0 引言
随着我国制造业的飞速发展，新造船舶的内部系统构成越来越复杂，舱室密集、设备较多，对技术保障的要求越来越高。除技术推动因素外，使用环境需求、使用成本与使用效益等众多因素的综合权衡均成为设计的重要指标，使用方对船舶使用效能的关注度也越来越高。因此，对船舶使用效能具有直接和深刻影响的可靠性、维修性、保障性和安全性设计分析便成为船舶设计单位高度关注的重点，并开始逐步通过船舶综合保障技术集成应用平台的搭建和运行落实到船舶设计分析工作中，以便充分支持船舶的使用保养及修理，为提高船舶使用效能打下坚实的基础。
计算机技术、网络通信技术、传感器等技术已被广泛应用于船舶维修管理中，研究人员已设计了多种维修管理系统。故障预测及健康管理(PHM)技术的应用可以利用先进的嵌入式测试诊断技术和信息管理技术来预测，以监控和管理装备的状态，从而为船舶维修管理提供便利。
在解决船舶综合保障数据在各类辅助设计工具之间传递的过程中，先后诞生了持续采办与后勤保障(CALS)、计算机集成制造系统(CIMS)、产品数据管理系统(PDM)及产品寿命周期管理系统(PLM)等。目前，PDM系统在我国船舶行业的设计和制造过程中使用较广泛。尽管PDM技术已成功应用于飞机的维修中，但在船舶维修管理中应用较少。
当前，我国船舶维修保障工作存在设备多、专业综合度高、保障资源庞大、修理分析和设计水平落后，以及信息在船舶设计、制造、使用和维修管理部门之间难以互通等问题，导致船舶维修保障工作难以开展，因此迫切需要解决产品技术状态和修理工作缺乏详细的跟踪管理、修理资源统计和修后状态评定难度大、产品的故障和维修信息反馈与继承性低下等问题。
针对船舶修理项目管理工作的特点和瓶颈，本文提出一种基于PDM的船舶修理项目管理系统方案，此方案由技术保障支持中心管理系统和现场修理项目数据库管理系统两部分组成。技术保障支持中心管理系统用于实现与船舶PDM系统的接口和并行协同管理，能对多型船舶的技术保障基础数据和修理项目管理数据进行综合管理，为修理过程中制定修理计划、准备修理资源、评定设备技术状态提供基础数据支撑，并能接收和分析现场修理项目的信息反馈。现场修理项目数据库管理系统用于对船舶修理项目的任务进度、修理工作、资源消耗和技术状态监控的信息化进行管理，可独立承担某条船舶的等级修理项目管理工作，通过便携式辅助终端快速录入管理信息，并上传至技术保障中心。
1 船舶修理项目管理流程设计
船舶修理项目管理系统基于船舶PDM系统的产品结构配置、人员组织权限配置和流程配置，主要针对船舶修理项目管理流程进行适应性扩展，具体管理流程如图1所示。
图1 船舶修理项目管理流程图
PDM的工作流管理是一个具体对象数据流的管理。在进行工作流需求及建模时，必须画出相应的数据流程图(DFD)。基于PDM的修理项目管理系统中的核心工作流主要为：
1)修理任务的执行与提交：任务执行单位在应用程序中完成与修理任务相关的过程和结果信息的录入后，即可提交至本系统，产生数据对象。
2)技术状态评定是对数据对象进行加工的一部分。评审负责人登录系统后，白动接到评定任务，继而对故障及修理完成状态进行评定。
3)信息反馈：修理任务评审通过后，对其进行评审反签和数据归档，对修理过程和结果数据进行存储和数据同步，工作流结束。
2 修理项目管理接口设计
基于国内船舶设计单位PDM系统基础设计的船舶设备修理项目管理系统，以及PDM系统在数据内容的交互方面主要涉及的内容包括：
1)系统、设备可靠性设计分析。针对船舶系统、次子系统和设备级产品提供可靠性分配、建模、预计、故障模式影响分析及故障树分析的结果，并通过信息的反馈寻找设计薄弱点，以便进行设计改进。
2)维修性设计分析。针对船舶的维修性设计，提供维修性预计分配设计结果，并通过信息的反馈，辅助确定合理的维修性指标要求，优化维修性设计。
3)保障性设计分析。包括以可靠性为中心的维修分析、修理级别分析、使用与维修任务分析及备件等保障资源分析的结果数据，以及预防性维修大纲、故障件的修理方案、备件和保障设备资源、初始保障方案的内容和改进支持。
以基于Windchill的PDM系统平台底层应用程序接口(API)集成方式为例，通过两次面向服务的封装，将PDM底层API函数封装为若干个接口组件，通过这些组件，实现技术保障设计制造数据管理平台、技术保障支持中心，以及现场修理项目管理系统之间的数据交换。接口组件列表如表1所示。
表1 接口组件列表
3 基于PDM的船舶修理项目管理系统设计
PDM是一种管理产品信息的工具，提供了对各种产品设计、制造与维护的信息进行存储、管理以及控制的功能。标准的PDM软件可以用来对文字档案、图形档案以及数据库记录进行系统的规划和管理，这些具体的工作包括：产品形态管理、零组件定义以及其它设计信息、规格、CAD文件、几何模型、图像文件（扫描文件、照片等）、工程分析模型与分析结果、制造程序规划、产品的软件组件、有关文件、标注以及关连性的电子形式的信息、声音与影像、纸张形式的文件或是微缩片（索引目录控制）、项目规划等。
