裝備運(yùn)維平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王君雄，劉堂炎，廖正卿

（三一海洋重工有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和運(yùn)營(yíng)復(fù)雜度的提高，傳統(tǒng)的人工運(yùn)維方式已無(wú)法滿足需求。由于大量的裝備缺乏調(diào)試數(shù)據(jù)積累，故障排查變得更加困難，數(shù)據(jù)分析也面臨著困難。特別是對(duì)于體量龐大、構(gòu)造復(fù)雜、知識(shí)涵蓋面廣、子系統(tǒng)眾多的設(shè)備，單純依靠個(gè)體力量排查故障仍存在多層轉(zhuǎn)接、流程復(fù)雜且低效的問(wèn)題。技術(shù)人員缺乏系統(tǒng)性的綜合經(jīng)驗(yàn)，僅依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜測(cè)式排查，故障解決周期長(zhǎng)，作業(yè)恢復(fù)進(jìn)度慢，進(jìn)而影響了整體生產(chǎn)效率。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，企業(yè)和組織對(duì)裝備運(yùn)維平臺(tái)的要求不斷提高，需要實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀況和使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)，以最大限度地減少停機(jī)時(shí)間和損失。

該平臺(tái)具備實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)等主要功能，能夠幫助企業(yè)組織快速及時(shí)地定位、記錄和分析異常源或關(guān)注點(diǎn)，從而減少人工運(yùn)維中常出現(xiàn)的“維護(hù)延遲”。此外，該系統(tǒng)還能夠幫助企業(yè)和組織實(shí)現(xiàn)運(yùn)維升級(jí)，將零散的運(yùn)維工作有機(jī)整合為完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維任務(wù)的自動(dòng)化和流程化。它可以提供完整的運(yùn)維管理模塊，包括資產(chǎn)管理、配置管理、事件管理和問(wèn)題管理等，從而幫助運(yùn)維人員更好地管理設(shè)備和數(shù)據(jù)。

1 運(yùn)維流程

1.1 基礎(chǔ)運(yùn)維流程對(duì)比

某裝備出現(xiàn)故障后，裝備進(jìn)行維護(hù)的流程如圖1所示。

圖1 裝備故障維護(hù)流程圖

總體而言，依托運(yùn)維平臺(tái)相較于傳統(tǒng)的人工運(yùn)維流程具有許多優(yōu)勢(shì)。它大大減少人工操作的強(qiáng)度和出錯(cuò)率，降低了人為因素導(dǎo)致運(yùn)維事故發(fā)生的概率。此外，運(yùn)維平臺(tái)提高了故障排查的效率。然而，建設(shè)和維護(hù)運(yùn)維平臺(tái)需要一定的投入和成本，包括資金、技術(shù)和人力資源等方面。

1.2 運(yùn)維管理流程

運(yùn)維管理與運(yùn)維息息相關(guān)，但同時(shí)也具有一定的獨(dú)立性。運(yùn)維管理的各個(gè)流程都是為了保證所有運(yùn)維活動(dòng)在一個(gè)整體框架下協(xié)調(diào)一致，以提高整體的效率和效果。通過(guò)搭建運(yùn)維平臺(tái)，整合各個(gè)運(yùn)維管理系統(tǒng)，可以為企業(yè)提供規(guī)范化的運(yùn)維管理流程。

2 裝備運(yùn)維平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)

2.1 運(yùn)維平臺(tái)的整體架構(gòu)

運(yùn)維平臺(tái)的總體架構(gòu)圖如圖2 所示，從下至上依次為數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)傳輸層與應(yīng)用層。

