韩 雪 ， 张建光， 李 晶,3， 张锐锐， 马 倩， 安 达， 石 龙

(1. 交通运输部 天津水运工程科学研究所, 天津 300000; 2. 衡水学院 数学与计算机学院, 河北 衡水 053000; 3. 沧州工贸学校 智能制造教学部, 河北 沧州 061000; 4. 沧州师范学院 计算机科学与工程学院, 河北 沧州 061000)

港口设施是港口发展中的基础资源,为港口的正常经营和安全生产提供了保障条件。为了加强对港口基础设施管理的规范性,提高设施利用率,保障港口设施的安全性,充分发挥港口设施服务于业务的基本功能,促进资源的有效利用,交通运输部在2012年印发了《港口设施维护管理规定(试行)》,提出港口设施在进行维护和管理的过程中,各级港口企业和管理部门应采用信息化手段进行管理,针对港口设施全面维护管理，建立健全真实、完整的技术档案,结合数字化的管理方式,更好地提升港口设施维护的管理效率[1]。基于此,建设综合性、智慧化的港口设施维护管理系统势在必行。

由于国内推进港口事业信息化建设的进展相对缓慢,港口之间的现代化建设还不平衡,有些港口依然采用纸质表单等传统方式进行港口设施的维护和管理,业务管理未能和信息化技术发展保持同步性。在进行港口信息化建设的过程中,仍缺少相关的建设技术标准,港口设施维护管理系统的建设还不成熟,有待改进。

为了推动港口设施维护管理工作的信息化水平,本文设计并实现了一种综合型港口设施维护管理系统。

1 交互式设计方法

交互设计是关注人—机之间交互体验的学科,源自于上个世纪八十年代[2]。系统要求以用户为视角,对产品的安全性、稳定性和可靠性等特性指标进行深入分析,使产品和用户之间保持必然的联系,以达到用户的要求和期望[3]。通过纸质表单记录保存港口设施数据的传统管理方式存在成本高、效率低、范围小等问题,无法实现对历史和在役运行设施状态的全方位管理,涉及部门业务流转的操作也极其繁琐；对于已存在的一些设施台账管理系统,缺乏准确识别目标用户和对管理业务流程的全面分析,其功能单一且数据分散,用户不能统一完成审核上报工作,统计不能集合最新最全的数据,无法达到用户的预期和目标。

对设施管理业务而言,设计系统功能需要了解使用系统的用户如何工作,以及功能及操作方式是否能支持或者方便用户的行为[4]。以行为为导向的设计在港口设施管理活动中通过建立用户模型,结合实地调研方法能准确定位不同用户在填报、提交、查看和审核信息的情境下完成港口设施数据归档的目标,将满足具体用户模型的需求放在系统设计首位,以用户的行为和目标以及与其他用户的交互为依据,建立数据信息优先层级,简化港口设施管理业务流程,是本系统在需求分析和功能设计阶段遵循的设计原则。

本文设计并实现的港口设施维护管理系统的主要特性如下：

(1) 数字化。以纸质记录的港口设施信息为对象,借助计算机设备将其转化为数字化模型,并通过软件操作来完成数据信息的存储、处理与输出,构建全面、完备的数字化档案。

(2) 规范化。对于港口管理而言,港口设施维护管理十分关键。为确保管理效率与质量,要求其管理指标满足相关规范要求,实现规范化、标准化管理[5]。

(3) 整合化。这里的整合并非仅仅指单一无序数据资源的关联整合,还要求实现多种平台信息数据的共享,综合各类数据进行分析,挖掘数据中潜在的价值。

(4) 智能化。在港口设施管理中引入信息化技术,推动管理实现智能化,可以为管理决策提供支持依据,进一步降低管理成本,提高管理效益。

2 系统需求分析

2.1 用户群分析

在管理活动中关注港口设施维护管理业务的实际需要,要求针对不同设施进行各类业务操作,如填报、审核与巡检等,工作环境根据室内外操作涉及不同的业务流程,管理活动表现出一定的特殊性与复杂性。通过以往相关的项目经验以及赴实地调研,涉及港口设施维护管理的主体主要是大、中、小型港口企业和政府管理机构。港口企业主要负责填报附属的港口设施信息,政府管理机构根据管理职能划分进行审核及上报工作。系统用户除了业务管理与专业技术人员外,还涉及决策人员[6]。本系统中将用户群划分为三类,见表1。

表1 系统用户表

三级用户群之间存在管理与被管理的层级关系,港口企业用户需根据附属港口设施的实际使用情况填写基本信息提交至二级管理部门,二级管理部门对照档案检查核实通过后提交至一级管理部门,一级管理部门留存建档,并定期上报至上级交通运输(港口)行政管理部门。

2.2 业务模型分析

港口设施维护管理工作的依据来源是港口设施的基本信息,港口企业根据港口设施实际使用情况需制订并执行定期维护计划,根据港口设施基本信息、维护信息进行数据统计,全面掌握港口设施健康状况；同时港口设施项目建设档案作为港口设施信息的管理依据应进行统一管理；此外,港口设施信息数据需按相关政策规定进行上报。通过整理各级用户的港口设施维护业务管理活动目标,本系统将用户的业务功能需求设定为以下5个部分：

