CN106940751B - 一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统 - Google Patents

一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，包括产业信息应用平台系统和网络管理服务器系统，所述产业信息应用平台系统依附在网络管理服务器系统上。本发明针对设计所、院校等对象提供的数字化设计服务，平台应满足海洋工程与船舶装备设计的需求；针对船舶装备企业等对象提供数字化造船的服务，平台应能够为相关软件的快速开发和部署提供支撑和支持；针对船东为对象的运维保障与决策支撑服务，使船舶维护人员和使用人员能够方便实时获取关注的船舶信息，使管理者能够借助平台实现船舶安全运行。

Description

一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统
技术领域
本发明涉及海洋工程及船舶装备技术领域，尤其涉及一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统。
背景技术
海洋工程及船舶装备产业是技术密集型、资金密集型、劳动密集型、信息密集型的行业，具有多品种、少批量、单件生产的基本特点。而且船舶是个巨系统，制造过程复杂，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等多个环节，物流、价值流、信息流、资金流呈现复杂的立体交叉的系统管理特点，需要非常强大的信息集成处理能力。其作为海洋开发以及运输难题的重要解决途径，已成为能源开发与海上运输的迫切需求，是实现能源可持续发展的战略重点。
国内船舶工业自上世纪七十年代初开始应用计算机技术至今已近四十年历史，计算机技术的应用在我国造船企业的发展中取得了显著成绩，特别自上世纪八十年代初开始实施的3C工程(CASIS、CADIS、CMI-S)为我国船舶工业企业在信息化建设中打下了技术基础和思想基础，为今后企业自主研发应用系统和引进国外先进技术提供了条件。如今，我国一些主力船企在信息化建设中都取得了成果，如沪东中华、大连造船等，不仅自主研发信息系统，有的还把成果推广至同行。一些企业引进国外系统，吸取了国外信息化建设的先进理念，也取得了一定成效。这一切都是建立在以往研究发展的基础上，并根据我国国情和企业特点自主创新的结果。然而，任何发展中的事物都存在两面性。中国造船企业“数字化造船”的开发和应用与国际先进水平相比，尚存在较大差距，造船设计、制造和管理一体化平台技术处于初级阶段，难以满足中国船舶工业提高企业综合素质和整体效率的需要，并且中国缺乏具有自主知识产权的造船软件和相关技术，影响企业信息安全和信息化建设的深入发展。经过一段时期的信息化建设和计算机技术的研发，由于体制和机制等跟不上发展形势，许多不足和需解决的问题渐渐在造船企业内隐现。
(1)信息基础比较薄弱
由于条件限制和发展的局限性，信息集成方面无论是信息系统本身、系统和系统间，信息共享存在较多问题、“孤岛”现象比较严重。由于船舶行业的特殊性，造成了信息多样性和信息源格式的异构性，缺乏现代造船模式下企业的标准体系。这其中包括技术标准体系，管理标准体系和工作标准体系。这些标准体系的缺泛就会造成企业在发展中往往制订带有局限性的实用“标准”，这实际上极大的影响了企业信息化建设的发展。信息集成系统软硬件平台的异构性，加上相互之间不开放或不够开发，造成了信息交互的障碍。企业信息系统的自闭性和缺泛标准的接口，造成信息数据的重复输入，影响了信息资源的利用率和错误。企业间(设计院所和生产船企)和企业内部信息交互不够，统一协调能力不足，重复劳动等现象严重，造成了资源的浪费；统一的组织管理和协调措施不够强劲，难以发挥行业的团队力量。
(2)对于船舶的系统研究还比较薄弱
进入新世纪以来,随着经济全球化和贸易自由化进程的加快,诸如航运、港口、船舶等外向型行业与世界海事的关系更为紧密。以IMO为代表的国际组织频繁出台了一系列涉及“安全”、“环保”等方面的强制性公约、规则、决议，以及现行条约的修正案。其中2013年开始生效的EEDI的实施对船舶设计、制造工艺技术、新能源技术等提出了更高的要求，已生效的NOX和SOX减排要求的实施对船舶逐级性能、废气处理系统等提出了更高要求，已生效的“噪声规则”对船舶设计、舱室和设备布置、隔音材料以及建造工艺等提出了更多、更高的要求，这些都将给新成长起来的中国船舶工业带来巨大挑战。
