徐 斌，黃炳濤，翟順龍

（中國艦船研究院，北京 100101）

船舶作為海上力量的重要組成部分，其是否健康穩(wěn)定地運行直接關(guān)系到海上戰(zhàn)斗力的有效生成與保持。隨著我國海上實力的不斷提升，近年來，各種型號的船舶大量投入使用，如何有序、高效、全面地對船舶進行維修是當前船舶保障面臨的重要挑戰(zhàn)。

船舶維修是指船舶裝備投入使用期間，通過一系列維修措施及管理辦法，保障船舶裝備完好性、功能性，使船舶保持良好的工作狀態(tài)。通常根據(jù)損傷程度確定維修等級，按等級進行船舶的維修保養(yǎng)，維修等級一般分為塢修、小修、中修。塢修需要使用船塢，是對水線以下船體結(jié)構(gòu)以及不能施工的其他構(gòu)件或設(shè)備進行修理；小修是指船舶使用一定年限后對船體及船舶裝備進行局部預(yù)防性拆卸檢查修理，以消除故障隱患；中修是船舶的生命力中點，不僅涉及到船舶現(xiàn)有裝備檢查修理，同時也涉及對船舶的改造和裝備的升級，在整個船舶的生命周期里占據(jù)著重要地位。

我國船舶維修保障工作與歐美等國相比起步晚、起點低、差距大，當前國內(nèi)大部分總裝廠和系統(tǒng)技術(shù)責任單位制定工程計劃所使用的數(shù)據(jù)記錄存儲方式，雖然能夠初步滿足管理需求，但仍存在各種不足。例如，當工程量巨增，成百上千條工程項目需要進行各種類型的劃分、整理、歸納、總結(jié)時，無法進行輔助決策，難以完成復(fù)雜項目的自動歸類處理。雖然近年來我國海上裝備實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，海上戰(zhàn)斗力實現(xiàn)質(zhì)的提升，但是船舶維修保障信息化、智能化建設(shè)相對滯后。船舶維修是一個復(fù)雜工程，涉及船體、動力、機械、船舶設(shè)計等多個學科，跨系統(tǒng)、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域，涉及大量的技術(shù)狀態(tài)管控，任何一個環(huán)節(jié)出錯，都將嚴重影響維修周期。

本文通過對當前船舶維修的整個流程進行梳理分析，并結(jié)合信息化的手段，提出針對船舶維修的進度管理系統(tǒng)，同時結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，針對進度管理的關(guān)鍵步驟實現(xiàn)智能化升級，大幅提升船舶維修的信息化和智能化水平。

1 船舶維修管理流程

船舶修理按流程大致可以分為5個階段。

1）立項論證階段。屬于船舶維修的啟動過程，針對重要修理改裝項目，有關(guān)單位需配合研究院進行技術(shù)論證工作，了解掌握一線單位的實際使用需求，為論證和設(shè)計提供輸入和依據(jù)；針對一般性修理改裝項目，由相關(guān)總體部門調(diào)研形成修理改裝論證報告，后交由上級單位負責組織完成技術(shù)審查。

2）方案設(shè)計階段。主要工作為編制并印發(fā)型號設(shè)計規(guī)定和管理規(guī)定，指導總體、系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計工作；完成科研實施綱要的審查，開展相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的轉(zhuǎn)階段評審。

3）技術(shù)設(shè)計階段。主要工作為開展技術(shù)規(guī)格書審簽，強化技術(shù)狀態(tài)管理控制，完成相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備供貨納期清單的簽署及相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備鑒定和轉(zhuǎn)階段評審。

4）進廠維修階段。進廠后依據(jù)工程計劃，由承修廠開展修理及改裝工作，主要工作為系統(tǒng)設(shè)備拆卸、船體結(jié)構(gòu)改造、船體維修、系統(tǒng)設(shè)備回裝、系泊調(diào)試、舾裝恢復(fù)、航行試驗等。

