船舶全生命周期產品數據管理系統可行性探索

魏 豪

(大連理工大學 遼寧 大連 116000)

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船舶全生命周期產品數據管理系統可行性探索

魏 豪

(大連理工大學 遼寧 大連 116000)

本文引用了產品全生命周期管理的思想，以船舶設備為例建立設備全生命周期數據庫，通過對庫中數據的分析可以為船舶全生命周期的其他產品數據提供幫助，從而建立健全船舶全生命周期產品數據管理系統，為船舶全生命周期的產品數據管理提供真實，科學和有效的依據。

船舶；全生命周期；數據管理系統

一、船舶全生命周期產品數據管理定義

根據CIM data的定義，產品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是一種應用于在單一地點的企業內部、分散在多個地點的企業內部，以及在產品研發領域具有協作關系的企業之間的，支持產品全生命周期的信息的創建、管理、分發和應用的一系列應用解決方案，它能夠集成與產品相關的人力資源產品生命周期管理、流程、應用系統和信息[1]。

由此，我們可以將船舶全生命周期產品數據管理定義為：在船舶的整個生命周期過程中(包括船舶設計—船舶制造—船舶運營—船舶拆解的全過程)，以船體生命周期建模為基礎,從行業戰略管理方法和軟件應用管理系統兩個方面，對船舶生命周期內各階段的信息流和物質流進行管理[2]。

由于船舶生命周期管理涉及數據種類繁多、文件相互關系復雜、信息更新頻繁，管理難度大，而錯誤的信息或工作的失誤都將給船舶工程的安全帶來嚴重威脅，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，運用產品生命周期理論，建立船舶全生命周期管理系統架構和數據庫，對船舶進行全生命周期的管理是否具有可行性，成為一個重要問題。

二、船舶設備數據庫平臺建立的可行性

船舶全生命周期產品數據管理的基礎是設備基礎數據信息庫。在建立船舶設備數據庫平臺時，我們可以借鑒一些比較成熟的數據庫平臺的建設，將設備信息以數字的方式存檔。例如：可以認為一個完整的船舶設備基礎信息庫構成包括：設備名稱，型號，序列號，價格，生產廠家，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備編碼作為唯一標識[3]。

例如可以采用13位的設備編碼。格式如：DC01010051701,此編碼標識表示甲板陀螺儀失效，其啟用日期為2017年1月。

現將編碼規則做一個解讀：

兩位英文字母代表所在位置。如：甲板為DC，機艙為EN.

兩位阿拉伯數字代表船舶設備分類：如導航類設備01，檢測類設備02等。

兩位阿拉伯數字代表設備名稱；如陀螺儀01，電子海圖02等。

三位阿拉伯數字代表船舶設備機身序列號后三位，作為同種設備的區分標志。

四位阿拉伯數字代表儀器啟用時間。如儀器于2017年1月啟用，則4位碼為1701。

當然，建立船舶設備數據庫的主要目的是降低船舶設備的故障率。文獻資料顯示，船舶設備故障率的變化大致可分為三個階段，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備性能不熟悉，未完全掌握其規范化操作方法，或設備生產設計和制造缺陷造成。偶然故障期故障是船舶設備運行穩定后由于應力條件隨機變化所致。損耗故障期是隨著設備使用時間的增加設備硬件老化造成的故障率上升期。

那么，為了降低船舶設備的故障率，在對船舶設備進行預防性維護與質量控制時，可以引入戴維循環的概念(圖1)，即：計劃P(Plan)，執行D(Do)，檢查C(Check)，調整A(Adjust)[5]。其中：

計劃P(Plan)：在設備正式啟用前根據不同設備性質分類對設備進行風險評估并制定質量控制檢測計劃。

執行D(Do)：制定質量控制檢測計劃時，與船舶設備本身的預防性維護項目和計劃相結合，避免重復的工作。計劃制定完成后，將設備按照甲板和機艙兩部分進行分類，并按計劃對設備進行預防性維護及質量控制檢測，維護和質量檢測前后均填寫記錄并建立設備檢測數據庫檔案。

檢查C(Check)：在船舶上的設備完成質量控制檢測后，對測量結果進行分析評估，測量參數偏離標準的設備要按照設備維修流程進行維修。定期對各類型設備質量檢測報告中存在的問題進行整理和歸納總結，以方便調整預防性維護計劃和維護項目以及評估在用設備的質量安全。

調整A(Adjust):初期擬定的質量檢測計劃在實施之后可能會出現計劃的檢測頻次過高或過低等問題，要根據設備實際運行狀態和工作實施情況對初期計劃進行合理化改進，使得計劃更加合理，減少不必要的重復工作。

