針對北部灣港智慧港口在建設過程中港口設備的管理成本高、管理效率低、全局掌控能力弱等問題，建設融合港口設備管理、點檢、維修、維護等功能于一體的數字化管理系統，可以依據各個設備的壽命周期自動分析和規劃其使用、保養、維修、更新直到替換的整個生命過程。通過對港口設備的數字化管理，可以充分發揮設備的投資效益，令港口設備在全壽命周期內費用最經濟，提高港口企業生產經營效益和企業的市場競爭力。

0　引　言

“一帶一路”倡議的提出讓我國的國際貿易煥發新的生機，港口企業也迎來新的發展機遇。為適應各項經濟指標的增長，港口企業需要在組織管理、運營模式和價值服務等方面不斷深化改革，以適應新機遇帶來的巨大挑戰，其中較為重要的革新方向就是建立數字化的港口設備管理體系，在各類生產設備資源投入不斷增長的同時，實現設備、人力等資源的最優配置和組合，對現有的業務進行全方面的梳理和優化，從而實現設備資產的智能化管理、生產過程的全局化把控，最終將港口打造成智能、高效、安全、綠色、開放、創新的智慧型港口。

1　北部灣港設備管理現狀

我國港口企業一直保持著較快的增長速度。隨著港口生產規模的不斷擴大，港口裝備的技術水平也在不斷提升。目前，我國大部分港口都已配備高科技含量、高可靠性和工藝先進的港口設備。如何做好現有港口設備的管、用、養、修等支持工作，進而使港口的設備管理水平能夠引領港口企業的進一步發展，最終實現智能化、自動化的管理目標，是新時代港口管理的重要課題。

以智能港口、智慧港口為衡量標準，目前北部灣港設備的管理水平還存在著較大的差距，主要表現在以下3個方面：

？ 港口設備的管理成本高。傳統的設備保養及維修管理模式主要以事后維修為主，無法做到事先預判和及時有效的保養維護，導致港口的設備完好率處于相對較低水平，在港口作業忙碌時，會大幅降低港口的生產效率，造成港口企業的效益增長出現瓶頸。另外，港口設備維護、維修計劃不完善、工作安排不合理也會導致港口的人力資源浪費，加大港口企業的運營成本，無法實現港口企業的增效減排。

？ 港口設備的管理效率低。傳統的設備信息采集系統功能滯后，甚至部分設備信息相關內容的采集仍采用線下人工的方式，導致設備管理臺賬和技術檔案編制效率較低，無法及時做到信息同步，時效性較差。傳統的設備管理方式不能做到扁平化管理，不同職能部門溝通成本高，無法形成及時、有效的信息互通。

？ 港口設備管理全局掌控能力弱。港口設備管理涉及海量數據的匯總和分析，傳統的設備管理方式會導致掌握各自數據的多個職能部門成為信息“孤島”，不同職能部門數據整合難度大，導致港口企業決策層難以快速獲取供決策參考的數據資料，完整度差、即時性差的數據給決策層帶來額外的決策風險，失誤的決策可能會給企業帶來損失。

近年來，北部灣港加快數字化轉型的進程，帶動港口功能創新、技術創新和服務創新的步伐。在此過程中，北部灣港進一步完善港口數字化基礎設施的構建，包括港口、碼頭、人員、貨物、車輛以及其他各種裝備設施等要素的數字化、信息采集的標準化、處理信息的電子化和交互的自動化等。

現階段，北部灣各種設備的通用管理功能模塊已經構建完成，主要包括設備臺賬，日常工作的例檢、點檢、保養、例保、維修以及相關統計報表等功能，此外還有數據管理和業務功能等其他功能。系統的落地使用顯著地提高港口的整體運行效率和工作過程數據管理的規范性。通過在既有數據基礎上進行的深度挖掘和直觀的數據展現，可以發現隱藏在數據背后的重要信息，將傳統的被動性設備管理工作逐步轉化為主動性和前瞻性的工作，為企業的決策提供權威的數據支持，大幅提高企業運行效率，給企業帶來明顯的效益增長。

