装备制造数字化管理系统的构建及应用

白 浩，刘 霖，宋金标

（中海油能源发展装备技术有限公司南海工程分公司，广东湛江 524057）

0 引言

海洋装备建造企业构建有效、集约、稳健且适合业主需要，适合产业发展的数字化管理体系，实现产业结构布局合理、相互协同发展，对传统的“人工+经验+技术+服务”的分散型产业进行升级，转变为以“智能+数据+技术+服务”的集约型数字化平台促进产业协同一体化是公司当前的发展目标[1-2]。

由于涉及范围广、反馈周期长等因素，管理职能单元难以及时、准确地获取一线实时进展数据，无法在公司层面进行深入的分析和预测，对公司整体的作业管理情况监测、预测、风险预警、决策等，不能提供很好支持[3]。需要构建数字化管理系统，将项目管理、安全管理、作业管理等进行统筹管控，提高装备制造现场运营管理能力。

1 装备制造数字化管理系统的建设背景

将多年积累的维修、检测、监测、生产经营等业务数据和工业数据，通过人工智能、大数据等技术，解决装备建造公司产业链中信息孤岛、应用孤岛和资源孤岛的问题，实现信息、业务和资源的协同，进一步提升专业化服务能力，已成为海洋工程装备建造数字化转型的急待解决重要课题[4]。研究构建装备制造数字化管理系统，该平台基于开源大数据和微服务的系统架构路线，保证可扩展性。

2 系统建设的主要目标

通过数字化技术研究与应用，使用作业管理、项目管理、安全管理等完整性管理的方法和理念，用数字打通全产业链条，用数字这条隐形的线将现场项目进度、作业管理与安全管控三大部分有机串连，形成一体化服务模式；以数字化串连起的流程管控为服务基础，由传统运维向新型运维模式升级，打造一线贯穿式作业链条管理；在公司生产经营组织方面，以数据共享为支撑，改变零碎化、单项目组织形式，形成高凝聚管理模式，提高生产协同效率、人工劳动效能；在企业管理提升方面，依托运维数字化协同工作平台，形成完整信息链条，打破现场作业管理之间的边界，变点为线，去除冗余管理层级，实现管理扁平化。

3 建设方案及内容

3.1 系统架构设计

设计一个完整、安全、高效的系统架构是软件开发项目成功的关键，本项目开发服务采用微服务架构，有效地保证整体系统安全稳定运行，保证由微服务组成的功能模块如果出现问题也不会影响整个系统的稳定运行，对错误的排除、处理等都有着很好的响应机制。基础平台主要包括现场的信息采集、数据采集设备数据对接，包括视频监控、网络、定位装置、感应传感系统以及区域防护设备的数据信息采集，通过边缘计算设备的计算处理将数据传送至数据资源管理层（图1）。

图1 系统架构

数据资源管理层将采集到的结构化、非结构化数据进行分类型、分区域、分层存储，同时对数据进行清洗、加工、计算等处理为应用提供支撑。应用支撑层通过对数据的分析结合项目管理、作业管理、安全管理的需要开展软件的功能开发、系统部署等，主要设计项目进度管理、场地精细化管理、场地安全管理、作业施工质量管理等子系统及功能开发。业务实现层包括数字化管理系统集成开发，数据展示分析等为管理决策提供支撑。通过不同维度的数据分析开展作业管理、安全管理等主题分析。

3.2 系统的主要功能

3.2.1 数字化管理系统集成门户

数字化管理系统集成门户可以能够以项目为单体，自动提取各项目整体进度、成本、质量检查、物料库存信息、关键建造区安全信息、各类人员考勤管理、人力分布、气象参数等，将这些数据进行统一归类储存、分析，生成报表图表等信息，从而进行集中可视化展示（图2）。

图2 数字化管理系统集成门户

3.2.2 项目进度成本管理

项目进度成本管理系统以独立的建造项目为单体，梳理传统的进度、成本、物料管理模式及流程，以系统化可视化方式对项目的进度成本等进行管控。对项目基本信息进行数字化管理，可以进行新增、修改、删除等操作，可以对项目信息进行可视化展示，以列表形式展示项目基本信息，并可点击查看项目详细信息，包括项目进度、成本、人员、物料等项目相关信息。

3.2.3 场地精细化管理

对于公司基础的人员（包括固定员工、固定业务人员、承包商等）、车辆（包括固定车辆、临时车辆等）信息，可以支持批量录入系统，据此可以建立基础信息数据库。同时，可与安全管理、施工质量管理功能模块实现信息共享，为各个模块提供基础数据支撑。比如利用智能识别感应硬件对海工建造区的人员、车辆出入进行监控管理和数据采集工作，将采集的数据信息与系统的基础信息库进行比对，来执行人、车流通的批准程序（图3）。

图3 场地精细化管理系统

3.2.4 场地安全管理

场地安全管理系统包括建造区安防管理、建造区违规行为识别及管理、受限区禁入识别及管理、建造区安全隐患在线管理、人员安全培训教育管理模块。对各个施工场地进行安全监控，安全管理。通过整体数据分析场地存在哪些安全隐患，并加以改正。系统采用身份信息+生物识别技术的双重验证措施，实现终端用户安全登录的验证，在此基础上，确保连入系统用户的绝对安全身份，进一步保障巡检数据无线传输的安全（图4）。

图4 场地安全管理系统

建造区安防管理：利用安全信息采集及传输硬件对建造区重点区域的安全信息进行采集，通过视频拼接、联动、视频管理、警告以及可视化功能，实现建造厂区的智能化安防预警及管理。建造区违规行为识别及管理：结合安全信息采集及传输硬件所采集的画面信息，利用智能AI 识别算法，对建造区的违规行为进行监控、识别和画面抓取，结合场地精细化管理系统，锁定违规人员并将违规信息在系统中记录。

4 应用及建设成效分析

通过构建装备制造数字化管理系统，实现管理数字化、技术数字化、安全智能化；在管理数字化方面，打通各管理信息系统，实现数据共享、交互，挖掘数据价值，实现各管理环节互联互通，由封闭式边界管理模式向开放式协同融合管理转变，实现公司管理降本增效；技术数字化方面，通过打造数字化管理系统，拓展现场作业管理、项目管理、安全管理等业务环节，引领公司在生产作业大数据和人工智能领域占领先机。系统面向生产作业区域的项目管理、安全管控，以多年来设备设施的检测检验、维修维护、升级改造等运营维护数据为基础开展建设，通过该平台将装备建造公司丰富的装备运维、项目管理专业化服务经验进行条理化、系统化，使专业经验转变为专业知识，通过数学建模将专业知识逻辑化、数字化，构建生产作业管理的数据分析模型，从而实现现场作业完整性管理以数据为基础、以模型分析为核心，助力现场作业管理的完整性、标准化，具有行业推广的可能性。

5 结束语

工业大数据应用成为未来的核心趋势，构建工业大数据平台，挖掘工业大数据价值成为工业行业的核心内容，工业大数据的特征是体量巨大、业务与技术结合紧密、不同类型产业间专业技术壁垒强、应用场景复杂，因此工业大数据平台建设、数据应用脚步相对商业大数据迟缓很多[5]。方案中所涉及的功能、技术等在企业生产数字化建设方面有很大的示范效应，当然也存在一些需要解决的问题，需要根据企业的实际情况进行完善。