绞吸挖泥船维护保养管理系统的开发与实现

朱德全

(中交(天津)疏浚工程有限公司，天津 300450)

0 引 言

绞吸挖泥船是一种典型的疏浚工程船[1]，具有系统复杂、设备繁多的特点。其代表性的系统包括绞刀及其驱动系统、泥泵及其驱动系统、桥架及其吊放系统、横移绞车系统、疏浚集成控制系统、定位桩系统、吸排泥管系统等。为满足作业和能源动力的要求，绞吸挖泥船需要设置动力装置及设备。这为绞吸挖泥船的维护保养工作带来不小的挑战。

目前，虚拟仿真和网络协同等技术的发展推动航运业数字化与智能化的程度不断加深，智能船舶成为船舶工业一个主要的发展趋势。作为船舶全生命周期中持续时间较长、项目回收投资和取得收益的重要阶段，船舶的运营与维护面临数字化转型的需求。随着大数据分析技术和预测技术的应用，信息化与机械化的更深度融合将进一步推动船舶运营与维护的数字化转型。

信息化、数字化和智能化是船舶运营与维护数字化转型的3个重要阶段[2]。当前的智能船舶维护系统处于从远程监控船舶设备状态和分析状态数据到利用大数据分析、物联网和云计算等技术进行智能决策并实现半自动化运行的过渡阶段[3-5]。由恒源[6]分析船舶维修保养系统的现状和共性特点，提出船舶机务管理系统计划维修标准化体系。窦树利[7]研究港口拖船执行船舶计划保养系统的实例，并介绍该系统的开发和运行情况。巩龙辉[8]建立船舶维护保养的经济性评价模型，提出一个合理的轮机设备计划维修方法。这些研究表明，船舶轮机设备维护保养管理业务的信息化应充分结合现有维护保养体系，方可提高效率、减少轮机人员劳动强度。

针对绞吸挖泥船维护保养管理的业务特点，从需求分析出发，基于客户机-服务器结构(Client-Server，C/S结构)进行系统架构设计和功能模块分解，开发绞吸挖泥船维护保养管理系统。

1 业务需求分析

绞吸挖泥船维护保养管理的典型业务流程如下：

(1)制订具体船舶保养计划

遍历当前船舶的所有保养对象实例。根据保养对象实例的项目名称和保养级别，在保养规则库中查询对应的保养检查要求、检查周期和保养允差。根据保养级别生成保养要求。在设定首排日期后，在循环周期内计算各保养项目最后期限。生成船舶在循环周期内的保养计划。

(2)根据保养级别生成保养要求

根据保养级别查询保养要求。若同一保养项目存在2个以上的保养级别，则将多个保养级别对应的保养要求字符串相加，得到最终的保养要求。

(3)确定保养项目最后期限

根据保养级别对应查询保养允差。将保养项目的计划完成日期加上允差，得到最后期限。

(4)提交维护保养记录，更新本地数据库

获得维护保养构件或其他实体名称集合，存储于临时数组。检查有无重复项，将输入的相关信息存储于临时数组。在维护保养记录表中批量添加维护保养记录，最后提交维护保养记录。

绞吸挖泥船维护保养管理用例如图1所示。

图1 绞吸挖泥船维护保养用例

2 系统架构设计

绞吸挖泥船维护保养管理系统采用C/S结构，服务器负荷较轻，不仅可为客户端提供较快的响应速度，而且数据储存管理透明，具有良好的稳健性。系统架构如图2所示。

图2 绞吸挖泥船维护保养管理系统架构

整个系统分为如下3层：

(1)数据层

主要存储维护保养信息，如设备卡、工作卡、定期保养记录和附件等。同时，相关的过程处理信息(如日志和审核记录等)作为数据存储。系统设置相关的数据库管理程序和数据库软件进行数据存储，并保证数据准确、完整且可用。

(2)中间件层

作为连接数据层和应用层的桥梁，为应用层提供统一的支撑功能，包括数据访问服务、数据存储服务、统一权限管理、文档生成和计算服务等功能。该层可将不同业务需求的应用接口标准化，简化逻辑，屏蔽细节，降低开发者负担，提高软件的可读性和可维护性。

(3)应用层

包括满足软件功能的主要业务模块，涵盖保养周期管理、备件管理、维护保养发现、缺陷跟踪、附件查询、报表管理和数据统计分析等功能。

3 主要功能模块

3.1 定期首排

点击“定期首排”，从当前数据库中提取设备卡内容，对定期保养记录进行首排，如图3所示。若在数据库中无定期保养记录，则允许管理员在“工作卡”窗体中点击按钮进行定期首排。

图3 定期首排功能

点击“任务浏览”按钮，根据在当前列表中选定设备的保养级别，显示对应的保养计划。系统默认进入的保养界面为“所有任务浏览”，列表显示根据首排算法生成的保养任务，如图4所示。若当前选择“已完成任务浏览”或“未完成任务浏览”，则列表显示已完成或未完成任务的设备，同时显示对应的保养级别。

图4 定期任务统计

3.2 定期保养

该模块用于实现在船员根据定期保养计划要求执行维护保养后对维护保养情况进行记录。船员可查询定期保养计划任务的执行情况、填写保养纪要、填写评价意见和查看机务反馈意见。定期保养记录如图5所示。保养记录工作状态如表1所示。

图5 定期保养记录

表1 保养记录工作状态

在定期保养记录编辑区，可查看该定期保养项目的设备名称、保养级别、任务要求、填报人、状态评价、完成日期等信息。点击“新增”按钮，记录属性可在下方进行编辑，其中机务、核查结论和核查日期为必填，点击“保存”按钮，将新增记录显示在发现记录中，同时执行提交功能。

3.3 维护保养发现

该模块记录船员在日常维护保养过程中发现的设备和结构件的缺陷情况，在月度保养、定期保养、航态保养和特殊指令的维护过程中填报的缺陷记录均可在该模块中浏览，包括对维护保养发现记录的查询、修改、新增和删除等操作，并结合结构模型对其缺陷进行标注，同时可对记录添加附件、浏览其相关记录附件。

点击“新增”按钮，记录属性可在下方进行编辑，其中发现日期、整改期限、缺陷范围、填报人和发现类别为必填，此时“新增”按钮变为“取消”按钮，表格冻结，“附件”、“修改”和“删除”按钮为禁用状态；点击“保存”，将新增记录显示在发现记录中，同时执行提交功能。维护保护发现编辑如图6所示。

图6 维护保养发现编辑

3.4 定期更新设置

定期更新设置是指在定期维护保养中根据保养级别和允差对未完成工作执行任务保养状态的更新。可设定每日自动更新、每次程序启动时更新和现在更新，并可设置更新时间。定制更新改置如图7所示。

图7 定期更新设置

4 结 语

以绞吸挖泥船维护保养工作的业务流程分析为基础，深入分析各业务的数据输入输出，在需求分析的基础上进行系统架构设计，进行绞吸挖泥船维护保养管理系统开发。该系统已在多艘绞吸挖泥船上安装运行，形成维护保养记录153 657条，附件图片28 876张。这些数据为下一步进行大数据分析奠定基础。在该系统运行前，关于挖泥船的维护保养项目记录主要以文件形式存放，从维护保养体系的角度来看，记录完整性较差，有时甚至出现维护保养工作已完成但缺乏记录的情况。在该系统运行后，每个维护保养记录的状态一目了然，并以量化方式显示维护保养工作进度。通过该系统运行，节省大量的整理报告时间，解放人力。推行船舶维护保养管理系统的实施对于提高轮机部门工作效率意义重大。