北京地铁设备管理战略及指标体系建立

顾庆宜 毛 军

(1.北京市地铁运营有限公司 北京 100044;2.北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044)

北京地铁设备管理战略及指标体系建立

顾庆宜1毛 军2

(1.北京市地铁运营有限公司 北京 100044;2.北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044)

以服务于地铁企业发展战略为目标，提出地铁设备管理战略的构架及具体内容。基于地铁设备管理战略，采用平衡计分卡的多维度分析方法，科学地划分设备管理的客户、财务、运营和学习成长4个维度，运用设备可靠性、可用性、可维修性和安全性理论，建立北京地铁设备管理指标体系，并进行新旧指标的对标分析。实践表明，设备管理指标体系具有完备性、适用性和有效性，与现有北京地铁综合质量管理体系密切融合，可为实施企业发展战略提供科学的保障。

北京地铁;战略;设备管理;多维度;指标体系;可靠性;安全性

1 概述

北京地铁根据城市经济和社会发展的需求，结合自身的使命和优势，瞄准世界先进水平，确立了建设平安型地铁、人文型地铁、高效型地铁、节约型地铁、便捷型地铁和创新型地铁，打造国内领先、世界一流地铁的企业发展战略。为了适应企业发展战略和地铁线路网络化运营的要求［1-2］，围绕地铁发展战略，建立了完整的地铁设备管理指标体系，促进地铁设备管理的标准化、规范化和精细化，从而为实施地铁设备管理战略提供科学可靠的支撑。

目前，国内外地铁行业在设备管理中主要是评估设备的可靠性和安全性。在国际上最具代表性的CoMET(Community of Metros，国际地铁协会)和MOPES(metro operational performance evaluation system，城市轨道交通运营绩效评估体系)［3-6］的地铁运营管理指标体系中，前者以运营企业业绩和运行效率为主要评价指标，没有直接的设备管理相关指标;后者以地铁运营的服务性指标为主，仅有引起网络延误的事件指标及可靠度指标，与运营设备相关。可见，CoMET和MOPES的指标是从宏观上评价地铁运营系统。难以满足实施设备管理战略的具体要求。为此，笔者以北京地铁企业发展战略为指导，基于设备管理战略的需求，运用平衡计分卡和 RAMS(reliability，可靠性;availability，可用性;maintainability，可维修性;safety，安全性)管理模式，提出了地铁设备管理的多维度指标分析方法，初步建立了基于战略的地铁系统设备管理指标体系，并在北京地铁设备管理的实践中进行了有益的尝试。

2 北京地铁系统设备管理战略与规划

从企业未来发展的角度看，战略表现为一种计划(plan);从企业的发展历程看，战略表现为一种模式(pattern);从行业层次看，战略表现为一种定位(position);从企业层次来看，战略表现为一种观念(perspective)和在企业竞争中采用的一种计谋(ploy)。这是关于企业战略比较全面的看法，即著名的5P模型。借鉴战略5P模型，根据企业发展战略和设备管理的环境和条件，确立北京地铁设备管理战略，设备管理战略与企业发展战略、设备管理指标体系的关系如图1所示。

图1 北京地铁企业战略、设备管理战略与指标体系

由图1可知，地铁设备是支撑地铁安全、高效、稳定运营的基础，也是实现企业战略的物质条件。围绕企业发展战略提出的地铁设备管理战略是:建立国内领先、世界一流的设备管理体系，实现安全优先化、动态可靠性、全程标准化、过程价值化、创新全面化、人才专业化6个职能。设备管理战略是企业发展战略的重要组成部分，企业发展战略与设备管理战略之间、设备管理战略与设备管理指标体系之间都是动态关联的。实现企业战略是最终目标，设备管理战略是为了更好地动态服务于企业战略，而指标体系又符合设备管理战略的需求，支撑其有效地实施。

3 基于设备管理战略的多维度指标体系

图1表明，地铁具有发展迅速、系统众多、设备庞杂和关联性强的特点，其设备管理及其量化描述均十分复杂和繁琐。多维度的分析方法可梳理不同层次的目标要求，获得设备管理指标体系评价目标及框架;采用RAMS分析方法，综合设备运行过程的考核要求，可设计具体的管理指标。综合运用两种方法，初步构建了较为完整的、有针对性的、专业化的多维度RAMS地铁设备管理指标体系，简称MRAMS指标体系。

