0 引言
隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，新造船舶的內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)成越來越復(fù)雜，艙室密集、設(shè)備較多，對技術(shù)保障的要求越來越高。除技術(shù)推動因素外，使用環(huán)境需求、使用成本與使用效益等眾多因素的綜合權(quán)衡均成為設(shè)計的重要指標(biāo)，使用方對船舶使用效能的關(guān)注度也越來越高。因此，對船舶使用效能具有直接和深刻影響的可靠性、維修性、保障性和安全性設(shè)計分析便成為船舶設(shè)計單位高度關(guān)注的重點(diǎn)，并開始逐步通過船舶綜合保障技術(shù)集成應(yīng)用平臺的搭建和運(yùn)行落實(shí)到船舶設(shè)計分析工作中，以便充分支持船舶的使用保養(yǎng)及修理，為提高船舶使用效能打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器等技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于船舶維修管理中，研究人員已設(shè)計了多種維修管理系統(tǒng)。故障預(yù)測及健康管理(PHM)技術(shù)的應(yīng)用可以利用先進(jìn)的嵌入式測試診斷技術(shù)和信息管理技術(shù)來預(yù)測，以監(jiān)控和管理裝備的狀態(tài)，從而為船舶維修管理提供便利。
在解決船舶綜合保障數(shù)據(jù)在各類輔助設(shè)計工具之間傳遞的過程中，先后誕生了持續(xù)采辦與后勤保障(CALS)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)及產(chǎn)品壽命周期管理系統(tǒng)(PLM)等。目前，PDM系統(tǒng)在我國船舶行業(yè)的設(shè)計和制造過程中使用較廣泛。盡管PDM技術(shù)已成功應(yīng)用于飛機(jī)的維修中，但在船舶維修管理中應(yīng)用較少。
當(dāng)前，我國船舶維修保障工作存在設(shè)備多、專業(yè)綜合度高、保障資源龐大、修理分析和設(shè)計水平落后，以及信息在船舶設(shè)計、制造、使用和維修管理部門之間難以互通等問題，導(dǎo)致船舶維修保障工作難以開展，因此迫切需要解決產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)和修理工作缺乏詳細(xì)的跟蹤管理、修理資源統(tǒng)計和修后狀態(tài)評定難度大、產(chǎn)品的故障和維修信息反饋與繼承性低下等問題。
針對船舶修理項目管理工作的特點(diǎn)和瓶頸，本文提出一種基于PDM的船舶修理項目管理系統(tǒng)方案，此方案由技術(shù)保障支持中心管理系統(tǒng)和現(xiàn)場修理項目數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)兩部分組成。技術(shù)保障支持中心管理系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)與船舶PDM系統(tǒng)的接口和并行協(xié)同管理，能對多型船舶的技術(shù)保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和修理項目管理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，為修理過程中制定修理計劃、準(zhǔn)備修理資源、評定設(shè)備技術(shù)狀態(tài)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，并能接收和分析現(xiàn)場修理項目的信息反饋。現(xiàn)場修理項目數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用于對船舶修理項目的任務(wù)進(jìn)度、修理工作、資源消耗和技術(shù)狀態(tài)監(jiān)控的信息化進(jìn)行管理，可獨(dú)立承擔(dān)某條船舶的等級修理項目管理工作，通過便攜式輔助終端快速錄入管理信息，并上傳至技術(shù)保障中心。
1 船舶修理項目管理流程設(shè)計
船舶修理項目管理系統(tǒng)基于船舶PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置、人員組織權(quán)限配置和流程配置，主要針對船舶修理項目管理流程進(jìn)行適應(yīng)性擴(kuò)展，具體管理流程如圖1所示。
圖1 船舶修理項目管理流程圖
PDM的工作流管理是一個具體對象數(shù)據(jù)流的管理。在進(jìn)行工作流需求及建模時，必須畫出相應(yīng)的數(shù)據(jù)流程圖(DFD)。基于PDM的修理項目管理系統(tǒng)中的核心工作流主要為：
1)修理任務(wù)的執(zhí)行與提交：任務(wù)執(zhí)行單位在應(yīng)用程序中完成與修理任務(wù)相關(guān)的過程和結(jié)果信息的錄入后，即可提交至本系統(tǒng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)對象。
2)技術(shù)狀態(tài)評定是對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行加工的一部分。評審負(fù)責(zé)人登錄系統(tǒng)后，白動接到評定任務(wù)，繼而對故障及修理完成狀態(tài)進(jìn)行評定。
3)信息反饋：修理任務(wù)評審?fù)ㄟ^后，對其進(jìn)行評審反簽和數(shù)據(jù)歸檔，對修理過程和結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和數(shù)據(jù)同步，工作流結(jié)束。
2 修理項目管理接口設(shè)計
