针对北部湾港智慧港口在建设过程中港口设备的管理成本高、管理效率低、全局掌控能力弱等问题，建设融合港口设备管理、点检、维修、维护等功能于一体的数字化管理系统，可以依据各个设备的寿命周期自动分析和规划其使用、保养、维修、更新直到替换的整个生命过程。通过对港口设备的数字化管理，可以充分发挥设备的投资效益，令港口设备在全寿命周期内费用最经济，提高港口企业生产经营效益和企业的市场竞争力。
0 引 言
“一带一路”倡议的提出让我国的国际贸易焕发新的生机，港口企业也迎来新的发展机遇。为适应各项经济指标的增长，港口企业需要在组织管理、运营模式和价值服务等方面不断深化改革，以适应新机遇带来的巨大挑战，其中较为重要的革新方向就是建立数字化的港口设备管理体系，在各类生产设备资源投入不断增长的同时，实现设备、人力等资源的最优配置和组合，对现有的业务进行全方面的梳理和优化，从而实现设备资产的智能化管理、生产过程的全局化把控，最终将港口打造成智能、高效、安全、绿色、开放、创新的智慧型港口。
1 北部湾港设备管理现状
我国港口企业一直保持着较快的增长速度。随着港口生产规模的不断扩大，港口装备的技术水平也在不断提升。目前，我国大部分港口都已配备高科技含量、高可靠性和工艺先进的港口设备。如何做好现有港口设备的管、用、养、修等支持工作，进而使港口的设备管理水平能够引领港口企业的进一步发展，最终实现智能化、自动化的管理目标，是新时代港口管理的重要课题。
以智能港口、智慧港口为衡量标准，目前北部湾港设备的管理水平还存在着较大的差距，主要表现在以下3个方面：
？ 港口设备的管理成本高。传统的设备保养及维修管理模式主要以事后维修为主，无法做到事先预判和及时有效的保养维护，导致港口的设备完好率处于相对较低水平，在港口作业忙碌时，会大幅降低港口的生产效率，造成港口企业的效益增长出现瓶颈。另外，港口设备维护、维修计划不完善、工作安排不合理也会导致港口的人力资源浪费，加大港口企业的运营成本，无法实现港口企业的增效减排。
？ 港口设备的管理效率低。传统的设备信息采集系统功能滞后，甚至部分设备信息相关内容的采集仍采用线下人工的方式，导致设备管理台账和技术档案编制效率较低，无法及时做到信息同步，时效性较差。传统的设备管理方式不能做到扁平化管理，不同职能部门沟通成本高，无法形成及时、有效的信息互通。
？ 港口设备管理全局掌控能力弱。港口设备管理涉及海量数据的汇总和分析，传统的设备管理方式会导致掌握各自数据的多个职能部门成为信息“孤岛”，不同职能部门数据整合难度大，导致港口企业决策层难以快速获取供决策参考的数据资料，完整度差、即时性差的数据给决策层带来额外的决策风险，失误的决策可能会给企业带来损失。
近年来，北部湾港加快数字化转型的进程，带动港口功能创新、技术创新和服务创新的步伐。在此过程中，北部湾港进一步完善港口数字化基础设施的构建，包括港口、码头、人员、货物、车辆以及其他各种装备设施等要素的数字化、信息采集的标准化、处理信息的电子化和交互的自动化等。
现阶段，北部湾各种设备的通用管理功能模块已经构建完成，主要包括设备台账，日常工作的例检、点检、保养、例保、维修以及相关统计报表等功能，此外还有数据管理和业务功能等其他功能。系统的落地使用显著地提高港口的整体运行效率和工作过程数据管理的规范性。通过在既有数据基础上进行的深度挖掘和直观的数据展现，可以发现隐藏在数据背后的重要信息，将传统的被动性设备管理工作逐步转化为主动性和前瞻性的工作，为企业的决策提供权威的数据支持，大幅提高企业运行效率，给企业带来明显的效益增长。
2 北部湾港设备数字化管理系统建设
2.1 系统建设目标
