航天云網(wǎng)船舶行業(yè)關(guān)鍵工業(yè)設(shè)備上云應(yīng)用案例

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項(xiàng)目背景

中船黃埔文沖船舶有限公司把成為“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界一流”的創(chuàng)新型海洋裝備集團(tuán)作為公司新的戰(zhàn)略目標(biāo)，亟需尋找新的切入點(diǎn)和突破口以適應(yīng)新時(shí)代背景下的發(fā)展需求?，F(xiàn)代造船模式需要在傳承中進(jìn)一步發(fā)展，注入新的理念和方法，加快創(chuàng)新升級(jí)步伐，打造建模升級(jí)版。航天云網(wǎng)公司圍繞中船公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展方式轉(zhuǎn)型要求，打造“船舶云”平臺(tái)，形成覆蓋行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的云應(yīng)用集群，突破地域、組織、技術(shù)的界限，整合集聚、開放、共享各類要素和資源，推動(dòng)制造資源對(duì)接和優(yōu)化配置，打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游信息流、業(yè)務(wù)流與資金流，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新和生態(tài)化發(fā)展，支撐中船公司未來商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)模式的創(chuàng)新發(fā)展。

項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

項(xiàng)目搭建高可靠性的IaaS平臺(tái)與PaaS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與邊緣層數(shù)據(jù)的對(duì)接，部署設(shè)備監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)切割機(jī)、動(dòng)能源設(shè)備等的智能化監(jiān)控。結(jié)合設(shè)備歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字孿生，及時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)。基于現(xiàn)場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)的采集與分析，對(duì)設(shè)備、產(chǎn)線、場(chǎng)景能效使用進(jìn)行合理規(guī)劃，提高能源使用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，“船舶云”平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

智能研發(fā)與制造在線解決方案架構(gòu)圖

邊緣層由動(dòng)能源監(jiān)控系統(tǒng)以及數(shù)控切割機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，兩套系統(tǒng)分別獲取了能源數(shù)據(jù)以及核心機(jī)加工設(shè)備數(shù)據(jù)，連接終端設(shè)備與云，提供實(shí)時(shí)計(jì)算、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)解析和初步分析等功能，包含邊緣傳感器、控制器、網(wǎng)關(guān)和邊緣服務(wù)器相關(guān)產(chǎn)品和面向各個(gè)領(lǐng)域場(chǎng)景的解決方案。

IaaS層以 OpenStack 為核心構(gòu)建，提供完善的云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能力，涵蓋計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等7大 IaaS服務(wù)。

通用PaaS層采用Kubernetes + Docker技術(shù)路線，為用戶提供基于容器的應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行時(shí)所需的支撐環(huán)境，包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用支撐、軟件開發(fā)、微服務(wù)管理、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等云化服務(wù)。

工業(yè)與通用PaaS層構(gòu)建面向船舶行業(yè)的工業(yè)大腦，提供以數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)機(jī)理模型資源池、微服務(wù)組件資源池、工業(yè)數(shù)據(jù)資源池以及建模工具、算法工具、數(shù)據(jù)治理工具等工具庫。

應(yīng)用層通過與PaaS層的對(duì)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的展示和分析，在各子系統(tǒng)呈現(xiàn)應(yīng)用的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)轉(zhuǎn)換和利用，通過物聯(lián)應(yīng)用（web應(yīng)用和移動(dòng)端應(yīng)用），提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障報(bào)警等應(yīng)用。

實(shí)施效果
通過項(xiàng)目實(shí)施，航天云網(wǎng)公司幫助客戶主要達(dá)到以下建設(shè)成效：
保證通過物聯(lián)應(yīng)用對(duì)設(shè)備性能分析，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，合理推薦適合生產(chǎn)特定產(chǎn)品的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備及產(chǎn)品的最大優(yōu)化。這種優(yōu)化不僅給船廠節(jié)省了前期投入，還能通過產(chǎn)品的品質(zhì)提升創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，提升企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。全年未發(fā)生重大工控系統(tǒng)安全事件。
通過對(duì)船廠現(xiàn)有的切割機(jī)、動(dòng)能源傳感設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)及上云，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控，上云設(shè)備數(shù)達(dá)到75 臺(tái)套以上。
萬臺(tái)活躍設(shè)備TPS(每秒吞吐能力)不小于25M/秒,QPS（每秒數(shù)據(jù)處理能力）不小于40000 條/秒，平均響應(yīng)延遲不高于300ms。
通過物聯(lián)應(yīng)用解決方案的實(shí)施，規(guī)范對(duì)外接口，減少系統(tǒng)上線時(shí)間15%。
通過物聯(lián)應(yīng)用解決方案的實(shí)施，規(guī)范對(duì)外接口，減少系統(tǒng)部署成本15%。
通過數(shù)據(jù)展現(xiàn)及分析，結(jié)合預(yù)告警和生產(chǎn)情況，合理利用設(shè)備，從而最大化利用好設(shè)備，設(shè)備利用率提升10%。
通過應(yīng)用電力傳感設(shè)備上云及監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)船廠電力消耗數(shù)據(jù)同比上一年度下降10%。
通過應(yīng)用氣體傳感設(shè)備上云及監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)船廠二氧化碳等氣體的消耗數(shù)據(jù)同比上一年度下降15%。
通過物聯(lián)應(yīng)用解決方案提升維修效率、縮短維修時(shí)間，從而減少設(shè)備的停產(chǎn)時(shí)間，減少故障對(duì)生產(chǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃外故障停機(jī)減少10%。
通過設(shè)備物聯(lián)監(jiān)控及應(yīng)用的使用，完成生產(chǎn)智能化排產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升3%。
設(shè)備物聯(lián)應(yīng)用的投入使用，通過安全預(yù)警及預(yù)維護(hù)維修通知，提高了設(shè)備及人員的安全性，減少在設(shè)備維護(hù)維修上的無謂投入，節(jié)省了開支。
通過物聯(lián)應(yīng)用對(duì)設(shè)備性能分析，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，合理推薦適合生產(chǎn)特定產(chǎn)品的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備及產(chǎn)品的最大優(yōu)化。這種優(yōu)化不僅給船廠節(jié)省了前期投入，還能通過產(chǎn)品的品質(zhì)提升創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，提升企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。