0引言
产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)是以统一的产品数据模型为核心，将设计、制造、销售、服务和回收等产品生命周期内涉及的各种数据集成在一个统一的平台上进行管理。通过该平台，企业各部门的员工、最终用户和合作伙伴等可以高效地协同工作。在船舶的产品生命周期管理中，如何使设计和建造信息为维护、维修提供有效地支持，以及如何让设计和建造工程师能够全面了解船舶售后服务阶段的各种故障信息，是一个很值得研究的课题。从船舶产品生命周期的过程来看，为了保证设计、建造的数据能有效支持维护和维修工作，需要实现产品设计、建造等阶段的信息向售后服务阶段的正向转换和传递。从产品生命周期的信息模型、结构模型等角度，构建了产品生命周期各阶段的产品模型，为信息的传递提供了可能。基于SIEMENS公司的维护、维修和大修(Maintenance，Repair and Overhaul，MRO)解决方案，实现了支持设计和制造信息到产品维护、维修的正向传递。但是，仅有正向传递不能使设计和制造工程师了解到产品维修、维护及故障信息，更不能根据产品使用状况来改进设计和建造质量。强调了反馈对产品设计和制造的重要作用，但没有给出具体的解决方案。另外，对于船舶产品，结构复杂、按单设计以及较长的使用周期等特点，使得设计工程师、建造工程师与维修工程师对信息共享的要求更加迫切。因此，为了有效地支持船舶的维护、维修业务和反馈产品售后服务阶段的相关信息，本文在PLM理论的基础上，参考1996年国家技术监督局发布的《船舶维修保养体系》的相关标准，重点研究了支持船舶维修、维护业务及信息反馈的售后服务数据管理模型。并以此模型为基础开发了PLM系统的售后服务模块，实现了船舶产品在售后服务阶段的数据支持和信息反馈的统一，既为船舶售后服务阶段提供了与设计、建造等统一的数据源，又为船舶的后续设计和建造提供了故障模式分析的基础，从而提高了船舶设计的可靠性和可维修性。
1 船舶行业售后服务业务分析
船舶是建造和使用周期长，产品批量小，技术、资金和劳动力密集，以单定产并按单设计的特殊产品，其特殊性也就决定了售后服务阶段业务的复杂性。首先，船舶产品的使用周期长，一般达20～30年；其次，船舶产品售后服务涉及的相关单位多，横向联系广，且难于调查处理；再有，船舶维修需要的金额高、技术含量大，需要大量的船舶设计及建造资料作支持。在船舶产品的售后服务阶段，为了保障其安全运行，进行维修、维护、定期检验和备件供应等多种活动是必不可少的，而船舶售后服务的这些活动将牵涉到设计单位、建造单位、设备供应商、售后服务或第三方维修单位以及船东等多家单位或部门。这些部门之间进行的信息传递和整体业务流程如图1所示。
图1 船舶维修维护信息传递和整体业务流程
对于船舶维修维护整体业务流程，由图1分析可知，船东发现船舶故障或按照相关规定及维护计划，提出维修、维护申请；船舶售后服务部门或第三方维修单位依据船舶设计、建造和设备供应单位的相关文档、工程图和模型等进行分析和处理；在进行故障维修或日常维护的过程中，维修人员可能需要用到建造部门或供应商生产的相关设备、零件等来更换老化或坏掉的相应设备；维修结束后，船东进行相关的验收，而设计、建造或设备供应单位会对相关故障进行分析，从而改进后续船舶的设计和建造质量。
2 售后服务数据分析
如前所述，船舶售后服务业务的处理涉及到多家单位、多个部门，更涉及到众多的数据。在船舶产品的生命周期中，售后服务阶段涉及的数据不仅有自身产生的维修物料清单(BOM)、故障信息、备件信息和维护计划等，还有所需要的设计、建造阶段的支持数据，如相关设计和工艺文档、工程物料清单(EBOM)和制造物料清单(MBOM)等。另外还需要能够查询到船东及维修单位的相关信息。具体来看，售后服务阶段涉及的数据分析结构框图如图2所示。
图2售后服务数据分析结构框图
