CN112288256A - 一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船舶工业领域，具体公开了一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，包括集成门户平台、全周期项目管理系统、协同工作管理系统、智能制造技术分析系统、运营监控采集系统和行业资源管理系统。本发明通过建立全行业的船舶工业智能制造协同服务平台，实现信息化整体水平领先，增强信息技术应用与创新能力，充分整合了船厂、设计方、建造单位、设备供应商和运维单位的资源，实现信息互联互通，提升了设计效率，降低了设计成本，实现了远程在线监控，大大提升了船厂建造效率，降低了管理成本，实现了智能船厂设备供应商之间的无缝衔接，实现相关问题的快速解决，为公司快速获取新的业务来源奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及船舶工业领域，具体为一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台。
背景技术
信息技术、机器人作为开启下一代技术革命的关键，给传统行业特别是传统制造业中的造船业带来了巨大挑战和无限想象空间。船舶产品的非标准化和定制化特点，虽然给造船企业应用机器人进行生产带来了一定的困难，但经过多年的发展，机器人参与造船并助力造船业发展已经成为了现实。从上世纪70年代开始，日本、韩国、美国等开始在造船行业应用机器人，在助力本国船舶工业发展的同时，也为船舶建造带来了全新的概念。韩国船企早已提出有关智能船厂“三步走”的规划及设想，第一步是构建信息系统、自动化系统、实时监控和管理系统，第二步是构建数字化虚拟船厂，第三步是建设人与环境相协调的智能船厂。
目前，日本、韩国先进造船企业在加工、焊接等船舶建造环节，成功实现了高度自动化、智能化，并大量构建中间产品专业化流水生产线，普遍应用高效化辅助工装。而在设计与管理数字化方面，日、韩先进船厂也相继开展了计算机集成制造系统(CIMS)的研发及应用，并在钢材堆场管理、平面分段流水线管理和涂装车间管理上应用了计算机系统提供辅助决策支持，表明他们已经基本掌握了数字化技术、自动化技术和精益生产等基础技术，为智能制造、智能船厂打下了坚实的基础。接下来，日、韩将通过大量应用物联网技术，局部领域应用大数据技术，使得智能化设备由“多点”向“多条生产线”集成，逐步形成高效柔性造船流水线。
综上，近年来，我国船舶工业结构调整转型升级发展形势愈加迫切。同时，“数字化、网络化、智能化”成为未来技术变革的重要趋势，船舶建造正朝着设计智能化、产品智能化、管理精细化和信息集成化等方向发展。此外，我国劳动力成本逐年攀升，我国造船业的人工成本优势已不复存在。业内有关人士分析，今后，我国造船业广泛使用机器人势在必行。目前，国内一些造船企业在钢板切割、焊接等建造环节使用机器人的优势已经显现。但大部分还集中在智能制造单元或准数字化车间，距离智能船厂还有不小差距。而中国造船企业无论是在数字化设计能力，还是在装备自动化、智能化程度等方面都亟待提升。
尽管我国船舶工业的硬件条件已经逐步跻身国际先进行列，但全行业信息化技术和管理的协同能力依然较低。目前，船舶工业信息化正朝着设计智能化、制造虚拟化、管理精细化的方向发展。作为信息化建设的主体，造船企业要顺应这一趋势，改变“各自为战”的局面，求同存异，协同创新，大力开展信息技术应用工作。否则，企业间信息化差异较大，“碎片化”状况加剧，必然不利于全行业信息化水平的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，包括集成门户平台、全周期项目管理系统、协同工作管理系统、智能制造技术分析系统、运营监控采集系统、行业资源管理系统；其中：
所述集成门户平台为各服务功能的集成入口，提供个人工作台，形成面向参与方的门户网站；
所述全周期项目管理系统用于对智能制造建设项目过程中各类资源进行集成管控，运用总承包集成管理的模式，通过项目管理信息系统实现流程化管理，使各方协同参与项目规划、设计、建造、运维各阶段工作，形成高效协作的并行建设模式；
