0引言
產品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)是以統一的產品數據模型為核心，將設計、制造、銷售、服務和回收等產品生命周期內涉及的各種數據集成在一個統一的平臺上進行管理。通過該平臺，企業各部門的員工、最終用戶和合作伙伴等可以高效地協同工作。在船舶的產品生命周期管理中，如何使設計和建造信息為維護、維修提供有效地支持，以及如何讓設計和建造工程師能夠全面了解船舶售后服務階段的各種故障信息，是一個很值得研究的課題。從船舶產品生命周期的過程來看，為了保證設計、建造的數據能有效支持維護和維修工作，需要實現產品設計、建造等階段的信息向售后服務階段的正向轉換和傳遞。從產品生命周期的信息模型、結構模型等角度，構建了產品生命周期各階段的產品模型，為信息的傳遞提供了可能。基于SIEMENS公司的維護、維修和大修(Maintenance，Repair and Overhaul，MRO)解決方案，實現了支持設計和制造信息到產品維護、維修的正向傳遞。但是，僅有正向傳遞不能使設計和制造工程師了解到產品維修、維護及故障信息，更不能根據產品使用狀況來改進設計和建造質量。強調了反饋對產品設計和制造的重要作用，但沒有給出具體的解決方案。另外，對于船舶產品，結構復雜、按單設計以及較長的使用周期等特點，使得設計工程師、建造工程師與維修工程師對信息共享的要求更加迫切。因此，為了有效地支持船舶的維護、維修業務和反饋產品售后服務階段的相關信息，本文在PLM理論的基礎上，參考1996年國家技術監督局發布的《船舶維修保養體系》的相關標準，重點研究了支持船舶維修、維護業務及信息反饋的售后服務數據管理模型。并以此模型為基礎開發了PLM系統的售后服務模塊，實現了船舶產品在售后服務階段的數據支持和信息反饋的統一，既為船舶售后服務階段提供了與設計、建造等統一的數據源，又為船舶的后續設計和建造提供了故障模式分析的基礎，從而提高了船舶設計的可靠性和可維修性。
1 船舶行業售后服務業務分析
船舶是建造和使用周期長，產品批量小，技術、資金和勞動力密集，以單定產并按單設計的特殊產品，其特殊性也就決定了售后服務階段業務的復雜性。首先，船舶產品的使用周期長，一般達20～30年；其次，船舶產品售后服務涉及的相關單位多，橫向聯系廣，且難于調查處理；再有，船舶維修需要的金額高、技術含量大，需要大量的船舶設計及建造資料作支持。在船舶產品的售后服務階段，為了保障其安全運行，進行維修、維護、定期檢驗和備件供應等多種活動是必不可少的，而船舶售后服務的這些活動將牽涉到設計單位、建造單位、設備供應商、售后服務或第三方維修單位以及船東等多家單位或部門。這些部門之間進行的信息傳遞和整體業務流程如圖1所示。
圖1 船舶維修維護信息傳遞和整體業務流程
對于船舶維修維護整體業務流程，由圖1分析可知，船東發現船舶故障或按照相關規定及維護計劃，提出維修、維護申請；船舶售后服務部門或第三方維修單位依據船舶設計、建造和設備供應單位的相關文檔、工程圖和模型等進行分析和處理；在進行故障維修或日常維護的過程中，維修人員可能需要用到建造部門或供應商生產的相關設備、零件等來更換老化或壞掉的相應設備；維修結束后，船東進行相關的驗收，而設計、建造或設備供應單位會對相關故障進行分析，從而改進后續船舶的設計和建造質量。
2 售后服務數據分析
如前所述，船舶售后服務業務的處理涉及到多家單位、多個部門，更涉及到眾多的數據。在船舶產品的生命周期中，售后服務階段涉及的數據不僅有自身產生的維修物料清單(BOM)、故障信息、備件信息和維護計劃等，還有所需要的設計、建造階段的支持數據，如相關設計和工藝文檔、工程物料清單(EBOM)和制造物料清單(MBOM)等。另外還需要能夠查詢到船東及維修單位的相關信息。具體來看，售后服務階段涉及的數據分析結構框圖如圖2所示。
圖2售后服務數據分析結構框圖
