2019云计算开源产业大会丨李文嵩:钢铁企业行业云建设经验分享

2019年7月3日15:43:00 发表评论 5 浏览

7月3日上午,2019在北京国际会议中心隆重开幕。2019开源产业大会以“计算无处不在,开源引领未来”为主题,由中国信息通信研究院主办。7月3日下午,在大会的企业上云论坛上,鞍钢集团自动化有限公司系统平台事业部经理主任李文嵩以“钢铁企业行业云建设经验分享”为主题发表了演讲。

2019云计算开源产业大会丨李文嵩:钢铁企业行业云建设经验分享

鞍钢集团自动化有限公司系统平台事业部经理数据中心主任李文嵩

尊敬的各位领导、各位专家,大家下午好!我来自鞍钢集团信息产业有限公司,今天非常荣幸能够有机会跟各位领导、各位专家,分享钢铁企业行业云建设中的一些经验。首先请允许我花一点时间介绍一下鞍钢集团信息产业有限公司,也就是鞍信公司。精钢云是鞍信公司大力打造的云计算,接下来我围绕精钢云的诞生、发展和未来跟大家分享一下鞍钢上云的经验。

鞍钢集团信息产业有限公司是鞍钢集团现在下属的一个二级子公司。是集电气化、自动化、信息化、通讯和数字化技术为一体的,具有冶金行业特性的技术型企业,目前公司共有员工1000余人,业务覆盖20余个省。公司的主营业务除了信息化以外,还有网络及通讯、电气产品、工艺设备、自动化等业务。可以看出鞍信公司是一个熟悉钢铁行业全流程的技术型公司,这也是我们在工业互联网、智能制造方面的一个优势。

下面介绍一下我们在钢铁行业核心业务上的优势。钢铁行业核心业务从分成上来讲分为五层,从L1到L5。L1是控制单元,包括各种设备和仪表。L2包括DCS、TCS等过程控制系统。L3是生产管理系统,也就是俗称的MES。L4是公司管理,L5是集团管控,主要包括战略管理、商业分析和BI等。这个模型是六七十年代美国大学提出的,但制造业一直延续到今天。在L1到L5五个层次之间,鞍信公司在近十几年中,在鞍钢集团内部所有L1到L5的建设过程中积累了丰富的经验。特别是L3和L4,都是我们自主研发的。

随着互联网+和中国制造2025等国家战略的落地,鞍钢集团近些年在逐步推进信息化和工业化的深度融合,打造智慧钢铁企业。公司将发展重点放在了云计算、、物联网等新兴技术上。在目前的情况下,我们公司是鞍钢集团内部两化融合及智能制造的设计师和主要建设者。

下面说一下“精钢云”的诞生。先介绍一下鞍钢内部信息化发展的历史。2002年之前,鞍钢内部主要的信息系统是随着国外引进的产线技术带来的MES系统,服务器主要用的是Alpha机。2002年以后鞍钢在建设核心生产系统和核心的MES系统,主流采用的架构都是IBM或者惠普的小型机集群架构。2002年—2011年完成了产销系统及相关的周边系统的建设工作,包括财务成本系统、本部管材系统等等。2011—2013年,X86服务器从性能上已经和小型机差不多了。2008年以后钢铁行业陷入寒冬,所以信息化方面的预算也被削减得比较厉害。所以2011年开始,我们的港口物流系统,包括SRM系统,大量采用的都是X86平台。那个时候主要是刀片服务器。从2013年开始,互联网应用开始,传统制造业大量采用互联网技术来做自己面向社会的业务,包括电子商务、集材和招标平台等。最开始建设的MES系统也面临着一定的问题。所以从2013年开始,我们在鞍钢集团内部大量采用了虚拟化平台,主要是VMware。到2016年,鞍钢内部建立了大大小小虚拟化平台,但没有进行数据共享,相对独立管理,没有办法做到资源共享。所以从2015—2016年开始逐步尝试在企业内部建设私有云平台,主要目的是统一各个分散虚拟化平台的管理,使资源达到共享,数据能够交互。

