齊海濱，唐嘉陵，黃云明

（國家深?；毓芾碇行模鄭u 266237）

0 引 言

2013—2017年，“蛟龍?zhí)枴蓖瓿闪藶槠?年的試驗性應(yīng)用，先后在中國南海、東北太平洋、西北太平洋、西南印度洋和西北印度洋等海域開展了4個航次、11個航段近500天的下潛作業(yè)，累計完成下潛作業(yè)任務(wù)101次，成功搭載近70人次的科學(xué)家到深?，F(xiàn)場進行作業(yè)，獲得了大量海底樣品和資料，在海洋地質(zhì)、海洋生物等領(lǐng)域取得了令世界矚目的科學(xué)考察成果［1-2］。其間，為了做好“蛟龍?zhí)枴弊鳂I(yè)及保障過程的規(guī)范化管理，切實掌握潛水器作業(yè)及日常保障情況，利用信息化平臺提高“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器保障及作業(yè)效率，中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會立項并完成“‘蛟龍?zhí)枴d人潛水器設(shè)備管理系統(tǒng)”的開發(fā)，并搭建相關(guān)平臺。

2017—2019年，按照“蛟龍?zhí)枴奔夹g(shù)規(guī)格書、船級社入級相關(guān)規(guī)范要求，“蛟龍?zhí)枴遍_始大修及技術(shù)升級相關(guān)工作，其間對“蛟龍?zhí)枴遍_展設(shè)備檢查、全系統(tǒng)拆解、分系統(tǒng)維護維修、全系統(tǒng)復(fù)裝、陸上調(diào)試及水池試驗6個階段工作；2020年下半年至2021年上半年，“蛟龍?zhí)枴毕群箝_展中國大洋航次等任務(wù)，完成下潛作業(yè)30余次。其間，全程使用載人潛水器運維系統(tǒng)開展相關(guān)保障、作業(yè)、備品管理等工作，取得了大量的存儲數(shù)據(jù)，切實提高了裝備的整體使用效率，為構(gòu)建潛水器全壽命、可追溯、可分析的裝備保障體系提供了有效的管理平臺。下面，我們將結(jié)合“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器運維系統(tǒng)應(yīng)用情況（見圖1），對載人裝備信息化平臺的實際需要及拓展方向進行闡述。

圖1 “蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器運維系統(tǒng)組成框架圖Fig.1 Framework of manned submersible operationand maintenance system of“Jiaolong”

1 運維系統(tǒng)應(yīng)用

1.1 應(yīng)用場景搭建

載人潛水器日常應(yīng)用場景主要包括2個部分，一是在陸上相關(guān)維護車間開展?jié)撍骶S護維修、裝備試驗測試、人員訓(xùn)練，二是在載人潛水器母船開展相關(guān)試驗驗證及海上作業(yè)工作?；谝陨?個應(yīng)用場景，在陸上維護車間搭建運維系統(tǒng)硬件部分，為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，如圖1所示搭建專用網(wǎng)絡(luò)，并配備無線路由設(shè)備（見圖2），操作人員可通過PC終端及便攜式終端訪問運維系統(tǒng)服務(wù)器，并通過個人賬戶進行系統(tǒng)內(nèi)操作；在母船端，依托船舶科考內(nèi)網(wǎng)搭建運維系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)，并做好與外網(wǎng)的有效隔離，操作人員通過潛水器保障機庫內(nèi)的專用PC端進行系統(tǒng)操作，也可通過便攜式終端訪問運維系統(tǒng)進行部分操作，同時，結(jié)合后續(xù)船陸數(shù)據(jù)互通問題，提前做好相關(guān)硬件及技術(shù)準(zhǔn)備工作［3］。

圖2 運維系統(tǒng)場景搭建Fig.2 Scenario construction of operation and maintenance system

1.2 全系統(tǒng)設(shè)備樹建立

結(jié)合“蛟龍?zhí)枴鼻捌谑褂媒?jīng)驗，載人潛水器運維系統(tǒng)按照載人潛水器載體結(jié)構(gòu)、推進、觀通、電力與配電、液壓、壓載與縱傾調(diào)節(jié)、潛浮與應(yīng)急拋載、控制、聲學(xué)、生命支持、舾裝及作業(yè)工具12個分系統(tǒng)為子節(jié)點，在其目錄下，以單個整體設(shè)備為統(tǒng)計單位，對潛水器所有在役設(shè)備進行細致統(tǒng)計，完成了所有零部件的清點與統(tǒng)計在冊。同時，在對零部件進行統(tǒng)計的同時，對所有零部件進行編碼，形成唯一可區(qū)分的編碼規(guī)則?，F(xiàn)在，圍繞“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，現(xiàn)已搭建完成完善的設(shè)備數(shù)資料庫，涵蓋各類零部件近5 000余項（見表1）。

