數(shù)據(jù)之上 建構(gòu)未來(lái)
——記國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、華北電力大學(xué)教授牛東曉

倪海波

牛東曉

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是當(dāng)前國(guó)家的重大戰(zhàn)略，作為國(guó)內(nèi)較早從事大數(shù)據(jù)智能管理、復(fù)雜系統(tǒng)建模等研究的科研人員，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華北電力大學(xué)教授牛東曉正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“制造業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設(shè)計(jì)理論與方法”為支撐，系統(tǒng)開(kāi)展制造業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論研究，構(gòu)建面向制造企業(yè)的多價(jià)值鏈協(xié)同體系，形成價(jià)值鏈活動(dòng)新業(yè)務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)全過(guò)程多價(jià)值鏈協(xié)同管理等工作，致力于為數(shù)字經(jīng)濟(jì)在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)踐提供理論支撐、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用場(chǎng)景和效益提升。目前，相關(guān)研究已經(jīng)取得初步研究成果，各項(xiàng)研究工作正在緊張有序地進(jìn)行。

面向基礎(chǔ)前沿 服務(wù)現(xiàn)實(shí)需求

據(jù)《數(shù)據(jù)時(shí)代2025》預(yù)測(cè)，2025年，全球數(shù)據(jù)量產(chǎn)生的第一大主體將由消費(fèi)者轉(zhuǎn)移到企業(yè)，屆時(shí)企業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將占到全球數(shù)據(jù)總量的60%。一方面，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者將可以從這些海量數(shù)據(jù)信息和其價(jià)值中獲得新的商業(yè)機(jī)遇，但同時(shí)也需要對(duì)收集、使用和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的策略進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。

企業(yè)是經(jīng)濟(jì)的主體。而制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，更是重中之重，直接體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力水平，也是區(qū)別發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家的重要因素。近年來(lái)我國(guó)制造業(yè)迎來(lái)了快速發(fā)展，但也伴隨著不少隱憂，存在諸如科技創(chuàng)新能力不足、參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益較差等突出問(wèn)題。與此同時(shí)，國(guó)際上，以工業(yè)機(jī)器人為代表的智能裝備，正為傳統(tǒng)的裝備制造及物流等相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)方式帶來(lái)革命性的產(chǎn)業(yè)變革。

數(shù)字化、智能化正在成為新的發(fā)展機(jī)遇和時(shí)代浪潮。面對(duì)新形勢(shì)、新挑戰(zhàn)，我國(guó)制造業(yè)將何去何從？

時(shí)代的潮流就是號(hào)角，國(guó)家的需求就是命令。2020年11月，由華北電力大學(xué)領(lǐng)銜，浙江大學(xué)、清華大學(xué)、東北電力大學(xué)和北京清暢電力技術(shù)有限公司等5家單位共同承擔(dān)的“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“制造業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設(shè)計(jì)理論與方法”正式立項(xiàng)，一支多學(xué)科協(xié)作、產(chǎn)學(xué)研融合的高水平研究隊(duì)伍迅速集結(jié)，向制造業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求發(fā)起沖鋒。

據(jù)牛東曉介紹，他和研究團(tuán)隊(duì)將根據(jù)智能工廠建設(shè)的需要，研究創(chuàng)建制造業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論與方法，借以解決多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題，構(gòu)建面向制造企業(yè)的多價(jià)值鏈協(xié)同體系；提出多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間機(jī)器學(xué)習(xí)支持下的快速索引、關(guān)聯(lián)表示、全鏈搜索、集成演化方法，解決多價(jià)值鏈協(xié)同高維時(shí)空數(shù)據(jù)智能優(yōu)化決策問(wèn)題；設(shè)計(jì)支持多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間的知識(shí)服務(wù)引擎架構(gòu)、智能知識(shí)挖掘、動(dòng)態(tài)知識(shí)服務(wù)等核心技術(shù)，解決多價(jià)值鏈協(xié)同知識(shí)的服務(wù)引擎構(gòu)建問(wèn)題；提出基于智能協(xié)同的多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎設(shè)計(jì)理論與方法，構(gòu)建多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理系統(tǒng)組成模型與架構(gòu)，解決多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎與管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證問(wèn)題，從而形成價(jià)值鏈活動(dòng)新業(yè)務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)全過(guò)程多價(jià)值鏈協(xié)同管理，較大提高制造企業(yè)智能化管理水平、綜合競(jìng)爭(zhēng)力、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)生重大理論和應(yīng)用成果，形成示范效應(yīng)，引領(lǐng)前沿發(fā)展。

從理論到應(yīng)用 搭建企業(yè)數(shù)據(jù)空間

企業(yè)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨量的數(shù)據(jù)，有數(shù)值的，有文字的，有音視頻的，等等。企業(yè)的痛點(diǎn)在于如何從這些數(shù)量大、類型雜的數(shù)據(jù)中提取出高價(jià)值的信息。建立一個(gè)滿足企業(yè)需要的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)空間，就成為企業(yè)數(shù)字化的必由之路。對(duì)于如何搭建企業(yè)數(shù)據(jù)空間，科學(xué)界卻始終沒(méi)有形成清晰的、操作性強(qiáng)的理論體系?！八睦碚擉w系是怎樣的？系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)該怎樣搭建？整個(gè)系統(tǒng)需要拆分成多少個(gè)層次，每個(gè)層次之間是怎樣的銜接關(guān)系？從最基礎(chǔ)的采集層面怎么設(shè)計(jì)？存儲(chǔ)層面怎么設(shè)計(jì)？等等，這些都是我們要解決的問(wèn)題?！迸|曉一口氣提出了一大串問(wèn)題。這些問(wèn)題大多沒(méi)有任何先例和范式可以借鑒和遵循，是一個(gè)全新的理論體系，也是他和研究團(tuán)隊(duì)需要一一攻克的技術(shù)難點(diǎn)。