基于國內(nèi)船舶設(shè)計單位PDM系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計的船舶設(shè)備修理項目管理系統(tǒng)，以及PDM系統(tǒng)在數(shù)據(jù)內(nèi)容的交互方面主要涉及的內(nèi)容包括：
1)系統(tǒng)、設(shè)備可靠性設(shè)計分析。針對船舶系統(tǒng)、次子系統(tǒng)和設(shè)備級產(chǎn)品提供可靠性分配、建模、預(yù)計、故障模式影響分析及故障樹分析的結(jié)果，并通過信息的反饋尋找設(shè)計薄弱點(diǎn)，以便進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)。
2)維修性設(shè)計分析。針對船舶的維修性設(shè)計，提供維修性預(yù)計分配設(shè)計結(jié)果，并通過信息的反饋，輔助確定合理的維修性指標(biāo)要求，優(yōu)化維修性設(shè)計。
3)保障性設(shè)計分析。包括以可靠性為中心的維修分析、修理級別分析、使用與維修任務(wù)分析及備件等保障資源分析的結(jié)果數(shù)據(jù)，以及預(yù)防性維修大綱、故障件的修理方案、備件和保障設(shè)備資源、初始保障方案的內(nèi)容和改進(jìn)支持。
以基于Windchill的PDM系統(tǒng)平臺底層應(yīng)用程序接口(API)集成方式為例，通過兩次面向服務(wù)的封裝，將PDM底層API函數(shù)封裝為若干個接口組件，通過這些組件，實(shí)現(xiàn)技術(shù)保障設(shè)計制造數(shù)據(jù)管理平臺、技術(shù)保障支持中心，以及現(xiàn)場修理項目管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。接口組件列表如表1所示。
表1 接口組件列表
3 基于PDM的船舶修理項目管理系統(tǒng)設(shè)計
PDM是一種管理產(chǎn)品信息的工具，提供了對各種產(chǎn)品設(shè)計、制造與維護(hù)的信息進(jìn)行存儲、管理以及控制的功能。標(biāo)準(zhǔn)的PDM軟件可以用來對文字檔案、圖形檔案以及數(shù)據(jù)庫記錄進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和管理，這些具體的工作包括：產(chǎn)品形態(tài)管理、零組件定義以及其它設(shè)計信息、規(guī)格、CAD文件、幾何模型、圖像文件（掃描文件、照片等）、工程分析模型與分析結(jié)果、制造程序規(guī)劃、產(chǎn)品的軟件組件、有關(guān)文件、標(biāo)注以及關(guān)連性的電子形式的信息、聲音與影像、紙張形式的文件或是微縮片（索引目錄控制）、項目規(guī)劃等。
PDM除了管理設(shè)計階段的信息之外，還能依照使用者的需求去管理生產(chǎn)概念、局部設(shè)計、樣品試驗(yàn)、測試、制造與封裝、運(yùn)作以及維修等階段中的所有信息。同時，PDM還管理信息與流程，管理產(chǎn)品信息、狀態(tài)、流程、權(quán)限以及其它的行為模式對資料本身所產(chǎn)生的具體影響。透過PDM系統(tǒng)的幫助，將保證使用者獲得最及時、準(zhǔn)確和完整的信息。
3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
基于PDM的船舶修理項目管理系統(tǒng)包括技術(shù)保障支持中心管理系統(tǒng)和現(xiàn)場修理項目數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)兩部分，其體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
其中技術(shù)保障支持中心管理系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)與船舶PDM中技術(shù)保障支持?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)多型船舶修理項目數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)管理，以及反饋信息的接收和分析。
圖2 船舶修理項目管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖
現(xiàn)場修理項目數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為輕量級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可獨(dú)立承擔(dān)某條船舶的等級修理項目管理工作，通過各便攜式輔助錄入終端快速輔助用戶進(jìn)行設(shè)備故障、修理資源和修理工作的記錄。
本系統(tǒng)通過各類數(shù)據(jù)接口組件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場船舶修理項目管理數(shù)據(jù)與技術(shù)保障支持中心管理數(shù)據(jù)之間，以及技術(shù)保障支持中心管理數(shù)據(jù)與船舶PDM數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)同步功能，要求能夠支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)包傳輸或通過在線網(wǎng)絡(luò)連接的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。
3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計
基于PDM的船舶設(shè)備修理項目管理系統(tǒng)具體的功能如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)功能圖