表1 “蛟龍?zhí)枴绷悴考y(tǒng)計表Tab.1 Statistics of spare parts of“Jiaolong”

1.3 資料庫建立與使用

充分總結(jié)和匯總“蛟龍?zhí)枴睔v年形成的資料與文件，建立數(shù)據(jù)庫，便于整體查詢和管理。資料庫的建立主要集中在3個層級的資料庫的建立。

技術(shù)資料：載人潛水器運維系統(tǒng)運行期間，我們完成了“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器海上作業(yè)安全保障措施及應(yīng)急預(yù)案、“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器技術(shù)規(guī)格書、“蛟龍?zhí)枴焙Ｉ献鳂I(yè)過程記錄及指揮口令說明書等43項技術(shù)手冊的匯總?cè)霂?；對潛水器大修及技術(shù)升級后總體、結(jié)構(gòu)、電氣、機械、聲學(xué)、控制等分系統(tǒng)完工圖紙進行了梳理分類；對潛水器所有零部件的生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)日期、使用壽命等詳細資料進行分門別類的整理，并通過運維系統(tǒng)關(guān)聯(lián)到設(shè)備具體零部件上。

制度保障：充分利用“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器海試和試驗性應(yīng)用的經(jīng)驗，對歷史數(shù)據(jù)進行整理、分析和研究，結(jié)合“蛟龍?zhí)枴贝笮夼c升級項目進展，重新修訂完成了《“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器業(yè)務(wù)化應(yīng)用安全保障制度體系》，并在運維系統(tǒng)固化相關(guān)流程信息，形成可操作的審批管理平臺。

運維保障：結(jié)合新母船、新裝備、新作業(yè)模式，以安全、高效、精細、集約為目標(biāo)，充分發(fā)揮運維系統(tǒng)信息化、智能化優(yōu)勢，實現(xiàn)以制度保障、作業(yè)流程、現(xiàn)場指揮的三維一體化安全、高效、集約的裝備運行管理。以運維系統(tǒng)為平臺，統(tǒng)籌管理潛水器維護保障、海上作業(yè)等具體操作事項，在完備環(huán)節(jié)記錄的同時，做到有據(jù)可查、有據(jù)可依，事事可追溯，整體可分析的運維保障管理特點。

1.4 備品備件管理

在運維系統(tǒng)平臺中開發(fā)備品備件專用管理模塊，主要實現(xiàn)對潛水器左右備品備件的統(tǒng)計、出入庫管理、報廢消耗等環(huán)節(jié)的記錄，同時備品備件庫需要聯(lián)動設(shè)備維護保障工作，在出現(xiàn)維護維修消耗備品備件的時候，能夠與潛水器設(shè)備數(shù)、備品備件庫存實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。“蛟龍?zhí)枴爆F(xiàn)已形成備品備件庫存清單2 216件，通用工具耗材庫存清單1 079種，庫存信息包括產(chǎn)品名稱、分類、型號、參數(shù)、生產(chǎn)廠家、庫位等?！膀札?zhí)枴辈糠謳齑媲鍐谓缑嫒鐖D3所示。

圖3 “蛟龍?zhí)枴辈糠謳齑媲鍐谓缑鍲ig.3 Interface of partial inventory list of“Jiaolong”

1.5 維護保障管理

針對載人潛水器維護保障工作，運維系統(tǒng)開了個維護保障管理模塊，對載人潛水器日常維護保障工作以分系統(tǒng)為區(qū)分，進行梳理統(tǒng)計，細化至具體設(shè)備的維護維修內(nèi)容，同時結(jié)合往期維護保障經(jīng)驗，確認維護周期及工作量，形成所有維護保障工作的任務(wù)池。當(dāng)載人潛水器開展備航、中修、大修等較大維護保障工作時，管理人員可從任務(wù)池中選取維護保障內(nèi)容，形成具體工作計劃，確定具體時間節(jié)點，明確責(zé)任人。進而，對后續(xù)維護保障工作進展、人員工作量等進行有效統(tǒng)計及跟蹤，實現(xiàn)對維護保障工作的全程管理。蛟龍?zhí)柎笮藜凹夹g(shù)升級階段，使用運維系統(tǒng)實現(xiàn)了對全程維護保障工作的跟蹤記錄，并依托大修工作，充實了任務(wù)池，完善了運維系統(tǒng)的內(nèi)容［4］?！膀札?zhí)枴本S護保障內(nèi)容如圖4所示。

圖4 “蛟龍?zhí)枴本S護保障內(nèi)容Fig.4 Maintenance support content of“Jiaolong”

