張朔 鄧義斌 范世東 高永安 陳鳴

(1.武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，武漢430063；2.中船工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司，廣州 510700)

0 引言

船舶機(jī)務(wù)管理核心工作是設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)，大多數(shù)航運(yùn)企業(yè)都希望采用機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)來(lái)輔助完成[1]，但船舶設(shè)備數(shù)據(jù)量多類雜，相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大、類型多樣，造成信息收集困難、錄入困難，導(dǎo)致一些企業(yè)機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)難以成功實(shí)施。這些數(shù)據(jù)信息可溯源到船舶制造企業(yè)和更上游的設(shè)備制造廠商，但當(dāng)前船舶制造環(huán)節(jié)與運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)主要以電子或紙質(zhì)文檔來(lái)傳遞信息，因此如何將這些數(shù)據(jù)按機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)要求的格式完整地傳遞到船舶運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速初始化，是目前亟待解決的問(wèn)題。

在船舶數(shù)據(jù)信息傳遞方面，基于產(chǎn)品管理系統(tǒng)[2]或數(shù)據(jù)融合層[3-4]能實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)計(jì)到制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳遞；基于數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(Data Distribution Services，DDS)框架[5-6]、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)[7]或數(shù)字無(wú)線電(Digital Radio Mondiale，DRM)系統(tǒng)[8]可以實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)營(yíng)時(shí)的船岸信息同步，但在船舶制造到運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳遞方面尚未檢索到相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

本文依托標(biāo)識(shí)解析船舶行業(yè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)，分析船舶機(jī)務(wù)管理的數(shù)據(jù)需求，構(gòu)建信息傳遞的元數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用標(biāo)識(shí)解析技術(shù)形成從船舶制造環(huán)節(jié)到運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制，以實(shí)例驗(yàn)證機(jī)制的可行性，為實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)快速初始化提供解決方案。

1 數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制的構(gòu)建

1.1 機(jī)務(wù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需求分析

船舶計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)需要對(duì)船舶、設(shè)備和備件進(jìn)行編碼標(biāo)識(shí)，采用國(guó)際海事組織賦予的IMO碼和國(guó)內(nèi)交通運(yùn)輸部賦予的船舶識(shí)別號(hào)或企業(yè)自行編碼來(lái)標(biāo)識(shí)船舶；可參考《船舶維修保養(yǎng)體系》(GB/T16558-2009，簡(jiǎn)稱CWBT)第二部分船舶維修保養(yǎng)體系代碼的編碼規(guī)則對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)識(shí)，CWBT的設(shè)備編碼規(guī)則如圖1所示[9]；船舶備件編碼尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可參考，常以設(shè)備廠商指定的備件號(hào)并結(jié)合圖紙來(lái)標(biāo)識(shí)。

根據(jù)《船舶維修保養(yǎng)體系檢驗(yàn)導(dǎo)則》(簡(jiǎn)稱PMS)與CWBT的規(guī)定，船舶運(yùn)維過(guò)程需要以設(shè)備卡為基礎(chǔ)、以工作卡為工作指南[10]。設(shè)備卡和工作卡主要包括設(shè)備基本信息、維保信息和安裝信息等幾類，并根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成的定時(shí)制或定期制維修工作計(jì)劃為主線開(kāi)展設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，通過(guò)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控來(lái)調(diào)整維修周期從而達(dá)到基于狀態(tài)的維修，并結(jié)合船舶的時(shí)空標(biāo)識(shí)來(lái)開(kāi)展維修工作所必需的備品備件配送。具體的船舶機(jī)務(wù)管理流程如圖2所示。

分析這些船舶運(yùn)維所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來(lái)源，能夠從制造環(huán)節(jié)獲得的數(shù)據(jù)有設(shè)備的基本信息(設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、制造商、生產(chǎn)日期、主要技術(shù)參數(shù)等)、設(shè)備維保工作信息(維保內(nèi)容、維保周期、設(shè)備啟用時(shí)間等)、備品備件信息(名稱、數(shù)量等)和安裝信息(安裝工藝、安裝參數(shù)等)。

1.2 船舶數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制

船廠作為船舶建造項(xiàng)目的總包方，不僅可以收集設(shè)備廠商提供的設(shè)備基本信息、維保信息和備品備件信息，還可以記錄船舶設(shè)備的安裝信息，匯集船舶運(yùn)營(yíng)所需要的絕大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。船廠在船舶的建造過(guò)程中，根據(jù)內(nèi)部編碼規(guī)則(通常是與船舶運(yùn)營(yíng)階段不同的編碼方式)將船舶、設(shè)備和備品備件標(biāo)識(shí)為船舶工程號(hào)、船廠設(shè)備代碼和備品備件碼，實(shí)現(xiàn)“系統(tǒng)級(jí)—設(shè)備級(jí)—零件級(jí)(含備品備件標(biāo)識(shí))”3個(gè)層級(jí)的數(shù)據(jù)管理。

