魏 豪

(大連理工大學(xué) 遼寧 大連 116000)

?

船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可行性探索

魏 豪

(大連理工大學(xué) 遼寧 大連 116000)

本文引用了產(chǎn)品全生命周期管理的思想，以船舶設(shè)備為例建立設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)庫，通過對庫中數(shù)據(jù)的分析可以為船舶全生命周期的其他產(chǎn)品數(shù)據(jù)提供幫助，從而建立健全船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為船舶全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理提供真實(shí)，科學(xué)和有效的依據(jù)。

船舶；全生命周期；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

一、船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理定義

根據(jù)CIM data的定義，產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是一種應(yīng)用于在單一地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個(gè)地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部，以及在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域具有協(xié)作關(guān)系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案，它能夠集成與產(chǎn)品相關(guān)的人力資源產(chǎn)品生命周期管理、流程、應(yīng)用系統(tǒng)和信息[1]。

由此，我們可以將船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理定義為：在船舶的整個(gè)生命周期過程中(包括船舶設(shè)計(jì)—船舶制造—船舶運(yùn)營—船舶拆解的全過程)，以船體生命周期建模為基礎(chǔ),從行業(yè)戰(zhàn)略管理方法和軟件應(yīng)用管理系統(tǒng)兩個(gè)方面，對船舶生命周期內(nèi)各階段的信息流和物質(zhì)流進(jìn)行管理[2]。

由于船舶生命周期管理涉及數(shù)據(jù)種類繁多、文件相互關(guān)系復(fù)雜、信息更新頻繁，管理難度大，而錯(cuò)誤的信息或工作的失誤都將給船舶工程的安全帶來嚴(yán)重威脅，甚至造成安全問題。因此，為了保證船舶生命周期的完整性、安全性、高效性，運(yùn)用產(chǎn)品生命周期理論，建立船舶全生命周期管理系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫，對船舶進(jìn)行全生命周期的管理是否具有可行性，成為一個(gè)重要問題。

二、船舶設(shè)備數(shù)據(jù)庫平臺(tái)建立的可行性

船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)是設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息庫。在建立船舶設(shè)備數(shù)據(jù)庫平臺(tái)時(shí)，我們可以借鑒一些比較成熟的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的建設(shè)，將設(shè)備信息以數(shù)字的方式存檔。例如：可以認(rèn)為一個(gè)完整的船舶設(shè)備基礎(chǔ)信息庫構(gòu)成包括：設(shè)備名稱，型號，序列號，價(jià)格，生產(chǎn)廠家，代理商，采購日期，啟用日期等，再將上述信息分別以不同的設(shè)備編碼作為唯一標(biāo)識(shí)[3]。

例如可以采用13位的設(shè)備編碼。格式如：DC01010051701,此編碼標(biāo)識(shí)表示甲板陀螺儀失效，其啟用日期為2017年1月。

現(xiàn)將編碼規(guī)則做一個(gè)解讀：

兩位英文字母代表所在位置。如：甲板為DC，機(jī)艙為EN.

兩位阿拉伯?dāng)?shù)字代表船舶設(shè)備分類：如導(dǎo)航類設(shè)備01，檢測類設(shè)備02等。

兩位阿拉伯?dāng)?shù)字代表設(shè)備名稱；如陀螺儀01，電子海圖02等。

三位阿拉伯?dāng)?shù)字代表船舶設(shè)備機(jī)身序列號后三位，作為同種設(shè)備的區(qū)分標(biāo)志。

四位阿拉伯?dāng)?shù)字代表儀器啟用時(shí)間。如儀器于2017年1月啟用，則4位碼為1701。

當(dāng)然，建立船舶設(shè)備數(shù)據(jù)庫的主要目的是降低船舶設(shè)備的故障率。文獻(xiàn)資料顯示，船舶設(shè)備故障率的變化大致可分為三個(gè)階段，即早期故障期、偶然故障期和損耗故障期[4]。其中，早期故障期故障通常是由于船員對船舶設(shè)備性能不熟悉，未完全掌握其規(guī)范化操作方法，或設(shè)備生產(chǎn)設(shè)計(jì)和制造缺陷造成。偶然故障期故障是船舶設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定后由于應(yīng)力條件隨機(jī)變化所致。損耗故障期是隨著設(shè)備使用時(shí)間的增加設(shè)備硬件老化造成的故障率上升期。

