基于“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)的我國(guó)海洋科學(xué)考察船信息化建設(shè)

姜秋富 尹宏 曾鋼 孔憲才 封婧

摘要：為提高我國(guó)海洋科學(xué)考察船運(yùn)行管理水平，有力支撐海洋科學(xué)研究和海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)，文章在概述科考船信息化需求和進(jìn)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析“科學(xué)”號(hào)的信息化建設(shè)實(shí)踐，即“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。研究結(jié)果表明：科考船信息化建設(shè)對(duì)于發(fā)揮數(shù)據(jù)作用和促進(jìn)開(kāi)放共享的意義重大，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域仍較落后;“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)是我國(guó)首次建成的科考船運(yùn)行管理全鏈條線上系統(tǒng)，根據(jù)不同的角色和需求提供不同的服務(wù)，通過(guò)創(chuàng)新引入“船時(shí)課題”實(shí)現(xiàn)核心模塊和評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，并成功與中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)對(duì)接，為我國(guó)科考船信息化建設(shè)提供范例。

關(guān)鍵詞：大科學(xué)裝置;開(kāi)放共享;船時(shí)課題;數(shù)據(jù)抽提;海洋裝備

中圖分類號(hào)：G203;P7153文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）10-0069-04

Informatization Construction of Oceanographic Research Vessel

Based on RV KEXUE Operation & Management Online System

JIANG Qiufu1，YIN Hong1，ZENG Gang2，KONG Xiancai1，F(xiàn)ENG Jing1

（1Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Qingdao 266071，China;

2Bureau of Facility Support and Budget，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100864，China）

Abstract：In order to support the marine scientific research and the maritime power building，this paper revealed the need and status of informatization construction of research vessel，and further introduced the beneficial attempt of RV KEXUE in management information construction，aiming to improve the operation and management of our oceanographic research vessel.It was concluded that the informatization construction was an important foundation for propelling scientific data sharing and infrastructure opening.RV KEXUE Operation & Management Online System provided an excellent example for our research vessel′s informatization construction.

Key words：Large research infrastructures，Openness and sharing，Ship time item，Data extraction，Marine equipment

0引言

海洋科學(xué)是研究地球海洋的自然現(xiàn)象、性質(zhì)和規(guī)律以及與開(kāi)發(fā)利用海洋有關(guān)的知識(shí)體系，與物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)和大氣學(xué)等學(xué)科緊密相關(guān)，與環(huán)境學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科也有交叉，逐漸發(fā)展成為綜合性很強(qiáng)的科學(xué)體系[1]。海洋科學(xué)的數(shù)據(jù)源主要包括3個(gè)類型：①現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)考察，依托平臺(tái)為海洋科學(xué)考察船和海洋觀測(cè)網(wǎng)等;②室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，依托平臺(tái)為精密儀器設(shè)備;③數(shù)值仿真模擬，依托平臺(tái)為超級(jí)計(jì)算機(jī)等。

作為海洋科學(xué)的重要數(shù)據(jù)源，科考船在現(xiàn)代海洋觀測(cè)體系中具有核心、基礎(chǔ)和不可替代的作用，是獲取海洋信息的直接手段和綜合平臺(tái)，集觀測(cè)、采樣和新技術(shù)試驗(yàn)等多功能于一身，同時(shí)是其他觀測(cè)平臺(tái)布放和維護(hù)的必要支撐，具有大投資、高風(fēng)險(xiǎn)、廣涉獵、多任務(wù)、長(zhǎng)積累和大突破等特點(diǎn)。隨著海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的加快推進(jìn)，我國(guó)科考船的設(shè)計(jì)和建造已從“跟隨”進(jìn)入“引領(lǐng)”的黃金期，新建和在建數(shù)量均居世界首位，海洋科學(xué)研究的硬件條件得到極大改善。與此同時(shí)，信息化在全球海洋治理體系的重大變革中發(fā)揮舉足輕重的作用，而包括科考船信息化在內(nèi)的我國(guó)海洋信息化能力仍不能滿足加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的迫切需求。因此，加強(qiáng)對(duì)科考船信息化的研究和實(shí)踐，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1科考船信息化的需求和進(jìn)展