針對(duì)船舶建造與運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)的不同，利用船舶行業(yè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)解析體系，將船舶、設(shè)備和備品備件3個(gè)層級(jí)進(jìn)行對(duì)接，可實(shí)現(xiàn)船舶從制造階段到運(yùn)營(yíng)階段的數(shù)據(jù)傳遞，結(jié)合船舶位置、時(shí)間標(biāo)識(shí)與實(shí)際設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以進(jìn)行工作卡動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)視情維保(見(jiàn)圖3)。

船廠在船舶建造完成并取得船舶識(shí)別號(hào)或IMO號(hào)后，與船舶工程編號(hào)對(duì)接，可完成船舶層級(jí)的信息匹配，獲取該船的所有設(shè)備信息。

設(shè)備層級(jí)的對(duì)接應(yīng)該由設(shè)備供應(yīng)商、船廠和船舶運(yùn)行商通過(guò)標(biāo)識(shí)解析體系共同完成，初步實(shí)施階段可由船廠在收集到設(shè)備供應(yīng)商的相關(guān)信息后與船舶運(yùn)營(yíng)商共同完成。完成的方式有兩種：第一種是在船舶設(shè)備安裝完畢后，由船廠人員編制設(shè)備CWBT編碼，即可將船舶設(shè)備信息、維保信息、備品備件信息和安裝信息以CWBT編碼為標(biāo)識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，這要求船廠人員對(duì)CWBT編碼體系較為熟悉；第二種是在船舶交付時(shí)，船廠與船舶運(yùn)營(yíng)商共同安排人員，就船廠設(shè)備代碼與CWBT編碼進(jìn)行整理對(duì)接，完成設(shè)備數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。

當(dāng)前看來(lái)，不管是船廠還是船舶運(yùn)營(yíng)商都是以設(shè)備廠商的備品備件編碼來(lái)進(jìn)行庫(kù)存管理的，因此備品備件層級(jí)的對(duì)接可以以設(shè)備層級(jí)對(duì)接的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

船舶運(yùn)營(yíng)商在獲得傳遞的數(shù)據(jù)后，附加運(yùn)營(yíng)商信息、設(shè)備管理信息、備品備件庫(kù)存記錄，即可應(yīng)用船舶機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)維保工作的精細(xì)化管理。

1.3 元數(shù)據(jù)模型與標(biāo)識(shí)解析體系

根據(jù)船舶運(yùn)維工作數(shù)據(jù)的需求及其來(lái)源，可構(gòu)建如表1所示船舶從制造到運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳遞的元數(shù)據(jù)模型。通過(guò)該模型，船舶行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)能夠儲(chǔ)存數(shù)據(jù)名稱、格式和具體數(shù)據(jù)信息，使得船舶運(yùn)營(yíng)端通過(guò)調(diào)用編碼獲得對(duì)應(yīng)的信息。

基于船舶行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)編碼準(zhǔn)則，利用Handle體系對(duì)船舶、設(shè)備和備品備件進(jìn)行標(biāo)識(shí)。船舶行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)編碼準(zhǔn)則規(guī)定標(biāo)識(shí)分為前綴與后綴兩部分，前綴由國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)、行業(yè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)和企業(yè)節(jié)點(diǎn)組成，后綴由兩位分類碼和用戶自定義編碼組成(見(jiàn)圖4)。用戶自定義編碼可以沿用企業(yè)原有編碼體系, 或者由企業(yè)結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)解析體系對(duì)原有編碼的兼容。

在船舶運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)可以通過(guò)Handle體系對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行解析。船舶運(yùn)營(yíng)商通過(guò)Handle客戶端對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行查詢，Handle客戶端通過(guò)查詢?nèi)騂andle注冊(cè)表(GHR)確定對(duì)應(yīng)本地Handle服務(wù)(LHS)的位置信息并返回Handle客戶端，Handle客戶端根據(jù)返回信息向LHS發(fā)起解析請(qǐng)求，LHS將標(biāo)識(shí)解析后，向Handle客戶端返回如下解析結(jié)果。

< Message Body of Successful Qquery Response > :: = [< Request Digest > ]

< Handle >

< Value List >

2 實(shí)船數(shù)據(jù)傳遞案例

以黃埔文沖船廠建造長(zhǎng)獅10船舶生活污水處理裝置為例，應(yīng)用Handle標(biāo)識(shí)解析體系形成標(biāo)識(shí)，利用前文的元數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)跨環(huán)節(jié)傳遞。

