0 引言

    隨著我國制造業的飛速發展，新造船舶的內部系統構成越來越復雜，艙室密集、設備較多，對技術保障的要求越來越高。除技術推動因素外，使用環境需求、使用成本與使用效益等眾多因素的綜合權衡均成為設計的重要指標，使用方對船舶使用效能的關注度也越來越高。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、保障性和安全性設計分析便成為船舶設計單位高度關注的重點，并開始逐步通過船舶綜合保障技術集成應用平臺的搭建和運行落實到船舶設計分析工作中，以便充分支持船舶的使用保養及修理，為提高船舶使用效能打下堅實的基礎。

    計算機技術、網絡通信技術、傳感器等技術已被廣泛應用于船舶維修管理中，研究人員已設計了多種維修管理系統。故障預測及健康管理(PHM)技術的應用可以利用先進的嵌入式測試診斷技術和信息管理技術來預測，以監控和管理裝備的狀態，從而為船舶維修管理提供便利。

    在解決船舶綜合保障數據在各類輔助設計工具之間傳遞的過程中，先后誕生了持續采辦與后勤保障(CALS)、計算機集成制造系統(CIMS)、產品數據管理系統(PDM)及產品壽命周期管理系統(PLM)等。目前，PDM系統在我國船舶行業的設計和制造過程中使用較廣泛。盡管PDM技術已成功應用于飛機的維修中，但在船舶維修管理中應用較少。

    當前，我國船舶維修保障工作存在設備多、專業綜合度高、保障資源龐大、修理分析和設計水平落后，以及信息在船舶設計、制造、使用和維修管理部門之間難以互通等問題，導致船舶維修保障工作難以開展，因此迫切需要解決產品技術狀態和修理工作缺乏詳細的跟蹤管理、修理資源統計和修后狀態評定難度大、產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和瓶頸，本文提出一種基于PDM的船舶修理項目管理系統方案，此方案由技術保障支持中心管理系統和現場修理項目數據庫管理系統兩部分組成。技術保障支持中心管理系統用于實現與船舶PDM系統的接口和并行協同管理，能對多型船舶的技術保障基礎數據和修理項目管理數據進行綜合管理，為修理過程中制定修理計劃、準備修理資源、評定設備技術狀態提供基礎數據支撐，并能接收和分析現場修理項目的信息反饋。現場修理項目數據庫管理系統用于對船舶修理項目的任務進度、修理工作、資源消耗和技術狀態監控的信息化進行管理，可獨立承擔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，并上傳至技術保障中心。

1 船舶修理項目管理流程設計

    船舶修理項目管理系統基于船舶PDM系統的產品結構配置、人員組織權限配置和流程配置，主要針對船舶修理項目管理流程進行適應性擴展，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據流的管理。在進行工作流需求及建模時，必須畫出相應的數據流程圖(DFD)。基于PDM的修理項目管理系統中的核心工作流主要為：

    1)修理任務的執行與提交：任務執行單位在應用程序中完成與修理任務相關的過程和結果信息的錄入后，即可提交至本系統，產生數據對象。

    2)技術狀態評定是對數據對象進行加工的一部分。評審負責人登錄系統后，白動接到評定任務，繼而對故障及修理完成狀態進行評定。

    3)信息反饋：修理任務評審通過后，對其進行評審反簽和數據歸檔，對修理過程和結果數據進行存儲和數據同步，工作流結束。

2 修理項目管理接口設計

    基于國內船舶設計單位PDM系統基礎設計的船舶設備修理項目管理系統，以及PDM系統在數據內容的交互方面主要涉及的內容包括：

    1)系統、設備可靠性設計分析。針對船舶系統、次子系統和設備級產品提供可靠性分配、建模、預計、故障模式影響分析及故障樹分析的結果，并通過信息的反饋尋找設計薄弱點，以便進行設計改進。

    2)維修性設計分析。針對船舶的維修性設計，提供維修性預計分配設計結果，并通過信息的反饋，輔助確定合理的維修性指標要求，優化維修性設計。

    3)保障性設計分析。包括以可靠性為中心的維修分析、修理級別分析、使用與維修任務分析及備件等保障資源分析的結果數據，以及預防性維修大綱、故障件的修理方案、備件和保障設備資源、初始保障方案的內容和改進支持。

    以基于Windchill的PDM系統平臺底層應用程序接口(API)集成方式為例，通過兩次面向服務的封裝，將PDM底層API函數封裝為若干個接口組件，通過這些組件，實現技術保障設計制造數據管理平臺、技術保障支持中心，以及現場修理項目管理系統之間的數據交換。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設計

    PDM是一種管理產品信息的工具，提供了對各種產品設計、制造與維護的信息進行存儲、管理以及控制的功能。標準的PDM軟件可以用來對文字檔案、圖形檔案以及數據庫記錄進行系統的規劃和管理，這些具體的工作包括：產品形態管理、零組件定義以及其它設計信息、規格、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果、制造程序規劃、產品的軟件組件、有關文件、標注以及關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）、項目規劃等。

