集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)模塊化建設(shè)

王天然

隨著港口業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，港口集裝箱吞吐量節(jié)節(jié)上升，集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)對(duì)設(shè)備的可靠性、利用率、故障率等提出越來(lái)越高的要求，這就要求設(shè)備技術(shù)管理不能僅僅停留在被動(dòng)管理或簡(jiǎn)單的預(yù)防性維保層面上，而要充分利用成熟的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，結(jié)合集裝箱碼頭設(shè)備特點(diǎn)，以設(shè)備狀態(tài)為驅(qū)動(dòng)，在安全性、實(shí)時(shí)性、有效性、準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行創(chuàng)新管理，并以此為基礎(chǔ)建設(shè)智能信息化的集裝箱碼頭管理系統(tǒng)。集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)大課題，需要分步驟、分功能、分批次地逐步建設(shè)實(shí)現(xiàn)，這種開(kāi)發(fā)模式稱(chēng)為模塊化建設(shè)。

1 模塊化的基本概念

模塊化指解決一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)自上而下逐層將系統(tǒng)劃分為若干模塊的過(guò)程;每個(gè)模塊有不同屬性，分別反映其內(nèi)部特性，其作用是分割、組織和打包軟件，且每個(gè)軟件有特定的子功能;所有模塊按某種方法組裝成為一個(gè)整體并完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的全部功能。在本文中，這個(gè)系統(tǒng)即為“集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)”。

1.1 模塊化的特點(diǎn)

模塊化的特點(diǎn)包括：（1）功能逐步實(shí)現(xiàn);（2）子模塊之間互不干擾;（3）不同模塊對(duì)接不同用戶(hù);（4）單次投入資金較小;（5）開(kāi)發(fā)容錯(cuò)度較高。

1.2 模塊化的開(kāi)發(fā)模式

（1）獨(dú)立運(yùn)行開(kāi)發(fā)模式 在獨(dú)立運(yùn)行開(kāi)發(fā)模式下，基于基礎(chǔ)功能模塊開(kāi)發(fā)出的子模塊可獨(dú)立工作，單獨(dú)某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題不影響整體功能實(shí)現(xiàn)。

（2）分級(jí)開(kāi)發(fā)模式 在分級(jí)開(kāi)發(fā)模式下，在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，各模塊擁有不同的優(yōu)先級(jí)別，優(yōu)先級(jí)別高的功能模塊占用更多的開(kāi)發(fā)資源。

2 集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)各級(jí)模塊功能需求

2.1 基礎(chǔ)模塊

2.1.1 設(shè)備資產(chǎn)模塊

設(shè)備資產(chǎn)管理是集裝箱碼頭設(shè)備整體管理的基礎(chǔ)，設(shè)備資產(chǎn)信息明確是其他管理功能實(shí)現(xiàn)的前提;因此，設(shè)備資產(chǎn)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。設(shè)備資產(chǎn)模塊的主要功能包括：（1）及時(shí)更新靜態(tài)設(shè)備資產(chǎn)狀況，即設(shè)備殘值狀態(tài)、設(shè)備年檢狀態(tài)等，其端口向設(shè)備管理者開(kāi)放，以便統(tǒng)一維護(hù)信息;（2）查看實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)，即設(shè)備狀態(tài)查閱端口向管理者開(kāi)放，管理者可通過(guò)計(jì)算機(jī)或手機(jī)應(yīng)用程序隨時(shí)查閱設(shè)備資產(chǎn)相關(guān)實(shí)時(shí)信息。

2.1.2 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理主要指設(shè)備用戶(hù)信息管理和設(shè)備維保信息管理，設(shè)備管理模塊與設(shè)備資產(chǎn)模塊共同組成基礎(chǔ)模塊。如圖1所示，設(shè)備管理模塊在整個(gè)港口智能信息管理網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)十分重要的地位。設(shè)備管理模塊的主要功能如下。

（1）全壽命管理 跟蹤整機(jī)和關(guān)鍵替換件使用壽命，同時(shí)通過(guò)后臺(tái)固有的算法輸出數(shù)據(jù)，為管理者提供有效的數(shù)據(jù)支持。

（2）維保工作連續(xù)性管理 系統(tǒng)留存上次維保信息，同時(shí)對(duì)一線維保人員開(kāi)放設(shè)備維保所需的圖紙、技術(shù)參數(shù)和備件庫(kù)存信息等，從而為一線維保工作提供支持。該功能在手機(jī)應(yīng)用程序上實(shí)現(xiàn)，便于現(xiàn)場(chǎng)維保人員使用。