2　北部灣港設備數字化管理系統建設

2.1　系統建設目標

通過構建北部灣港設備數字化管理系統，可以實現對港口各類生產設備的狀態進行全面、實時、細化的檢測和監控；形成規范化、標準化的現場巡檢和維修作業計劃，確保設備存在的異常和隱患信息能夠即時傳達，并且通過系統及時下達相關的作業指令，實現設備異常和隱患的早發現、早解決，提高港口設備完好率；將設備日常的維修維護等工作流程移至線上，建立流暢的信息互通機制，提高溝通效率，輔以專用的軟硬件技術手段，降低設備生產、維修、維護過程中的損耗，節省人力、物力，提高企業的經濟效益；以港口設備數字化管理平臺為基礎，規范和完善港口企業設備資產生命周期的管理，提高整體管理水平。

設備數字化管理系統的最終目標是建立適應社會主義市場經濟和集約經營的設備管理體制，通過技術和經濟管理措施，對設備進行綜合管理，充分發揮設備的投資效益，力求使港口設備在全壽命周期內費用最經濟，從而提高北部灣港生產經營效益和企業的市場競爭力。

2.2　系統主要功能

2.2.1　總體架構設計

設備管理系統總體規劃見圖1。清晰的架構規劃有利于系統建設有計劃地分步推進。

作為系統業務底層的支撐部分，首先要完成系統基礎功能的建設，包括基礎數據解讀、設備臺賬管理、基礎業務整合、主要流程梳理和對接，初步建成設備管理系統的信息化入口，將設備管理相關的數據統一納入系統中進行管理。

基礎功能落地并穩定運行后，在系統積累大量相關數據的基礎上，通過接口擴展、多維度結合等方式，建立更豐富的上層應用模塊，豐富系統平臺的應用場景，將系統平臺打造成為港區重要的生產管理工具，使之成為智慧港口的重要支撐平臺。

2.2.2　系統基礎功能

2.2.2.1　業務管理

作為基礎功能之一的業務管理模塊，主要包括故障報修、模板管理、計劃管理、維保數據分析、運行數據統計等功能。

？ 故障報修是基于設備損壞故障的排查報修，實現管理者遠程實時監控設備故障狀態和維修狀態的功能。

？ 模板管理包括例檢、點檢、例保、保養等模板的管理，是在例檢、點檢、例保、保養等常規作業規范的基礎上建立的標準化模板規則。例檢模版見圖2。

？ 計劃管理包括例檢、點檢、例保、保養等計劃的系統化管理，結合模板管理建立的標準化操作模板，合理地制定高效的例檢、點檢、例保、保養等核心業務的工作計劃，提高作業效率，合理控制成本。

？ 維保數據分析的對象包括例檢、點檢、例保、保養、維修等數據記錄，通過對以上數據的匯總、挖掘，可以將人力、物力等資源的消耗情況以直觀的形式展現給管理人員，為其進一步優化工作流程提供依據。

？ 運行數據統計的對象為設備的消耗情況，包括排班、作業、能耗等多維度的統計，可以實現人員分配情況和設備能源消耗情況的數據監控。管理人員可以根據能耗數據，采取有效的管理途徑，合理地規劃、控制港口設備使用中的各種能耗，達到提高生產效率和質量、保障安全、降低生產成本的目的。

通過業務管理模塊提供的功能，可以對港口設備進行綜合管理、科學歸納、及時處理港口設備管理日常工作中的各種信息，根據系統模塊反映出的一系列設備狀態信息，可以為確定生產組織方案、調配港口設備等決策提供參考依據，以降低設備和人員的消耗，提高企業生產效益。

2.2.2.2　臺賬管理

設備臺賬管理功能主要包括設備臺賬統計、工屬具管理、特種設備管理、人員統計等。

？ 設備臺賬統計的對象是所有在冊設備，對其狀態及使用情況進行實時監控。完整準確的記錄有利于設備的合理安排、調配和統計分析。這就可以為費用的核算、作業成本控制提供量化的條件。設備臺賬列表見圖3。

？ 工屬具模塊的管理目的在于加強對裝卸工屬具的管理，做好工屬具的“管、用、養、修”工作，充分發揮工屬具在作業過程中的作用，提高作業的質量和效率。納入平臺統一管理后，可以做到工屬具的維修保養統一化、集約化，合理控制其維修保養的資源投入，降低維修保養成本。

