、安裝Sentinel Runtime 45
三、安裝IoTHub 46
任務2-2　采集PLC數(shù)據(jù) 48
【任務描述】 48
【相關知識】 48
一、PLC的組成 48
二、PLC的特點 49
三、PLC連接的信號類型 49
四、PLC的通信 50
【任務實施】 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、處理與應用
四、數(shù)據(jù)存儲 58
任務2-3　采集PTL數(shù)據(jù) 65
【任務描述】 65
【相關知識】 66
一、PTL系統(tǒng)的構成 66
二、PTL系統(tǒng)的特點 68
三、PTL系統(tǒng)的功能 68
四、PTL系統(tǒng)的結構 68
【任務實施】 69
一、安裝Agent 70
二、創(chuàng)建并連接控制器 71
三、查看變量 74
四、任務下發(fā) 75
五、數(shù)據(jù)存儲 77
拓展知識　ERP與MES的集成 78
項目3　工業(yè)大數(shù)據(jù)預處理 81
【知識目標】 81
【技能目標】 81
【項目背景】 81
任務3-1　清洗、轉換、加載工業(yè)大數(shù)據(jù) 81
【任務描述】 81
【相關知識】 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)轉換 85
五、數(shù)據(jù)加載 85
六、ETL工具Kettle 86
【任務實施】 89
一、下載、安裝并啟動Kettle 90
二、分析數(shù)據(jù)問題 91
三、處理流程設計 93
四、讀入數(shù)據(jù) 94
五、過濾數(shù)據(jù) 97
六、補缺失值 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)行轉換 102
十一、保存轉換文件 102
任務3-2　建立數(shù)據(jù)倉庫 102
【任務描述】 102
【相關知識】 103
一、數(shù)據(jù)庫 103
二、數(shù)據(jù)倉庫 104
三、Hive 105
【任務實施】 108
一、下載并安裝Hive 108
二、安裝并配置MySQL 110
三、啟動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3-3　查詢工業(yè)大數(shù)據(jù) 112
【任務描述】 112
【相關知識】 112
Hive的查詢語言 112
【任務實施】 114
一、準備工作 114
二、啟動Hive 114
三、打開數(shù)據(jù)庫 114
四、查詢 114
五、分組統(tǒng)計 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 116
一、數(shù)據(jù)倉庫的建模 116
二、數(shù)據(jù)倉庫的分層 118
項目4　 工業(yè)大數(shù)據(jù)建模 120
【知識目標】 120
【技能目標】 120
【項目背景】 120
任務4-1　使用UML建模工具 120
【任務描述】 120
【相關知識】 121
一、UML 121
— IX —
目　　錄
二、轉換至關系模式 124
三、UML工具 125
【任務實施】 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、畫關系 132
任務4-2　建立設備信息模型 133
【任務描述】 133
【相關知識】 134
一、信息模型 134
二、設備信息 135
【任務實施】 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4-3　建立生產(chǎn)過程信息模型 138
【任務描述】 138
【相關知識】 138
一、生產(chǎn)過程 138
二、生產(chǎn)過程信息示例 140
【任務實施】 141
一、新建工程 141
二、添加類圖 141
三、畫類 141
四、添加屬性 141
五、添加關系 141
拓展知識　數(shù)字孿生 142
項目5　工業(yè)大數(shù)據(jù)分析 143
【知識目標】 143
【技能目標】 143
【項目背景】 143
任務5-1　使用大數(shù)據(jù)分析工具 143
【任務描述】 143
【相關知識】 144
一、大數(shù)據(jù)分析過程 144
二、大數(shù)據(jù)分析的關鍵 145
三、基于大數(shù)據(jù)的機器學習 146
【任務實施】 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5-2　使用回歸算法預測 152
【任務描述】 152
【相關知識】 152
一、分類預測 152
二、回歸分析 153
【任務實施】 155
一、導入CPU樣本數(shù)據(jù) 155
二、初步分析數(shù)據(jù)變化趨勢 156
三、選擇回歸算法 157
四、設置訓練集和驗證集 158
五、執(zhí)行訓練 159
六、分析誤差 159
七、保存模型 160
任務5-3　使用分類算法預測 160
【任務描述】 160
【相關知識】 161
一、分類算法概述 161
二、模型的評估 162
三、ROC和AUC 162
【任務實施】 162
一、導入玻璃數(shù)據(jù) 162
二、使用分類算法 163
三、設置訓練集和驗證集 164
四、執(zhí)行訓練 164
五、誤差分析 165
拓展知識 166
一、集成學習 166
二、聚類分析 168
三、關聯(lián)規(guī)則 169
四、時間序列 169
項目6　工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化 170
【知識目標】 170
— X —
工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、處理與應用
【技能目標】 170
【項目背景】 170
任務6-1　變頻電動機轉速數(shù)據(jù)可視化 170
【任務描述】 170
【相關知識】 171
一、交流電動機 171
二、變頻器 171
三、數(shù)據(jù)圖表之儀表盤 172
【任務實施】 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）
并配置相關屬性 175
任務6-2　立體庫物料數(shù)據(jù)可視化 176
【任務描述】 176
【相關知識】 177
一、立體庫 177
二、WMS 177
【任務實施】 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）
并配置相關屬性 179
三、 添加控件Text Value（文本值）
并配置相關屬性 180
任務6-3　訂單生產(chǎn)趨勢數(shù)據(jù)可視化 181
【任務描述】 181
【相關知識】 181
一、生產(chǎn)計劃或生產(chǎn)訂單 181
二、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES） 182
三、MES應用實例 182
【任務實施】 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）
并配置相關屬性 184
任務6-4　 數(shù)字化車間裝配工位
訂單可視化 185
【任務描述】 185
【相關知識】 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
【任務實施】 187
一、選擇導入數(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
屬性 191
三、 添加Panel（面板），選擇導入
數(shù)據(jù)值，配置Panel相關屬性 193
四、分享數(shù)據(jù)看板 197
拓展知識 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
項目7　工業(yè)大數(shù)據(jù)應用 204
【知識目標】 204
【技能目標】 204
【項目背景】 204
任務7-1　 認識數(shù)據(jù)驅動的設備狀態(tài)
評估應用 205
【任務描述】 205
【相關知識】 205
一、數(shù)據(jù)驅動的制造 205
二、設備的預測維護 206
三、設備健康狀態(tài)評估 207
【任務實施】 209
一、 了解半導體芯片制造行業(yè)
對大數(shù)據(jù)應用的需求 209
二、 了解設備健康監(jiān)測與預測
維護平臺 209
三、平臺應用示例 210
任務7-2　 認識數(shù)據(jù)驅動的設備故障
檢測應用 212
【任務描述】 212
【任務實施】 212
一、 了解風力發(fā)電行業(yè)對
大數(shù)據(jù)應用的需求 212
二、了解設備故障檢測平臺 212
三、平臺應用示例 213
— XI —
目　　錄
任務7-3　 認識數(shù)據(jù)驅動的質量檢測和工藝優(yōu)
化應用 214
【任務描述】 214
【任務實施】 214
一、 了解汽車整車生產(chǎn)對大
數(shù)據(jù)應用的需求 214
二、了解質量檢測和工藝優(yōu)化平臺 215
三、平臺應用示例 216
參考文獻 217