5）工程交付收尾階段。確保所有文件及修理項目更新到最新版本，所有問題都得到解決。工程正式交付并驗收，編制最終工程報告。

2 平臺框架與功能介紹

本平臺在遵循船舶當前管理流程的基礎(chǔ)上，以船舶系泊航行試驗大綱數(shù)據(jù)為需求牽引，同時結(jié)合已有平臺的優(yōu)缺點，采用螺旋式開發(fā)模式，從可行性、靈活性、連續(xù)性等方面對平臺進行綜合設(shè)計。

平臺采用B/S 模式，使用Spring Boot 框架，一方面根據(jù)平臺需要集成更多的工具；另一方面可以簡化應(yīng)用程序配置，提供相對統(tǒng)一的模型-視圖-控制器框架，將業(yè)務(wù)處理從用戶交互中獨立出來，封裝到模型和控制器中，使前后端之間相互解耦合分離，可以獨立擴展。在數(shù)據(jù)處理上，選取Mybatis 作為持久層數(shù)據(jù)訪問框架，支持自定義SQL語句、存儲過程以及高級映射，在使用時，只需通過XML 文件進行配置，就可將數(shù)據(jù)表映射到Java接口和實體類，簡化了應(yīng)用程序的開發(fā)。平臺總體框架如圖1所示。

2.1 平臺總體設(shè)計

根據(jù)船舶實際維修與試驗的需要，本平臺設(shè)計出6個功能模型，分別是總體態(tài)勢、技術(shù)狀態(tài)管理、維修與試驗規(guī)劃管理、維修與試驗執(zhí)行管理、船舶檔案管理、平臺配置管理。通過任務(wù)驅(qū)動的機制，使各個模塊之間既相互獨立又相互聯(lián)系，同時通過權(quán)限控制機制，使不同職能的用戶根據(jù)分工完成所屬的工作。

平臺采用MVC 設(shè)計模式，實現(xiàn)視圖層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層的分離，最大限度地降低客戶端、服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫之間的耦合性，利于平臺的升級與維護。平臺功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺功能結(jié)構(gòu)圖

2.2 平臺主要功能模塊介紹

信息化管理平臺主要包括總體態(tài)勢、技術(shù)狀態(tài)管理、維修與試驗規(guī)劃管理、維修與試驗執(zhí)行管理、船舶檔案管理、平臺配置管理等功能模塊，具體如下。

1）總體態(tài)勢。以全局的視角，匯集系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)進行計算與關(guān)聯(lián)分析，通過維修與試驗2個維度，展示船舶整個維修周期中的狀態(tài)。其中維修態(tài)勢主要針對船塢維修過程，匯集維修進度、維修狀態(tài)分布、維修完成率等數(shù)據(jù)；試驗態(tài)勢主要是針對系泊試驗及航行試驗過程，匯集試驗進度、試驗狀態(tài)、試驗通暢率等數(shù)據(jù)；讓決策者整體了解船舶的維修狀態(tài)。

2）技術(shù)狀態(tài)管理。針對平臺管理維修的船舶，對其技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)和健康指標進行設(shè)定和監(jiān)控，其中具體包括型號技術(shù)狀態(tài)定義、技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)綁定、技術(shù)狀態(tài)對比、技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)同步等功能。

（1）型號技術(shù)狀態(tài)定義功能。主要由設(shè)備管理人員進行錄入，定義該型號船舶是由哪些平臺子系統(tǒng)、設(shè)備、構(gòu)件等部分組成，各個部分的類型（硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、軟硬件一體等）、基礎(chǔ)信息（產(chǎn)品/系統(tǒng)型號、生產(chǎn)廠商、廠商地址、聯(lián)系方式等）、技術(shù)參數(shù)（重量、功率、射程）、技術(shù)狀態(tài)閾值（在航、帶病航行、停航）等型號參數(shù)。