那么，為了降低船舶設(shè)備的故障率，在對船舶設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)與質(zhì)量控制時(shí)，可以引入戴維循環(huán)的概念(圖1)，即：計(jì)劃P(Plan)，執(zhí)行D(Do)，檢查C(Check)，調(diào)整A(Adjust)[5]。其中：

計(jì)劃P(Plan)：在設(shè)備正式啟用前根據(jù)不同設(shè)備性質(zhì)分類對設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估并制定質(zhì)量控制檢測計(jì)劃。

執(zhí)行D(Do)：制定質(zhì)量控制檢測計(jì)劃時(shí)，與船舶設(shè)備本身的預(yù)防性維護(hù)項(xiàng)目和計(jì)劃相結(jié)合，避免重復(fù)的工作。計(jì)劃制定完成后，將設(shè)備按照甲板和機(jī)艙兩部分進(jìn)行分類，并按計(jì)劃對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)及質(zhì)量控制檢測，維護(hù)和質(zhì)量檢測前后均填寫記錄并建立設(shè)備檢測數(shù)據(jù)庫檔案。

檢查C(Check)：在船舶上的設(shè)備完成質(zhì)量控制檢測后，對測量結(jié)果進(jìn)行分析評估，測量參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備要按照設(shè)備維修流程進(jìn)行維修。定期對各類型設(shè)備質(zhì)量檢測報(bào)告中存在的問題進(jìn)行整理和歸納總結(jié)，以方便調(diào)整預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃和維護(hù)項(xiàng)目以及評估在用設(shè)備的質(zhì)量安全。

調(diào)整A(Adjust):初期擬定的質(zhì)量檢測計(jì)劃在實(shí)施之后可能會(huì)出現(xiàn)計(jì)劃的檢測頻次過高或過低等問題，要根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和工作實(shí)施情況對初期計(jì)劃進(jìn)行合理化改進(jìn)，使得計(jì)劃更加合理，減少不必要的重復(fù)工作。

圖1 船舶設(shè)備數(shù)據(jù)庫的戴維循環(huán)圖

在船舶設(shè)備使用的整個(gè)過程中，各個(gè)部門應(yīng)根據(jù)設(shè)備廠家要求的設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目及周期制定設(shè)備預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃，為設(shè)備建立設(shè)備預(yù)防性維修記錄表及電子維護(hù)檔案，同時(shí)將設(shè)備的維護(hù)工作落實(shí)到個(gè)人。船員應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)防性維修記錄表中列出的設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目和時(shí)間對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)[6]。每次維護(hù)前后對設(shè)備技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行檢測，填寫記錄并歸檢測檔案。設(shè)備維護(hù)記錄數(shù)據(jù)庫在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，方便維修人員排查因未按時(shí)維護(hù)或維護(hù)不當(dāng)引起的故障，縮短故障排查時(shí)間。

從上述敘述可知，船舶設(shè)備的安裝調(diào)試與驗(yàn)收、報(bào)修與維修、預(yù)防性維修與質(zhì)量控制工作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括：設(shè)備到貨確認(rèn)單、安裝調(diào)試記錄、培訓(xùn)記錄、設(shè)備驗(yàn)收單、報(bào)修和維修記錄、質(zhì)量檢測記錄，可以認(rèn)為是船舶設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)庫第二階段的數(shù)據(jù)[7]。

三、船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能特征

近年來，世界造船強(qiáng)國從CAX開始，應(yīng)用數(shù)字化敏捷制造技術(shù)向組建“虛擬企業(yè)”方向發(fā)展，從而產(chǎn)生了大量關(guān)于船舶產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、建造、驗(yàn)收、使用、維護(hù)于一體的船舶產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)[8]。因此，對這一數(shù)據(jù)的管理迫在眉睫。船舶全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)至少應(yīng)具備以下功能特征:

