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2016产品创新数字化征文:核电工程设计云平台建设与运营实践

2016/11/10    来源:e-works    作者:程懿  刘磊      
关键字:核电工程  云平台  高性能计算  
本文主要研究通过建设核电工程设计云平台,以设计数据为核心,以软硬件资源为引擎,以工程知识积淀为目标,构建以“互联网+核电设计”为特色的数字化工作空间,提升核电工程计工作效率,进一步促进核电工程产业链上下游融合与生产力发展。

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一、引言

    2013年4月,德国公布了《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》,简称德国“工业4.0”,其目的是借助发挥德国制造业的传统优势,掀起新一轮制造技术的革命性创新与突破。报告的推出立即引起全球的广泛关注,产生了巨大的国际影响,也有人称之为工业第四次工业革命,它展望了全球价值链将发生的变革,通过推动“智能工厂”的发展,在全球范围实现虚拟化和实体生产体系的灵活协助。

    第四次工业革命有一个巨大的特征, 它将工业制造和互联网技术紧密结合, 凭借互联网强大且高速的影响力对世界的每个角落产生颠覆性变化。在世界环境的影响下,两年后,根据中国特色,我国政府发布了《中国制造2025》 ,提出要通过特殊政策和制度优势,突出创新驱动,依靠和发展高端装备制造业,打造中国品牌,形成中国创造,推出中国质量,完成中国由制造大国向制造强国的转变。有人称这是中国版的“工业4.0”规划,是中国建设世界制造强国的行动纲领。

    中国制造 2025 的核心是通过创新发展高端制造业,而作为“中国制造”走出国门的两大核心之一:核电制造在经过多年蛰伏后也将面临重大机遇和高速发展。核电起始之初,无论是核电站建设规模、 数量还是核电技术水平均有了显著提升,但由于福岛核电的巨大影响,导致中国乃至全球核电发展放缓,近年随着核电技术、安全性的提升,相关法律、制度的完善,作为清洁能源的核电发展成为大势所趋,2015年3月,国务院总理李克强在政府工作报告中也提出了安全发展核电。因此,在加强技术研发、提高技术水准的前提下加大建设投资,进一步扩大核电发展规模,并逐步实现核电技术装备出口,积极推动“走出去”战略,将成为我国核电发展的重要趋势。

    目前核电技术已发展至第三代,三代核电站的安全性和经济性都将明显优于第二代核电站,我国国家引进的美国非能动AP1000核电站以及广东核电集团公司引进的法国EPR核电站都属于第三代核电站,作为AP1000先进技术引进、消化、吸收和再创新的重要承载企业,上海核工程研究设计院(以下简称“核工院” )面临巨大挑战,为更好完成目标,结合中国制造2025的精神,核工院提出了建立数字化研发体系的目标,将传统设计和互联网、数字化进行有效结合,利用新技术推进研发和协同工作的效率,高效整合科研设计能力、数据资源和信息化资源,衔接核电产业链上下游关联企业,形成需求、设计、建设乃至运维的统一产业平台,逐步建设专业化的工具协同、数据共享、知识转移等“互联网+核电设计”服务能力。

二、项目概述

    作为互联网技术核心之一的云计算也在逐步影响到工业制造领域,各个工业云平台开始蓬勃发展,改变着原有的合作方式,创建了新的商业模式。而在核电设计领域,云计算如何适应高知识附加值,保障数据的知识产权,满足核电设计到建设、运维的产业链,目前在国内乃至全球都未有成熟案例。项目组研究广泛利用云计算基础架构技术,为核工院以及核电工程产业上下游关联企业统一提供多层次、专业化、高质量的云计算服务,贯穿IaaS、PaaS、SaaS全体系服务层次,覆盖工具、数据、知识等多种计算资源维度,持续优化云计算平台调度技术、 运营手段以及管理机制,逐步建设成为核电设计这一工业垂直领域的公共云计算服务平台。

图1 云平台功能架构

图1 云平台功能架构

三、建设工作与平台架构

    核电工程设计云平台的建设工作重点关注SaaS层服务交付质量, 细致研究IaaS层基础设施保障能力,自主设计PaaS层接口开放及外延服务。

    核电工程设计云平台的建设过程中,项目团队主要进行了以下工作:

    1、IT团队与工程设计专业部门密切配合, 深入研究工业软件的能力与特性,量化考量计算资源规格需求,充分论证云平台移植可能性;

    2、IT团队与上海泛云信息科技有限公司(以下简称“泛云科技”)紧密协作,深度调研云计算基础架构技术,联合研发云平台管理系统;

    3、基于核工院和上海超级计算中心的良好合作关系,IT团队为云平台设计并实现了二级计算资源供应体系,进一步提升云平台服务能力。

    核电工程设计云平台的总体架构设计如下图所示,并且经过持续的研究、论证、建设及优化工作,已经证明了该架构的实用性与先进性。
 
    核电工程设计云平台提供三个层次的服务:

图2 云平台组件、体系架构

图2 云平台组件、体系架构

责任编辑:马倩
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