7、设施运维作业窗口智能排程与船舶调度

所属：海上设施安全监管与决策平台

一、场景说明

业务视角：一个海上风电场运营方要同时管理几十台风机、若干海上升压站与海缆，每周要安排：风机定检（需要浪高 < 1.5 m）、叶片维修（需要风速 < 8 m/s 且连续 4 小时）、海缆巡检（需要能见度良好）、人员倒班（大船需要乘潮进港）。可用的运维船只有 3–5 艘，分布在不同母港。

现实是：排程靠 Excel + 微信群，天气一变全面打乱，船舶空跑与工序延误频发；船员到了现场发现浪高超标只能返航，一次就是几十万成本。

本子场景把「气象预报 + 潮汐窗口 + 禁航警告 + 船舶可达性 + 工序约束」合成一个排程优化问题，输出：

窗口层：未来 7 天每个设施、每道工序的可作业窗口（精确到小时）；

调度层：哪艘船、什么时候、去哪个设施、做什么工序的 7 天甘特排程；

冲突层：窗口重叠、船舶冲突、禁航冲突的自动检测与提示；

重排层：预报更新后自动检测失效窗口、生成改期方案并量化影响。

客户视角：风电场 / 油田运维调度中心、船舶调度、项目经理。

与 B4 的区别：B4 回答「明天能不能作业」（单点环境判断），B7 回答「下周这几天、这几艘船、这几个设施，怎么排最合理」（多约束组合优化）。B7 消费 B4 的窗口计算结果，加上船舶与工序维度。

二、实现流程

步骤	阶段	使用接口	关键计算 / 业务逻辑
1.1 设施与工序台账	① 数据获取	内部系统	设施坐标、工序类型、时长、环境阈值
1.2 气象预报	① 数据获取	FutureWeather	每设施 168 小时逐小时预报
1.3 潮汐窗口	① 数据获取	GetTideData	大吃水船 / 潮间带作业窗口
1.4 禁航与台风	① 数据获取	GetNavWarning / GetSingleTyphoon	冲突时段剔除
1.5 船舶位置	① 数据获取	GetFleetShip / GetSingleShip	运维船当前位置与状态
1.6 船舶状态	① 数据获取	GetShipStatus	是否在港、可否出动
1.7 航渡时长	① 数据获取	PlanRouteByPoint / GetSingleETAPrecise	船到设施的航渡里程与时长
2.1 单工序窗口计算	② 计算处理	—	阈值比对 + 连续时长 ≥ 工序时长 + 余量
2.2 潮汐窗口叠加	② 计算处理	—	需乘潮工序与高潮窗口取交集
2.3 冲突剔除	② 计算处理	—	禁航区 / 台风风圈时段剔除
2.4 船舶可达性	② 计算处理	—	航渡时长 + 可用时间窗 → 可匹配船舶集合
2.5 排程优化	② 计算处理	—	优先级 × 窗口适配度 × 船舶可用度打分贪心
2.6 冲突检测	② 计算处理	—	船舶时间冲突、窗口重叠、资源超限
3.1 方案生成	③ 业务判断	—	输出 7 天甘特与派工单
3.2 重排决策	③ 业务判断	—	预报变更 → 影响评估 → 改期方案
4.1 排程甘特	④ 输出应用	—	按船 / 按设施两种视图
4.2 派工与下达	④ 输出应用	—	生成派工单推送船长
4.3 执行监控	④ 输出应用	—	计划 vs 实际偏差，实时船位比对

三、接口调用与响应

3.1 FutureWeather 每设施预报

返回 168 个逐小时点。多个设施需分别调用，建议并行 5–10 个并缓存 6 小时（与数值预报更新同步）。

3.2 GetFleetShip 运维船队位置

{"code": 0, "data": [{"mmsi": 413000001, "ship_name_en": "WIND OPS 01", "lat": 32.10,
 "lng": 121.80, "sog": 0.0, "cog": 0, "navistat": "锚泊", "dest": "", "last_time": 1726000100}]}

运维船建议统一编入船讯网船队（9.1 系列），即可用一次调用拿到全部船舶动态，并可订阅实时船位推送。

3.3 PlanRouteByPoint 航渡里程

{"code": 0, "data": {"distance": 42.7, "duration_days": 0.15, "route": [...]}}

distance 除以船舶服务航速即得航渡时长。

3.4 GetSingleETAPrecise 到位时间

用于「船从当前位置到设施需要多久」的精确估算（设施有港口码时可用；纯坐标设施用 PlanRouteByPoint + 航速换算）。

3.5 GetNavWarning 禁航剔除

取 range_points / 圆心半径与 start_time / end_time，与作业窗口做时空相交剔除。

四、计算逻辑

4.1 单工序作业窗口

中文说明：每道工序有自己的环境阈值（如叶片维修要求风速 < 8 m/s 且浪高 < 1.5 m）与所需连续时长（如 4 小时）。逐小时检查预报点是否满足全部阈值，把连续满足的时段累计成窗口，窗口长度必须 ≥ 工序时长 + 准备收尾时间（默认 1 小时），否则视为无效窗口（做一半被迫中断更贵）。