(3)生产管理技术有待提高
为适应现代造船模式企业管理，企业的扁平化管理技术是实现企业信息化的重要条件，扁平化的企业管理，确保了企业管理和生产业务流程管理信息流的畅通，及时到达和输出各岗位的信息资源。对加强企业的“执行力”提供基础条件。从而提高企业的整体水平。
(4)缺乏有效基础数据的积累和分析
在企业生产和使用过程中，对产品的有效数据(生产工时、周期、材料、成本和质量、运行状况等等)的数据信息积累是有相当价值的，这些数据通过分析，为企业行业今后发展有极大的指导作用。
因此，船舶企业需要进一步立足自我，加强智慧船舶技术的研究与开发，探索更佳完善的规则体系和技术标准，以满足行业和时代发展的需要。利用“现代集成制造”的理念、方法、技术体系，实现船舶产品开发、设计、测试与试验、制造和管理数字化，打通船舶数字化设计、制造、管理生产线主线，实现以信息流为依据、物流控制为主线、资金流控制为龙头的数字化的高效的运行系统；应用“大数据”和“互联网+”的理念、方法、技术体系，实现设计、制造、管理、运维系统向现代信息集成、过程集成、企业集成和产业集成的知识化跨越，打通船舶“研-产-运”全过程的一体化。进行数字造船人才和标准规范体系建设，建立实施保障体系，在国际公约、规则、决议以及有关船旗国政府法规和国外著名船级社规范的研究上进一步开展相应的工作，扭转我国长期被动接受国际规范的局面，促进中国船舶工业的可持续发展，力争引领国际船舶行业技术发展。
发明内容
为解决设计、制造、运维保障等三方面的关键技术，解决船舶设计制造中的业务流、数据流、信息流问题，本发明提供一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，该系统实现海洋工程与船舶装备产业的数字化和智能化。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，包括产业信息应用平台系统和网络管理服务器系统，所述产业信息应用平台系统依附在网络管理服务器系统上；
所述网络管理服务器系统包括VPN服务器、云软件管理服务器、云平台管理服务器、云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器、Web服务器、知识服务器、数据服务器；所述云软件管理服务器和云平台管理服务器与VPN服务器连接，所述云软件管理服务器和云平台管理服务器分别与相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器连接，相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器通过光线交换机与知识服务器和数据服务器连接；
所述产业信息应用平台系统包括绿色设计与稳性评估系统、精益造船与质量管控系统、运维保障与决策支援系统；所述绿色设计与稳性评估系统依附在云设计物理服务器上；所述精益造船与质量管控系统依附在云制造物理服务器上；运维保障与决策支援系统依附在云运维物理服务器上；
所述产业信息应用平台系统以计算机为支撑，以数字技术信息链为纽带，使船舶产业从每位职工到各级领导，从各种研究、研制、生产、质保、试验、物流、后勤支援到技术保障系统，都具备船舶研-产-运信息的最快获取、传输及处理功能的船舶产业应用云平台；
所述绿色设计与稳性评估系统：用系统的观点考虑产品寿命循环周期中各个环节的资源和能源的合理利用、环境保护等问题，并对航行安全性能进行预报、评估和优化计算；
所述精益造船与质量管控系统：应用精益生产理论，消除产品设计的多余功能，降低资源消耗，优化物流，减少各类库存，压缩无效作业时间，推行准时生产，实现造船物流、信息流和价值流的实时管理、监控与调节；
所述运维保障与决策支援系统：通过数字化传感网络实现船舶运维状态信息进行数字化采集、传输，集中处理，统一监控管理，并引入大数据挖掘技术，建立船舶故障分析模型，实现故障自动警示、人工标注，故障快速评估，预案快速查阅，为舰船的安全运行提供决策级的保障。
作为改进，所述绿色设计与稳性评估系统包括绿色船舶设计和第二代完整稳性评估；
所述绿色船舶设计：高集成的船舶设计平台，具有标准化的设计流程、完善的安全管理、统一的数字化样船数据库、迅捷明了的任务通知功能、电子化的图纸文件签审流程等功能，为船舶设计提供了全面的辅助设计功能及强大的数据管理功能；
所述第二代完整稳性评估：对参数横摇失效模式、纯稳性丧失失效模式进行跟踪、分析和研究，重点解决参数横摇、纯稳性丧失中的关键技术，建立和完善完整稳性的模型测试技术、数值计算技术和评估验证技术，开发完整稳性主要失效模式的评估方法和评估软件。