产品生命周期管理中，产品各阶段BOM之间关系的建立和维护是单一产品数据源管理的核心，也是设计、建造和售后服务之间数据传递和反馈的基础。就船舶产品来看，由于目前国内船舶分段建造的特殊性，船舶维修BOM应以详细设计BOM为基础转化而来。而维修BOM的底层是根据其管理特点的实际需求来确定的，不一定是结构上不可再分的零／部件，因此维修BOM又有许多自己的特点。关于船舶维修BOM，涉及内容较多，且不是本文论述的重点，在此不再做深入探讨。本文根据国家技术监督局发布的《船舶维修保养体系》的第2部分(GB／T16558.2)对船舶设备的分类及详细设计BOM结构信息，来组织基本的维修BOM结构，船舶设备结构示例如表1所示。
表l 船舶设备结构示例
船舶产品售后服务阶段涉及的数据存在于产品生命周期的多个阶段，管理和利用好这些数据是有效执行售后维修维护业务的保障和前提，也是改进与提高船舶后续设计和建造的基础。
3 售后服务数据管理模型
为了实现船舶设计阶段和售后服务阶段数据的统一及闭环，方便售后服务业务的处理，本文对船舶产品生命周期中涉及售后服务阶段的数据进行统一建模。在给出数据模型前，先对模型中的对象做出说明。
1)DesignPart是管理船舶及其零／组件概念实体的对象，代表船舶设计中的组件、部件和零件等设计件。
2)PhysicalPart是管理船舶及其零／组件等物理实体的对象，其既可以代表船舶、船舶功能系统、组件和部件，也可以代表具体的物理零件。
3)维护需求是管理设计工程师对相关设计件提出维护需求的对象，维护需求是制定相关物理零件维护计划的基础。
4)维修是管理船舶所发生的维修活动的对象，主要用来记录和处理船舶或设备的具体维修工作。
5)维护是管理保持船舶机械和设备的技术性能正常发挥所采取的技术措施的对象，主要用来处理船舶物理设备的维修保养计划，定期检验等。
6)文档主记录、工程图主记录和模型主记录是管理物理文档、工程图和模型的业务对象。
7)文档、工程图和模型是管理物理文档、工程图和模型的数据对象。
8)工作卡是管理船舶具体维护执行信息的对象，用来记录具体的船舶维护工作。
9)问题是管理船舶维修中涉及的故障的对象，主要用来记录和处理船舶在售后服务阶段发生的具体故障。基于前面的数据分析和对象说明，本文使用统一建模语言(UML)建模技术建立了售后服务数据管理模型，描述了售后服务中涉及的各对象及对象之间的相互关系，售后服务数据管理模型如图3所示。
图3售后服务数据管理模型
售后服务阶段管理的产品对象是物理产品和物理零／部件，其制造均依赖于设计信息。在图3中，
首先通过DesignPart对象和PhysicalPart对象之间的双向关联，建立了设计件和物理零件之间的关系，实现了信息的互访。
其次，通过DesignPart对象与文档主记录、工程图主记录、模型主记录及维护需求之间的关联，建立了以DesignPart对象为中心的产品设计信息模型，实现了DesignPart对象与设计信息的信息互访。
第三，通过PhysicalPart对象和文档主记录、维修对象、维护对象之间的双向关联，实现了在PhysicalPart对象上统一管理船舶的维修、维护、维修协议和设备维护手册等相关信息。
第四，维护与工作卡以及维修与问题对象之间的双向关联，记录了与维护、维修相关的具体维护维修信息及故障信息。
第五，DesignPart对象与PhysicalPart对象的自循环关系表示了设计件与物理件各对象实例之间的关联关系，即产品、组件、部件和零件等的结构关系。在对象的相互关联下，本模型实现了设计件与物理零件以及与该物理零件对应的售后服务信息的管理，建立了一条贯穿船舶设计到售后服务的信息链，从而在需要对产品进行维修维护时，可以通过PhysicalPart对象与DesignPart对象之间的关系查找到设计文档、工程图、模型以及维修手册等支持信息，同时对于维修维护活动中产生的故障信息可以通过DesignPart对象与PhysicalPart对象之间的关系将其关联到设计件上，作为设计过程中持续改进的分析基础。
