裝備制造數(shù)字化管理系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用

白 浩，劉 霖，宋金標(biāo)

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司南海工程分公司，廣東湛江 524057）

0 引言

海洋裝備建造企業(yè)構(gòu)建有效、集約、穩(wěn)健且適合業(yè)主需要，適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)字化管理體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局合理、相互協(xié)同發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的“人工+經(jīng)驗(yàn)+技術(shù)+服務(wù)”的分散型產(chǎn)業(yè)進(jìn)行升級(jí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴爸悄?數(shù)據(jù)+技術(shù)+服務(wù)”的集約型數(shù)字化平臺(tái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同一體化是公司當(dāng)前的發(fā)展目標(biāo)[1-2]。

由于涉及范圍廣、反饋周期長(zhǎng)等因素，管理職能單元難以及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取一線實(shí)時(shí)進(jìn)展數(shù)據(jù)，無(wú)法在公司層面進(jìn)行深入的分析和預(yù)測(cè)，對(duì)公司整體的作業(yè)管理情況監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、決策等，不能提供很好支持[3]。需要構(gòu)建數(shù)字化管理系統(tǒng)，將項(xiàng)目管理、安全管理、作業(yè)管理等進(jìn)行統(tǒng)籌管控，提高裝備制造現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理能力。

1 裝備制造數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)背景

將多年積累的維修、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和工業(yè)數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，解決裝備建造公司產(chǎn)業(yè)鏈中信息孤島、應(yīng)用孤島和資源孤島的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)信息、業(yè)務(wù)和資源的協(xié)同，進(jìn)一步提升專業(yè)化服務(wù)能力，已成為海洋工程裝備建造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的急待解決重要課題[4]。研究構(gòu)建裝備制造數(shù)字化管理系統(tǒng)，該平臺(tái)基于開(kāi)源大數(shù)據(jù)和微服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)路線，保證可擴(kuò)展性。

2 系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)

通過(guò)數(shù)字化技術(shù)研究與應(yīng)用，使用作業(yè)管理、項(xiàng)目管理、安全管理等完整性管理的方法和理念，用數(shù)字打通全產(chǎn)業(yè)鏈條，用數(shù)字這條隱形的線將現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目進(jìn)度、作業(yè)管理與安全管控三大部分有機(jī)串連，形成一體化服務(wù)模式；以數(shù)字化串連起的流程管控為服務(wù)基礎(chǔ)，由傳統(tǒng)運(yùn)維向新型運(yùn)維模式升級(jí)，打造一線貫穿式作業(yè)鏈條管理；在公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織方面，以數(shù)據(jù)共享為支撐，改變零碎化、單項(xiàng)目組織形式，形成高凝聚管理模式，提高生產(chǎn)協(xié)同效率、人工勞動(dòng)效能；在企業(yè)管理提升方面，依托運(yùn)維數(shù)字化協(xié)同工作平臺(tái)，形成完整信息鏈條，打破現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理之間的邊界，變點(diǎn)為線，去除冗余管理層級(jí)，實(shí)現(xiàn)管理扁平化。

3 建設(shè)方案及內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一個(gè)完整、安全、高效的系統(tǒng)架構(gòu)是軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)服務(wù)采用微服務(wù)架構(gòu)，有效地保證整體系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證由微服務(wù)組成的功能模塊如果出現(xiàn)問(wèn)題也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)錯(cuò)誤的排除、處理等都有著很好的響應(yīng)機(jī)制?；A(chǔ)平臺(tái)主要包括現(xiàn)場(chǎng)的信息采集、數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)接，包括視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)、定位裝置、感應(yīng)傳感系統(tǒng)以及區(qū)域防護(hù)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息采集，通過(guò)邊緣計(jì)算設(shè)備的計(jì)算處理將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)資源管理層（圖1）。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)資源管理層將采集到的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行分類型、分區(qū)域、分層存儲(chǔ)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、加工、計(jì)算等處理為應(yīng)用提供支撐。應(yīng)用支撐層通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)合項(xiàng)目管理、作業(yè)管理、安全管理的需要開(kāi)展軟件的功能開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)部署等，主要設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)度管理、場(chǎng)地精細(xì)化管理、場(chǎng)地安全管理、作業(yè)施工質(zhì)量管理等子系統(tǒng)及功能開(kāi)發(fā)。業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層包括數(shù)字化管理系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)展示分析等為管理決策提供支撐。通過(guò)不同維度的數(shù)據(jù)分析開(kāi)展作業(yè)管理、安全管理等主題分析。

3.2 系統(tǒng)的主要功能

3.2.1 數(shù)字化管理系統(tǒng)集成門(mén)戶

數(shù)字化管理系統(tǒng)集成門(mén)戶可以能夠以項(xiàng)目為單體，自動(dòng)提取各項(xiàng)目整體進(jìn)度、成本、質(zhì)量檢查、物料庫(kù)存信息、關(guān)鍵建造區(qū)安全信息、各類人員考勤管理、人力分布、氣象參數(shù)等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一歸類儲(chǔ)存、分析，生成報(bào)表圖表等信息，從而進(jìn)行集中可視化展示（圖2）。

