Alewijnse為離岸設施實施新的控制概念

Alewijnse Marine與Rockwell Automation及全球最大疏浚公司之一合作，開發了一套基於虛擬平台的創新控制概念。透過這個Alewijnse Virtualization & Visualization（AlViVi）平台，船上所有與疏浚流程相關的系統皆被集中整合。此外，這些系統可於船上所有螢幕進行視覺化顯示與操作。

「挖泥船及其他離岸設施的控制解決方案需滿足極高要求，」Alewijnse挖泥&離岸產品經理Johan van Rikxoort說明。「硬體老化速度較快，因其持續暴露於振動及鹽分空氣中。因此，船上的整套PC基礎設施通常每五年就需更換一次。這不僅僅是硬體與線纜的更換問題。由於作業系統持續發展，用戶軟體也必須定期升級與更新。這種定期更換是一項涉及數十個系統的重大且耗時作業。客戶希望簡化並加速船上IT系統的維護。」

虛擬伺服器解決方案

Alewijnse Marine自1997年起與Rockwell Automation合作，於2017年底向疏浚客戶提出一項概念，該公司已以稍有不同的形式應用於多家工業客戶。此解決方案的關鍵特點在於，應用程式與流程資訊不再分散於船上各自的PC，而是虛擬化於中央伺服器。透過「零客戶端」，資訊與應用程式可於船上任何地點提供給所有工作流程角色。這家擁有最現代化疏浚船及拖吸式挖泥船船隊之一的疏浚公司對此方案極為熱衷。客戶全程積極參與開發，直至概念驗證測試，現已成功於多艘船舶安裝該系統。

新概念讓船員能輕鬆存取與其相關的資訊，使船上工作流程更快速且高效。該概念的關鍵組件為Rockwell Automation的ThinManager內容傳遞軟體，此軟體於本方案中取代昂貴的kvm切換器，並將來自實體及虛擬伺服器環境的資訊提供給用戶。

挖泥控制系統

挖泥船配備多套專用系統以執行主要流程。Alewijnse於挖泥船上安裝吃水與裝載系統，持續測量及調節裝載、吃水與料斗容量，並安裝吸泥管系統以計算、監控及控制吸泥管位置。這些系統整合於挖泥控制系統中，負責監控及控制所有挖泥設備與系統。除這些流程相關功能外，動力系統、推進系統及雷達與導航設備亦為船舶關鍵。將所有關鍵業務資訊與系統集中於虛擬伺服器後，不再需要本地PC，資訊可於每個工作崗位供每位員工存取。

視覺化

「開發過程中出現的新挑戰是資訊的視覺化，」Van Rikxoort說明。「顯然，所有系統的資訊必須於駕駛台可用。對於船上多數其他位置，僅需監控及控制特定子流程與系統即可。由中央系統同時操作顯示終端在技術上較為困難，因螢幕資訊通常會於網路內所有監視器同步複製顯示。然而，對於AlViVi平台，每個顯示器應能獨立顯示資訊，且於其他監視器上可同時呈現多個應用程式。」

技術解決方案

Alewijnse所開發的AlViVi平台概念設計簡單。新平台的基礎為一台容錯虛擬伺服器，而非多台各自運行應用程式的PC。所有應用程式於其上運行，並同時作為虛擬儲存區域網路。虛擬伺服器所有組件均為冗餘設計，若某一部分故障，另一部分可立即無縫接手。

以往設計常選用kvm切換器（鍵盤、視訊及滑鼠）進行操作，但本新方案採用VersaView^® 瘦客戶端及Rockwell Automation的ThinManager^®軟體。內容傳遞系統配合瘦客戶端運作，這些瘦客戶端透過乙太網與虛擬伺服器一對一連接。此方案大幅節省硬體及佈線，採購成本更低。原則上，伺服器所有資訊可於所有工作站提供，但授權系統決定誰可存取哪些資訊及執行哪些操作。聲納及雷達影像傳輸則採用不同方案，因這些系統不允許虛擬化。相反，視訊輸出會轉換為串流影像，並透過ThinManager分發至各工作站。

測試與安裝

Alewijnse於荷蘭奈梅亨測試中心建造並全面測試ALViVi平台的整體安裝與基礎設施。「此概念本身或許新穎，」IT團隊主管Anton Evens表示，「但我們僅採用已於離岸領域證明可靠並通過相關應用認證的元件。硬體及平台測試完成後，整套安裝將被包裝並安裝於船上。由於最終需安裝的元件更少，安裝速度較傳統更換方式快得多，帶來顯著的時間與成本節省。」

新概念另一大優勢是採用硬體無關的範本配置虛擬伺服器。如此可靈活調整核心以適應船舶特定應用及工作流程。Alewijnse會儲存每個環境的備份，緊急時可於數分鐘內將原始配置完整複製至船上。Van Rikxoort表示，這為邁向每台伺服器數位孿生的下一步奠定基礎。屆時可模擬各種情境與事件以解決問題或測試新應用。這對於通常無專職IT人員的工作船而言，是一項極具吸引力的選項。

優勢

除新IT系統快速開發、建造及安裝所帶來的時間節省外，硬體大幅減量尤為顯著。採用虛擬伺服器及瘦客戶端方案，硬體及佈線數量減少約75%。駕駛台現僅需半個伺服器機櫃，無需多個19″機架。雖然硬體採購成本較低，但每艘船舶AlViVi平台的總建造與安裝成本初期與傳統IT環境相差不大。

Van Rikxoort指出，最大節省來自系統維護。硬體減少自然降低維護需求，且應用程式與硬體分離後，硬體元件可於無需關機情況下更換。更換VersaView零客戶端時，新韌體會自動下載，終端數分鐘內即可恢復運作。此外，作業系統及應用程式不再依賴硬體，平台軟體無需隨每次硬體更換而調整，使用壽命更長。所有軟體僅需複製至新硬體環境即可。