產品生命周期管理中，產品各階段BOM之間關系的建立和維護是單一產品數據源管理的核心，也是設計、建造和售后服務之間數據傳遞和反饋的基礎。就船舶產品來看，由于目前國內船舶分段建造的特殊性，船舶維修BOM應以詳細設計BOM為基礎轉化而來。而維修BOM的底層是根據其管理特點的實際需求來確定的，不一定是結構上不可再分的零／部件，因此維修BOM又有許多自己的特點。關于船舶維修BOM，涉及內容較多，且不是本文論述的重點，在此不再做深入探討。本文根據國家技術監督局發布的《船舶維修保養體系》的第2部分(GB／T16558.2)對船舶設備的分類及詳細設計BOM結構信息，來組織基本的維修BOM結構，船舶設備結構示例如表1所示。
表l 船舶設備結構示例
船舶產品售后服務階段涉及的數據存在于產品生命周期的多個階段，管理和利用好這些數據是有效執行售后維修維護業務的保障和前提，也是改進與提高船舶后續設計和建造的基礎。
3 售后服務數據管理模型
為了實現船舶設計階段和售后服務階段數據的統一及閉環，方便售后服務業務的處理，本文對船舶產品生命周期中涉及售后服務階段的數據進行統一建模。在給出數據模型前，先對模型中的對象做出說明。
1)DesignPart是管理船舶及其零／組件概念實體的對象，代表船舶設計中的組件、部件和零件等設計件。
2)PhysicalPart是管理船舶及其零／組件等物理實體的對象，其既可以代表船舶、船舶功能系統、組件和部件，也可以代表具體的物理零件。
3)維護需求是管理設計工程師對相關設計件提出維護需求的對象，維護需求是制定相關物理零件維護計劃的基礎。
4)維修是管理船舶所發生的維修活動的對象，主要用來記錄和處理船舶或設備的具體維修工作。
5)維護是管理保持船舶機械和設備的技術性能正常發揮所采取的技術措施的對象，主要用來處理船舶物理設備的維修保養計劃，定期檢驗等。
6)文檔主記錄、工程圖主記錄和模型主記錄是管理物理文檔、工程圖和模型的業務對象。
7)文檔、工程圖和模型是管理物理文檔、工程圖和模型的數據對象。
8)工作卡是管理船舶具體維護執行信息的對象，用來記錄具體的船舶維護工作。
9)問題是管理船舶維修中涉及的故障的對象，主要用來記錄和處理船舶在售后服務階段發生的具體故障。基于前面的數據分析和對象說明，本文使用統一建模語言(UML)建模技術建立了售后服務數據管理模型，描述了售后服務中涉及的各對象及對象之間的相互關系，售后服務數據管理模型如圖3所示。
圖3售后服務數據管理模型
售后服務階段管理的產品對象是物理產品和物理零／部件，其制造均依賴于設計信息。在圖3中，
首先通過DesignPart對象和PhysicalPart對象之間的雙向關聯，建立了設計件和物理零件之間的關系，實現了信息的互訪。
其次，通過DesignPart對象與文檔主記錄、工程圖主記錄、模型主記錄及維護需求之間的關聯，建立了以DesignPart對象為中心的產品設計信息模型，實現了DesignPart對象與設計信息的信息互訪。
第三，通過PhysicalPart對象和文檔主記錄、維修對象、維護對象之間的雙向關聯，實現了在PhysicalPart對象上統一管理船舶的維修、維護、維修協議和設備維護手冊等相關信息。
第四，維護與工作卡以及維修與問題對象之間的雙向關聯，記錄了與維護、維修相關的具體維護維修信息及故障信息。
第五，DesignPart對象與PhysicalPart對象的自循環關系表示了設計件與物理件各對象實例之間的關聯關系，即產品、組件、部件和零件等的結構關系。在對象的相互關聯下，本模型實現了設計件與物理零件以及與該物理零件對應的售后服務信息的管理，建立了一條貫穿船舶設計到售后服務的信息鏈，從而在需要對產品進行維修維護時，可以通過PhysicalPart對象與DesignPart對象之間的關系查找到設計文檔、工程圖、模型以及維修手冊等支持信息，同時對于維修維護活動中產生的故障信息可以通過DesignPart對象與PhysicalPart對象之間的關系將其關聯到設計件上，作為設計過程中持續改進的分析基礎。
