齊海濱，唐嘉陵，黃云明

（國(guó)家深?；毓芾碇行模鄭u 266237）

0 引 言

2013—2017年，“蛟龍?zhí)枴蓖瓿闪藶槠?年的試驗(yàn)性應(yīng)用，先后在中國(guó)南海、東北太平洋、西北太平洋、西南印度洋和西北印度洋等海域開展了4個(gè)航次、11個(gè)航段近500天的下潛作業(yè)，累計(jì)完成下潛作業(yè)任務(wù)101次，成功搭載近70人次的科學(xué)家到深?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，獲得了大量海底樣品和資料，在海洋地質(zhì)、海洋生物等領(lǐng)域取得了令世界矚目的科學(xué)考察成果［1-2］。其間，為了做好“蛟龍?zhí)枴弊鳂I(yè)及保障過(guò)程的規(guī)范化管理，切實(shí)掌握潛水器作業(yè)及日常保障情況，利用信息化平臺(tái)提高“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器保障及作業(yè)效率，中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)立項(xiàng)并完成“‘蛟龍?zhí)枴d人潛水器設(shè)備管理系統(tǒng)”的開發(fā)，并搭建相關(guān)平臺(tái)。

2017—2019年，按照“蛟龍?zhí)枴奔夹g(shù)規(guī)格書、船級(jí)社入級(jí)相關(guān)規(guī)范要求，“蛟龍?zhí)枴遍_始大修及技術(shù)升級(jí)相關(guān)工作，其間對(duì)“蛟龍?zhí)枴遍_展設(shè)備檢查、全系統(tǒng)拆解、分系統(tǒng)維護(hù)維修、全系統(tǒng)復(fù)裝、陸上調(diào)試及水池試驗(yàn)6個(gè)階段工作；2020年下半年至2021年上半年，“蛟龍?zhí)枴毕群箝_展中國(guó)大洋航次等任務(wù)，完成下潛作業(yè)30余次。其間，全程使用載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)開展相關(guān)保障、作業(yè)、備品管理等工作，取得了大量的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，切實(shí)提高了裝備的整體使用效率，為構(gòu)建潛水器全壽命、可追溯、可分析的裝備保障體系提供了有效的管理平臺(tái)。下面，我們將結(jié)合“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用情況（見(jiàn)圖1），對(duì)載人裝備信息化平臺(tái)的實(shí)際需要及拓展方向進(jìn)行闡述。

圖1 “蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)組成框架圖Fig.1 Framework of manned submersible operationand maintenance system of“Jiaolong”

1 運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用

1.1 應(yīng)用場(chǎng)景搭建

載人潛水器日常應(yīng)用場(chǎng)景主要包括2個(gè)部分，一是在陸上相關(guān)維護(hù)車間開展?jié)撍骶S護(hù)維修、裝備試驗(yàn)測(cè)試、人員訓(xùn)練，二是在載人潛水器母船開展相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證及海上作業(yè)工作?；谝陨?個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，在陸上維護(hù)車間搭建運(yùn)維系統(tǒng)硬件部分，為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，如圖1所示搭建專用網(wǎng)絡(luò)，并配備無(wú)線路由設(shè)備（見(jiàn)圖2），操作人員可通過(guò)PC終端及便攜式終端訪問(wèn)運(yùn)維系統(tǒng)服務(wù)器，并通過(guò)個(gè)人賬戶進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)操作；在母船端，依托船舶科考內(nèi)網(wǎng)搭建運(yùn)維系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)，并做好與外網(wǎng)的有效隔離，操作人員通過(guò)潛水器保障機(jī)庫(kù)內(nèi)的專用PC端進(jìn)行系統(tǒng)操作，也可通過(guò)便攜式終端訪問(wèn)運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行部分操作，同時(shí)，結(jié)合后續(xù)船陸數(shù)據(jù)互通問(wèn)題，提前做好相關(guān)硬件及技術(shù)準(zhǔn)備工作［3］。

圖2 運(yùn)維系統(tǒng)場(chǎng)景搭建Fig.2 Scenario construction of operation and maintenance system

1.2 全系統(tǒng)設(shè)備樹建立

結(jié)合“蛟龍?zhí)枴鼻捌谑褂媒?jīng)驗(yàn)，載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)按照載人潛水器載體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)、觀通、電力與配電、液壓、壓載與縱傾調(diào)節(jié)、潛浮與應(yīng)急拋載、控制、聲學(xué)、生命支持、舾裝及作業(yè)工具12個(gè)分系統(tǒng)為子節(jié)點(diǎn)，在其目錄下，以單個(gè)整體設(shè)備為統(tǒng)計(jì)單位，對(duì)潛水器所有在役設(shè)備進(jìn)行細(xì)致統(tǒng)計(jì)，完成了所有零部件的清點(diǎn)與統(tǒng)計(jì)在冊(cè)。同時(shí)，在對(duì)零部件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的同時(shí)，對(duì)所有零部件進(jìn)行編碼，形成唯一可區(qū)分的編碼規(guī)則。現(xiàn)在，圍繞“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，現(xiàn)已搭建完成完善的設(shè)備數(shù)資料庫(kù)，涵蓋各類零部件近5 000余項(xiàng)（見(jiàn)表1）。