？ 特種設備管理模塊針對的對象是港口的特殊設備，包括基本的設備信息和使用信息等，還可針對不同種類的特種設備制定自定義管理字段，制定進行特殊的檢查保養計劃。

？ 人員統計模塊是對臺賬管理功能的有力補充，可以在臺賬管理功能中動態地對相關工作人員進行合理安排，還包括人員統計和獎懲設置等子功能。

2.2.2.3　流程管理

流程管理是對港口設備相關的作業流程進行的系統化和規范化的管理。其中包括表單定義和數據類別定義。表單定義針對的對象是點檢、維修、保養等需要系統化和規范化的流程，充分體現工作人員之間的協作和消息的互通共享，提高協同辦公效率，流程權限定義見圖4；數據類別定義可以實現與自定義不同的維修級別字段、保養周期字段等，并可以據此對條目進行不同條件下的分類、匯總和顯示。

流程是任何企業運作的基礎，企業所有的業務都需要流程來驅動，流程中各個節點上的工作由團隊成員協同負責，流程負責人則對整個流程的效果負責。每個流程可以細化為具體的任務，從任務指派、接收、處理到驗收反饋，形成作業任務閉環。

通過本流程模塊的部署實施，可以規范港口企業各個職能部門之間和部門內的協作問題，最大化保證企業的高效運轉。

2.2.2.4　統計分析

統計分析是在采集大量數據的基礎上對港口設備進行的系統化分析和多維度展現。多維度體現在可按時間跨度統計分析，例如年度、月度，也可按設備狀態、使用時長、生產消耗等生產指標進行統計分析。設備運行指標統計示例見圖5。

通過綜合利用設備管理的數據信息、監控設備的壽命周期和效益表現，可以為設備投資和技術改造提供技術工藝標準和經濟分析，以保持最佳的設備投資利潤率。

2.2.2.5　基礎數據管理

基礎數據管理是對所有模塊都可共用的變量進行的統一規劃和編制，為其他功能模塊提供統一的數據基準，例如港口區域、維修類型、設備所屬單位、設備狀態、技術狀態等。設備類別基礎數據見圖6。

可靈活配置的基礎數據能夠有效反映出港口的真實情況，減少系統使用的學習成本和不同層級間的溝通成本，為港口企業信息傳達的規范化提供有力保障。

2.2.2.6　系統管理

系統管理模塊是向系統管理員開放的具有多項個性化設置功能的集合，可以滿足企業不同場景下對系統的個性化要求，主要包括功能管理、App管理、用戶管理、組織架構管理、角色管理等功能。功能管理對應的是系統入口的配置管理，包括PC端和移動端的配置；App管理針對的是移動App端版本的控制；用戶管理是對系統管理員進行管理，包括對管理員用戶的增、刪、改、查，并指派系統角色，使各個管理員可以在各自的權限范圍內使用系統；組織架構管理是對企業組織架構的管理，是規范部門管理、人員管理的有效手段，可以清晰地反映出設備管理系統的組織架構和功能分配，有利于細化設備歸屬和管理員的詳細職位、職責；角色管理是將實際工作中的責任人與系統中的角色進行關聯，實現按角色來分配系統權限的功能。

2.2.3　系統擴展功能

2.2.3.1　流程效率分析

港口企業內大多數崗位的主要工作都可以納入到流程性工作的管理范疇，所以流程效率可以反映出企業的整體工作效率。

流程分析是分析流程以及流程內每個環節所消耗的工時數據，一般包括作業工時和平均工時。作業工時是指此流程節點或者整個流程的真正完成某項任務所耗用的工時；平均工時是指某項任務在一個節點上或者整個流程中停留的總工時，主要包括實際作業時間、其他工作時間、等待時間和閑余時間等。

通過橫向或縱向對比流程內各個節點的工時數據，即可真實反映出流程中各個工作部分效率的高低，為企業優化流程、補足短板、績效考核提供可靠的依據。

？ 單個流程內不同節點間。通過縱向對比同一流程內不同節點人員或者團隊的工時數據，可直觀體現出不同環節的耗時比例，在流程處理較慢或超時時，可直觀反映主要受限于哪些節點或人員。