所述协同工作管理系统实现智能制造装备设施的全周期管理，以三维数字模型、仿真模型作为智能制造装备信息的载体，实现数字化设计、建造和运维，提高各参与方协同工作能力水平，同时根据智能制造装备及配套设施在规划、设计、建造、运维各阶段业务需求，形成各参与方协同工作和反馈优化的管理机制；
所述智能制造技术分析系统用于实现智能装备、生产线、工艺和车间的数字化建模与数值分析，完成船厂生产工艺仿真与优化和智能车间与装备的建造、运行虚拟仿真；
所述运营监控采集系统集成车间生产管理系统和智能装备数据采集系统的信息，实现生产线或装备的实时监控，通过数据分析，提供决策优化支持；
所述行业资源管理系统提供行业智能制造相关政策规范与技术动态，智能设备展示，自动化生产线集成解决方案，智能车间案例等，逐步形成行业知识库。
优选的，所述集成门户平台包括项目门户、个人工作平台和知识门户。
优选的，所述全周期项目管理系统负责项目的前期管理、合同管理、计划进度管理、质量管理、内容管理、生产优化管理工作。
优选的，所述智能制造技术分析系统包括云数据中心和基础设施，其中：
所述云数据中心根据应用系统需求，基于关系型数据库和分布式文件存储数据库，建立平台的数据中心，主要包括：三维设计模型、制造工艺与建造仿真模型、项目管理数据、运维监控数据以及行业资源信息；
所述基础设施根据应用服务和信息存储管理需求，搭建网络数据中心，为平台应用提供基础保障，主要包括：服务器群和存储池，提供虚拟服务器和云桌面服务；高性能计算小型机；异地灾备存储系统；安全管控系统，主要包括防火墙、入侵检测、身份认证、行为审计等设施。
优选的，所述智能制造建设项目过程中各类资源包括但不限于合同、计划、质量、资金、人员。
优选的，所述智能制造装备设施包括但不限于智能设备、自动化生产线、智能车间。
优选的，所述参与方包括船舶制造企业、规划设计方、软件设备供应商、建造单位以及运营单位，通过互联网授权访问平台集成门户，实现智能制造项目的协同建设与运维。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过信息化平台的服务集成，实现工程总承包管理模式在船舶行业智能制造建设领域的创新应用；改变以往信息串行传递、各方离散协作的管理模式；运用总承包集成管理的模式，通过项目管理信息系统实现流程化管理，使各方协同参与项目规划、设计、建造、运维各阶段工作，形成高效协作的并行建设模式。
2、以三维数字模型为基础，开展船厂智能制造数字化工艺仿真与设计优化；改变以往工艺设计大量依靠经验的状况，适应船厂智能装备、自动化生产线、信息系统推广应用的趋势，依托协同服务平台收集运营实时反馈信息，通过生产工艺仿真实现设计验证和优化提升，逐步建立工艺模型库和专业知识库，充分发挥工艺设计在行业智能制造领域的技术引领作用。
3、通过本平台建设，发挥综合技术与集成管理的优势，协同各方资源，推进船舶制造企业智能化建设(改造)项目的实施，为船舶制造企业提供便捷、高效的服务，提升船舶工业智能制造能力水平，促进行业转型升级。
附图说明
图1为本发明的平台总体框架图；
图2为本发明的平台运营关系图；
图3为本发明的协同工作管理系统的业务流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，包括集成门户平台、全周期项目管理系统、协同工作管理系统、智能制造技术分析系统、运营监控采集系统、行业资源管理系统；其中：
所述集成门户平台为各服务功能的集成入口，提供个人工作台，形成面向参与方的门户网站；
所述全周期项目管理系统用于对智能制造建设项目过程中各类资源进行集成管控，运用总承包集成管理的模式，通过项目管理信息系统实现流程化管理，使各方协同参与项目规划、设计、建造、运维各阶段工作，形成高效协作的并行建设模式；
所述协同工作管理系统实现智能制造装备设施的全周期管理，以三维数字模型、仿真模型作为智能制造装备信息的载体，实现数字化设计、建造和运维，提高各参与方协同工作能力水平，同时根据智能制造装备及配套设施在规划、设计、建造、运维各阶段业务需求，形成各参与方协同工作和反馈优化的管理机制；