隨著海洋科學(xué)的飛速發(fā)展，海洋科學(xué)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)海量和多源的特點(diǎn)。為更加精準(zhǔn)和及時(shí)地發(fā)揮海洋科學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)于發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、創(chuàng)造新價(jià)值和提升新能力的重要作用，成熟可靠的信息化技術(shù)為科考船數(shù)據(jù)接入海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供有效保障，也是國(guó)際海洋觀測(cè)大數(shù)據(jù)的構(gòu)建基礎(chǔ)。如：全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化和信息化技術(shù)為依托，統(tǒng)籌科考船、衛(wèi)星、浮標(biāo)和潛標(biāo)等多源數(shù)據(jù)，建立科學(xué)需求驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集為基和數(shù)據(jù)應(yīng)用分發(fā)三者關(guān)聯(lián)的框架體系;海洋觀測(cè)計(jì)劃基于信息化技術(shù)集成超過(guò)800套現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)儀器設(shè)備的數(shù)據(jù)，并建立數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、管理和分發(fā)全過(guò)程的體系和機(jī)制。

與此同時(shí)，作為各國(guó)大力投資建設(shè)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，科考船的運(yùn)行目標(biāo)和效率等須接受主管部門(mén)的綜合考核和績(jī)效評(píng)價(jià)，而只有開(kāi)放共享才能充分發(fā)揮裝備優(yōu)勢(shì)、開(kāi)展協(xié)同研究、取得重大成果和體現(xiàn)裝備價(jià)值，信息化技術(shù)可為促進(jìn)科考船的開(kāi)放共享提供有效的手段和方法[2]。2014年《國(guó)務(wù)院關(guān)于國(guó)家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開(kāi)放的意見(jiàn)》強(qiáng)調(diào)建立統(tǒng)一的共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，中國(guó)科學(xué)院于2015年啟動(dòng)“中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)”建設(shè)，明確“科學(xué)”號(hào)和“實(shí)驗(yàn)1”號(hào)等開(kāi)放共享的要求和指標(biāo)。

國(guó)際知名科考船運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)在實(shí)踐基礎(chǔ)上相繼建立涵蓋科考船運(yùn)行管理全過(guò)程的線上系統(tǒng)。如：美國(guó)大學(xué)-國(guó)立海洋學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)（UNOLS）實(shí)現(xiàn)船時(shí)申請(qǐng)、航次安排、信息集成、航次跟蹤、設(shè)備管理和媒體宣傳等多方面的信息化;英國(guó)國(guó)家海洋研究中心（NOC）建立具有船時(shí)申請(qǐng)、航次統(tǒng)籌、信息集成以及數(shù)據(jù)提交和共享功能的信息化系統(tǒng)。目前我國(guó)科考船運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)根據(jù)業(yè)務(wù)需求也建立具有船時(shí)和數(shù)據(jù)申請(qǐng)等特定功能的信息化系統(tǒng)，但開(kāi)放共享進(jìn)展緩慢，已有信息較分散且多停留在網(wǎng)頁(yè)交流的層面，總體不夠全面和系統(tǒng)。

2“科學(xué)”號(hào)的信息化建設(shè)

“科學(xué)”號(hào)海洋科學(xué)綜合考察船是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是滿足我國(guó)海洋戰(zhàn)略需求、同步國(guó)際海洋科學(xué)發(fā)展和提升國(guó)家海洋科技實(shí)力的重要支撐平臺(tái)。為使“科學(xué)”號(hào)更好地實(shí)現(xiàn)科技目標(biāo)、促進(jìn)開(kāi)放共享和發(fā)揮社會(huì)效應(yīng)，中國(guó)科學(xué)院分解和細(xì)化國(guó)家大科學(xué)裝置管理要求，全面梳理“科學(xué)”號(hào)運(yùn)行管理業(yè)務(wù)，在國(guó)內(nèi)首次建成可實(shí)現(xiàn)船時(shí)申請(qǐng)-航次計(jì)劃和過(guò)程管理-用戶服務(wù)和反饋-簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)的全鏈條線上系統(tǒng)，即“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)。該平臺(tái)是我國(guó)海洋科考船信息化的有益嘗試，可成為海洋大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)的可接入信息源之一。