通过构建北部湾港设备数字化管理系统，可以实现对港口各类生产设备的状态进行全面、实时、细化的检测和监控；形成规范化、标准化的现场巡检和维修作业计划，确保设备存在的异常和隐患信息能够即时传达，并且通过系统及时下达相关的作业指令，实现设备异常和隐患的早发现、早解决，提高港口设备完好率；将设备日常的维修维护等工作流程移至线上，建立流畅的信息互通机制，提高沟通效率，辅以专用的软硬件技术手段，降低设备生产、维修、维护过程中的损耗，节省人力、物力，提高企业的经济效益；以港口设备数字化管理平台为基础，规范和完善港口企业设备资产生命周期的管理，提高整体管理水平。
设备数字化管理系统的最终目标是建立适应社会主义市场经济和集约经营的设备管理体制，通过技术和经济管理措施，对设备进行综合管理，充分发挥设备的投资效益，力求使港口设备在全寿命周期内费用最经济，从而提高北部湾港生产经营效益和企业的市场竞争力。
2.2 系统主要功能
2.2.1 总体架构设计
设备管理系统总体规划见图1。清晰的架构规划有利于系统建设有计划地分步推进。
作为系统业务底层的支撑部分，首先要完成系统基础功能的建设，包括基础数据解读、设备台账管理、基础业务整合、主要流程梳理和对接，初步建成设备管理系统的信息化入口，将设备管理相关的数据统一纳入系统中进行管理。
基础功能落地并稳定运行后，在系统积累大量相关数据的基础上，通过接口扩展、多维度结合等方式，建立更丰富的上层应用模块，丰富系统平台的应用场景，将系统平台打造成为港区重要的生产管理工具，使之成为智慧港口的重要支撑平台。
2.2.2 系统基础功能
2.2.2.1 业务管理
作为基础功能之一的业务管理模块，主要包括故障报修、模板管理、计划管理、维保数据分析、运行数据统计等功能。
？ 故障报修是基于设备损坏故障的排查报修，实现管理者远程实时监控设备故障状态和维修状态的功能。
？ 模板管理包括例检、点检、例保、保养等模板的管理，是在例检、点检、例保、保养等常规作业规范的基础上建立的标准化模板规则。例检模版见图2。
？ 计划管理包括例检、点检、例保、保养等计划的系统化管理，结合模板管理建立的标准化操作模板，合理地制定高效的例检、点检、例保、保养等核心业务的工作计划，提高作业效率，合理控制成本。
？ 维保数据分析的对象包括例检、点检、例保、保养、维修等数据记录，通过对以上数据的汇总、挖掘，可以将人力、物力等资源的消耗情况以直观的形式展现给管理人员，为其进一步优化工作流程提供依据。
？ 运行数据统计的对象为设备的消耗情况，包括排班、作业、能耗等多维度的统计，可以实现人员分配情况和设备能源消耗情况的数据监控。管理人员可以根据能耗数据，采取有效的管理途径，合理地规划、控制港口设备使用中的各种能耗，达到提高生产效率和质量、保障安全、降低生产成本的目的。
通过业务管理模块提供的功能，可以对港口设备进行综合管理、科学归纳、及时处理港口设备管理日常工作中的各种信息，根据系统模块反映出的一系列设备状态信息，可以为确定生产组织方案、调配港口设备等决策提供参考依据，以降低设备和人员的消耗，提高企业生产效益。
2.2.2.2 台账管理
设备台账管理功能主要包括设备台账统计、工属具管理、特种设备管理、人员统计等。
？ 设备台账统计的对象是所有在册设备，对其状态及使用情况进行实时监控。完整准确的记录有利于设备的合理安排、调配和统计分析。这就可以为费用的核算、作业成本控制提供量化的条件。设备台账列表见图3。
？ 工属具模块的管理目的在于加强对装卸工属具的管理，做好工属具的“管、用、养、修”工作，充分发挥工属具在作业过程中的作用，提高作业的质量和效率。纳入平台统一管理后，可以做到工属具的维修保养统一化、集约化，合理控制其维修保养的资源投入，降低维修保养成本。