作为改进，所述精益造船与质量管控系统包括船舶敏捷化制造和船舶质量管控交付；
所述船舶敏捷化制造：以船舶产品制造过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面。其技术的发展趋势，体现了三个特点：船舶产品三维化、虚拟化和协同化；
所述船舶质量管控交付：实现船体、管子自制件的全流程精细化管理，解决钢材、型材、管子原材料、船体与舾装托盘的追溯，作业进度实时监控，表面处理，出入库，质量检验嵌入等信息的全过程跟踪与管理，实现在复杂、多变的制造环境中快速掌控现场环境的响应变化，可实现对车间生产任务执行及生产资源状态的有效监控，最终实现对船舶制造过程的精细化管理。
作为改进，所述运维保障与决策支援系统包括故障预警与健康管理和维修辅助决策支撑；
所述故障预警与健康管理：以现有的测试设备为基础，通过计算机、网络技术、数据库等IT行业和工业现场控制的成熟的成果，建立统一的、开放的软硬件开发/接口标准，对实验室现有的测控系统进行改造，将试验数据进行集中显示和管理，解决对物理参数进行监测及控制的试验台在空间上分布在不同的位置，试验操作人员无法同时监测和控制，以致试验过程中对参数的控制状态和出现的异常情况无法及时知道的难题；
所述维修辅助决策支撑：着眼于装备资料的合理、高效应用，提供便捷、快速的资料查找模式，为船员级维修提供支撑；以数字化样船和智能化设计方法为核心，结合计算机三维设计技术、信息技术、知识工程和现代造船模式，开发用于提取、存储、分析、整理、改善、利用各种设计制造技术、智能、know-how、经验、标准的工具，通过系统优化自适应调整相关维修方案，生成数字化样船及全生命周期信息。
本发明基于船舶的远程信息自动采集传输系统可以帮助船东、船舶装备企业和设计所、院校可以通过互联网在网络管理服务器系统上获取产业信息应用平台系统上的信息；本发明主要提供3类服务，一类是针对设计所、院校等对象提供的数字化设计服务，平台应满足海洋工程与船舶装备设计(包括初步设计、详细设计、生产设计)的需求；第二类是针对船舶装备企业等对象提供数字化造船的服务，平台应能够为相关软件的快速开发和部署提供支撑和支持；第三类是针对船东为对象的运维保障与决策支撑服务，使船舶维护人员和使用人员能够方便实时获取关注的船舶信息，使管理者能够借助平台实现船舶安全运行。
本发明的有益效果为：
1)本发明针对设计所、院校等对象提供的数字化设计服务，平台应满足海洋工程与船舶装备设计(包括初步设计、详细设计、生产设计)的需求。
2)本发明针对船舶装备企业等对象提供数字化造船的服务，平台应能够为相关软件的快速开发和部署提供支撑和支持。
3)本发明针对船东为对象的运维保障与决策支撑服务，使船舶维护人员和使用人员能够方便实时获取关注的船舶信息，使管理者能够借助平台实现船舶安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中产业信息应用平台系统的结构示意图；
图2为本发明中网络管理服务器系统的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1，一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，包括产业信息应用平台系统和网络管理服务器系统，所述产业信息应用平台系统依附在网络管理服务器系统上；
如图2所示，所述网络管理服务器系统包括VPN服务器、云软件管理服务器、云平台管理服务器、云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器、Web服务器、知识服务器、数据服务器；所述云软件管理服务器和云平台管理服务器与VPN服务器连接，所述云软件管理服务器和云平台管理服务器分别与相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器连接，相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器通过光线交换机与知识服务器和数据服务器连接；
如图1所示，所述产业信息应用平台系统包括绿色设计与稳性评估系统、精益造船与质量管控系统、运维保障与决策支援系统；所述绿色设计与稳性评估系统依附在云设计物理服务器上；所述精益造船与质量管控系统依附在云制造物理服务器上；运维保障与决策支援系统依附在云运维物理服务器上；