圖2 運(yùn)維平臺(tái)架構(gòu)圖

圖3 運(yùn)維數(shù)據(jù)管理中心

2.2 運(yùn)維數(shù)據(jù)的理論設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是運(yùn)維平臺(tái)的核心，而獲取數(shù)據(jù)則是運(yùn)維平臺(tái)的前提。運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)的獲取是通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)或公共數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)匯入到平臺(tái)后，在緩存系統(tǒng)中暫存，供需要使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)調(diào)用；同時(shí)，這些數(shù)據(jù)也將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中做數(shù)據(jù)持久化，以供在需要時(shí)進(jìn)行查詢、分析和處理。不同的數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用的數(shù)據(jù)接口格式和協(xié)議不盡相同，為確保數(shù)據(jù)在平臺(tái)中的正常流通，數(shù)據(jù)的格式與協(xié)議必須統(tǒng)一。運(yùn)維平臺(tái)中，數(shù)據(jù)格式為json，遵循主流的TCP 協(xié)議，讀寫(xiě)容易且擴(kuò)展性強(qiáng)。

確定了格式與協(xié)議后，還需確定數(shù)據(jù)的獲取周期。若獲取周期太短，數(shù)據(jù)量可能過(guò)大，造成存儲(chǔ)壓力，降低數(shù)據(jù)處理效率；而獲取周期過(guò)長(zhǎng)，又可能會(huì)丟失重要數(shù)據(jù)，影響平臺(tái)的正常運(yùn)行。在對(duì)各個(gè)使用數(shù)據(jù)的系統(tǒng)端口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比后，運(yùn)維平臺(tái)中的獲取周期設(shè)置為200 ms，兼顧了數(shù)據(jù)流量和數(shù)據(jù)連續(xù)性。

完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，需要對(duì)其進(jìn)行管理。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的管理和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息化管理。運(yùn)維數(shù)據(jù)管理和分析應(yīng)考慮數(shù)據(jù)來(lái)源和類型的特點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和利用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理的全面掌控[1-2]。

此外，運(yùn)維平臺(tái)中還有相應(yīng)的數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)去重、數(shù)據(jù)格式化、異常數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。在將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到平臺(tái)之前，適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)整理能明顯提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，避免因各種原因產(chǎn)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)流入平臺(tái)，造成無(wú)法預(yù)估的后果。

2.3 運(yùn)維信息的設(shè)計(jì)

運(yùn)維信息管理是運(yùn)維平臺(tái)中的一個(gè)重要組成部分。運(yùn)維信息管理主要包括數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)解釋與分析、信息整合歸納、信息檢索以及信息共享與交流。通過(guò)建立運(yùn)維管理平臺(tái)，不同部門的運(yùn)維人員可以共享運(yùn)維信息、交流經(jīng)驗(yàn)，提高運(yùn)維管理協(xié)同效率和管理水平。

數(shù)據(jù)可視化是指通過(guò)圖形化的方式來(lái)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)變得更加易于理解和分析。運(yùn)維數(shù)據(jù)通常包含大量信息，如果只是簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)以表格的形式呈現(xiàn)給用戶，用戶可能很難從中獲取有用信息；數(shù)據(jù)可視化則是將數(shù)據(jù)以圖表、圖形、地圖等形式呈現(xiàn)給用戶，從而更加直觀地展示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)解釋和分析是通過(guò)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和分析，提取出其中的內(nèi)容，以獲取數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的有用信息及模式，幫助運(yùn)維人員更好地理解裝備的運(yùn)行狀況、找到問(wèn)題根源等。從這一步開(kāi)始，數(shù)據(jù)不再是孤立的數(shù)字，而是轉(zhuǎn)變成了易于理解與使用的信息。

3 運(yùn)維平臺(tái)的主要功能

3.1 故障報(bào)告接收和分析

當(dāng)裝備出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)人員可以通過(guò)平臺(tái)提交故障報(bào)告，并在平臺(tái)上查看和管理報(bào)告。管理員和團(tuán)隊(duì)成員則可以對(duì)故障報(bào)告進(jìn)行分類、歸檔、分派等操作，以便快速響應(yīng)和解決問(wèn)題。