4 應用實例
基于建立的售后服務數據管理模型，本課題組在InforCenter平臺上開發了面向船舶行業的售后服務模塊，并在黃海造船有限公司進行應用實施，取得了滿意的效果。InforCenter是山東山大華天軟件有限公司開發的PLM基礎平臺，主要包括工作中心、業務管理、系統管理、分類管理、項目管理和編碼器等模塊。該PLM系統中產品數據的組織是在工作中心→“我的空間”的基礎上進行基本操作，InforCenter平臺中PhysicalPart對象的展開界面如圖4所示。
圖4 InforCenter平臺中PhysicalPart對象的展開界面
將HC860-107-02螺旋槳這一PhysicalPart對象依次展開，可以看到與該對象相關聯的設計信息、各種文檔、維護計劃及工作卡信息、維修對象及故障信息等。通過這種信息的共享，售后服務人員可以很方便地獲得相關零件的設計信息，設計、建造人員也可以獲得相關零件的故障信息，從而實現了設計信息與維修、維護及故障等信息的共享。在售后服務管理模塊中，參考《船舶維修保養體系》設備分類標準并以詳細設計BOM為基準，轉換建立了船舶維修BOM。在維修BOM中，采用PhysicalPart對象的DesignPart編號、DesignPart版本和位置名稱合并起來表示維修BOM的結構名稱，即物理零件在維修BOM中的位置結構名稱。通過結構名稱，可以管理與BOM結構中某一節點具有相同結構名稱和船舶名稱的所有零件。這些零件可以是運行中的、維修中的已經廢棄的，也可以是船舶攜帶的備件。這就實現了在一個BOM節點下，處理具有不同狀態的多個零件。另外，考慮到設計中普遍存在的替換件問題，在PhysicalPart中定義了替換件編號和版本兩個屬性，使來自不同的DesignPart對象的物理零件可以具有相同的結構名稱，從而保證了維修BOM結構的穩定。船舶維修BOM結構界面如圖5所示
圖5 船舶維修BOM結構界面
圖中結構名稱后面顯示的零件名稱、序列號和批次號等信息為當前狀態下運行的物理零件的部分屬性信息。維修BOM結構下方顯示的是與維修BOM中選中節點相關的各種售后服務信息。當前的零件管理頁面顯示的是與選中節點具有相同結構名稱和船舶名稱的所有物理零件，其中展示了在該結構名稱節點上使用過的和正在使用的所有物理零件以及備件，從而也就記錄了該結構節點上物理零件的更換歷史。問題頁面顯示的是與選中節點當前運行的零件相關聯的問題對象，該問題對象記錄著船舶運營中該零件的所有故障信息。通過問題對象把故障信息反饋到設計和建造部門，為船舶后續的設計和建造提供了故障分析的基礎，從而提高了船舶的設計和建造質量。
圖6所示為“煙臺港捕03”船舶柴油機的活塞故障信息界面。維修頁面顯示的是與選中節點當前運行的零件相關的維修對象，這些對象記錄了發生在選中節點當前物理零件上的維修歷史及詳細維修信息。維護頁面顯示的是與選中節點當前運行零件相關的維護對象，這些對象管理著選中節點當前運行零件的維護計劃。船舶運營過程中，船員通過該維護計劃來對船舶進行相關的維護，以避免船舶故障事故的發生。詳細信息頁面顯示的是維修BOM中選中節點當前運行的物理零件的詳細屬性信息。基于PLM的售后服務管理模塊，可以將產生于設計階段的圖紙、模型等相關信息提供給售后服務維修維護工程師，支持維修維護業務的處理；同時還可以對產生的故障信息、維修方案等進行分析，并將其關聯到相應的設計件上，為改進設計和建造質量提供故障模式分析的基礎。
圖6 活塞故障信息界面
5 展望
本文在PLM理論的基礎上，重點研究了船舶產品售后服務階段的相關業務和數據，建立了支持閉環的售后服務數據管理模型，解決了船舶設計、建造階段和售后后服務階段數據的支持和反饋問題。有關維修BOM的轉化過程、維護計劃的建立和維修派工等方面的問題，筆者將在后續的研究中將給出相應的解決方案。
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