航天云网船舶行业关键工业设备上云应用案例

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项目背景

中船黄埔文冲船舶有限公司把成为“国内领先、世界一流”的创新型海洋装备集团作为公司新的战略目标,亟需寻找新的切入点和突破口以适应新时代背景下的发展需求。现代造船模式需要在传承中进一步发展,注入新的理念和方法,加快创新升级步伐,打造建模升级版。航天云网公司围绕中船公司产业结构调整、发展方式转型要求,打造“船舶云”平台,形成覆盖行业产业链的云应用集群,突破地域、组织、技术的界限,整合集聚、开放、共享各类要素和资源,推动制造资源对接和优化配置,打通产业链上下游信息流、业务流与资金流,推动产业链协同创新和生态化发展,支撑中船公司未来商业模式与产业模式的创新发展。

项目建设内容

项目搭建高可靠性的IaaS平台与PaaS平台,实现与边缘层数据的对接,部署设备监控软件,实现对 1000 割机、动能源设备等的智能化监控。结合设备历史数据与实时运行数据,构建数字孪生,及时监控设备运行状态,实现设备预测性维护。基于现场能耗数据的采集与分析,对设备、产线、场景能效使用进行合理规划,提高能源使用效率,实现节能减排,“船舶云”平台系统架构如下图所示。

智能研发与制造在线解决方案架构图

边缘层由动能源监控系统以及数控切割机监控系统组成,两套系统分别获取了能源数据以及核心机加工设备数据,连接终端设备与云,提供实时计算、远程控制、数据缓冲、数据解析和初步分析等功能,包含边缘传感器、控制器、网关和边缘服务器相关产品和面向各个领域场景的解决方案。

IaaS层以 OpenStack 为核心构建,提供完善的云基础设施服务能力,涵盖计算、存储、网络、安全等7大 IaaS服务。

通用PaaS层采用Kubernetes + Docker技术路线,为用户提供基于容器的应用软件开发和运行时所需的支撑环境,包括数据库、应用支撑、软件开发、微服务管理、大数据和物联网等云化服务。

工业与通用PaaS层构建面向船舶行业的工业大脑,提供以数据为核心的工业机理模型资源池、微服务组件资源池、工业数据资源池以及建模工具、算法工具、数据治理工具等工具库。

应用层通过与PaaS层的对接实现数据的展示和分析,在各子系统呈现应用的功能,实现数据的真实转换和利用,通过物联应用(web应用和移动端应用),提供实时监控、故障报警等应用。

实施效果
通过项目实施,航天云网公司帮助客户主要达到以下建设成效:
保证通过物联应用对设备性能分析,结合企业生产经营状况,合理推荐适合生产特定产品的设备,从而实现设备及产品的最大优化。这种优化不仅给船厂节省了前期投入,还能通过产品的品质提升创造更大的经济价值,提升企业生产经济效益。全年未发生重大工控系统安全事件。
通过对船厂现有的切割机、动能源传感设备的联网及上云,实现对设备的监控,上云设备数达到75 台套以上。
万台活跃设备TPS(每秒吞吐能力)不小于25M/秒,QPS(每秒数据处理能力)不小于40000 条/秒,平均响应延迟不高于300ms。
通过物联应用解决方案的实施,规范对外接口,减少系统上线时间15%。
通过物联应用解决方案的实施,规范对外接口,减少系统部署成本15%。
通过数据展现及分析,结合预告警和生产情况,合理利用设备,从而最大化利用好设备,设备利用率提升10%。
通过应用电力传感设备上云及监控,实现船厂电力消耗数据同比上一年度下降10%。
通过应用气体传感设备上云及监控,实现船厂二氧化碳等气体的消耗数据同比上一年度下降15%。
1000
通过物联应用解决方案提升维修效率、缩短维修时间,从而减少设备的停产时间,减少故障对生产的影响,实现计划外故障停机减少10%。
通过设备物联监控及应用的使用,完成生产智能化排产,实现生产效率提升3%。
设备物联应用的投入使用,通过安全预警及预维护维修通知,提高了设备及人员的安全性,减少在设备维护维修上的无谓投入,节省了开支。
通过物联应用对设备性能分析,结合企业生产经营状况,合理推荐适合生产特定产品的设备,从而实现设备及产品的最大优化。这种优化不仅给船厂节省了前期投入,还能通过产品的品质提升创造更大的经济价值,提升企业生产经济效益。