各部分的功能描述如下：
1)使用故障管理。
進(jìn)行裝備使用過程中故障報告的輔助登記、數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計查詢；進(jìn)行基本的故障情況分析處理，包括對故障進(jìn)行輔助評定和影響分析、以歷史故障庫為基礎(chǔ)對當(dāng)前裝備的故障現(xiàn)象進(jìn)行對比分析、以修理分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史維修信息為基礎(chǔ)提出故障的維修情況建議等。
2)計劃修理管理。
日常情況下進(jìn)行計劃修理初始數(shù)據(jù)的查詢、調(diào)整和修改，增、改、換裝時進(jìn)行計劃修理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充輔助錄入，進(jìn)行裝備計劃修理工作的提醒和報警。
3)修理任務(wù)管理。
進(jìn)行修理任務(wù)的啟動、安排、修改、調(diào)整、確認(rèn)和下發(fā)，提供塢修、中修和小修等大型修理項目下各項任務(wù)進(jìn)度的跟蹤監(jiān)控（質(zhì)量和風(fēng)險）與統(tǒng)計查詢等功能。修理任務(wù)可由裝備故障或計劃修理啟動，系統(tǒng)可根據(jù)故障和計劃修理情況自動生成修理需求等相關(guān)信息。
4)修理工作管理。
修理任務(wù)啟動并下發(fā)后，由修理任務(wù)的分管人員進(jìn)行修理實(shí)施內(nèi)容的信息記錄，也可由承修方導(dǎo)入或錄入后再由分管者審定。登記內(nèi)容包括進(jìn)一步的故障原因和補(bǔ)充分析、主要的修理進(jìn)度、故障排除工程明細(xì)（根據(jù)故障）、預(yù)防性檢修工程明細(xì)（根據(jù)計劃修理）、修理結(jié)果、使用及保養(yǎng)要求、設(shè)備或設(shè)備元件的更換情況、備品備件的消耗情況等。
5)技術(shù)狀態(tài)跟蹤。
根據(jù)裝備的故障和修理情況信息，隨時進(jìn)行船舶當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的查詢并生成各類統(tǒng)計報表，從而充分支持船舶裝備完好性使用管理的需要。結(jié)合裝備的保障性分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還能為船舶用戶提供系統(tǒng)、設(shè)備及設(shè)備元件發(fā)生單一或復(fù)雜并行故障時的全船配置完好性影響分析，包括使命任務(wù)和細(xì)化功能影響分析以及總體、系統(tǒng)可靠性影響分析，并以此為基礎(chǔ)向用戶提供對當(dāng)前全船設(shè)備故障情況的綜合處理建議。
6)修理資源管理。
包括對各級修理中承修單位的管理和對設(shè)備元件、備品備件、專用工具、儀器儀表等修理物資的管理。通過總體單位對相關(guān)信息的儲備、收集、整理和初始錄入等工作，為用戶提供本系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)，后期隨著增、改、換裝等情況還應(yīng)提供補(bǔ)充數(shù)據(jù)的進(jìn)一步交換更新等功能。
7)系統(tǒng)管理。
主要包括用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)日志管理、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)管理、數(shù)據(jù)交換管理（與PDM綜合保障設(shè)計系統(tǒng)之間）、安裝維護(hù)工具、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等系統(tǒng)綜合管理功能。
4 結(jié)語
本文提出了一種基于PDM的船舶修理項目管理系統(tǒng)設(shè)計方案。該系統(tǒng)通過繼承和擴(kuò)展船舶PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了在船舶修理過程中對任務(wù)進(jìn)度、修理工作、資源消耗和技術(shù)狀態(tài)的信息化綜合管理。充分利用船舶的設(shè)計制造基本信息，以及可靠性、維修性、保障性設(shè)計分析結(jié)果信息，可為在修理工程中對產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)、修理任務(wù)、修理工作和修理資源的跟蹤管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)反饋的故障和修理信息也可為在新型船舶持續(xù)改進(jìn)過程中如何更好地及早降低或避免同類故障、優(yōu)化技術(shù)保障設(shè)計提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，通過信息化手段，打通了船舶產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用和維修管理各部門間的數(shù)據(jù)壁壘，該系統(tǒng)具有實(shí)用性強(qiáng)、使用效率高，以及擴(kuò)展性靈活等優(yōu)點(diǎn)。
另外，本系統(tǒng)還延伸了船舶總體設(shè)計單位現(xiàn)有PDM系統(tǒng)的工作流管理體系，初步實(shí)現(xiàn)了船舶設(shè)計、制造、使用與修理工作的并行協(xié)同流程管理模式，可作為進(jìn)一步實(shí)施船舶遠(yuǎn)程輔助維修和遠(yuǎn)程技術(shù)支援的基礎(chǔ)。
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本文標(biāo)題：基于PDM的船舶修理項目管理系統(tǒng)設(shè)計
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