一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统技术方案

一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统，属于信息化系统技术领域。用于优化计算企业生产绩效指标计算的系统和实现方法。基于动态分析企业数据采集和存储情况、指标计算层次、数据依赖关系建立标准化的数据计算维度，实现标准化的数据采集和抽取，层次化的指标计算网络、支持大数据结构存储和查询优化。优点在于，解决了在企业面临多种复杂基础数据源情况下统计指标数据的优化计算方法，实现多层次、系统化、高效的指标计算。

An index data collection and calculation system for industrial production enterprises

【技术实现步骤摘要】
一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统
本专利技术属于信息化系统
，特别是提供了一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统，主要解决在企业面临多种复杂基础数据源情况下统计指标数据的优化计算方法，实现多层次、系统化、高效的指标计算。
技术介绍
对于评价一个工业生产企业生产经营的好坏，从宏观上看，可以看一个相当长时期的企业生产的产品的成本、产品生产、工艺质量参数综合指标等信息，需要大量的来自生产一线的一级、二级数据，包括传感器和采集仪表、生产台账、外部报表、人工录入等各种类型的基础数据作为支撑。但是在得到基础数据之后，如何系统化、高效地计算企业的整个指标体系是一个比较复杂的难题。企业的生产系统有大量的复杂数据结构作为支撑，内部有着大量的复杂的数据结构和组织结构、数据之间有依赖关系和优先级关系，需要按照一定的规则来组织数据计算结构，确保指标数据的完整性、正确性和相关性。拿企业吨钢能源消耗来说，首先需要从安装在生产厂区的各种能源仪表和传感器出发，实现基础数据的采集和定时统计计算，具体说来钢铁的产量信息和各种基础能源的消耗信息，然后需要按照用能的部门来分级统计。这样的统计这样的计算不仅工作量大，而且指标需要能够从车间、工段、分厂、总公司完成多级分类统计和相关计算，这是一个艰巨的工作，非常耗时和繁琐。在基础数据发生更改的情况下，很可能整个部门和单位的指标都需要更改，存在数据计算量比较大，数据计算不准确的问题。企业自身的数据的特点是包含了许多层次，单一平面的数据统计方法的数据量比较大，不管是按照企业自身的组织结构出发还是按照企业数据管理的智能单位划分，系统的数据都需要包括很多层次，每一层专注自身的问题，在每个层次中的数据规模就小了很多，这样就比较方便数据计算、统计和查询，但如何有效地对系统数据进行层次化划分，建立指标统计的局部结果集，还没有成熟的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统，解决了在企业面临多种复杂基础数据源情况下统计指标数据的优化计算方法，实现多层次、系统化、高效的指标计算。用于优化计算企业生产绩效指标计算的系统和实现方法。基于动态分析企业数据采集和存储情况、指标计算层次、数据依赖关系建立标准化的数据计算维度，实现标准化的数据采集和抽取，层次化的指标计算网络、支持大数据结构存储和查询优化。本专利技术包括指标标准化配置模块、基础数据采集模块、基础指标计算模块、综合指标计算模块、指标数据存储模块、指标综合查询模块。其中,指标标准化配置模块是最核心的模块，它分别与基础指标计算模块、综合指标计算模块、综合指标查询模块连接；基础数据采集模块先与工业现场的数据源(如生产一线的自动化数采集设备，如PLC、DCS，网络采集设备，还有人工录入的生产台账信息等)连接，再与基础指标计算模块连接；基础指标计算模块再与综合指标计算模块连接，计算结果再送入指标数据存储模块；指标数据存储模块再与数据库系统连接，最终的指标数据存储在数据库之中。上述所有的模块部署在企业生产网络的计算机上，计算机通过有线网线或者本地无线网络连接在一起，基础网络通讯协议是TCP/IP。数据库采用标准的关系型数据库。工业现场的数据源和数据库不属于本专利技术的组成部分。如图1。