所述智能制造技术分析系统用于实现智能装备、生产线、工艺和车间的数字化建模与数值分析，完成船厂生产工艺仿真与优化和智能车间与装备的建造、运行虚拟仿真；
所述运营监控采集系统集成车间生产管理系统和智能装备数据采集系统的信息，实现生产线或装备的实时监控，通过数据分析，提供决策优化支持；
所述行业资源管理系统提供行业智能制造相关政策规范与技术动态，智能设备展示，自动化生产线集成解决方案，智能车间案例等，逐步形成行业知识库。
进一步的，所述集成门户平台包括项目门户、个人工作平台和知识门户。
进一步的，所述全周期项目管理系统负责项目的前期管理、合同管理、计划进度管理、质量管理、内容管理、生产优化管理工作。
进一步的，所述智能制造技术分析系统包括云数据中心和基础设施，其中：
所述云数据中心根据应用系统需求，基于关系型数据库和分布式文件存储数据库，建立平台的数据中心，主要包括：三维设计模型、制造工艺与建造仿真模型、项目管理数据、运维监控数据以及行业资源信息；
所述基础设施根据应用服务和信息存储管理需求，搭建网络数据中心，为平台应用提供基础保障，主要包括：服务器群和存储池，提供虚拟服务器和云桌面服务；高性能计算小型机；异地灾备存储系统；安全管控系统，主要包括防火墙、入侵检测、身份认证、行为审计等设施。
进一步的，所述智能制造建设项目过程中各类资源包括但不限于合同、计划、质量、资金、人员。
进一步的，所述智能制造装备设施包括但不限于智能设备、自动化生产线、智能车间。
进一步的，所述参与方包括船舶制造企业、规划设计方、软件设备供应商、建造单位以及运营单位，通过互联网授权访问平台集成门户，实现智能制造项目的协同建设与运维。
实施例：围绕船舶及海洋工程行业智能制造能力建设要求，拟实现的业务能力主要为：优化工艺规划设计能力，提出定制化的船厂智能升级解决方案，集成软硬件设施设备的改造，降低生产成本，提升生产效率，进而提升行业整体智能制造的水平。
如图1所示，平台将以数据驱动的方式，实现信息的流程化管理；以三维数字模型和仿真模型为载体，实现各方高效协同，使船厂、设计方、设备商、建造方、船厂配套企业实现并行工作的模式。
如图3所示，业务流程中，工艺规划设计为了实现制造智能化环境下决策目标，优化生产线配置，提出面向智能车间的辅助决策方法：以生产流程为基础，将通过车间实时仿真得到的数据(加工工序和历史工艺方案)为资源，通过策略初步匹配出设计方案，把工件的加工时间、数量、转运距离等作为优化选项，通过优化算法和调度模型，优选方案，并进行横向比较来验证设计有效性。
依托平台，形成采用先进技术手段进行规划设计和智能设备开发制造、及时验证设计成果、车间建造实时管理、行业资源整合等新能力，逐步成为智能车间设计与建设、相关设备设计采购与建造的整体解决方案提供商。
平台系统支持层需求：用户权限管理、报表组件、流程引擎、接口管理等服务。
平台后台服务层需求：WEB服务、图形引擎服务、内容管理等服务。
平台数据层功能需求：关系型数据库、分布式存储等。
平台基础层功能需求：虚拟服务器、云桌面、存储灾备、网络安全管理、数据安全管理等服务。
平台由技术架构支持，包括：
1)云平台和操作系统层
这两层具体内容包含了云桌面、服务器建设、存储设备建设以及安全设备建设等，通过全面的基础设置的搭建，为协同服务平台的全面建设良好的基础。
2)数据层
数据层是整体项目的数据资源的保障，从整体结构上划分，将本次项目建设数据资源分为基础的结构型资源和非结构型资源，对于非结构型资源将通过分布式文件系统数据库进行处理，从而供用户有效的查询浏览；对于结构型数据，使用关系型数据库进行有效的分类，建立完善的数据管理规范，从而更加合理有效的实现资源的共享机制。
3)后台服务层
后台服务层是整个协同服务平台系统建设的底层技术保障，Apache/WebLogic提供高性能Web访问，AutoVue提供图形文件浏览的强大支持，ProjectWise为平台提供模型及文件的底层存储服务，版本管理、多方异地协同的支持。
4)系统支撑层