（2）技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)綁定功能。由船舶技術(shù)人員進行設(shè)定，在完成型號數(shù)據(jù)狀態(tài)定義后，船舶技術(shù)人員根據(jù)船舶的實際情況以及各平臺子系統(tǒng)的測試方式和處理方式的異同，逐一設(shè)定各技術(shù)狀態(tài)閾值，設(shè)定的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)采集方式、數(shù)據(jù)處理方式、數(shù)據(jù)評定方法、數(shù)據(jù)采集頻率等內(nèi)容。

（3）技術(shù)狀態(tài)對比功能。主要為分析人員提供分析服務(wù)，分析人員通過點選同型號的不同平臺子系統(tǒng)或不同型號的相同平臺子系統(tǒng)對型號內(nèi)或型號間同類子系統(tǒng)參數(shù)進行對比分析。

（4）技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)控功能。根據(jù)技術(shù)狀態(tài)綁定的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行實時采集、實時分析，實時反饋當前船舶的健康狀態(tài)，并實時記錄數(shù)據(jù)異常時各項狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。

（5）數(shù)據(jù)同步功能。針對某些平臺子系統(tǒng)或設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)無法進行自動獲取的情況，提供人工擺渡的方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行導入，平臺將自動進行同步。

3）維修與試驗規(guī)劃管理。針對船舶維修管理流程，設(shè)計出維修與試驗規(guī)劃管理功能模塊，對船舶維修前的計劃、審批等流程進行管理。其具體包括年度計劃管理、維修合同管理、維修規(guī)劃制定管理、維修內(nèi)容分配管理、維修規(guī)劃調(diào)整、試驗規(guī)劃管理、試驗內(nèi)容分配管理、試驗內(nèi)容調(diào)整、工程勘驗管理、規(guī)劃自動生成、工程進度復(fù)盤、進度總覽等功能。

（1）年度計劃管理功能。主要根據(jù)每年制定的船舶維修計劃進行管理，主要包括計劃錄入、計劃執(zhí)行進度等功能。

（2）維修合同管理功能。依據(jù)制定的年度維修計劃，對各相關(guān)維修設(shè)備廠家進行合同簽訂，并進行合同管理。

（3）維修規(guī)劃制定功能。依據(jù)制定的年度計劃和維修型號技術(shù)狀態(tài)，針對船塢維修環(huán)節(jié)，設(shè)定維修設(shè)備廠家與技術(shù)人員，并人工對計劃進行任務(wù)分解，分解成一項項相對單一的執(zhí)行單元，并設(shè)定計劃維修周期與維修標準。

（4）維修內(nèi)容分配管理功能。根據(jù)制定的維修規(guī)劃，對平臺中相關(guān)干系人員進行任務(wù)分配，使相關(guān)人員登錄平臺后，就能查看到當前自己需要執(zhí)行的維修任務(wù)。

（5）維修規(guī)劃調(diào)整功能。主要針對維修過程中不可抵抗因素、技術(shù)因素等其他因素導致維修進度不能按照計劃進行執(zhí)行，需要對維修規(guī)劃進行動態(tài)調(diào)整。

（6）試驗規(guī)劃管理功能。依據(jù)制定的年度計劃和維修型號技術(shù)狀態(tài)，針對系泊試驗及航行試驗環(huán)節(jié)，制定試驗計劃，并人工對試驗計劃進行任務(wù)分解，分解成一項項相對單一的執(zhí)行單元，并設(shè)定試驗周期與試驗標準。

（7）試驗內(nèi)容分配管理功能。根據(jù)制定的試驗規(guī)劃，對平臺中相關(guān)干系人員進行任務(wù)分配，使相關(guān)人員登錄平臺后，就能查看到當前自己需要執(zhí)行的試驗任務(wù)。

（8）試驗內(nèi)容調(diào)整功能。主要針對試驗過程中環(huán)境因素、技術(shù)因素等其他因素導致試驗進度不能按照計劃進行執(zhí)行，需要對試驗規(guī)劃進行動態(tài)調(diào)整。

（9）工程勘驗管理功能。主要針對船舶維修后期，對維修后的船舶進行三方驗收，此時系統(tǒng)生成驗收清單與驗收測試內(nèi)容，船廠、總體、甲方針對驗收清單逐項對船舶的各項性能進行測試驗收，形成驗收評審意見，最終完成驗收。