？ 特种设备管理模块针对的对象是港口的特殊设备，包括基本的设备信息和使用信息等，还可针对不同种类的特种设备制定自定义管理字段，制定进行特殊的检查保养计划。
？ 人员统计模块是对台账管理功能的有力补充，可以在台账管理功能中动态地对相关工作人员进行合理安排，还包括人员统计和奖惩设置等子功能。
2.2.2.3 流程管理
流程管理是对港口设备相关的作业流程进行的系统化和规范化的管理。其中包括表单定义和数据类别定义。表单定义针对的对象是点检、维修、保养等需要系统化和规范化的流程，充分体现工作人员之间的协作和消息的互通共享，提高协同办公效率，流程权限定义见图4；数据类别定义可以实现与自定义不同的维修级别字段、保养周期字段等，并可以据此对条目进行不同条件下的分类、汇总和显示。
流程是任何企业运作的基础，企业所有的业务都需要流程来驱动，流程中各个节点上的工作由团队成员协同负责，流程负责人则对整个流程的效果负责。每个流程可以细化为具体的任务，从任务指派、接收、处理到验收反馈，形成作业任务闭环。
通过本流程模块的部署实施，可以规范港口企业各个职能部门之间和部门内的协作问题，最大化保证企业的高效运转。
2.2.2.4 统计分析
统计分析是在采集大量数据的基础上对港口设备进行的系统化分析和多维度展现。多维度体现在可按时间跨度统计分析，例如年度、月度，也可按设备状态、使用时长、生产消耗等生产指标进行统计分析。设备运行指标统计示例见图5。
通过综合利用设备管理的数据信息、监控设备的寿命周期和效益表现，可以为设备投资和技术改造提供技术工艺标准和经济分析，以保持最佳的设备投资利润率。
2.2.2.5 基础数据管理
基础数据管理是对所有模块都可共用的变量进行的统一规划和编制，为其他功能模块提供统一的数据基准，例如港口区域、维修类型、设备所属单位、设备状态、技术状态等。设备类别基础数据见图6。
可灵活配置的基础数据能够有效反映出港口的真实情况，减少系统使用的学习成本和不同层级间的沟通成本，为港口企业信息传达的规范化提供有力保障。
2.2.2.6 系统管理
系统管理模块是向系统管理员开放的具有多项个性化设置功能的集合，可以满足企业不同场景下对系统的个性化要求，主要包括功能管理、App管理、用户管理、组织架构管理、角色管理等功能。功能管理对应的是系统入口的配置管理，包括PC端和移动端的配置；App管理针对的是移动App端版本的控制；用户管理是对系统管理员进行管理，包括对管理员用户的增、删、改、查，并指派系统角色，使各个管理员可以在各自的权限范围内使用系统；组织架构管理是对企业组织架构的管理，是规范部门管理、人员管理的有效手段，可以清晰地反映出设备管理系统的组织架构和功能分配，有利于细化设备归属和管理员的详细职位、职责；角色管理是将实际工作中的责任人与系统中的角色进行关联，实现按角色来分配系统权限的功能。
2.2.3 系统扩展功能
2.2.3.1 流程效率分析
港口企业内大多数岗位的主要工作都可以纳入到流程性工作的管理范畴，所以流程效率可以反映出企业的整体工作效率。
流程分析是分析流程以及流程内每个环节所消耗的工时数据，一般包括作业工时和平均工时。作业工时是指此流程节点或者整个流程的真正完成某项任务所耗用的工时；平均工时是指某项任务在一个节点上或者整个流程中停留的总工时，主要包括实际作业时间、其他工作时间、等待时间和闲余时间等。
通过横向或纵向对比流程内各个节点的工时数据，即可真实反映出流程中各个工作部分效率的高低，为企业优化流程、补足短板、绩效考核提供可靠的依据。
？ 单个流程内不同节点间。通过纵向对比同一流程内不同节点人员或者团队的工时数据，可直观体现出不同环节的耗时比例，在流程处理较慢或超时时，可直观反映主要受限于哪些节点或人员。