3.2 運(yùn)維任務(wù)分配和計(jì)劃

當(dāng)管理員創(chuàng)建或系統(tǒng)自動(dòng)生成了運(yùn)維任務(wù)后，運(yùn)維任務(wù)的分配和計(jì)劃會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，管理員需要充分考慮運(yùn)維工作中的各項(xiàng)指標(biāo)，制定合理的任務(wù)分配和計(jì)劃方案，以保證運(yùn)維工作的高效性和持續(xù)性。

管理員可以使用平臺(tái)的任務(wù)分配和計(jì)劃功能來(lái)指派任務(wù)給團(tuán)隊(duì)成員。同時(shí)，可以為任務(wù)設(shè)置優(yōu)先級(jí)，計(jì)劃和截止日期，以確保任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成。此外，系統(tǒng)還可以對(duì)重復(fù)性任務(wù)進(jìn)行預(yù)設(shè)分配或自動(dòng)化處理，以減輕團(tuán)隊(duì)成員的負(fù)擔(dān)。管理員可以追蹤任務(wù)狀態(tài)，了解任務(wù)是否已經(jīng)完成或需要進(jìn)一步跟進(jìn)。

3.3 運(yùn)維質(zhì)量控制和評(píng)估

運(yùn)維質(zhì)量控制和評(píng)估涉及對(duì)裝備運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)控，如介入率、效率和異常情況等。通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)的分析和比較，可以發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題和瓶頸，及時(shí)采取措施解決問(wèn)題，從而保證裝備的安全運(yùn)行和高效維護(hù)。同時(shí)，控制和評(píng)估的過(guò)程本身也需要不斷地反饋和改進(jìn)，以持續(xù)提高運(yùn)維質(zhì)量和效率。

管理員通過(guò)運(yùn)維指標(biāo)監(jiān)控功能，可以對(duì)運(yùn)維指標(biāo)（如介入率、效率、異常情況）等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)運(yùn)維指標(biāo)的可視化分析圖，管理員可以對(duì)運(yùn)維質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，例如平均故障修復(fù)時(shí)間、平均介入率等指標(biāo)，并對(duì)這些指標(biāo)做多維度的對(duì)比與審查。

3.4 報(bào)告、日志與知識(shí)管理

平臺(tái)中的各個(gè)系統(tǒng)信息共享，能夠很輕易地管理各類報(bào)告資料、日志記錄與知識(shí)信息[3]。平臺(tái)可以自動(dòng)獲取各個(gè)系統(tǒng)的日志信息，并按照設(shè)定的規(guī)則和策略進(jìn)行存儲(chǔ)和備份。管理員可以使用平臺(tái)提供的報(bào)告和日志管理功能，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況和維護(hù)記錄進(jìn)行跟蹤和管理。團(tuán)隊(duì)成員則可以在平臺(tái)上創(chuàng)建，存儲(chǔ)和查看各種類型的知識(shí)，如文檔、手冊(cè)、經(jīng)驗(yàn)分享、技術(shù)方案等。平臺(tái)的共享和協(xié)作功能可以幫助團(tuán)隊(duì)成員更好地分享和利用知識(shí)，提高團(tuán)隊(duì)的協(xié)同效率和創(chuàng)新能力。

4 運(yùn)維平臺(tái)的發(fā)展與挑戰(zhàn)

鑒于現(xiàn)代應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性，運(yùn)維平臺(tái)需要變得更加靈活和自適應(yīng)化，以應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。運(yùn)維平臺(tái)可以運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和診斷問(wèn)題，自動(dòng)化執(zhí)行常規(guī)任務(wù)，提高運(yùn)維效率和精度。同時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持下，可以更加全面、精準(zhǔn)地掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息，使得運(yùn)維平臺(tái)越來(lái)越智能化。

這些技術(shù)不僅可以根據(jù)用戶的需求和偏好提供個(gè)性化服務(wù)和建議，提高用戶體驗(yàn)，還能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，減少人工干預(yù)。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)，智能化技術(shù)可以幫助運(yùn)維平臺(tái)提前預(yù)測(cè)各裝備或系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障，并在問(wèn)題出現(xiàn)前采取相應(yīng)的措施進(jìn)行維護(hù)。