（10）規(guī)劃自動生成功能。主要依據(jù)系統(tǒng)積累的人工維修與試驗規(guī)劃，利用大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析技術(shù)，分析各項細分的規(guī)劃任務(wù)與型號技術(shù)狀態(tài)的關(guān)系、內(nèi)在執(zhí)行順序，再輸入需要維修的船舶型號和設(shè)備等參數(shù)，即能夠智能地生成相應(yīng)的維修規(guī)劃與試驗規(guī)劃，人工根據(jù)實際情況進行適當?shù)恼{(diào)整，以快速、高效地完成整個維修周期的規(guī)劃。

（11）工程進度復(fù)盤功能。主要針對船舶維修完畢后，對整個周期包括維修過程與試驗過程進行復(fù)盤，系統(tǒng)自動標注出按預(yù)期完成項、提前完成項、延期完成項，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，從計劃安排的合理性、實際工作展示的通暢性、維修器材的保障性等方面，自動對工程過程進行標注，為下次維修規(guī)劃的制定提供改進建議。

（12）進度總覽功能。主要針對具體型號船舶的實際進展情況，匯集系統(tǒng)中該型號維修的實時進展數(shù)據(jù)，顯示總體任務(wù)完成情況、各階段完成情況、延期任務(wù)項，讓決策者實時把控船舶維護的最新動態(tài)，并根據(jù)實際情況快速找到影響進度的具體原因，適當調(diào)整進度安排。

4）維修與試驗執(zhí)行管理。主要針對實施進廠塢修階段以及系泊試驗機航行試驗階段，對船舶實際維修與試驗過程進行管理與監(jiān)控。其具體包括前置項配置、執(zhí)行規(guī)劃、執(zhí)行過程記錄、技術(shù)方案推送、遠程技術(shù)支撐等功能。

（1）前置項配置功能。由具體任務(wù)人員進行配置，由于每項任務(wù)的開展是需要有一定的前置條件的，如原材料是否完備、維修設(shè)備是否完備。為此在任務(wù)正式開始前，任務(wù)執(zhí)行人員需要根據(jù)當前的實際情況，為每項任務(wù)配置相應(yīng)的前置項，并每天對前置項的完備狀態(tài)進行維護。

（2）執(zhí)行規(guī)劃功能。平臺根據(jù)任務(wù)內(nèi)在的執(zhí)行順序與前置項的完備情況，自動對當前需要完成的任務(wù)進行排序，使任務(wù)的執(zhí)行能夠按照計劃和實際情況合理地進行開展。

（3）執(zhí)行過程記錄功能。針對任務(wù)具體的過程進行詳細記錄，任務(wù)執(zhí)行人員在每天工作完畢后，根據(jù)平臺提供的日志模塊，完整準確地記錄任務(wù)執(zhí)行的過程，標注任務(wù)執(zhí)行過程遇到的問題和問題解決的方法。

（4）技術(shù)方案推送功能。針對任務(wù)執(zhí)行過程遇到的問題，平臺根據(jù)記錄的問題方案庫，通過知識圖譜的方法，智能分析問題的語義關(guān)系與設(shè)備部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，智能推送出解決當前問題最佳的技術(shù)方案以供任務(wù)執(zhí)行人員使用。

（5）遠程技術(shù)支撐功能。主要針對維修過程出現(xiàn)比較急迫且棘手的問題，同時相關(guān)技術(shù)人員不在現(xiàn)場的情況，通過實時視頻會議或上傳問題照片的方式，及時遠程聯(lián)系相關(guān)技術(shù)人員，在線上對問題進行及時的解決，以加快任務(wù)執(zhí)行效率。

5）船舶檔案管理。主要對維修過的船舶按具體型號建立相應(yīng)的維修檔案、試驗檔案、技術(shù)資料庫，為該型號的或同類型的船舶維修提供歷史參考和技術(shù)支撐，具體包括船舶維修記錄功能、船舶試驗記錄功能、船舶技術(shù)資料庫功能。