總的來(lái)看，研究團(tuán)隊(duì)面臨的問(wèn)題主要分為數(shù)據(jù)協(xié)同、知識(shí)挖掘、管理優(yōu)化3個(gè)方面，需要跨過(guò)4道坎。其分別是多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題，多價(jià)值鏈協(xié)同高維時(shí)空全過(guò)程數(shù)據(jù)智能優(yōu)化決策問(wèn)題，多價(jià)值鏈協(xié)同知識(shí)的服務(wù)引擎構(gòu)建問(wèn)題，多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間管理引擎與管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方法及驗(yàn)證問(wèn)題?！盀榱私鉀Q這4個(gè)科學(xué)問(wèn)題，我們提出了1個(gè)數(shù)據(jù)體系架構(gòu)，4項(xiàng)理論方法，4項(xiàng)研究?jī)?nèi)容的研究思路?！迸|曉介紹道。

研究團(tuán)隊(duì)要針對(duì)制造及協(xié)作企業(yè)多價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)空間中存在的異域、異源、異構(gòu)數(shù)據(jù)問(wèn)題，研究制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和協(xié)議。在分層、分域、分布于協(xié)同、融合、全局一體化的高維時(shí)空內(nèi)，運(yùn)用分布式計(jì)算、云計(jì)算和并行處理技術(shù)，構(gòu)建價(jià)值鏈活動(dòng)數(shù)據(jù)生成、匯聚、存儲(chǔ)、管理、分析、使用和銷(xiāo)毀全過(guò)程的價(jià)值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

重任在肩 不辱使命

牛東曉團(tuán)隊(duì)目前已取得諸多可喜的階段性成果，在4個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域均取得了初步進(jìn)展。他們通過(guò)走訪國(guó)內(nèi)較大的電力機(jī)械裝備企業(yè)，完成了項(xiàng)目需求的初步調(diào)研，了解了企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)空間的實(shí)際需要。初步建立了數(shù)據(jù)空間的系統(tǒng)架構(gòu)，制定了相應(yīng)的規(guī)則、程序，供日后發(fā)展完善。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)空間的實(shí)際應(yīng)用，在華北電力大學(xué)的大力支持下，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)初步建立起應(yīng)用平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，實(shí)驗(yàn)裝備均已到位。此外，他們還產(chǎn)出了一批高水平學(xué)術(shù)論文。

項(xiàng)目的順利推進(jìn)，離不開(kāi)大家的努力，也飽含著牛東曉的辛勞與汗水?！艾F(xiàn)在每天都特別忙，每天都是追趕時(shí)間的狀態(tài)。現(xiàn)在我們和國(guó)外在同一起點(diǎn)，國(guó)外的研發(fā)速度也很快，如果我們還慢慢悠悠的，那很有可能會(huì)落后。而在數(shù)字化這一新領(lǐng)域，我們是最有可能實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的。我們必須抓緊，再抓緊，和國(guó)外拼速度。”他坦言，就在記者采訪的前一周，他剛剛走訪了上海的3家電力企業(yè)，而采訪后的第二天凌晨4點(diǎn)就又要踏上出差的旅途。牛東曉告訴記者，如果團(tuán)隊(duì)真能率先一步把企業(yè)數(shù)據(jù)空間推廣開(kāi)來(lái)，將來(lái)我國(guó)在這一領(lǐng)域?qū)⑹穷I(lǐng)先的，可以引領(lǐng)世界數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展潮流，占據(jù)新一輪國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

多年來(lái)，正是憑著這股“時(shí)不我待”的使命感，牛東曉在大數(shù)據(jù)智能計(jì)算、電力運(yùn)營(yíng)管理等領(lǐng)域開(kāi)展了大量工作。他始終致力于國(guó)家重大需求，提出了一系列基于數(shù)據(jù)空間、智能計(jì)算、預(yù)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)決策的新理論與新方法，在某些理論方法領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際前沿水平，主持完成國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等各類項(xiàng)目113項(xiàng)，獲得省部級(jí)成果獎(jiǎng)16項(xiàng)，出版著作23部，發(fā)表被SCI檢索的國(guó)際期刊論文126篇。許多成果得到廣泛應(yīng)用，效益顯著。

同時(shí)，牛東曉在國(guó)際上也享有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。2021年，他入選美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)布的全球前2%頂尖科學(xué)家Singleyr榜單，Elsevier中國(guó)高被引學(xué)者榜單，同時(shí)，還當(dāng)選了國(guó)際歐亞科學(xué)院院士。

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。對(duì)牛東曉而言，前路充滿著未知和挑戰(zhàn)，為了提升我國(guó)制造業(yè)的智能化、數(shù)字化水平，他將身先士卒，一往無(wú)前。