21總體架構(gòu)

針對(duì)投資方、科學(xué)家、社會(huì)公眾和運(yùn)維組織等不同服務(wù)對(duì)象，“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)具有科考船運(yùn)行管理全鏈條服務(wù)功能，呈現(xiàn)一體化、多維度、多層次和多時(shí)序的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的抽提對(duì)接，滿足國(guó)家對(duì)大科學(xué)裝置運(yùn)行管理的要求。此外，為提高客觀性、全面性、及時(shí)性、權(quán)威性和共享性，該平臺(tái)正搭建數(shù)據(jù)樣品統(tǒng)籌和分發(fā)以及研究成果追蹤等模塊（圖1）。

22建設(shè)內(nèi)容

“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)的建設(shè)過(guò)程包括已有線下業(yè)務(wù)歸類、線下業(yè)務(wù)梳理、線下線上業(yè)務(wù)對(duì)接、線上系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、線上系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)、線上系統(tǒng)模塊建設(shè)、在線測(cè)試和上線運(yùn)行等環(huán)節(jié)，其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)為線下業(yè)務(wù)梳理（圖2）。

根據(jù)服務(wù)對(duì)象和內(nèi)容的不同，分為對(duì)外模塊、對(duì)內(nèi)模塊和數(shù)據(jù)抽提服務(wù)接口3個(gè)部分。①對(duì)外模塊為船時(shí)申請(qǐng)人、登船首席科學(xué)家、登船隊(duì)長(zhǎng)和登船隊(duì)員提供服務(wù)，根據(jù)角色設(shè)定提供申請(qǐng)船時(shí)、操作賬號(hào)、查看航次信息、瀏覽元數(shù)據(jù)、匯報(bào)成果、反饋調(diào)查和打印證明等功能;②對(duì)內(nèi)模塊為管理員和總負(fù)責(zé)人提供服務(wù)，其中對(duì)管理員提供管理用戶、管理申請(qǐng)、管理背景課題、管理航次、管理成果、管理調(diào)查反饋、管理運(yùn)行狀態(tài)、管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表和錄入元數(shù)據(jù)信息等功能，對(duì)總負(fù)責(zé)人提供各種審批功能;③數(shù)據(jù)抽提服務(wù)接口提供與中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)的對(duì)接服務(wù)。

每個(gè)模塊主要采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，即搭建平臺(tái)總體架構(gòu)，列出功能模塊清單的編號(hào)、名稱和功能，并確定功能模塊之間的關(guān)系。

23建設(shè)要點(diǎn)

在模塊內(nèi)容需求方面，“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)的船時(shí)申請(qǐng)、航次計(jì)劃管理、航次執(zhí)行管理和航次反饋等核心模塊的邏輯關(guān)系關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)相互引用，并采用適當(dāng)?shù)母拍顥l目準(zhǔn)確串聯(lián)，這是平臺(tái)建設(shè)要點(diǎn)之一。目前科研項(xiàng)目管理中較常采用的“背景項(xiàng)目”難以滿足上述要求，原因在于航次支持的某個(gè)背景項(xiàng)目通常包括單一或若干作業(yè)內(nèi)容，而某個(gè)作業(yè)內(nèi)容也可能支撐單一或若干背景項(xiàng)目的執(zhí)行，背景項(xiàng)目與作業(yè)內(nèi)容之間為“一對(duì)一”“一對(duì)多”或“多對(duì)一”的關(guān)系，關(guān)聯(lián)較不穩(wěn)定。

在數(shù)據(jù)抽提服務(wù)方面，中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)的后補(bǔ)助評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在“科學(xué)”號(hào)的運(yùn)行情況、共享程度、共享成果、用戶評(píng)價(jià)和管理水平等一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中明確具體內(nèi)容和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)與任務(wù)完成量、所外用戶任務(wù)量（課題）占比和用戶評(píng)價(jià)等二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的邏輯關(guān)系關(guān)聯(lián)，并采用適當(dāng)?shù)母拍顥l目有機(jī)聯(lián)系，也是平臺(tái)建設(shè)要點(diǎn)之一。目前的背景項(xiàng)目管理也難以全面反映各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)容要求。