表1 “蛟龍?zhí)枴绷悴考y(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of spare parts of“Jiaolong”

1.3 資料庫(kù)建立與使用

充分總結(jié)和匯總“蛟龍?zhí)枴睔v年形成的資料與文件，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，便于整體查詢和管理。資料庫(kù)的建立主要集中在3個(gè)層級(jí)的資料庫(kù)的建立。

技術(shù)資料：載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行期間，我們完成了“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器海上作業(yè)安全保障措施及應(yīng)急預(yù)案、“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器技術(shù)規(guī)格書、“蛟龍?zhí)枴焙Ｉ献鳂I(yè)過(guò)程記錄及指揮口令說(shuō)明書等43項(xiàng)技術(shù)手冊(cè)的匯總?cè)霂?kù)；對(duì)潛水器大修及技術(shù)升級(jí)后總體、結(jié)構(gòu)、電氣、機(jī)械、聲學(xué)、控制等分系統(tǒng)完工圖紙進(jìn)行了梳理分類；對(duì)潛水器所有零部件的生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)日期、使用壽命等詳細(xì)資料進(jìn)行分門別類的整理，并通過(guò)運(yùn)維系統(tǒng)關(guān)聯(lián)到設(shè)備具體零部件上。

制度保障：充分利用“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器海試和試驗(yàn)性應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和研究，結(jié)合“蛟龍?zhí)枴贝笮夼c升級(jí)項(xiàng)目進(jìn)展，重新修訂完成了《“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器業(yè)務(wù)化應(yīng)用安全保障制度體系》，并在運(yùn)維系統(tǒng)固化相關(guān)流程信息，形成可操作的審批管理平臺(tái)。

運(yùn)維保障：結(jié)合新母船、新裝備、新作業(yè)模式，以安全、高效、精細(xì)、集約為目標(biāo)，充分發(fā)揮運(yùn)維系統(tǒng)信息化、智能化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以制度保障、作業(yè)流程、現(xiàn)場(chǎng)指揮的三維一體化安全、高效、集約的裝備運(yùn)行管理。以運(yùn)維系統(tǒng)為平臺(tái)，統(tǒng)籌管理潛水器維護(hù)保障、海上作業(yè)等具體操作事項(xiàng)，在完備環(huán)節(jié)記錄的同時(shí)，做到有據(jù)可查、有據(jù)可依，事事可追溯，整體可分析的運(yùn)維保障管理特點(diǎn)。

1.4 備品備件管理

在運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)中開發(fā)備品備件專用管理模塊，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水器左右備品備件的統(tǒng)計(jì)、出入庫(kù)管理、報(bào)廢消耗等環(huán)節(jié)的記錄，同時(shí)備品備件庫(kù)需要聯(lián)動(dòng)設(shè)備維護(hù)保障工作，在出現(xiàn)維護(hù)維修消耗備品備件的時(shí)候，能夠與潛水器設(shè)備數(shù)、備品備件庫(kù)存實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。“蛟龍?zhí)枴爆F(xiàn)已形成備品備件庫(kù)存清單2 216件，通用工具耗材庫(kù)存清單1 079種，庫(kù)存信息包括產(chǎn)品名稱、分類、型號(hào)、參數(shù)、生產(chǎn)廠家、庫(kù)位等。“蛟龍?zhí)枴辈糠謳?kù)存清單界面如圖3所示。

圖3 “蛟龍?zhí)枴辈糠謳?kù)存清單界面Fig.3 Interface of partial inventory list of“Jiaolong”

1.5 維護(hù)保障管理

針對(duì)載人潛水器維護(hù)保障工作，運(yùn)維系統(tǒng)開了個(gè)維護(hù)保障管理模塊，對(duì)載人潛水器日常維護(hù)保障工作以分系統(tǒng)為區(qū)分，進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)，細(xì)化至具體設(shè)備的維護(hù)維修內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合往期維護(hù)保障經(jīng)驗(yàn)，確認(rèn)維護(hù)周期及工作量，形成所有維護(hù)保障工作的任務(wù)池。當(dāng)載人潛水器開展備航、中修、大修等較大維護(hù)保障工作時(shí)，管理人員可從任務(wù)池中選取維護(hù)保障內(nèi)容，形成具體工作計(jì)劃，確定具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)，明確責(zé)任人。進(jìn)而，對(duì)后續(xù)維護(hù)保障工作進(jìn)展、人員工作量等進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)及跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)維護(hù)保障工作的全程管理。蛟龍?zhí)柎笮藜凹夹g(shù)升級(jí)階段，使用運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全程維護(hù)保障工作的跟蹤記錄，并依托大修工作，充實(shí)了任務(wù)池，完善了運(yùn)維系統(tǒng)的內(nèi)容［4］?！膀札?zhí)枴本S護(hù)保障內(nèi)容如圖4所示。