圖2 數(shù)字化管理系統(tǒng)集成門(mén)戶

3.2.2 項(xiàng)目進(jìn)度成本管理

項(xiàng)目進(jìn)度成本管理系統(tǒng)以獨(dú)立的建造項(xiàng)目為單體，梳理傳統(tǒng)的進(jìn)度、成本、物料管理模式及流程，以系統(tǒng)化可視化方式對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度成本等進(jìn)行管控。對(duì)項(xiàng)目基本信息進(jìn)行數(shù)字化管理，可以進(jìn)行新增、修改、刪除等操作，可以對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行可視化展示，以列表形式展示項(xiàng)目基本信息，并可點(diǎn)擊查看項(xiàng)目詳細(xì)信息，包括項(xiàng)目進(jìn)度、成本、人員、物料等項(xiàng)目相關(guān)信息。

3.2.3 場(chǎng)地精細(xì)化管理

對(duì)于公司基礎(chǔ)的人員（包括固定員工、固定業(yè)務(wù)人員、承包商等）、車(chē)輛（包括固定車(chē)輛、臨時(shí)車(chē)輛等）信息，可以支持批量錄入系統(tǒng)，據(jù)此可以建立基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，可與安全管理、施工質(zhì)量管理功能模塊實(shí)現(xiàn)信息共享，為各個(gè)模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。比如利用智能識(shí)別感應(yīng)硬件對(duì)海工建造區(qū)的人員、車(chē)輛出入進(jìn)行監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)采集工作，將采集的數(shù)據(jù)信息與系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，來(lái)執(zhí)行人、車(chē)流通的批準(zhǔn)程序（圖3）。

圖3 場(chǎng)地精細(xì)化管理系統(tǒng)

3.2.4 場(chǎng)地安全管理

場(chǎng)地安全管理系統(tǒng)包括建造區(qū)安防管理、建造區(qū)違規(guī)行為識(shí)別及管理、受限區(qū)禁入識(shí)別及管理、建造區(qū)安全隱患在線管理、人員安全培訓(xùn)教育管理模塊。對(duì)各個(gè)施工場(chǎng)地進(jìn)行安全監(jiān)控，安全管理。通過(guò)整體數(shù)據(jù)分析場(chǎng)地存在哪些安全隱患，并加以改正。系統(tǒng)采用身份信息+生物識(shí)別技術(shù)的雙重驗(yàn)證措施，實(shí)現(xiàn)終端用戶安全登錄的驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，確保連入系統(tǒng)用戶的絕對(duì)安全身份，進(jìn)一步保障巡檢數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)陌踩▓D4）。

圖4 場(chǎng)地安全管理系統(tǒng)

建造區(qū)安防管理：利用安全信息采集及傳輸硬件對(duì)建造區(qū)重點(diǎn)區(qū)域的安全信息進(jìn)行采集，通過(guò)視頻拼接、聯(lián)動(dòng)、視頻管理、警告以及可視化功能，實(shí)現(xiàn)建造廠區(qū)的智能化安防預(yù)警及管理。建造區(qū)違規(guī)行為識(shí)別及管理：結(jié)合安全信息采集及傳輸硬件所采集的畫(huà)面信息，利用智能AI 識(shí)別算法，對(duì)建造區(qū)的違規(guī)行為進(jìn)行監(jiān)控、識(shí)別和畫(huà)面抓取，結(jié)合場(chǎng)地精細(xì)化管理系統(tǒng)，鎖定違規(guī)人員并將違規(guī)信息在系統(tǒng)中記錄。

4 應(yīng)用及建設(shè)成效分析

通過(guò)構(gòu)建裝備制造數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管理數(shù)字化、技術(shù)數(shù)字化、安全智能化；在管理數(shù)字化方面，打通各管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、交互，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)各管理環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，由封閉式邊界管理模式向開(kāi)放式協(xié)同融合管理轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)公司管理降本增效；技術(shù)數(shù)字化方面，通過(guò)打造數(shù)字化管理系統(tǒng)，拓展現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理、項(xiàng)目管理、安全管理等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，引領(lǐng)公司在生產(chǎn)作業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域占領(lǐng)先機(jī)。系統(tǒng)面向生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的項(xiàng)目管理、安全管控，以多年來(lái)設(shè)備設(shè)施的檢測(cè)檢驗(yàn)、維修維護(hù)、升級(jí)改造等運(yùn)營(yíng)維護(hù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開(kāi)展建設(shè)，通過(guò)該平臺(tái)將裝備建造公司豐富的裝備運(yùn)維、項(xiàng)目管理專業(yè)化服務(wù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行條理化、系統(tǒng)化，使專業(yè)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)知識(shí)，通過(guò)數(shù)學(xué)建模將專業(yè)知識(shí)邏輯化、數(shù)字化，構(gòu)建生產(chǎn)作業(yè)管理的數(shù)據(jù)分析模型，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)完整性管理以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以模型分析為核心，助力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理的完整性、標(biāo)準(zhǔn)化，具有行業(yè)推廣的可能性。

5 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用成為未來(lái)的核心趨勢(shì)，構(gòu)建工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值成為工業(yè)行業(yè)的核心內(nèi)容，工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征是體量巨大、業(yè)務(wù)與技術(shù)結(jié)合緊密、不同類型產(chǎn)業(yè)間專業(yè)技術(shù)壁壘強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，因此工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)應(yīng)用腳步相對(duì)商業(yè)大數(shù)據(jù)遲緩很多[5]。方案中所涉及的功能、技術(shù)等在企業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)方面有很大的示范效應(yīng)，當(dāng)然也存在一些需要解決的問(wèn)題，需要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行完善。