指标标准化配置模块是整个系统的核心模块，它管理所有的基础的标准化指标配置信息，从这些基础配置衍生出其他高级指标信息；基础数据采集模块和指标化标准化配置模块连接，抽取到的数据送入基础指标计算模块再生成基础的指标数据，指标综合计算模块和基础指标计算模块、指标标准化配置模块连接，根据基础指标配置和基础指标计算结果，生成层次化的指标综合计算体系；指标数据存储模块采用大数据管理结构实现指标数据的分片存储和维护；综合指标查询模块和指标标准化配置模块连接，根据查询需求，访问指标存储体系，并且根据用户对指标数据的展示需求，能够动态地按照层次结构对数据进行钻取显示。指标标准化配置模块管理系统所有的标准化的基础数据指标配置，这里的标准化的意思是按照一定的方法对企业的基础数据需求进行标准化定义，这里的标准化包括多种数据维度，比如时间尺度、车间/班组类型、能源/物料类型，数据流向关系、成本计算关系、人员/操作工等，还包括这些数据之间的优先级关系，建立基础的数据结构存储，综合性的指标计算会根据基础的指标实现复杂逻辑运算。指标之间的关系包括上下级、父子关系的表示，也有通过计算模型来关联，在系统中包含计算模型的定义，在相关的参数表格里会记录计算模型和指标之前的计算关系。在实际的操作中，有的时候是从用户的上层的需求出发，然后采用层次化的分解结构，逐层分解到一些基础的指标。这些指标分解过程如果通过人工的方式来进行的话，是非常耗时和费力的，而且在中间过程中会产生一些无用的中间指标，耗费大量的计算资源。本专利技术提出一种双向基础/综合指标生成的方法，减少无用的指标计算，优化了指标计算结构。首先，分析用户的需求，先对需求降维，首先我们检索用户数据访问维度，在数据统计上去掉用户不常使用的维度，对于这些维度，我们在实际操作中建立存储的时候就可以极大地降低数据的复杂性；在某些维度，用户可能有着复杂的需求，数据在这个维度有着复杂的波动，我们可以综合考虑计算机的存储资源的前提下，建立几个标准化的量化取值，整个数据空间映射到几种标准的数据存储，整个维度可以通过平移和数据缩放来实现；对于某些小的维度，我们可以将几种维度组合在一起，通过统计维度空间的综合取值，生成一个一维平面的关键字，创建新的统计维度，这样就达到了降维和缩减数据量的目的。然后，根据企业复杂的组织结构，建立层次化的计算体系树，树的叶子是最基础的标准化计算指标，这些指标对应现场的多个自动化仪表、传感器、销售订单、生产台账，过程质量监控信息等，对应一组数据计算程序，按照现场时间尺度和最底层的组织结构单元来完成最基础数据的计算；在叶子节点上面就是一层层的中间节点，对应车间级、分厂级、公司、总公司等多个节点，所有的中间节点可以通过底层节点的数据计算得到。建立这种计算层次树的方法是：最初我们建立的是一个大的组织结构，首先按照企业天然的组织结构，我们建立一个分支很多、树的高度很大的组织结构树，囊括所有包含的指标组织信息；然后我们对系统进行初始化，引入优化的组织结构层次化因子，计算出合适的底层组织结构大小，为后面的指标层次化分解做准备；在指标层次化分解阶段，我们从叶子节点开始，根据指标层次化因子找到合适大小的子树从组织结构树上剪枝，剪掉的部分就对应最基础的指标计算子树，用一个综合的指标计算节点替换子树节点，然后建立上层节点和子树节点的数量关系，建立当前层次的数据计算公式；然后上层节点可以继续做剪枝和替换，同样的地得到相邻层次的计算公式。最后，构建的层次树的数据的计算可以采用规模化的计算引擎来处理。为了完善指标配置，在本专利技术里面提供了专门的人机界面来配置指标。在指标配置模块提供配置画面，可以在指标配置画面里面通过拖拽的方式配置指标计算的前后、约束、上下级关系，也可以弹出专门的公式配置模块，通过公式定义的方式配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统，其特征在于，包括，指标标准化配置模块、基础数据采集模块、基础指标计算模块、综合指标计算模块、指标数据存储模块、指标综合查询模块；指标标准化配置模块分别与基础指标计算模块、综合指标计算模块、综合指标查询模块连接；基础数据采集模块先与工业现场的数据源连接，再与基础指标计算模块连接；基础指标计算模块再与综合指标计算模块连接，计算结果再送入指标数据存储模块；指标数据存储模块再与数据库系统连接，最终的指标数据存储在数据库之中；/n上述所有的模块部署在企业生产网络的计算机上，计算机通过有线网线或者本地无线网络连接在一起，基础网络通讯协议是TCP/IP；数据库采用标准的关系型数据库。