集团制定“十三五”规划的前夕,我们用了两、三个月的时间,对鞍钢集团内部,东北、西南两大区域九个生产基地60多个单位的信息系统基础情况进行了详细的调研。这是调研结果的统计,鞍钢集团内部两个区域,有几千台IT设备,300多个业务系统。经过调研,我们发现鞍钢集团目前内部的信息系统存在的问题还是比较多的。主要是机房普遍比较小,等级较低,安全性能差。IT基础资源分散,资源浪费严重。部分核心信息系统投入时间较早,需要更新换代。各系统之间大多采用不同的技术,数据交互困难。以上这些难以支撑工业互联网和智能制造对IT基础设施的要求。

鞍钢集团在“十三五”规划中明确指出IT基础设施、基础平台要满足信息系统更新换代,支撑企业大数据分析、智能制造的建设要求。在2016年我们为鞍钢集团公司制定了数据及灾备中心总体规划。规划主要是整合企业内部数据中心资源,统一布局信息化平台,实现集中管理具体的规划内容和时间要求。2017年鞍钢集团把建设数据中心和信息基础化平台,也就是云平台,列入了本年度的重点工作内容。

建设数据中心是相对比较容易的,因为它有具体的标准,只是需要投入以及建设的质量。但是在云平台选择上我们是非常慎重的,因为我们以前在企业内部做过几十台机器的架构,发现效果不是特别好。当时我们觉得国内发展要比国外发展好一些。第一,国内公有云规模非常大,包括前几家排名的公有云提供商。第二,使用习惯符合国人的习惯。第三,对目前开源技术融合的支持非常好,而且技术更新换代非常快。在安全性和易用性上也都有保障,而且目前公有云平台自己提供的IaaS和PaaS大部分功能已经能满足企业内部的需要了。所以,经过认真筛选,我们最后和金山云公司签署了战略合作关系。目的是利用金山云稳定可靠的云平台,以及金山云公司对IT前沿技术的掌握,鞍钢有丰富的应用场景,而且有钢铁行业的业务创新,两家公司互补性非常强,所以我们跟金山云进行合作。当时决定要打造“精钢云”。

下面说一下“精钢云”的发展。“精钢云”建设之初,我们给“精钢云”制定了近期目标和远期目标。近期目标主要有两个,一是满足传统业务的改造。二是适应新型业务发展。附加的一点是要有简化易用的运营管理平台。远期目标支撑企业内部智能制造和工业互联网,最终要将“精钢云”打造成行业云。

为了满足企业目前已有的系统上云,我们对鞍钢内部300多个信息系统进行了调研,并且用分析模型进行了云的契合度分析,制定出哪些系统可以上云,哪些系统需要改造以后才能上云。同年我们对可以上云的信息系统制定了详细的时间计划。下一步企业信息系统上云面临的问题是各个部门各个子企业能不能按照我们制定的时间计划完成,这显然需要行政上来推动。所以2017年鞍钢集团连续下了三个红头文件。一是关于鞍钢集团信息化基础资源实行统一规范管理的通知,二是关于确定鞍钢集团数据中心收费标准的请示,三是关于鞍钢集团信息系统制定迁移计划。

再介绍一下适应新型业务的发展。一是资源的自动交付。我们希望云平台能够提供灵活的按需组合的基础架构,可以自动部署虚拟机,自动创建网络,自动创建存储。这也是企业内部做基础设施和应用系统以后必须要考虑的问题。企业一共有85个机房,运维机房的基础设施,包括供电、制冷团队就有200人左右。集中起来以后,目前鞍钢在鞍山地区的数据中心,包括IT和软件、基础设施的运维人员不到30人。这么少的人肯定需要平台具有灵活的资源划分和交互的能力。

二是简化应用部署能力。实现图形化的一键部署,可视化的配置,这样可以大大缩短应用系统上线的时间。

三是健康管理。我们的平台要能提供全面的应用运行监控,深入洞察其运行状况,及时掌握应用问题,并及时定位分析。

四是弹性管理。比如电商系统,每一天9—10点之间会进行现货的竞价,这一个小时资源使用量是平时的几倍。还有传统的财务系统做月结等等。所以,我们希望云平台具有弹性可伸缩的对应用系统的支撑能力。