通過載人潛水器運維系統(tǒng)可實現(xiàn)對潛水器故障情況的記錄，對后續(xù)類似故障判斷及解決提供經(jīng)驗參考，同時依托故障記錄可實現(xiàn)對備品備件儲備的基本判斷，以確保實現(xiàn)備件儲備的經(jīng)濟化及有效化。

1.6 作業(yè)管理

結(jié)合載人潛水器海上作業(yè)內(nèi)容，運維系統(tǒng)開發(fā)了作業(yè)管理模塊，以實現(xiàn)對載人潛水器海上作業(yè)內(nèi)容的全程記錄，并依托運維平臺實現(xiàn)對海上作業(yè)的日常管理。按照載人潛水器海上形成的完善的作業(yè)流程，在運維系統(tǒng)對其實現(xiàn)電子化，進而拓展到以下幾個方面：

（1）航次管理對載人潛水器所有航次任務(wù)實現(xiàn)規(guī)范化管理，以航次為節(jié)點，以航次明確的航段為子節(jié)點，來實現(xiàn)對海上作業(yè)過程時間維度的記錄和管理，便于航次任務(wù)結(jié)束后對航次內(nèi)的數(shù)據(jù)、表格等內(nèi)容進行統(tǒng)計匯總。

（2）崗位管理對海上工作內(nèi)容進行細致化的崗位分工，確定具體崗位及其工作職責(zé)，依托運維系統(tǒng)實現(xiàn)人員崗位安排，實現(xiàn)崗位固定、人員輪換的崗位管理特點。

（3）作業(yè)過程管理依據(jù)載人潛水器海上作業(yè)形成的既定作業(yè)表格，對其實現(xiàn)無紙化，形成電子化的記錄變革，便于整體掌握作業(yè)過程，同時可實現(xiàn)對作業(yè)過程，如潛水器下潛時間、深度、人員等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取及匯總，便于后期的分析成表［5］。

“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器大修及技術(shù)升級后，已使用運維系統(tǒng)實現(xiàn)對海上作業(yè)過程的電子化記錄，并對往期的關(guān)鍵作業(yè)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)存檔，形成相應(yīng)記錄表格，表2為運維系統(tǒng)形成的部分蛟龍海上作業(yè)數(shù)據(jù)。

表2 “蛟龍?zhí)枴毕聺摻y(tǒng)計Tab.2 Diving statistics of“Jiaolong”

2 運維系統(tǒng)拓展展望

載人潛水器運維系統(tǒng)現(xiàn)已實現(xiàn)對維護保障、海上作業(yè)、設(shè)備及備品備件管理等方面的實際應(yīng)用，對實現(xiàn)潛水器高效、規(guī)范化的運維保障管理具有很大的現(xiàn)實意義。但是，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，尤其是智能化技術(shù)的發(fā)展，載人潛水器運維系統(tǒng)依舊存在較大的拓展空間。

2.1 實現(xiàn)對載人潛水器全壽命的自動管理

可以依托載人潛水器運維系統(tǒng)，實現(xiàn)對潛水器全壽命的自動管理，在確定具體零部件的維護周期、使用壽命、實際運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)資料后，運維系統(tǒng)可以通過比對分析的形式，定期形成維護保障清單，提示風(fēng)險存在點及需開展的維護保障工作，結(jié)合保障人員的實際判斷，可實現(xiàn)對載人潛水器全壽命的裝備管理。

2.2 實現(xiàn)故障自動分析與定位

隨著運維系統(tǒng)的長時間使用，在積累大量故障信息后，面對具體載人潛水器故障現(xiàn)象，可對其進行自動分析，獲取可能存在的故障，并提出維護保障建議。同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，可實現(xiàn)對部分故障的有效預(yù)警，是運維系統(tǒng)智能化發(fā)展的一大方向［6］。

2.3 實現(xiàn)應(yīng)用場景的多樣化

載人潛水器與諸多無人水下裝備具有一定的相似性和互通性，載人潛水器運維系統(tǒng)可有效使用在其他水下運載裝備上，進而拓展為水下運載裝備運維系統(tǒng)，實現(xiàn)更大程度的裝備融合管理。

3 結(jié) 語

載人潛水器運維系統(tǒng)的成功應(yīng)用，解決了大型水下運載裝備智能化管理“從無到有”的問題，隨著載人潛水器新技術(shù)、新材料的發(fā)展，以及人們與日俱增的探索海洋深處奧秘的渴望，深海載人潛水器將與各種深海裝備相互配合、聯(lián)合作業(yè)［7］，而實現(xiàn)對多種深海大型裝備有效、智能化管理的運維系統(tǒng)，將在裝備應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。