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业生产企业指标数据采集与计算的系统，其特征在于，包括，指标标准化配置模块、基础数据采集模块、基础指标计算模块、综合指标计算模块、指标数据存储模块、指标综合查询模块；指标标准化配置模块分别与基础指标计算模块、综合指标计算模块、综合指标查询模块连接；基础数据采集模块先与工业现场的数据源连接，再与基础指标计算模块连接；基础指标计算模块再与综合指标计算模块连接，计算结果再送入指标数据存储模块；指标数据存储模块再与数据库系统连接，最终的指标数据存储在数据库之中；
上述所有的模块部署在企业生产网络的计算机上，计算机通过有线网线或者本地无线网络连接在一起，基础网络通讯协议是TCP/IP；数据库采用标准的关系型数据库。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，指标标准化配置模块是整个系统的核心模块，它管理所有的基础的标准化指标配置信息，从这些基础配置衍生出其他高级指标信息；基础数据采集模块和指标化标准化配置模块连接，抽取到的数据送入基础指标计算模块再生成基础的指标数据，指标综合计算模块和基础指标计算模块、指标标准化配置模块连接，根据基础指标配置和基础指标计算结果，生成层次化的指标综合计算体系；指标数据存储模块采用大数据管理结构实现指标数据的分片存储和维护；综合指标查询模块和指标标准化配置模块连接，根据查询需求，访问指标存储体系，并且根据用户对指标数据的展示需求，能够动态地按照层次结构对数据进行钻取显示。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，指标标准化配置模块管理系统所有的标准化的基础数据指标配置，这里的标准化的意思是按照一定的方法对企业的基础数据需求进行标准化定义，这里的标准化包括多种数据维度，比如时间尺度、车间/班组类型、能源/物料类型，数据流向关系、成本计算关系、人员/操作工等，还包括这些数据之间的优先级关系，建立基础的数据结构存储，综合性的指标计算会根据基础的指标实现复杂逻辑运算；指标之间的关系包括上下级、父子关系的表示，也有通过计算模型来关联，在系统中包含计算模型的定义，在相关的参数表格里会记录计算模型和指标之前的计算关系；在实际的操作中，有的时候是从用户的上层的需求出发，然后采用层次化的分解结构，逐层分解到一些基础的指标；
首先分析用户的需求，先对需求降维，检索用户数据访问维度，在数据统计上去掉用户不常使用的维度，对于这些维度，在实际操作中建立存储的时候就可以极大地降低数据的复杂性；在某些维度，用户可能有着复杂的需求，数据在这个维度有着复杂的波动，能综合考虑计算机的存储资源的前提下，建立几个标准化的量化取值，整个数据空间映射到几种标准的数据存储，整个维度能通过平移和数据缩放来实现；对于某些小的维度，能将几种维度组合在一起，通过统计维度空间的综合取值，生成一个一维平面的关键字，创建新的统计维度，这样就达到了降维和缩减数据量的目的；
然后，根据企业复杂的组织结构，建立层次化的计算体系树，树的叶子是最基础的标准化计算指标，这些指标对应现场的多个自动化仪表、传感器、销售订单、生产台账，过程质量监控信息；对应一组数据计算程序，按照现场时间尺度和最底层的组织结构单元来完成最基础数据的计算；在叶子节点上面就是一层层的中间节点，对应车间级、分厂级、公司、总公司多个节点，所有的中间节点能通过底层节点的数据计算得到。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，建立这种计算层次树的方法是：建立的是一个大的组织结构，首先按照企业天然的组织结构，建立一个分支很多、树的高度很大的组织结构树，囊括所有包含的指标组织信息；然后我们对系统进行初始化，引入优化的组织结构层次化因子，计算出合适的底层组织结构大小，为后面的指标层次化分解做准备；在指标层次化分解阶段，从叶子节点开始，根据指标层次化因子找到合适大小的子树从组织结构树上剪枝，剪掉的部分就对应最基础的指标计算子树，用一个综合的指标计算节点替换子树节点，然后建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，盛刚，张效华，张丕迪，张云贵，
申请(专利权)人：冶金自动化研究设计院，
类型：发明
国别省市：北京;11