（3）維保責(zé)任落實(shí) 每個(gè)技術(shù)員都是網(wǎng)狀系統(tǒng)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。在工作前，技術(shù)員通過(guò)掃描輸入的方式由系統(tǒng)自動(dòng)錄入本次維保人員相關(guān)信息;隨后，維保人員手動(dòng)輸入本次維保的重點(diǎn)內(nèi)容，如其他參與工作人員、工作性質(zhì)（保養(yǎng)、維修、更換）以及故障部分狀態(tài)的簡(jiǎn)單描述（可視情況上傳照片）等;系統(tǒng)匯總維保人員輸入信息后具有向前查閱維保責(zé)任人的功能，一旦發(fā)生問(wèn)題，便于上溯責(zé)任人。

（4）管理監(jiān)督 維保記錄全部或部分向管理者和用戶(hù)開(kāi)放，便于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的管理監(jiān)督。

（5）故障跟蹤 對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分類(lèi)，例如，可在系統(tǒng)中將設(shè)備故障分為須立即解決的故障、待解決的故障和已經(jīng)解決的故障等，以供相關(guān)人員查閱;同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)累計(jì)重復(fù)性故障和無(wú)法根除類(lèi)故障，并通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部固有算法分析數(shù)據(jù)和重點(diǎn)反饋，提示管理者制訂針對(duì)性計(jì)劃。

2.2 功能性模塊

2.2.1 項(xiàng)目管理模塊

項(xiàng)目管理模塊是在設(shè)備資產(chǎn)模塊的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的功能性模塊，其主要作用是對(duì)設(shè)備相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控管理：（1）進(jìn)度管理，通過(guò)系統(tǒng)整體反映項(xiàng)目進(jìn)展，具體信息更新由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人獨(dú)立開(kāi)放權(quán)限錄入;（2）項(xiàng)目質(zhì)量管理，對(duì)項(xiàng)目整體完成情況進(jìn)行監(jiān)督并在系統(tǒng)中予以體現(xiàn)，具體信息由客戶(hù)監(jiān)督維護(hù)或由第三方監(jiān)理維護(hù)，信息上傳可采用文字、圖片、音頻、視頻等多種方式。

2.2.2 操作者管理模塊

操作者管理模塊是主要基于本地起重機(jī)管理系統(tǒng)（local crane management system，LCMS）遠(yuǎn)程監(jiān)控接口上的功能性模塊。LCMS本身可以監(jiān)控操作者的動(dòng)作，將其功能并入已開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)，便可實(shí)現(xiàn)兩者間的信息共享（見(jiàn)圖2）。

操作者管理模塊的主要功能包括：（1）工作前試車(chē)記錄，系統(tǒng)通過(guò)并聯(lián)LCMS接口得到司機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)并保存記錄以便查詢(xún);（2）司機(jī)需求反饋，系統(tǒng)向司機(jī)開(kāi)放作業(yè)過(guò)程中設(shè)備使用情況反饋平臺(tái)，該平臺(tái)可以參考前文提及的技術(shù)員輸入維保信息的方式，將每個(gè)司機(jī)作為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，允許其通過(guò)掃碼方式錄入信息;（3）誤操作責(zé)任人監(jiān)控，相關(guān)司機(jī)的操作記錄保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨時(shí)可以通過(guò)系統(tǒng)提取查看，加之司機(jī)在操作前后掃碼錄入信息，在出現(xiàn)責(zé)任事故時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)鎖定責(zé)任人。

2.2.3 能耗模塊

能耗模塊是在設(shè)備管理模塊基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的功能性模塊，其主要作用是為系統(tǒng)自動(dòng)采集設(shè)備能耗信息，并在后臺(tái)運(yùn)算得出數(shù)據(jù)，從而代替原來(lái)的人工抄表及手動(dòng)錄入運(yùn)算的統(tǒng)計(jì)方式。能耗模塊的主要功能包括：（1）自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，將設(shè)備原有各個(gè)計(jì)量表電信號(hào)數(shù)據(jù)并入系統(tǒng)并自動(dòng)分類(lèi);（2）優(yōu)化設(shè)備使用。

2.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的功能是為其他模塊留存數(shù)據(jù)和引入各種算法。數(shù)據(jù)形式多種多樣，數(shù)字、文字、視頻、圖片、文件等都可以引入數(shù)據(jù)庫(kù);所有數(shù)據(jù)匯總成網(wǎng)絡(luò)后，便可進(jìn)行基于集裝箱碼頭的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。此外，檔案管理、人員培訓(xùn)管理也可以借助數(shù)據(jù)庫(kù)手段獲得更多的相關(guān)信息。