？ 單個節點不同隊伍間。通過橫向對比同類流程同一任務不同隊伍處理的工時數據，可直觀反映不同隊伍在處理同一類問題時的水平差距，為優化人員配置提供可靠參考。

？ 不同部門間。當流程需跨部門協作時，可以以流經的不同部門的總耗時來反映不同部門處理的時效性，為優化部門工作流程、增強不同部門間的協調性提供可靠依據。

？ 不同港口間。同一類流程在不同港口間做整體的統計和對比，可以反映出不同港口的響應差距，體現不同港口的效率差異。

？ 外協單位間。對于有外部單位參與的流程，可以橫向對比不同單位對同一類作業內容的反饋數據，如作業響應及時性、處理時間、處理結果等，體現不同外協單位之間的效用差距，為外協單位優化提供參考。

2.2.3.2　智能預警

系統的使用會產生海量的數據，針對管理者關心的核心數據指標，可以通過設置閾值、系統頁面警示、短信提醒等方式，及時反饋給相關的負責人員。

？ 流程超時提醒和數據呈現，包括各港區維修工單、歸屬公司、歸屬部門、歸屬作業隊、時長、負責人等信息。

？ 每月指標數據關心的部分，例如港口設備完好率、當前停機數等。

？ 人員證書、設備證書、保險等即將到期提醒，可由系統管理員設置到期提醒。

？ 關鍵設備故障提醒和狀態異常預警。

2.2.3.3　防臺風安全管理

港口的生產安全是港口正常、高效運作的重要保證。港口設備一般體積較大且靠近江、河、湖、海等開闊水面，易遭臺風侵襲。貫徹“安全第一、預防為主”的方針，做好港口設備防臺風的管理工作，對保障港口安全和設備安全具有十分重要的意義，因此有必要建立單獨的防臺工作流程。

？ 臺風登陸前，做好設備加固、安全檢查、預案發布、應急演練、人員物資配給等工作。

？ 抗臺風期間，啟動抗臺風流程，當發現港口設備有緊急情況時，按照應急流程內容，及時處理或組織搶救。

？ 臺風過后，關閉抗臺風流程，開啟臺風善后流程，檢查各類港口設備的完好情況，對受損設備組織力量檢修并上報，總結抗臺風工作過程中的經驗，不斷改進和完善防臺風流程。

在整個防臺風工作中，為了便于直觀展示，還可加入以下功能：一是結合地理信息系統（GIS），將設備的防臺風狀態以不同的顏色形式標注出來，便于防臺風指揮中心整體了解當前設備狀況，加快決策速度；二是設備防臺風狀態統計報表的生成，以圖表的方式展示當前整體防臺工作情況進展，為實現人員科學調配提供數據支持；三是具備多媒體功能，在防臺風工作中，可以將設備相關情況以圖片、視頻的形式上傳至防臺風流程管理后臺，并分發給相關工作人員，降低溝通成本。

2.2.3.4　設備管理決策支持

港口設備數字化綜合管理系統，既能解決港口例行業務的設備管理問題，也應能向管理者提供港口設備相關的決策支持功能。

按照統一化和規范化要求，根據設備管理的5級管理方式，也將決策支持系統劃分為對應的5個層級，這5個不同層級的角色可以方便獲取所在權限范圍內的數據，以供其決策驅使。這5個層級分別是：集團總部、各分公司、各部門、各作業隊、普通員工。

可供決策參考的數據包括以下4類：

？ 設備故障統計分析。根據故障維修的數據，統計分析各港區某品牌或者某型號的設備故障情況，橫向對比后可以獲得故障率高的設備，進而為設備后續采購選型提供基礎決策數據支撐。在選定某種類型設備后，可以按照其不同品牌、故障類型、型號、故障部位、故障部件、故障時長等進行TOPN分析。

？ 設備年限故障率分析。結合設備使用年限和不同時期的故障率數據，分析設備的服役表現，對設備在整個生命周期內不同階段的工作狀態做整體把控。

？ 設備料耗分析。匯總港口不同型號設備的料耗數據，可以從時間和空間2個維度進行分析。時間維度指的是設備不同生命周期內的料耗分析，空間維度是對比港口內或不同港口間的同類設備的料耗情況，為港口設備在節能增效方面的決策提供數據支撐。