？ 单个节点不同队伍间。通过横向对比同类流程同一任务不同队伍处理的工时数据，可直观反映不同队伍在处理同一类问题时的水平差距，为优化人员配置提供可靠参考。
？ 不同部门间。当流程需跨部门协作时，可以以流经的不同部门的总耗时来反映不同部门处理的时效性，为优化部门工作流程、增强不同部门间的协调性提供可靠依据。
？ 不同港口间。同一类流程在不同港口间做整体的统计和对比，可以反映出不同港口的响应差距，体现不同港口的效率差异。
？ 外协单位间。对于有外部单位参与的流程，可以横向对比不同单位对同一类作业内容的反馈数据，如作业响应及时性、处理时间、处理结果等，体现不同外协单位之间的效用差距，为外协单位优化提供参考。
2.2.3.2 智能预警
系统的使用会产生海量的数据，针对管理者关心的核心数据指标，可以通过设置阈值、系统页面警示、短信提醒等方式，及时反馈给相关的负责人员。
？ 流程超时提醒和数据呈现，包括各港区维修工单、归属公司、归属部门、归属作业队、时长、负责人等信息。
？ 每月指标数据关心的部分，例如港口设备完好率、当前停机数等。
？ 人员证书、设备证书、保险等即将到期提醒，可由系统管理员设置到期提醒。
？ 关键设备故障提醒和状态异常预警。
2.2.3.3 防台风安全管理
港口的生产安全是港口正常、高效运作的重要保证。港口设备一般体积较大且靠近江、河、湖、海等开阔水面，易遭台风侵袭。贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做好港口设备防台风的管理工作，对保障港口安全和设备安全具有十分重要的意义，因此有必要建立单独的防台工作流程。
？ 台风登陆前，做好设备加固、安全检查、预案发布、应急演练、人员物资配给等工作。
？ 抗台风期间，启动抗台风流程，当发现港口设备有紧急情况时，按照应急流程内容，及时处理或组织抢救。
？ 台风过后，关闭抗台风流程，开启台风善后流程，检查各类港口设备的完好情况，对受损设备组织力量检修并上报，总结抗台风工作过程中的经验，不断改进和完善防台风流程。
在整个防台风工作中，为了便于直观展示，还可加入以下功能：一是结合地理信息系统（GIS），将设备的防台风状态以不同的颜色形式标注出来，便于防台风指挥中心整体了解当前设备状况，加快决策速度；二是设备防台风状态统计报表的生成，以图表的方式展示当前整体防台工作情况进展，为实现人员科学调配提供数据支持；三是具备多媒体功能，在防台风工作中，可以将设备相关情况以图片、视频的形式上传至防台风流程管理后台，并分发给相关工作人员，降低沟通成本。
2.2.3.4 设备管理决策支持
港口设备数字化综合管理系统，既能解决港口例行业务的设备管理问题，也应能向管理者提供港口设备相关的决策支持功能。
按照统一化和规范化要求，根据设备管理的5级管理方式，也将决策支持系统划分为对应的5个层级，这5个不同层级的角色可以方便获取所在权限范围内的数据，以供其决策驱使。这5个层级分别是：集团总部、各分公司、各部门、各作业队、普通员工。
可供决策参考的数据包括以下4类：
？ 设备故障统计分析。根据故障维修的数据，统计分析各港区某品牌或者某型号的设备故障情况，横向对比后可以获得故障率高的设备，进而为设备后续采购选型提供基础决策数据支撑。在选定某种类型设备后，可以按照其不同品牌、故障类型、型号、故障部位、故障部件、故障时长等进行TOPN分析。
？ 设备年限故障率分析。结合设备使用年限和不同时期的故障率数据，分析设备的服役表现，对设备在整个生命周期内不同阶段的工作状态做整体把控。
？ 设备料耗分析。汇总港口不同型号设备的料耗数据，可以从时间和空间2个维度进行分析。时间维度指的是设备不同生命周期内的料耗分析，空间维度是对比港口内或不同港口间的同类设备的料耗情况，为港口设备在节能增效方面的决策提供数据支撑。