3 集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)模塊化

實(shí)現(xiàn)形式

3.1 技術(shù)手段

集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)最終要形成集輸入、查看、分析于一體的功能完整的系統(tǒng)，具體可采取二維碼、無(wú)線射頻識(shí)別、云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)等多種技術(shù)手段來(lái)共同實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

（1）互聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算結(jié)合 現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)積累存儲(chǔ)大量歷史維修數(shù)據(jù)和相關(guān)備件信息，且系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)的，可以存儲(chǔ)大規(guī)模數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口與財(cái)務(wù)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)鏈接，具備互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)。為此，可以充分利用該系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，深度挖掘數(shù)據(jù)，并結(jié)合云計(jì)算功能，提煉供設(shè)備管理使用的數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)等服務(wù)。

（2）二維碼與移動(dòng)應(yīng)用結(jié)合 在輸入方式上，可以利用手機(jī)和二維碼（或條形碼）技術(shù)收集設(shè)備靜態(tài)信息：現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)使用手機(jī)掃描設(shè)備機(jī)構(gòu)上的二維碼來(lái)收集設(shè)備基礎(chǔ)信息（包括設(shè)備部位、上次保養(yǎng)信息、近期巡檢狀態(tài)等）;同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)當(dāng)日設(shè)備狀態(tài)和工作性質(zhì)利用手機(jī)對(duì)設(shè)備情況（包括設(shè)備檢查和保養(yǎng)情況、工作狀態(tài)照片、存在的問(wèn)題等）進(jìn)行二次輸入。系統(tǒng)在自動(dòng)收集設(shè)備靜態(tài)信息的同時(shí)，將龐大的數(shù)據(jù)錄入工作分解到每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)人員，每個(gè)技術(shù)員都是數(shù)據(jù)收集的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)手機(jī)端使用模塊如圖3所示，相關(guān)人員可以通過(guò)手機(jī)端遠(yuǎn)程查看設(shè)備參數(shù)（見(jiàn)圖4）。

3.2 輸入手段

以系統(tǒng)自動(dòng)采集為主要輸入手段，以半自動(dòng)掃碼采集為輔助輸入手段，盡量避免手工輸入（在無(wú)法避免手工輸入的情況下，簡(jiǎn)化輸入方式）;同時(shí)，側(cè)重手機(jī)平臺(tái)輸入開(kāi)發(fā)，原則上每人每次輸入時(shí)間不超過(guò)3 min。數(shù)據(jù)匯總強(qiáng)調(diào)全員參與，采取以點(diǎn)成線、以線并網(wǎng)的方式，將龐大的數(shù)據(jù)匯總工作分散至每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)人員。

3.3 查看手段

采用不同用戶(hù)不同模塊配屬的查看原則，例如：現(xiàn)場(chǎng)維修人員只配屬基礎(chǔ)模塊的查看權(quán)限;管理者配屬能耗模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的查看權(quán)限;客戶(hù)可視情況添加能耗采集模塊、操作者模塊等。查看平臺(tái)為手機(jī)、電腦雙平臺(tái)，手機(jī)客戶(hù)端預(yù)覽如圖5所示。

3.4 分析手段

通過(guò)大數(shù)據(jù)運(yùn)算可以直接得出與生產(chǎn)相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)、設(shè)備出機(jī)率、設(shè)備單箱能耗等，以支持?jǐn)?shù)據(jù)采集者的工作。

4 集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)模塊化

實(shí)現(xiàn)步驟

（1）成立專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目組。

（2）調(diào)研、匯總碼頭業(yè)主單位和技術(shù)公司各個(gè)設(shè)備管理角色需求。

（3）考察外部成功案例。

（4）確定研發(fā)方案及廠商。

（5）制作基礎(chǔ)模塊。

（6）岸橋維保試用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文僅涉及集裝箱碼頭智能信息管理系統(tǒng)模塊化建設(shè)的首期開(kāi)發(fā)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，可以根據(jù)模塊化智能信息管理系統(tǒng)的實(shí)際使用效果，決策該系統(tǒng)的多模塊、多機(jī)種、多平臺(tái)、多網(wǎng)絡(luò)研發(fā)方向和內(nèi)容，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)功能完善的智能信息化集裝箱碼頭管理系統(tǒng)的目標(biāo)。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-07-16）