6）平臺配置管理。主要針對使用系統(tǒng)人員根據(jù)實際需要配置相應(yīng)角色和功能，使不同的人員只能使用平臺的部分功能，加強平臺的管理能力，其主要包括用戶管理、角色管理、權(quán)限管理等功能。

2.3 平臺開發(fā)

平臺界面設(shè)計遵循簡約的設(shè)計風格，突出平臺的使用性能。主頁面為平臺首頁，由6個基本模塊組成。最上方顯示的是主操作標題欄，左側(cè)為導航欄，右側(cè)為內(nèi)容展示區(qū)，在右側(cè)的內(nèi)容展示區(qū)頂部設(shè)置了對應(yīng)二級導航欄，方便用戶快速查找操作。平臺-操作首頁界面如圖3所示，平臺-維修態(tài)勢界面如圖4所示，平臺-試驗態(tài)勢界面如圖5所示。

圖3 平臺-操作首頁界面

圖4 平臺-維修態(tài)勢界面

圖5 平臺-試驗態(tài)勢界面

為了驗證平臺的有效性，本文進行了測試。選取國內(nèi)某型船的維修作為試驗對象，首先根據(jù)該船的實際組成，錄入了船的基礎(chǔ)信息，包括船名、型號、技術(shù)狀態(tài)等數(shù)據(jù)；然后根據(jù)維修計劃與相應(yīng)設(shè)備廠家線上簽訂了維修合同，同時根據(jù)維修內(nèi)容，明確設(shè)備廠家與技術(shù)人員，人工逐項對維修內(nèi)容與試驗內(nèi)容進行了規(guī)劃，并根據(jù)規(guī)劃進行了人員分配；操作人員登錄系統(tǒng)后，查看自己的任務(wù)項，在任務(wù)開始前，填寫配置任務(wù)的前置項；平臺根據(jù)任務(wù)具體的情況，生成執(zhí)行計劃；技術(shù)人員每天根據(jù)維修進度填寫維修日志，并能查看到整體的進度，在維修過程中通過遠程支撐功能，解決操作人員的問題；最后在維修完成后，平臺根據(jù)最初的規(guī)劃與實際進度，自動生成規(guī)劃改進建議，為下次維修規(guī)劃的優(yōu)化提供有力的支撐。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合船舶維修的實際需求，利用信息化技術(shù)，針對船舶技術(shù)狀態(tài)、船舶維修計劃、船舶試驗規(guī)劃、船舶維修實施以及維修勘驗等整個維修周期，設(shè)計出一套相對完善的船舶維修進度管理平臺，較好地解決以往船舶維修進度依靠紙質(zhì)單據(jù)低效模式的問題，提升了管理的效率。同時與其他傳統(tǒng)的船舶維修進度管理平臺相比，本平臺從以下幾個方面實現(xiàn)了創(chuàng)新，并完成了具體的平臺開發(fā)。

1）在維修規(guī)劃過程上，平臺中融入大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)了智能規(guī)劃的功能，對歷史維修過程與船舶的屬性數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并分析維修任務(wù)之間、船舶子系統(tǒng)設(shè)備之間內(nèi)在的執(zhí)行順序關(guān)聯(lián)，建立起船舶維修規(guī)劃模型，實現(xiàn)了維修過程和試驗過程的智能規(guī)劃功能，極大地提升了船舶維修規(guī)劃的工作效率。

2）在常見問題解決上，利用知識圖譜的方法，對平臺中積累的維修問題解決方案進行圖譜化，智能地分析出問題語句與設(shè)備部件的語義關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)了常見問題智能推送的功能，較好地解決了船舶維修中解決方案查找困難的問題。

3）利用遠程視頻技術(shù)，針對現(xiàn)場維修過程中出現(xiàn)的新問題、新故障，實時聯(lián)系相關(guān)技術(shù)專家通過遠程視頻的方式解決問題，提升了問題解決的時效性。