五是简化运营服务。因为我们的管理人员比较少,所以我们希望云平台在运营方面提供比较好的支撑。1、多维护的用户管理和多种方式的业务切入,用户配额及授权方式。2、灵活多边的计费体系。我们把物理设施和平台集中以后,我们的用户是鞍钢内部的各个子企业和单位,为他们制定不同的收费标准和结算方式,这是我们非常需要的。我们还希望有一个强大的推广用户门户的平台。基础设施满足应用改造和新业务、简化运营平台方面,我们使用的是金山云提供的平台,它能很好地满足我们的需求,包括运营化服务业只需要简单的配置就能满足企业内部地需求。

对于制造业来说,我们认为行业云的核心就是工业互联网平台。几年前,我们不太清楚,包括我本人也不太清楚工业互联网平台到底应该是什么样的。2018年鞍信公司在平台建设的四个基准问题中,对工业互联网的平台架构有了一个非常清晰的描述,分几个层级。一是数据采集是工业互联网的基础,IaaS是支撑,PaaS是核心,SaaS是关键。包括数据采集、平台层的应用开发、工业化数据模型分析、机器学习、可视化,我们的行业经验是比较丰富的。大部分内容我们都做过,而且都有很多年的经验,至少3—5年的经验。

下面说一下“精钢云”目前的体系架构。对照工业互联网的体系架构,第一步是把我们已经积累的可推广的能形成产品和解决方案的平台、应用集成到“精钢云”上。敏捷开发平台我们一直在用,深度监控平台,随着企业信息系统陆陆续续上线,把二者紧密结合,这就是DevOps平台。我们还把、物理服务器结合在一起。智能网控和实时数据库是工业数采的集中组成部分。SaaS一层我们把我们认为标准化的可复制性强的应用迁移到上面,像智慧党建、智慧园区。运营层包括精钢门户我们还是采用金山云提供的功能就能满足。

下面主要说一下“精钢云”目前我们认为比较重要的几个平台。一是流程工业集控平台。在数据采集方面我们有两种方式,第一种方式是软硬件一体的智能网关设备。有线网络不能覆盖的时候,用它是没有问题的。智能网关也可以以软件的形式来提供,装在服务器上就可以。数据处理有一层中间件,因为数据采集上来的数据是通过不同协议上来的,中间件可以把它转换成你需要的统一的协议,送给上面的应用服务。

二是大数据分析平台。我们用的是双线驿站,将开源Hadoop平台与实时数据进行结合。Hadoop主要用于模型训练,而Tetegraf用于快速预测、实时报表部分。对水、煤气、电、氧气的实时预测我们就是用的Tetegraf,可以解决80%钢铁行业对时间的要求。

这是我们的DevOps平台,有两个部分构成。一是敏捷开发平台,二是一体化监控运营平台。2013年做电商的时候,我们就开始用开源的开发体系链,像Jenkins、OpenLDAP等等。最近几年,我们把我们用的这些开源的系统进行了集合,可以实现大企业中大工程、多项目群的管理,可以做到对每个团队、每个用户、每个人统一登录、统一认真,而且有非常细的授权,可以保障代码和核心技术的安全。我们还采用了ZABIX和Grafana技术,做了监控一体化平台。我们做了一个集中监控的门户,用Grafana做了一个非常直观的监控页面,使运维人员可以看到系统运营的状态。我们对企业的核心系统,像产销系统、招标系统、OA、人力资源等等业务进行了深层次的监控。以往ZABBIX自带的功能都是针对系统层、网络层的监控,我们深入了一步,做到了对应用系统有特色化的、有重点的监控。把平台和企业内部的短信平台、OA、企业的钉钉群做了结合,这样可以将信息及时发给运维人员。

三是企业中台。主要是把通用的应用模块整合在一起,建立成一个企业中台。目的主要是降低企业内部管理系统的开发难度,同时缩短管理系统的上线时间,简化企业管理系统安装部署。统一使用技术,首页和报表的展示形式、企业内部的工作流、出货管理、授权管理、登录和注册都做成了可复用的独立模块。

下面介绍一下“精钢云”的未来发展。钢铁产业的发展以后主要是采用新一代的技术,比如云计算、大数据、人工智能、区块链等技术发展工业互联网,通过智慧工厂来实现企业的智能制造。

针对未来的发展我们提出了四个维度的模式,跟踪前沿技术、加快成熟技术应用,对内管理模式创新向协同化发展,生产方式创新向智能化发展。对外是服务模式创新,关注用户体验,延伸服务。商业模式创新,构建生态圈,实现跨界共赢。运用工业大数据、人工智能技术开展工业相关软件的深度研究,解决全流程价值的创造。