PDM除了管理设计阶段的信息之外，还能依照使用者的需求去管理生产概念、局部设计、样品试验、测试、制造与封装、运作以及维修等阶段中的所有信息。同时，PDM还管理信息与流程，管理产品信息、状态、流程、权限以及其它的行为模式对资料本身所产生的具体影响。透过PDM系统的帮助，将保证使用者获得最及时、准确和完整的信息。
3.1 系统体系结构
基于PDM的船舶修理项目管理系统包括技术保障支持中心管理系统和现场修理项目数据库管理系统两部分，其体系结构如图2所示。
其中技术保障支持中心管理系统用于实现与船舶PDM中技术保障支持数据的数据交换，实现多型船舶修理项目数据的综合数据管理，以及反馈信息的接收和分析。
图2 船舶修理项目管理系统体系结构图
现场修理项目数据库管理系统为轻量级数据库管理系统，可独立承担某条船舶的等级修理项目管理工作，通过各便携式辅助录入终端快速辅助用户进行设备故障、修理资源和修理工作的记录。
本系统通过各类数据接口组件，实现现场船舶修理项目管理数据与技术保障支持中心管理数据之间，以及技术保障支持中心管理数据与船舶PDM数据之间的数据同步功能，要求能够支持远程数据包传输或通过在线网络连接的方式进行数据同步。
3.2 系统功能设计
基于PDM的船舶设备修理项目管理系统具体的功能如图3所示。
图3 系统功能图
各部分的功能描述如下：
1)使用故障管理。
进行装备使用过程中故障报告的辅助登记、数据整理和统计查询；进行基本的故障情况分析处理，包括对故障进行辅助评定和影响分析、以历史故障库为基础对当前装备的故障现象进行对比分析、以修理分析基础数据和历史维修信息为基础提出故障的维修情况建议等。
2)计划修理管理。
日常情况下进行计划修理初始数据的查询、调整和修改，增、改、换装时进行计划修理基础数据的补充辅助录入，进行装备计划修理工作的提醒和报警。
3)修理任务管理。
进行修理任务的启动、安排、修改、调整、确认和下发，提供坞修、中修和小修等大型修理项目下各项任务进度的跟踪监控（质量和风险）与统计查询等功能。修理任务可由装备故障或计划修理启动，系统可根据故障和计划修理情况自动生成修理需求等相关信息。
4)修理工作管理。
修理任务启动并下发后，由修理任务的分管人员进行修理实施内容的信息记录，也可由承修方导入或录入后再由分管者审定。登记内容包括进一步的故障原因和补充分析、主要的修理进度、故障排除工程明细（根据故障）、预防性检修工程明细（根据计划修理）、修理结果、使用及保养要求、设备或设备元件的更换情况、备品备件的消耗情况等。
5)技术状态跟踪。
根据装备的故障和修理情况信息，随时进行船舶当前技术状态的查询并生成各类统计报表，从而充分支持船舶装备完好性使用管理的需要。结合装备的保障性分析基础数据，还能为船舶用户提供系统、设备及设备元件发生单一或复杂并行故障时的全船配置完好性影响分析，包括使命任务和细化功能影响分析以及总体、系统可靠性影响分析，并以此为基础向用户提供对当前全船设备故障情况的综合处理建议。
6)修理资源管理。
包括对各级修理中承修单位的管理和对设备元件、备品备件、专用工具、仪器仪表等修理物资的管理。通过总体单位对相关信息的储备、收集、整理和初始录入等工作，为用户提供本系统的初始数据，后期随着增、改、换装等情况还应提供补充数据的进一步交换更新等功能。
7)系统管理。
主要包括用户权限管理、系统日志管理、数据备份恢复管理、数据交换管理（与PDM综合保障设计系统之间）、安装维护工具、系统参数设置等系统综合管理功能。
4 结语
本文提出了一种基于PDM的船舶修理项目管理系统设计方案。该系统通过继承和扩展船舶PDM系统的数据模型，实现了在船舶修理过程中对任务进度、修理工作、资源消耗和技术状态的信息化综合管理。充分利用船舶的设计制造基本信息，以及可靠性、维修性、保障性设计分析结果信息，可为在修理工程中对产品技术状态、修理任务、修理工作和修理资源的跟踪管理提供基础数据支撑。系统反馈的故障和修理信息也可为在新型船舶持续改进过程中如何更好地及早降低或避免同类故障、优化技术保障设计提供经验和教训，通过信息化手段，打通了船舶产品设计、制造、使用和维修管理各部门间的数据壁垒，该系统具有实用性强、使用效率高，以及扩展性灵活等优点。
另外，本系统还延伸了船舶总体设计单位现有PDM系统的工作流管理体系，初步实现了船舶设计、制造、使用与修理工作的并行协同流程管理模式，可作为进一步实施船舶远程辅助维修和远程技术支援的基础。
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本文标题：基于PDM的船舶修理项目管理系统设计
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