    PDM除了管理設計階段的信息之外，還能依照使用者的需求去管理生產概念、局部設計、樣品試驗、測試、制造與封裝、運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，管理產品信息、狀態、流程、權限以及其它的行為模式對資料本身所產生的具體影響。透過PDM系統的幫助，將保證使用者獲得最及時、準確和完整的信息。

    3.1 系統體系結構

    基于PDM的船舶修理項目管理系統包括技術保障支持中心管理系統和現場修理項目數據庫管理系統兩部分，其體系結構如圖2所示。

    其中技術保障支持中心管理系統用于實現與船舶PDM中技術保障支持數據的數據交換，實現多型船舶修理項目數據的綜合數據管理，以及反饋信息的接收和分析。

圖2 船舶修理項目管理系統體系結構圖

    現場修理項目數據庫管理系統為輕量級數據庫管理系統，可獨立承擔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行設備故障、修理資源和修理工作的記錄。

    本系統通過各類數據接口組件，實現現場船舶修理項目管理數據與技術保障支持中心管理數據之間，以及技術保障支持中心管理數據與船舶PDM數據之間的數據同步功能，要求能夠支持遠程數據包傳輸或通過在線網絡連接的方式進行數據同步。

    3.2 系統功能設計

    基于PDM的船舶設備修理項目管理系統具體的功能如圖3所示。

圖3 系統功能圖

    各部分的功能描述如下：

    1)使用故障管理。

    進行裝備使用過程中故障報告的輔助登記、數據整理和統計查詢；進行基本的故障情況分析處理，包括對故障進行輔助評定和影響分析、以歷史故障庫為基礎對當前裝備的故障現象進行對比分析、以修理分析基礎數據和歷史維修信息為基礎提出故障的維修情況建議等。

    2)計劃修理管理。

    日常情況下進行計劃修理初始數據的查詢、調整和修改，增、改、換裝時進行計劃修理基礎數據的補充輔助錄入，進行裝備計劃修理工作的提醒和報警。

    3)修理任務管理。

    進行修理任務的啟動、安排、修改、調整、確認和下發，提供塢修、中修和小修等大型修理項目下各項任務進度的跟蹤監控（質量和風險）與統計查詢等功能。修理任務可由裝備故障或計劃修理啟動，系統可根據故障和計劃修理情況自動生成修理需求等相關信息。

    4)修理工作管理。

    修理任務啟動并下發后，由修理任務的分管人員進行修理實施內容的信息記錄，也可由承修方導入或錄入后再由分管者審定。登記內容包括進一步的故障原因和補充分析、主要的修理進度、故障排除工程明細（根據故障）、預防性檢修工程明細（根據計劃修理）、修理結果、使用及保養要求、設備或設備元件的更換情況、備品備件的消耗情況等。

    5)技術狀態跟蹤。

    根據裝備的故障和修理情況信息，隨時進行船舶當前技術狀態的查詢并生成各類統計報表，從而充分支持船舶裝備完好性使用管理的需要。結合裝備的保障性分析基礎數據，還能為船舶用戶提供系統、設備及設備元件發生單一或復雜并行故障時的全船配置完好性影響分析，包括使命任務和細化功能影響分析以及總體、系統可靠性影響分析，并以此為基礎向用戶提供對當前全船設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，為用戶提供本系統的初始數據，后期隨著增、改、換裝等情況還應提供補充數據的進一步交換更新等功能。

    7)系統管理。

    主要包括用戶權限管理、系統日志管理、數據備份恢復管理、數據交換管理（與PDM綜合保障設計系統之間）、安裝維護工具、系統參數設置等系統綜合管理功能。

4 結語

    本文提出了一種基于PDM的船舶修理項目管理系統設計方案。該系統通過繼承和擴展船舶PDM系統的數據模型，實現了在船舶修理過程中對任務進度、修理工作、資源消耗和技術狀態的信息化綜合管理。充分利用船舶的設計制造基本信息，以及可靠性、維修性、保障性設計分析結果信息，可為在修理工程中對產品技術狀態、修理任務、修理工作和修理資源的跟蹤管理提供基礎數據支撐。系統反饋的故障和修理信息也可為在新型船舶持續改進過程中如何更好地及早降低或避免同類故障、優化技術保障設計提供經驗和教訓，通過信息化手段，打通了船舶產品設計、制造、使用和維修管理各部門間的數據壁壘，該系統具有實用性強、使用效率高，以及擴展性靈活等優點。

    另外，本系統還延伸了船舶總體設計單位現有PDM系統的工作流管理體系，初步實現了船舶設計、制造、使用與修理工作的并行協同流程管理模式，可作為進一步實施船舶遠程輔助維修和遠程技術支援的基礎。

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本文標題：基于PDM的船舶修理項目管理系統設計

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