？ 设备经济性分析。在设备的不同生命周期内，其产能随时间的推移会保持相对平稳或呈现逐渐下滑的趋势，而其故障率、保养成本、维修成本却逐渐上升。在长时间数据积累的基础上，可利用系统内的经济模型得出设备维修或换新的经济性量化对比，为设备更新决策提供数据参考。
2.2.3.5 设备状态感知
现代港口设备大部分都使用PLC控制技术，PLC除了控制功能外，还具备显示和采集设备状态信息的功能，通过数据通信接口，可实现与控制端的远程通信。另一方面，对于不具备数据采集条件的设备，可以增设传感器模块（温度、电流、电压、振动等），在阈值设置和数据建模后，也可将其纳入设备状态感知系统中进行统一管理。设备状态感知系统将上述设备的运行状态信息采集下来后，在地理信息系统（GIS）上集中显示，让系统管理人员及时了解设备当前的运行状态，大幅提高港口设备的管理效率。
3 移动终端应用
所有纳入港口设备数字化管理系统的设备均编制统一规则的二维码。一线工作人员配备预装好设备管理App的移动终端（手机、平板等）后，在对设备进行维护保养等作业时，均可以采用扫码方式在线办理。
移动终端App集成一线工作人员需要的所有功能，例如点检、例检、保养、维修、验收等，在需要采集设备多媒体信息时，可采用拍照、录音、拍摄短视频的方式将资料上传至系统后台。此外，系统接入短信提醒功能，重要信息自动推送短信到流程相应节点的工作人员手机上。
除基础功能外，移动终端App还具备扫码排班、知识库、意见反馈等实用的辅助功能，为一线工作人员的日常工作提供极大的便利。
4 系统应用成效
北部湾港设备数字化管理系统自2018年投入使用以来，经过1 a的稳定运行，取得良好的成效。
？ 工单数量较2017年同期有明显的提升，说明使用该系统之后，港口作业流程更加规范，包括以往未被纳入管理的流程也在平台上进行统一的管理，较好地实现数据统一入口的设计目的，并为后续的数据挖掘积累宝贵的数据资料。工单数量对比见表1。
？ 排班台时和故障率见图7，作业量和故障停机数见图8。可以看出，港口作业量逐月上升，设备故障率、故障停机次数却在逐月下降。设备相关指标的改善说明港口设备规范化管理通过本系统的应用得到较好的贯彻。
5 扩展思考
5.1 深度融合地理信息系统（GIS）和虚拟现实（VR）相关应用
港口作业的特点之一是与空间的关系十分密切，因此与空间相关的信息技术发展对港口的智能化建设影响至深，尤其以地理信息系统（GIS）和虚拟现实（VR）为代表。港口设备数字化管理系统的下一步升级更新应以这2项技术的深入应用为考虑方向，例如高精度卫星定位车辆管理功能、基于GIS的智能理货功能、数字化堆场VR可视化管理功能等。应将这2种技术进一步应用于港口信息化建设，从而实现对港口设备综合管理的数字化、智能化、标准化和一体化，提高北部湾港生产经营效益和企业的市场竞争力。
5.2 对接港口企业其他管理信息系统（MIS），进一步挖掘平台价值
与生产作业系统对接，自动获取生产作业系统中的作业量数据，与设备相关的统计数据进行整合分析，体现设备与作业量的对应关系；与物资仓储系统对接，自动获取零配件、料耗等数据，体现设备与料耗的对应关系；与能源管理系统对接，自动获取设备油耗、电耗等数据，体现设备与能耗的对应关系。
结合企业内其他管理信息系统的数据，例如作业量、料耗、能耗等数据，可以得出设备更多维度的指标，输出更为丰富立体的分析结果。
5.3 深化数据分析，细化流程
进一步丰富流程分析的内涵，除流程效率分析外，加入流程效用分析和流程成本分析，通过分析流程中每个环节对总目标的贡献度和成本情况，以达到优化流程内部的各个环节的目的，最终实现提高企业产能的同时减少消耗的目标。