圖4 “蛟龍?zhí)枴本S護(hù)保障內(nèi)容Fig.4 Maintenance support content of“Jiaolong”

通過(guò)載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水器故障情況的記錄，對(duì)后續(xù)類似故障判斷及解決提供經(jīng)驗(yàn)參考，同時(shí)依托故障記錄可實(shí)現(xiàn)對(duì)備品備件儲(chǔ)備的基本判斷，以確保實(shí)現(xiàn)備件儲(chǔ)備的經(jīng)濟(jì)化及有效化。

1.6 作業(yè)管理

結(jié)合載人潛水器海上作業(yè)內(nèi)容，運(yùn)維系統(tǒng)開發(fā)了作業(yè)管理模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)載人潛水器海上作業(yè)內(nèi)容的全程記錄，并依托運(yùn)維平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)海上作業(yè)的日常管理。按照載人潛水器海上形成的完善的作業(yè)流程，在運(yùn)維系統(tǒng)對(duì)其實(shí)現(xiàn)電子化，進(jìn)而拓展到以下幾個(gè)方面：

（1）航次管理對(duì)載人潛水器所有航次任務(wù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理，以航次為節(jié)點(diǎn)，以航次明確的航段為子節(jié)點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)海上作業(yè)過(guò)程時(shí)間維度的記錄和管理，便于航次任務(wù)結(jié)束后對(duì)航次內(nèi)的數(shù)據(jù)、表格等內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。

（2）崗位管理對(duì)海上工作內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致化的崗位分工，確定具體崗位及其工作職責(zé)，依托運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員崗位安排，實(shí)現(xiàn)崗位固定、人員輪換的崗位管理特點(diǎn)。

（3）作業(yè)過(guò)程管理依據(jù)載人潛水器海上作業(yè)形成的既定作業(yè)表格，對(duì)其實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化，形成電子化的記錄變革，便于整體掌握作業(yè)過(guò)程，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)過(guò)程，如潛水器下潛時(shí)間、深度、人員等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取及匯總，便于后期的分析成表［5］。

“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器大修及技術(shù)升級(jí)后，已使用運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)海上作業(yè)過(guò)程的電子化記錄，并對(duì)往期的關(guān)鍵作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)存檔，形成相應(yīng)記錄表格，表2為運(yùn)維系統(tǒng)形成的部分蛟龍海上作業(yè)數(shù)據(jù)。

表2 “蛟龍?zhí)枴毕聺摻y(tǒng)計(jì)Tab.2 Diving statistics of“Jiaolong”

2 運(yùn)維系統(tǒng)拓展展望

載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)對(duì)維護(hù)保障、海上作業(yè)、設(shè)備及備品備件管理等方面的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)潛水器高效、規(guī)范化的運(yùn)維保障管理具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，尤其是智能化技術(shù)的發(fā)展，載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)依舊存在較大的拓展空間。

2.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)載人潛水器全壽命的自動(dòng)管理

可以依托載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水器全壽命的自動(dòng)管理，在確定具體零部件的維護(hù)周期、使用壽命、實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)資料后，運(yùn)維系統(tǒng)可以通過(guò)比對(duì)分析的形式，定期形成維護(hù)保障清單，提示風(fēng)險(xiǎn)存在點(diǎn)及需開展的維護(hù)保障工作，結(jié)合保障人員的實(shí)際判斷，可實(shí)現(xiàn)對(duì)載人潛水器全壽命的裝備管理。

2.2 實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)分析與定位

隨著運(yùn)維系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間使用，在積累大量故障信息后，面對(duì)具體載人潛水器故障現(xiàn)象，可對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)分析，獲取可能存在的故障，并提出維護(hù)保障建議。同時(shí)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)部分故障的有效預(yù)警，是運(yùn)維系統(tǒng)智能化發(fā)展的一大方向［6］。

2.3 實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化

載人潛水器與諸多無(wú)人水下裝備具有一定的相似性和互通性，載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)可有效使用在其他水下運(yùn)載裝備上，進(jìn)而拓展為水下運(yùn)載裝備運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更大程度的裝備融合管理。

3 結(jié) 語(yǔ)

載人潛水器運(yùn)維系統(tǒng)的成功應(yīng)用，解決了大型水下運(yùn)載裝備智能化管理“從無(wú)到有”的問(wèn)題，隨著載人潛水器新技術(shù)、新材料的發(fā)展，以及人們與日俱增的探索海洋深處奧秘的渴望，深海載人潛水器將與各種深海裝備相互配合、聯(lián)合作業(yè)［7］，而實(shí)現(xiàn)對(duì)多種深海大型裝備有效、智能化管理的運(yùn)維系統(tǒng)，將在裝備應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。