4 应用实例
基于建立的售后服务数据管理模型，本课题组在InforCenter平台上开发了面向船舶行业的售后服务模块，并在黄海造船有限公司进行应用实施，取得了满意的效果。InforCenter是山东山大华天软件有限公司开发的PLM基础平台，主要包括工作中心、业务管理、系统管理、分类管理、项目管理和编码器等模块。该PLM系统中产品数据的组织是在工作中心→“我的空间”的基础上进行基本操作，InforCenter平台中PhysicalPart对象的展开界面如图4所示。
图4 InforCenter平台中PhysicalPart对象的展开界面
将HC860-107-02螺旋桨这一PhysicalPart对象依次展开，可以看到与该对象相关联的设计信息、各种文档、维护计划及工作卡信息、维修对象及故障信息等。通过这种信息的共享，售后服务人员可以很方便地获得相关零件的设计信息，设计、建造人员也可以获得相关零件的故障信息，从而实现了设计信息与维修、维护及故障等信息的共享。在售后服务管理模块中，参考《船舶维修保养体系》设备分类标准并以详细设计BOM为基准，转换建立了船舶维修BOM。在维修BOM中，采用PhysicalPart对象的DesignPart编号、DesignPart版本和位置名称合并起来表示维修BOM的结构名称，即物理零件在维修BOM中的位置结构名称。通过结构名称，可以管理与BOM结构中某一节点具有相同结构名称和船舶名称的所有零件。这些零件可以是运行中的、维修中的已经废弃的，也可以是船舶携带的备件。这就实现了在一个BOM节点下，处理具有不同状态的多个零件。另外，考虑到设计中普遍存在的替换件问题，在PhysicalPart中定义了替换件编号和版本两个属性，使来自不同的DesignPart对象的物理零件可以具有相同的结构名称，从而保证了维修BOM结构的稳定。船舶维修BOM结构界面如图5所示
图5 船舶维修BOM结构界面
图中结构名称后面显示的零件名称、序列号和批次号等信息为当前状态下运行的物理零件的部分属性信息。维修BOM结构下方显示的是与维修BOM中选中节点相关的各种售后服务信息。当前的零件管理页面显示的是与选中节点具有相同结构名称和船舶名称的所有物理零件，其中展示了在该结构名称节点上使用过的和正在使用的所有物理零件以及备件，从而也就记录了该结构节点上物理零件的更换历史。问题页面显示的是与选中节点当前运行的零件相关联的问题对象，该问题对象记录着船舶运营中该零件的所有故障信息。通过问题对象把故障信息反馈到设计和建造部门，为船舶后续的设计和建造提供了故障分析的基础，从而提高了船舶的设计和建造质量。
图6所示为“烟台港捕03”船舶柴油机的活塞故障信息界面。维修页面显示的是与选中节点当前运行的零件相关的维修对象，这些对象记录了发生在选中节点当前物理零件上的维修历史及详细维修信息。维护页面显示的是与选中节点当前运行零件相关的维护对象，这些对象管理着选中节点当前运行零件的维护计划。船舶运营过程中，船员通过该维护计划来对船舶进行相关的维护，以避免船舶故障事故的发生。详细信息页面显示的是维修BOM中选中节点当前运行的物理零件的详细属性信息。基于PLM的售后服务管理模块，可以将产生于设计阶段的图纸、模型等相关信息提供给售后服务维修维护工程师，支持维修维护业务的处理；同时还可以对产生的故障信息、维修方案等进行分析，并将其关联到相应的设计件上，为改进设计和建造质量提供故障模式分析的基础。
图6 活塞故障信息界面
5 展望
本文在PLM理论的基础上，重点研究了船舶产品售后服务阶段的相关业务和数据，建立了支持闭环的售后服务数据管理模型，解决了船舶设计、建造阶段和售后后服务阶段数据的支持和反馈问题。有关维修BOM的转化过程、维护计划的建立和维修派工等方面的问题，笔者将在后续的研究中将给出相应的解决方案。
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