為有效解決上述建設(shè)要點(diǎn)，經(jīng)充分梳理背景項(xiàng)目、航次任務(wù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系，“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)創(chuàng)新性地引入“船時(shí)課題”的概念，即在分配航次船時(shí)時(shí)，根據(jù)背景項(xiàng)目航次的作業(yè)內(nèi)容需求，經(jīng)消化、分解和提煉而出的航次須執(zhí)行的課題。一方面，船時(shí)課題上承背景項(xiàng)目需求，下接作業(yè)內(nèi)容安排，在背景項(xiàng)目與作業(yè)內(nèi)容之間建立穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而邏輯清晰地將船時(shí)申請(qǐng)、航次計(jì)劃管理、航次執(zhí)行管理和航次反饋等核心模塊相互關(guān)聯(lián)，同時(shí)確保模塊之間的數(shù)據(jù)引用形成“閉環(huán)”;另一方面，船時(shí)課題設(shè)置課題權(quán)重和完成比例等字段，有效地將航次用戶（船時(shí)課題負(fù)責(zé)人）、任務(wù)完成量、所外用戶任務(wù)量（課題）占比和用戶評(píng)價(jià)等有機(jī)結(jié)合，同時(shí)確保評(píng)議數(shù)據(jù)的有效提取。

24應(yīng)用效果

“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)作為設(shè)施運(yùn)行管理類專有系統(tǒng)，自2017年8月正式上線運(yùn)行。在對(duì)外服務(wù)方面，截至目前注冊(cè)用戶超過(guò)300人，受理和處理船時(shí)申請(qǐng)超過(guò)78項(xiàng)，匯總用戶反饋超過(guò)90項(xiàng);在對(duì)內(nèi)服務(wù)方面，航次計(jì)劃、航次執(zhí)行、航次課題和運(yùn)行狀態(tài)等管理項(xiàng)均在線上完成，提高了辦事效率，降低了管理成本;在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面，成功與中國(guó)科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(tái)對(duì)接，相關(guān)評(píng)議數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可查，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理計(jì)劃、總結(jié)和年報(bào)等相關(guān)數(shù)據(jù)和表格的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、生成、保存和查詢。

“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)是我國(guó)首次建成的科考船運(yùn)行管理全鏈條線上系統(tǒng)，主要有4個(gè)特點(diǎn)：①系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔大方，功能模塊內(nèi)容豐富，涵蓋科考船運(yùn)行管理的各個(gè)環(huán)節(jié);②模塊之間的邏輯關(guān)系清晰，數(shù)據(jù)引用準(zhǔn)確，運(yùn)行管理流程實(shí)時(shí)可查;③實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程抽提對(duì)接，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和利用快速便捷;④建立分權(quán)管理機(jī)制，根據(jù)角色和需求設(shè)置功能和權(quán)限，并保持與線下業(yè)務(wù)的一致性。

根據(jù)國(guó)家大科學(xué)裝置管理要求，“實(shí)驗(yàn)1”號(hào)科考船的運(yùn)行管理遷移應(yīng)用“科學(xué)”號(hào)線上運(yùn)行管理平臺(tái)，新平臺(tái)于2018年8月成功上線運(yùn)行。

3結(jié)語(yǔ)

科考船信息化建設(shè)不僅是海洋信息化發(fā)展的重要組成，而且是海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。未來(lái)應(yīng)繼續(xù)充分調(diào)研國(guó)外科考船信息化建設(shè)的歷程和經(jīng)驗(yàn)，立足我國(guó)科考船信息化發(fā)展現(xiàn)狀，加強(qiáng)對(duì)海洋科學(xué)、科學(xué)數(shù)據(jù)和科考船信息化的深入理解，梳理科考船信息化建設(shè)的要點(diǎn)和難點(diǎn)，支持和鼓勵(lì)科考船信息化建設(shè)的有益實(shí)踐，全面推進(jìn)我國(guó)科考船信息化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]馮士筰，李鳳岐，李少菁.海洋科學(xué)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]陳娟，周華杰，樊瀟瀟，等.重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)放管理[J].中國(guó)科技資源導(dǎo)刊，2016，48（4）：6-13.