4.2 禁航与台风冲突剔除

中文说明：对每个候选窗口，检查其时间区间是否与航行警告的有效期重叠，且空间上是否与作业区域相交（多边形相交或圆心距小于半径）；台风同理，用 7 级风圈半径加安全余量判断设施是否落入影响范围。命中即从候选窗口中扣除该时段。

4.3 船舶可达性与匹配

中文说明：对每艘运维船，用 PlanRouteByPoint 得到到设施的航渡海里，除以船舶服务航速得到航渡时长；船舶的可用起始时间 = 当前任务结束时间（或现在）+ 航渡时长；若该时间落在作业窗口内，且船舶资质（能否做该工序：人员资质、吊装能力、吃水限制）匹配，则这艘船是该任务的可选资源。

4.4 排程打分与贪心排程

中文说明：这是一个带资源约束的调度问题，完全求最优需要整数规划，工程上用打分贪心即可满足业务需求。打分三个维度——任务优先级（安全生产类 > 定检类 > 优化类）、窗口适配度（窗口剩余时长越接近工序时长越不浪费，且越早越好）、船舶适配度（航渡越短越好、资质越匹配越好）。按分数从高到低依次占用资源（船舶 + 窗口），占用后从可用资源池扣除，直到排完或资源耗尽。

4.5 预报变更的重排与影响评估

中文说明：数值预报每 6 小时更新一次，更新后原排程可能失效。做法是重新计算窗口，逐条比对原排程：完全落在失效时段内的任务标记为「必须改期」，部分重叠的标记为「需确认」；对必须改期的任务重新跑一次贪心排程（在未占用资源池中找替代窗口）；最后量化影响——改期任务数、延误小时数、因航渡增加而增加的船舶成本。

五、输出的应用形态

排程甘特：支持「按船」与「按设施」两种视图切换；每块任务条显示工序类型、设施、船舶、窗口；失效窗口以灰色斜纹标注；冲突条以红框标注。

窗口日历：未来 7 天 × 24 小时的热力日历，每格显示该时段可作业设施数；点击可下钻到具体设施与工序。

重排影响卡：预报更新后弹出「N 个任务需改期，累计延误 X 小时，建议方案」的卡片，支持一键应用或人工调整。

执行监控：计划 vs 实际的时间轴对比，船舶实时位置叠加在计划航线上。

六、数据边界与常见问题

数据边界：气象、潮汐、禁航、船舶位置、航线来自船讯网；设施台账、工序定义与阈值、船舶资质与成本、人员排班来自内部系统。

Q1：为什么用贪心不用整数规划？
贪心在几十个任务、几艘船的规模下结果已经足够好，且响应快、可解释（每个决策都有打分依据，便于调度员理解与人工干预）。若任务量超过 200 或约束极复杂（多工种协同），再引入 OR-Tools 的 CP-SAT 求解器。

Q2：预报变了就一定重排吗？
不是。只有窗口完全失效才强制改期，部分重叠的只提示人工确认——过度自动重排会让调度员失去掌控感，也会造成船舶频繁改向。

Q3：船舶成本怎么算进排程？
把「航渡海里 × 单位海里成本 + 船舶日租金 × 占用天数」作为船舶适配度的一部分（航渡越短分越高），即可在打分中隐式优化成本；也可在方案生成后并行给出两套方案（最省时 / 最省钱）供调度员选择。

7、设施运维作业窗口智能排程与船舶调度

一、场景说明#

二、实现流程#

三、接口调用与响应#

3.1 FutureWeather 每设施预报#

3.2 GetFleetShip 运维船队位置#

3.3 PlanRouteByPoint 航渡里程#

3.4 GetSingleETAPrecise 到位时间#

3.5 GetNavWarning 禁航剔除#

四、计算逻辑#

4.1 单工序作业窗口#

4.2 禁航与台风冲突剔除#

4.3 船舶可达性与匹配#

4.4 排程打分与贪心排程#

4.5 预报变更的重排与影响评估#

五、输出的应用形态#

六、数据边界与常见问题#