然而，我們必須認(rèn)識(shí)到，網(wǎng)絡(luò)攻擊和安全威脅在未來(lái)可能會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜和隱蔽。為了應(yīng)對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，運(yùn)維體系需要更加注重安全性和可靠性方面的提升。隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，運(yùn)維平臺(tái)不僅需要提高運(yùn)維效率，還需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和漏洞檢測(cè)，以保障數(shù)據(jù)的安全和保密性。

5 運(yùn)維信息化的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)維信息化已經(jīng)成為現(xiàn)代裝備運(yùn)維管理的重要手段。運(yùn)維信息化通過(guò)信息技術(shù)手段的應(yīng)用，對(duì)運(yùn)維管理流程和運(yùn)維資源進(jìn)行全面數(shù)字化和信息化，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，提高了運(yùn)維管理的效率和質(zhì)量。

5.1 運(yùn)維管理系統(tǒng)的建設(shè)

運(yùn)維管理系統(tǒng)是運(yùn)維信息化的基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)維管理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集、處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息化管理。通過(guò)自研運(yùn)維分析軟件（ROMS）保證對(duì)設(shè)備全面高效運(yùn)維，運(yùn)維系統(tǒng)內(nèi)置異常波動(dòng)檢測(cè)、毫秒級(jí)歷史TRACE 曲線、AI 智能分析模板、大數(shù)據(jù)異常預(yù)測(cè)等現(xiàn)代化高效智能分析功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定高效的運(yùn)維。

5.2 運(yùn)維信息化平臺(tái)的建設(shè)

運(yùn)維信息化平臺(tái)是運(yùn)維管理系統(tǒng)的核心部分。運(yùn)維信息化平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)集成和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理全過(guò)程的全面數(shù)字化和信息化。運(yùn)維信息化平臺(tái)建設(shè)需要充分考慮不同裝備的特點(diǎn)和不同環(huán)境下的工作需求，保證平臺(tái)的兼容性和可擴(kuò)展性。同時(shí)，需要對(duì)平臺(tái)進(jìn)行持續(xù)更新和優(yōu)化，保證平臺(tái)的性能和功能不斷提升。數(shù)據(jù)是運(yùn)維平臺(tái)的核心，主要通過(guò)數(shù)據(jù)采集框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，如圖4 所示。

圖4 數(shù)據(jù)采集框架

圖5 運(yùn)維中心應(yīng)用架構(gòu)

5.3 運(yùn)維數(shù)據(jù)管理和分析

運(yùn)維信息化的核心在于數(shù)據(jù)管理和分析。通過(guò)對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息化管理。運(yùn)維數(shù)據(jù)管理和分析需要充分考慮數(shù)據(jù)不同來(lái)源及類型的特點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理的全面掌控。

5.4 運(yùn)維平臺(tái)應(yīng)用

運(yùn)維系統(tǒng)從2023 年1 月啟動(dòng)上線，對(duì)天津太平洋集裝箱碼頭13 臺(tái)自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維，設(shè)備異常發(fā)生率降低了60%，設(shè)備運(yùn)行效率提升20%，對(duì)武漢中鐵海運(yùn)針對(duì)2 個(gè)月的作業(yè)效率從19 mov/h 提升到23 mov/h，岳陽(yáng)新港國(guó)際集裝箱碼頭運(yùn)維4 個(gè)月設(shè)備異常發(fā)生率降低40%，綜合性裝備運(yùn)維平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用上確定顯著的成功，為客戶和企業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障。

6 結(jié)語(yǔ)

該款運(yùn)維平臺(tái)在提高運(yùn)維效率和精度方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它可以幫助運(yùn)維人員更好地理解應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)和運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，并使得運(yùn)維人員可以將更多的精力專注到處理問(wèn)題而不是重復(fù)性的、繁瑣的任務(wù)上。這些創(chuàng)新將有助于提升企業(yè)的運(yùn)維水平，進(jìn)而提高競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)地位。