(一)系統(tǒng)流程可視化，且并發(fā)操作易于控制

在流程控制過程中，通過編輯軟件對船舶全生命周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類總結(jié)，形成船舶生命周期管理數(shù)據(jù)的流程工具，從而使得控制用戶可以隨時(shí)隨地以文本或者圖形的方式對流程進(jìn)行查看[9]。且由于船舶的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的過程,涉及的空間廣、時(shí)間長,具有明顯的集成性和系統(tǒng)性,不可能采用一個(gè)模型來描述整個(gè)生命周期，需要在全生命周期內(nèi)的各階段中實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，因此，對數(shù)據(jù)庫的并發(fā)操作應(yīng)加以控制，防止數(shù)據(jù)庫被破壞，杜絕提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)[10]。

(二)從船舶生命周期產(chǎn)品信息的安全性角度考慮，應(yīng)具備以下功能

1數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)：實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，在數(shù)據(jù)庫被破壞或數(shù)據(jù)不可靠時(shí)，系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近某個(gè)正確狀態(tài)；

2數(shù)據(jù)完整性：由于企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間普遍采用多種系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),而且還存在多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式,比如報(bào)表、文檔、數(shù)據(jù)庫和圖紙,造成了數(shù)據(jù)的不一致性和信息孤島，因此建立的數(shù)據(jù)庫應(yīng)保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)始終是正確的[11]；

3數(shù)據(jù)安全性：由于客戶需求不同,需要經(jīng)常進(jìn)行產(chǎn)品變型設(shè)計(jì),造成產(chǎn)品數(shù)據(jù)更改頻繁,增加了產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本和有效性控制的難度，所以，應(yīng)保證數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)的丟失、破壞。

(三)人機(jī)交互功能

人機(jī)交互(Human-Computer Interaction,簡寫HCI)：是指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對話語言，以一定的交互方式，為完成確定任務(wù)的人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過程[12]。

考慮到現(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展迅猛，我們可以類比手機(jī)的某些功能，例如：面部識(shí)別功能。對于某些重要的數(shù)據(jù)庫信息，可以采用專人負(fù)責(zé)，因此可以對其進(jìn)行面部識(shí)別的控制。再比如，可以考慮語音輸入的便捷。

四、總結(jié)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的進(jìn)步，為船舶制造業(yè)向數(shù)字化方向的轉(zhuǎn)型提供了非常好的機(jī)遇，船舶全生命周期平臺(tái)具有非常好的應(yīng)用前景，當(dāng)前的工作就是研究如何將船舶設(shè)計(jì)、建造、營運(yùn)和拆解納入到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)體系中，船舶全生命周期平臺(tái)的開發(fā)具有可行性，在不久的將來我們將會(huì)看到成熟的產(chǎn)品。

[1]http://baike.so.com/doc/5380395-5616663.html

[2]趙金樓,戈鋼,李根,黃輝,李博.基于全生命周期的綠色船舶評價(jià)研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2013,06:80-84.

[3]李建生,王耀飛,晉悅.淺談醫(yī)療設(shè)備全生命周期管理數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的建立[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,05:84-86.

[4]彭友.船舶設(shè)備智能故障診斷通用平臺(tái)的研究[D].大連理工大學(xué),2005.

[5]廖文.面向綠色設(shè)計(jì)的船舶材料生命周期評價(jià)方法及應(yīng)用[D].武漢理工大學(xué),2010.

[6]金澈清,錢衛(wèi)寧,周敏奇,周傲英.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)評測基準(zhǔn):從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫到新興大數(shù)據(jù)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2015,01:18-34.

[7]張亞平,左玉輝,鄧南圣,唐二春.生命周期評價(jià)數(shù)據(jù)庫分析與建模[J].云南環(huán)境科學(xué),2006,04:8-11.

[8]廖文.面向綠色設(shè)計(jì)的船舶材料生命周期評價(jià)方法及應(yīng)用[D].武漢理工大學(xué),2010.

[9]張為峰.我國船舶制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2013.

[10]李楷.船體生命周期建模與管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué),2011.

[11]張為峰.我國船舶制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2013.

[12]董士海.人機(jī)交互的進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),2004,01:1-13.

魏豪(1990-)，男，漢族，陜西永壽人，學(xué)生，碩士研究生，大連理工大學(xué)，船舶與海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)及數(shù)字化技術(shù)研究。