所述产业信息应用平台系统以计算机为支撑，以数字技术信息链为纽带，使船舶产业从每位职工到各级领导，从各种研究、研制、生产、质保、试验、物流、后勤支援到技术保障系统，都具备船舶研-产-运信息的最快获取、传输及处理功能的船舶产业应用云平台；
所述绿色设计与稳性评估系统：用系统的观点考虑产品寿命循环周期中各个环节的资源和能源的合理利用、环境保护等问题，并对航行安全性能进行预报、评估和优化计算；
所述精益造船与质量管控系统：应用精益生产理论，消除产品设计的多余功能，降低资源消耗，优化物流，减少各类库存，压缩无效作业时间，推行准时生产，实现造船物流、信息流和价值流的实时管理、监控与调节；
所述运维保障与决策支援系统：通过数字化传感网络实现船舶运维状态信息进行数字化采集、传输，集中处理，统一监控管理，并引入大数据挖掘技术，建立船舶故障分析模型，实现故障自动警示、人工标注，故障快速评估，预案快速查阅，为舰船的安全运行提供决策级的保障。
如图1所示，所述绿色设计与稳性评估系统包括绿色船舶设计和第二代完整稳性评估；
所述绿色船舶设计：高集成的船舶设计平台，具有标准化的设计流程、完善的安全管理、统一的数字化样船数据库、迅捷明了的任务通知功能、电子化的图纸文件签审流程等功能，为船舶设计提供了全面的辅助设计功能及强大的数据管理功能；
所述第二代完整稳性评估：对参数横摇失效模式、纯稳性丧失失效模式进行跟踪、分析和研究，重点解决参数横摇、纯稳性丧失中的关键技术，建立和完善完整稳性的模型测试技术、数值计算技术和评估验证技术，开发完整稳性主要失效模式的评估方法和评估软件。
如图1所示，所述精益造船与质量管控系统包括船舶敏捷化制造和船舶质量管控交付；
所述船舶敏捷化制造：以船舶产品制造过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面。其技术的发展趋势，体现了三个特点：船舶产品三维化、虚拟化和协同化；
所述船舶质量管控交付：实现船体、管子自制件的全流程精细化管理，解决钢材、型材、管子原材料、船体与舾装托盘的追溯，作业进度实时监控，表面处理，出入库，质量检验嵌入等信息的全过程跟踪与管理，实现在复杂、多变的制造环境中快速掌控现场环境的响应变化，可实现对车间生产任务执行及生产资源状态的有效监控，最终实现对船舶制造过程的精细化管理。
如图1所示，所述运维保障与决策支援系统包括故障预警与健康管理和维修辅助决策支撑；
所述故障预警与健康管理：以现有的测试设备为基础，通过计算机、网络技术、数据库等IT行业和工业现场控制的成熟的成果，建立统一的、开放的软硬件开发/接口标准，对实验室现有的测控系统进行改造，将试验数据进行集中显示和管理，解决对物理参数进行监测及控制的试验台在空间上分布在不同的位置，试验操作人员无法同时监测和控制，以致试验过程中对参数的控制状态和出现的异常情况无法及时知道的难题；
所述维修辅助决策支撑：着眼于装备资料的合理、高效应用，提供便捷、快速的资料查找模式，为船员级维修提供支撑；以数字化样船和智能化设计方法为核心，结合计算机三维设计技术、信息技术、知识工程和现代造船模式，开发用于提取、存储、分析、整理、改善、利用各种设计制造技术、智能、know-how、经验、标准的工具，通过系统优化自适应调整相关维修方案，生成数字化样船及全生命周期信息。
本发明基于船舶的远程信息自动采集传输系统可以帮助船东、船舶装备企业和设计所、院校可以通过互联网在网络管理服务器系统上获取产业信息应用平台系统上的信息；本发明主要提供3类服务，一类是针对设计所、院校等对象提供的数字化设计服务，平台应满足海洋工程与船舶装备设计(包括初步设计、详细设计、生产设计)的需求；第二类是针对船舶装备企业等对象提供数字化造船的服务，平台应能够为相关软件的快速开发和部署提供支撑和支持；第三类是针对船东为对象的运维保障与决策支撑服务，使船舶维护人员和使用人员能够方便实时获取关注的船舶信息，使管理者能够借助平台实现船舶安全运行。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (3)

1.一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，其特征在于：包括产业信息应用平台系统和网络管理服务器系统，所述产业信息应用平台系统依附在网络管理服务器系统上；