2.1 船廠制造環(huán)節(jié)

黃埔文沖船廠執(zhí)行“長(zhǎng)獅10”建造任務(wù)時(shí)，確定船舶工程項(xiàng)目編號(hào)為H1195，根據(jù)黃埔文沖船廠的船舶編碼規(guī)則，形成建造階段船舶的唯一標(biāo)識(shí)為88.127.100000/04H1195。根據(jù)該船設(shè)計(jì)方案需要配備生活污水處理裝置的要求，在向生活污水處理裝置廠商采購(gòu)設(shè)備時(shí)，需要求設(shè)備廠商按機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)所需格式提供如表2所示設(shè)備基本信息、設(shè)備維保信息和備品備件信息等。

表1 元數(shù)據(jù)模型

設(shè)備廠商可以將數(shù)據(jù)提交給船廠，也可以借助Handle體系與船廠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。船廠收到設(shè)備后為設(shè)備編制船廠設(shè)備代碼，借助Handle體系的擴(kuò)展性，將船廠設(shè)備代碼作為用戶自定義編碼，生成的設(shè)備標(biāo)識(shí)為88.127.100000/04H1195-0000，并附加到船舶標(biāo)識(shí)中，即可實(shí)現(xiàn)船舶與設(shè)備數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)；將該設(shè)備安裝到船上后，附加安裝位置、安裝工藝、安裝參數(shù)等信息；在船舶交付時(shí)，完成船舶工程號(hào)與船舶識(shí)別號(hào)、船廠設(shè)備代碼和CWBT編碼的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞(見(jiàn)圖5)。

2.2 船舶運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)

船舶開(kāi)始運(yùn)營(yíng)后，運(yùn)維人員要實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶生活污水處理裝置的管理，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定設(shè)備主管部門(mén)與負(fù)責(zé)人，通過(guò)船舶建造環(huán)節(jié)建立的船舶設(shè)備Handle標(biāo)識(shí)碼88.127.100000/04H1195(. 88.127.100000/04H1195-0000)船舶生活污水處理裝置進(jìn)行解析，Handle解析系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)是以Key-value鍵值對(duì)(ValueList)的形式表示，根據(jù)Key的值可以在返回?cái)?shù)據(jù)中獲取對(duì)應(yīng)的Value值。在獲得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將維保工作需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，即可快速完成機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)初始化。

表2 生活污水處理裝置信息

3 預(yù)期應(yīng)用效果

應(yīng)用如上文所述基于標(biāo)識(shí)解析體系構(gòu)建的數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制，可以達(dá)到的預(yù)期效果如下。

3.1 大幅提高船舶機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)初始化效率

當(dāng)前較主流的機(jī)務(wù)管理軟件初始化1艘船舶需要1名技術(shù)人員和5名文字處理人員耗費(fèi)數(shù)周的時(shí)間來(lái)開(kāi)展，并且存在人為疏漏。而利用本文介紹的方法則不再需要配備文字處理人員，只需要技術(shù)人員花費(fèi)1～2天進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接確認(rèn)并填寫(xiě)CWBT碼、設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間等少量信息即可完成。與傳統(tǒng)方式相比，運(yùn)用本文介紹的方式預(yù)計(jì)可以降低80%的機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化時(shí)間和成本。

3.2 船舶行業(yè)跨環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳遞的應(yīng)用能起到示范引領(lǐng)作用

船舶行業(yè)目前的數(shù)據(jù)傳遞形式仍以固定格式的紙質(zhì)或電子版文件為主，難以適應(yīng)船舶行業(yè)信息化發(fā)展的要求，制約船舶制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。本文提出的方法順應(yīng)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，打破數(shù)據(jù)格式限制，提升傳遞效率，為后續(xù)全行業(yè)的數(shù)據(jù)傳遞與應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，通過(guò)以長(zhǎng)獅10船舶污水處理裝置為實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，利用標(biāo)識(shí)解析體系與實(shí)際行業(yè)要求完善編碼規(guī)則，構(gòu)建一種船舶行業(yè)數(shù)據(jù)傳遞體系，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通，減少了設(shè)備卡與工作卡初始化的工作，還可以進(jìn)一步推進(jìn)船舶機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用與普及，節(jié)約機(jī)務(wù)工作的成本。數(shù)據(jù)傳遞貫穿船舶的全生命周期，在設(shè)備制造、設(shè)備監(jiān)控、船舶制造等方面都有迫切需求，數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制的建立可以串聯(lián)船舶行業(yè)上下游企業(yè)，加強(qiáng)船舶設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)的聯(lián)系，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全生命周期質(zhì)量追溯，推動(dòng)船舶工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。