这是我们认为的钢铁企业实现智能制造的总体架构。简单说就是构建一个中心、二个体系、三个能力、四个平台、五个特征、六个功能,支撑智能钢铁企业实现以四个平台建设作为两化融合工作的重要抓手,落实发展战略。

介绍一下鞍信内部主要有优势和有经验的行业发展。一是冶炼自动化。这是传统信息公司强势的地方。主要是通过精准的自动化控制提高产品的质量和生产效率。

二是热轧自动化。我们在国内做的非常多,能够提供全套带钢热联轧自动控制系统,完成从系统设计、软件设计、编程调试、现场服务到开工投产的全部工作。在国内20多个省都有案例,几十家企业用了我们这套技术。

三是增强型MES。这是我们基于多年在ERP系统和MES经验开展的工作。500万吨以下的是没有上ERP系统的,就可以直接用MES系统。我们可以把上一层ERP系统压缩到MES中,还可以把二级质量控制模型抽到MES系统中去。对于中小型企业来说,用MES系统可以实现企业内部主要的生产管理。

四是智慧物流。特点有两个:1、通过仓库物流的识别,加快对物料的管理。我们对钢管进行了两重识别,一是喷码,二是二维码。2、对于物流运输实现了运输过程中的货物入库,大幅度节省了运输和仓储成本。

五是冶金工厂集控。2018年我们对鞍钢的生产基地做了关于能源的集控系统,主要实现远程控制、视频安防、移动点拣、智能专家系统,对人员的优化是非常好的。

集控平台和智慧能源结合在一起是一套管理系统,能源管理系统实现了能源流、物资流和信息流的三流合一,协同优化的能源大数据平台为钢铁企业提供了预测分析,基本达到国内先进水平。

六是全流程质量管理,钢铁企业数据分析方面我们一直是有优势的。2008年开始我们陆陆续续做过热轧、冷轧、炼钢等数据分析、提升产品质量方面的工作。全流程质量管理不针对一条展现几个工具,我们要打通上下游工具的全部数据,从整体上提高钢铁产品的质量。

七是机器视觉。主要包括两个方面,一是用视觉安全,对于钢铁企业,不管是厂房内,还是车间内,做安全监控。比如什么地方不能有人进,什么操作是危险的。二是我们可以快速检测出板材或者卷材上面是否有划痕、擦伤等等。我们已经在鞍钢内部投入实际应用了。

八是电机全生命周期管理,主要是实现电机的预测和资产管理,以及专家建议。熟悉工艺的人会知道,热轧成流冷却中使用的电机,监测器故障是非常困难的。传统的方法通过电机的温度和电机的振动值来判断是不科学的,我们的主要目的是把行业内的经验和技术整合到系统内,提供自动化电机全生命周期的预测和管理。

九是智能装备,主要是辅助生产的机器人、巡检机器人等等。钢铁行业主生产线用机器人不是特别恰当,主要的机器人使用应该是用于辅助生产,比如贴标签、焊接等等。

十是工控安全,智慧工厂和工业互联网发展的主要方向是如何生产和管理工具,把OT给IT化。以往独立的工业控制系统数据会被外面的系统访问到,肯定会带来各种各样的安全问题。生产系统所处的网络基本是非常脆弱的。我们有的生产网络直接跟控制相关的服务器上面连杀毒软件都不用装,因为细分成ABB的程序会被杀毒软件识别为病毒,两个不能装在一起。所以我们认为智能工厂的工控安全就显得非常重要。我们已经成立了“精钢云”工业安全的工防实验室。“精钢云”的工业安全产品已经有了,希望以后跟大家有更多合作机会。

以上是我们主要发力的十个方向。

最终我们也是想把信息系统和行业经验整合到“精钢云”平台,并且以边缘计算、IoT、大数据和AI技术为基础,推动智能制造技术在钢铁企业内部的实际应用。“精钢云”是企业工业互联网的核心载体,也是所有对外提供行业应用和技术解决方案的孵化平台和运营平台。这是我们对“精钢云”未来的定位。以上是我演讲的全部内容,谢谢大家!

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