？ 設備經濟性分析。在設備的不同生命周期內，其產能隨時間的推移會保持相對平穩或呈現逐漸下滑的趨勢，而其故障率、保養成本、維修成本卻逐漸上升。在長時間數據積累的基礎上，可利用系統內的經濟模型得出設備維修或換新的經濟性量化對比，為設備更新決策提供數據參考。

2.2.3.5　設備狀態感知

現代港口設備大部分都使用PLC控制技術，PLC除了控制功能外，還具備顯示和采集設備狀態信息的功能，通過數據通信接口，可實現與控制端的遠程通信。另一方面，對于不具備數據采集條件的設備，可以增設傳感器模塊（溫度、電流、電壓、振動等），在閾值設置和數據建模后，也可將其納入設備狀態感知系統中進行統一管理。設備狀態感知系統將上述設備的運行狀態信息采集下來后，在地理信息系統（GIS）上集中顯示，讓系統管理人員及時了解設備當前的運行狀態，大幅提高港口設備的管理效率。

3　移動終端應用

所有納入港口設備數字化管理系統的設備均編制統一規則的二維碼。一線工作人員配備預裝好設備管理App的移動終端（手機、平板等）后，在對設備進行維護保養等作業時，均可以采用掃碼方式在線辦理。

移動終端App集成一線工作人員需要的所有功能，例如點檢、例檢、保養、維修、驗收等，在需要采集設備多媒體信息時，可采用拍照、錄音、拍攝短視頻的方式將資料上傳至系統后臺。此外，系統接入短信提醒功能，重要信息自動推送短信到流程相應節點的工作人員手機上。

除基礎功能外，移動終端App還具備掃碼排班、知識庫、意見反饋等實用的輔助功能，為一線工作人員的日常工作提供極大的便利。

4　系統應用成效

北部灣港設備數字化管理系統自2018年投入使用以來，經過1 a的穩定運行，取得良好的成效。

？ 工單數量較2017年同期有明顯的提升，說明使用該系統之后，港口作業流程更加規范，包括以往未被納入管理的流程也在平臺上進行統一的管理，較好地實現數據統一入口的設計目的，并為后續的數據挖掘積累寶貴的數據資料。工單數量對比見表1。

？ 排班臺時和故障率見圖7，作業量和故障停機數見圖8。可以看出，港口作業量逐月上升，設備故障率、故障停機次數卻在逐月下降。設備相關指標的改善說明港口設備規范化管理通過本系統的應用得到較好的貫徹。

5　擴展思考

5.1　深度融合地理信息系統（GIS）和虛擬現實（VR）相關應用

港口作業的特點之一是與空間的關系十分密切，因此與空間相關的信息技術發展對港口的智能化建設影響至深，尤其以地理信息系統（GIS）和虛擬現實（VR）為代表。港口設備數字化管理系統的下一步升級更新應以這2項技術的深入應用為考慮方向，例如高精度衛星定位車輛管理功能、基于GIS的智能理貨功能、數字化堆場VR可視化管理功能等。應將這2種技術進一步應用于港口信息化建設，從而實現對港口設備綜合管理的數字化、智能化、標準化和一體化，提高北部灣港生產經營效益和企業的市場競爭力。

5.2　對接港口企業其他管理信息系統（MIS），進一步挖掘平臺價值

與生產作業系統對接，自動獲取生產作業系統中的作業量數據，與設備相關的統計數據進行整合分析，體現設備與作業量的對應關系；與物資倉儲系統對接，自動獲取零配件、料耗等數據，體現設備與料耗的對應關系；與能源管理系統對接，自動獲取設備油耗、電耗等數據，體現設備與能耗的對應關系。

結合企業內其他管理信息系統的數據，例如作業量、料耗、能耗等數據，可以得出設備更多維度的指標，輸出更為豐富立體的分析結果。

5.3　深化數據分析，細化流程

進一步豐富流程分析的內涵，除流程效率分析外，加入流程效用分析和流程成本分析，通過分析流程中每個環節對總目標的貢獻度和成本情況，以達到優化流程內部的各個環節的目的，最終實現提高企業產能的同時減少消耗的目標。