(1) 基于设施台账的管理。设施台账管理主要指管理用户、企业用户需要填报、查询和审核相关的港口设施信息。港口企业填报数据后向上级提交审核,如信息有误则二级管理部门审核不通过并退回至港口企业用户,通过后提交至一级管理部门汇总,一级管理部门进行信息上报。图1展示了设施台账管理操作流程：

图1 设施台账流程图

(2) 基于设施维护的管理。对企业用户和管理用户而言需要完成设施资源的评估、检测与维修等方面的管理,以保障港口设施运行在良好状态下[7]。港口企业同已备案的检测评估单位进行定检和特检,并将检测结果填报至系统,系统根据已存在的维护信息进行检测评估数据汇总。图2展示了设施检测评估流程。

(3) 基于决策支持的管理。系统根据已填报的港口设施基本信息和维护信息自动计算汇总,并从不同维度统计显示港区内设施资源的图表化信息,为设施管理决策提供必要的数据支持条件。

图2 检测评估管理流程图

(4) 基于公共基础设施建设的管理。管理用户通过本系统实现项目批文、档案、文件等管理工作,以保障工程建设的质量安全。本功能由一级用户进行系统填报。

(5) 基于统计报送信息的管理。该功能主要是一级用户面向上级管理部门报送相关的港口设施基本信息。

3 系统子功能交互设计

对应上述业务流程的基础上,根据实际工作中企业用户和管理用户需填报审核的具体项目内容,本系统在功能上设计开发了设施台账管理、设施维护管理、决策支持管理、公共基础设施建设管理和设施综合统计报送5类业务管理子系统,如图3所示。

图3 港口设施维护管理系统功能结构设计

3.1 设施台账管理子系统

该子系统包含港口基础信息管理、公共设施技术台账管理、企业设施技术台账管理、设施数字技术档案管理和政策法规标准规范管理5项功能。港口设施包括码头泊位、防波堤和护岸、港池、航道、锚地、港区道路、港区铁路、堆场、仓库9种企业设施和航道、防波堤和护岸、锚地3种公共设施[8]。采用账表及表单样式针对在役设施的技术档案文件、技术状态数据等进行调取、查看,审批操作[9]。通过该功能,实现了技术档案无纸化管理与多条件审批检索,可以针对港口设施开展全周期动态跟踪管理。

3.2 设施维护管理子系统

该子系统采用报表样式进行信息录入及管理,在功能上支持设施维护、检测评估,台账变更功能；此外,系统也设置了设施突发事件备案管理功能,目的在于提高港口设施的耐久性与可靠性,保障其功能处于良好状态。

3.3 决策支持管理子系统

该子系统包括设施台账数据汇总、技术状态汇总、设施维护信息汇总和设施综合统计报告,可以通过数据图、表单等方式汇总数据统计结果,管理人员将依据这些统计信息,科学把握港口设施运行实际状况,以提高决策质量。

3.4 公共基础设施建设管理子系统

该子系统包括建设项目审批备案管理及过程备案管理功能,采用报表方式对项目建设各阶段档案、文件及关键节点信息进行建档留存。

3.5 设施综合统计报送子系统

该子系统将港口设施台账信息和维护信息合成港口设施维护基本信息,按照相关统计标准以表单形式汇总成统计报告并上传。

4 系统功能实现

4.1 UI界面

本系统界面设计追求高效、直观与友好。系统采用扁平式设计风格，展示不同用户间的信息层级,引导用户按照业务流程进行操作,图4展示了一级系统用户的首页。

图4 一级系统用户首页

4.2 技术特点

(1) 基于B/S模式实现系统开发。B/S模式是Browser/Server即浏览器/服务器模式[9-10]。本系统是基于B/S结构的web端应用系统,结合服务体系架构(SOA)的思想进行设计,对日后数据量和用户量的扩展有较强的灵活性和操作性[11]。由于港口设施维护管理工作涉及不同业务流转,采用B/S模式对于异地管理更加高效、便捷；同时B/S模式简化了开发过程,在后期响应维护上也能节约成本。

(2) 实现了系统功能高度集成。在本系统设计过程中,集成了用户权限、单点登录与各项功能。大部分功能的数据要求相互渗透、交叉,且部分要求集成至第三方软件。在设计思想上引入了统一设计理念,并借助网络控制技术,结合系统容错、数据库等技术,科学处理各子系统之间的关联,保障了系统整体的性能最优化。

(3) 引入了权限控制技术。权限控制技术旨在保障数据安全,避免因非法访问、恶意更改或病毒入侵等引起的数据损坏、泄露问题。在系统中设置了数据保护机制,对不同身份用户设置相应的权限,不允许超越权限进行操作。

(4) 关联查询与操作。本系统的核心具体表现为业务管理及其相关应用,在业务管理功能实现目标的导向下,有针对性地进行了数据组织、应用与模型设计,实现了数据一体化。以港口设施台账为基础,关联了各类业务之间的数据,在确保数据更新的一致性前提下,保障了系统运行的高效率和高质量[12-13]。

5 结语

港口设施维护管理系统的建设和开发是以B/S模式为基础建立的信息化平台,能够实现港口设施维护的无纸化办公作业需求,建立高效可留存的信息化档案,促进智慧港口的建设与发展。针对港口设施维护现场办公与PC端的业务联动,国内各港区港口设施维护管理系统的统一建设，以及与其他平台数据的有效关联等问题,需待日后进一步研究和解决。