圖1 船舶設備數據庫的戴維循環圖

在船舶設備使用的整個過程中，各個部門應根據設備廠家要求的設備維護項目及周期制定設備預防性維護計劃，為設備建立設備預防性維修記錄表及電子維護檔案，同時將設備的維護工作落實到個人。船員應嚴格按照預防性維修記錄表中列出的設備維護項目和時間對設備進行預防性維護[6]。每次維護前后對設備技術參數和運行指標進行檢測，填寫記錄并歸檢測檔案。設備維護記錄數據庫在設備出現故障時，方便維修人員排查因未按時維護或維護不當引起的故障，縮短故障排查時間。

從上述敘述可知，船舶設備的安裝調試與驗收、報修與維修、預防性維修與質量控制工作中產生的數據，包括：設備到貨確認單、安裝調試記錄、培訓記錄、設備驗收單、報修和維修記錄、質量檢測記錄，可以認為是船舶設備全生命周期數據庫第二階段的數據[7]。

三、船舶全生命周期產品數據管理系統的功能特征

近年來，世界造船強國從CAX開始，應用數字化敏捷制造技術向組建“虛擬企業”方向發展，從而產生了大量關于船舶產品開發、設計、建造、驗收、使用、維護于一體的船舶產品全生命周期數據[8]。因此，對這一數據的管理迫在眉睫。船舶全生命周期產品數據管理系統至少應具備以下功能特征:

(一)系統流程可視化，且并發操作易于控制

在流程控制過程中，通過編輯軟件對船舶全生命周期的數據進行歸類總結，形成船舶生命周期管理數據的流程工具，從而使得控制用戶可以隨時隨地以文本或者圖形的方式對流程進行查看[9]。且由于船舶的設計、建造、維護是一個復雜的過程,涉及的空間廣、時間長,具有明顯的集成性和系統性,不可能采用一個模型來描述整個生命周期，需要在全生命周期內的各階段中實現信息資源的共享，因此，對數據庫的并發操作應加以控制，防止數據庫被破壞，杜絕提供給用戶不正確的數據[10]。

(二)從船舶生命周期產品信息的安全性角度考慮，應具備以下功能

1數據庫的恢復：實行實時監測，在數據庫被破壞或數據不可靠時，系統有能力把數據庫恢復到最近某個正確狀態；

2數據完整性：由于企業內部和企業之間普遍采用多種系統和數據管理系統,而且還存在多種數據存儲方式,比如報表、文檔、數據庫和圖紙,造成了數據的不一致性和信息孤島，因此建立的數據庫應保證數據庫中數據始終是正確的[11]；

3數據安全性：由于客戶需求不同,需要經常進行產品變型設計,造成產品數據更改頻繁,增加了產品數據版本和有效性控制的難度，所以，應保證數據的安全，防止數據的丟失、破壞。

(三)人機交互功能

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

考慮到現代社會計算機技術的發展迅猛，我們可以類比手機的某些功能，例如：面部識別功能。對于某些重要的數據庫信息，可以采用專人負責，因此可以對其進行面部識別的控制。再比如，可以考慮語音輸入的便捷。

四、總結

隨著互聯網技術和信息技術的進步，為船舶制造業向數字化方向的轉型提供了非常好的機遇，船舶全生命周期平臺具有非常好的應用前景，當前的工作就是研究如何將船舶設計、建造、營運和拆解納入到一個統一的平臺體系中，船舶全生命周期平臺的開發具有可行性，在不久的將來我們將會看到成熟的產品。

[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研究[J].生態經濟,2013,06:80-84.

[3]李建生,王耀飛,晉悅.淺談醫療設備全生命周期管理數據庫平臺的建立[J].中國醫療設備,2013,05:84-86.

[4]彭友.船舶設備智能故障診斷通用平臺的研究[D].大連理工大學,2005.

[5]廖文.面向綠色設計的船舶材料生命周期評價方法及應用[D].武漢理工大學,2010.

[6]金澈清,錢衛寧,周敏奇,周傲英.數據管理系統評測基準:從傳統數據庫到新興大數據[J].計算機學報,2015,01:18-34.

[7]張亞平,左玉輝,鄧南圣,唐二春.生命周期評價數據庫分析與建模[J].云南環境科學,2006,04:8-11.

[8]廖文.面向綠色設計的船舶材料生命周期評價方法及應用[D].武漢理工大學,2010.

[9]張為峰.我國船舶制造企業技術創新模式研究[D].哈爾濱工程大學,2013.

[10]李楷.船體生命周期建模與管理關鍵技術研究[D].大連理工大學,2011.

[11]張為峰.我國船舶制造企業技術創新模式研究[D].哈爾濱工程大學,2013.

[12]董士海.人機交互的進展及面臨的挑戰[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2004,01:1-13.

魏豪(1990-)，男，漢族，陜西永壽人，學生，碩士研究生，大連理工大學，船舶與海洋平臺設計及數字化技術研究。