所述网络管理服务器系统包括VPN服务器、云软件管理服务器、云平台管理服务器、云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器、Web服务器、知识服务器、数据服务器；所述云软件管理服务器和云平台管理服务器与VPN服务器连接，所述云软件管理服务器和云平台管理服务器分别与相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器连接，相互连接的云设计物理服务器、云制造物理服务器、云运维物理服务器、电子商务服务器和Web服务器通过光线交换机与知识服务器和数据服务器连接；
所述产业信息应用平台系统包括绿色设计与稳性评估系统、精益造船与质量管控系统、运维保障与决策支援系统；所述绿色设计与稳性评估系统依附在云设计物理服务器上；所述精益造船与质量管控系统依附在云制造物理服务器上；运维保障与决策支援系统依附在云运维物理服务器上；
所述产业信息应用平台系统以计算机为支撑，以数字技术信息链为纽带，使船舶产业从每位职工到各级领导，从各种研究、研制、生产、质保、试验、物流、后勤支援到技术保障系统，都具备船舶研-产-运信息的最快获取、传输及处理功能的船舶产业应用云平台；
所述绿色设计与稳性评估系统：用系统的观点考虑产品寿命循环周期中各个环节的资源和能源的合理利用、环境保护问题，并对航行安全性能进行预报、评估和优化计算；
所述精益造船与质量管控系统：应用精益生产理论，消除产品设计的多余功能，降低资源消耗，优化物流，减少各类库存，压缩无效作业时间，推行准时生产，实现造船物流、信息流和价值流的实时管理、监控与调节；
所述运维保障与决策支援系统：通过数字化传感网络实现船舶运维状态信息进行数字化采集、传输，集中处理，统一监控管理，并引入大数据挖掘技术，建立船舶故障分析模型，实现故障自动警示、人工标注，故障快速评估，预案快速查阅，为舰船的安全运行提供决策级的保障；
所述绿色设计与稳性评估系统包括绿色船舶设计和第二代完整稳性评估；
所述绿色船舶设计：高集成的船舶设计平台，具有标准化的设计流程、完善的安全管理、统一的数字化样船数据库、迅捷明了的任务通知功能、电子化的图纸文件签审流程功能，为船舶设计提供了全面的辅助设计功能及强大的数据管理功能；
所述第二代完整稳性评估：对参数横摇失效模式、纯稳性丧失失效模式进行跟踪、分析和研究，重点解决参数横摇、纯稳性丧失中的关键技术，建立和完善完整稳性的模型测试技术、数值计算技术和评估验证技术，开发完整稳性主要失效模式的评估方法和评估软件。
2.根据权利要求1所述的一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，其特征在于：所述精益造船与质量管控系统包括船舶敏捷化制造和船舶质量管控交付；
所述船舶敏捷化制造：以船舶产品制造过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面；其技术的发展趋势，体现了三个特点：船舶产品三维化、虚拟化和协同化；
所述船舶质量管控交付：实现船体、管子自制件的全流程精细化管理，解决钢材、型材、管子原材料、船体与舾装托盘的追溯，作业进度实时监控，表面处理，出入库，质量检验嵌入信息的全过程跟踪与管理，实现在复杂、多变的制造环境中快速掌控现场环境的响应变化，实现对车间生产任务执行及生产资源状态的有效监控，最终实现对船舶制造过程的精细化管理。
3.根据权利要求1所述的一种基于船舶的远程信息自动采集传输系统，其特征在于：所述运维保障与决策支援系统包括故障预警与健康管理和维修辅助决策支撑；
所述故障预警与健康管理：以现有的测试设备为基础，通过计算机、网络技术、数据库IT行业和工业现场控制的成熟的成果，建立统一的、开放的软硬件开发/接口标准，对实验室现有的测控系统进行改造，将试验数据进行集中显示和管理，解决对物理参数进行监测及控制的试验台在空间上分布在不同的位置，试验操作人员无法同时监测和控制，以致试验过程中对参数的控制状态和出现的异常情况无法及时知道的难题；
所述维修辅助决策支撑：着眼于装备资料的合理、高效应用，提供便捷、快速的资料查找模式，为船员级维修提供支撑；以数字化样船和智能化设计方法为核心，结合计算机三维设计技术、信息技术、知识工程和现代造船模式，开发用于提取、存储、分析、整理、改善、利用各种设计制造技术、智能、经验、标准的工具，通过系统优化自适应调整相关维修方案，生成数字化样船及全生命周期信息。
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