系统支撑层是整体应用系统建设的基础保障，本次协同服务平台建设将实现相关引用组件包括数据库及消息中间件、工作流、日志监控、报表组件、分析组件等应用组件进行有效的整合和管理，其中数据库及消息中间件为海量前台数据提供高性能、大容量、高可用的访问；为数据变更的消费提供准确实时的保障；高效的异地数据同步；提供高效可靠的消息通知机制。各个应用系统的建设可以基于基础支撑组件的应用，快速搭建相关功能模块，系统支持层的建设是整体架构设计的核心部分。
5)应用层
应用层分为六大应用，是实际应用系统的建设层，通过应用支持层相关整合机制的建立，将实现应用层相关应用系统的有效整合，通过统一化的管理体系，平台将建成以全周期项目管理和协同工作管理系统为核心的六大管理系统。
6)访问层
整体平台系统将通过门户方式进行展现，多方参与人员能通过不同的界面和通讯方式接入应用系统，主要是浏览器、移动应用和微信。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于，包括集成门户平台、全周期项目管理系统、协同工作管理系统、智能制造技术分析系统、运营监控采集系统和行业资源管理系统；其中：
所述集成门户平台为各服务功能的集成入口，提供个人工作台，形成面向参与方的门户网站；
所述全周期项目管理系统用于对智能制造建设项目过程中各类资源进行集成管控，运用总承包集成管理的模式，通过项目管理信息系统实现流程化管理，使各方协同参与项目规划、设计、建造、运维各阶段工作，形成高效协作的并行建设模式；
所述协同工作管理系统实现智能制造装备设施的全周期管理，以三维数字模型、仿真模型作为智能制造装备信息的载体，实现数字化设计、建造和运维，提高各参与方协同工作能力水平，同时根据智能制造装备及配套设施在规划、设计、建造、运维各阶段业务需求，形成各参与方协同工作和反馈优化的管理机制；
所述智能制造技术分析系统用于实现智能装备、生产线、工艺和车间的数字化建模与数值分析，完成船厂生产工艺仿真与优化和智能车间与装备的建造、运行虚拟仿真；
所述运营监控采集系统集成车间生产管理系统和智能装备数据采集系统的信息，实现生产线或装备的实时监控，通过数据分析，提供决策优化支持；
所述行业资源管理系统提供行业智能制造相关政策规范与技术动态，智能设备展示，自动化生产线集成解决方案，智能车间案例等，逐步形成行业知识库。
2.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述集成门户平台包括项目门户、个人工作平台和知识门户。
3.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述全周期项目管理系统负责项目的前期管理、合同管理、计划进度管理、质量管理、内容管理、生产优化管理工作。
4.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述智能制造技术分析系统包括云数据中心和基础设施，其中：
所述云数据中心根据应用系统需求，基于关系型数据库和分布式文件存储数据库，建立平台的数据中心，主要包括：三维设计模型、制造工艺与建造仿真模型、项目管理数据、运维监控数据以及行业资源信息；
所述基础设施根据应用服务和信息存储管理需求，搭建网络数据中心，为平台应用提供基础保障，主要包括：服务器群和存储池，提供虚拟服务器和云桌面服务；高性能计算小型机；异地灾备存储系统；安全管控系统，主要包括防火墙、入侵检测、身份认证、行为审计等设施。
5.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述智能制造建设项目过程中各类资源包括但不限于合同、计划、质量、资金、人员。
6.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述智能制造装备设施包括但不限于智能设备、自动化生产线、智能车间。
7.根据权利要求1所述的一种船舶工业智能制造高效协同的云服务平台，其特征在于：所述参与方包括船舶制造企业、规划设计方、软件设备供应商、建造单位以及运营单位，通过互联网授权访问平台集成门户，实现智能制造项目的协同建设与运维。
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