3.1 指标体系设计的原则

地铁设备管理指标体系是针对设备管理和设备技术管理的一套绩效量化指标体系。指标体系的建立主要遵从如下SMART设计原则:一是明确的(specific)，绩效指标要切中特定的工作目标，与战略要有重大的相关性，反映比较紧急的改进方向，并且随情境变化而发生变化;二是可度量的(measurable)，指标具有对标的基准可衡量，绩效指标是数量化的或者是行为化的，同时需验证这些绩效指标的数据或信息可以获取;三是可实现的(attainable)，绩效指标在付出努力的情况下可实现;四是现实的(realistic)，绩 效指标是实实在在的，是可以证明和观察得到的，而不是假设的;五是有时限的(timebound)。绩效指标中要使用一定的时间单位，这也是关注效率的一种表现。

3.2 指标体系设计的理论基础

北京地铁M-RAMS指标体系以地铁设备管理战略为指导，引入哈佛商学院的平衡计分卡，结合RAMS模式，形成了北京地铁设备管理多维度指标分析方法，并以此初步建立了指向“运营维度”的专业性地铁系统设备管理指标体系。

1)平衡计分卡。它是哈佛商学院卡普兰教授(Robert S.Kaplan)和诺顿(David P.Norton)共同开发的一种测评体系和战略管理工具。该体系从财务、顾客、内部流程和学习与发展4个维度对企业和个人进行评价;它强调平衡，注重事前防范而不是事后追查;它以客户为中心，具有跨职能的能力而不局限于直接控制的领域;它为比较服务质量提供了方法。

2)RAMS管理。RAMS在从对产品的可行性分析到产品报废的整个生命周期过程中，需要建立可靠性、可用性、可维修性和安全性的论证过程，通过论证建立RAMS要求，并将RAMS参数综合到要求形成的过程中。

3.3 设备管理指标体系多维度战略分析

根据北京地铁设备管理战略和“为北京地铁提供安全可靠、稳定高效的设备保障”的使命，从企业发展和设备管理战略角度建立多维度管理指标体系框架，具体包括客户、财务、内部运营、学习与成长4个维度，如图2所示。

图2 多维度的M-RAMS设备管理指标体系框架

首先，从客户维度来看，地铁运营服务的首要目标是满足不同客户的需求，如普通地铁乘客、市政部门和业主单位以及使用单位的满意度，以此为目标提高客户的整体满意度;其次，在财务维度，设备管理要达到合理的财务收支，在满足客户满意的前提下实现效益最大化;第三，在运营维度，对于普通乘客，客用设备是否安全、可用和方便会直接影响乘客的满意度，继而推演出运营准时、安全事故、设备可用度和完好率等指标。在服务市政部门和业主单位方面，安全、准时和高效是基本要求，由此引申出安全事故、影响运营5 min延时次数和设备利用率等指标。使用单位对设备运行的要求是能够可靠地保证生产或应急状态，设备基本保持稳定且及时维修，于是引申出关键设备可靠性、故障率与次数和平均修复时间等指标。在运营维度指标应用方面，分析运营维度指标有助于持续提高设备管理综合水平。例如完善预防维修计划，指导日常巡检和定期检查等，同时还可以有效辅助技术改造和对备件备品的管理工作。

最后，在学习与成长维度中，根据企业发展及设备管理专业队伍建设的要求提出了专业人员保有率、员工技能水平和员工满意度的指标。通过多维度分析发现，提升设备管理综合水平需要从各方面共同努力，不仅包括企业发展规划和管理手段革新，还包括运营生产实践和技术创新及研发等方面。

3.4 设备管理指标设计分析

表1是利用RAMS分析原有指标的情况。在可靠性方面，原有设备指标包括平均故障间隔时间、可靠度和故障率，基本完备。在安全性方面，有危险故障平均间隔时间、危险率和责任事故次数，基本完备。但是在可维修性和可用性方面，原有指标覆盖范围为25%。原有指标需要在可用性和可维修性指标方面进行完善，如增加设备可用性指标、平均修复时间和停机时间以及维护维修到位率等指标。

表1 设备管理指标体系RAMS分解

分析发现，原有设备管理指标存在考核片面性问题。以电梯设备和AFC设备为例，原有管理指标使用总线网设备可靠性或完好率描述电梯运行状态。由于电梯和AFC设备台数众多，基数过大，单一设备的故障及其影响仅用原有可靠性指标无法体现;但对于乘客来说，一台电梯或AFC设备的故障或无法使用将严重影响其个体满意度，因此，应对电梯和AFC等类似设备增加考核指标。可用性指标和关键设备平均修复时间指标可以有效补充单一完好率指标的不足。

设备故障原因复杂，影响因素众多，通过对故障数据统计的关联因素进行相关性分析，可以深入了解故障原因，获得故障趋势，指导设备管理工作。图3、4是2011年1号线日客运量与设备故障件数的统计曲线。

图3 1号线日客运量与设备故障件数

图4 1号线月客运量与设备故障件数

为了更清晰地了解客运量对设备故障的影响因素，对以上统计数据进行相关性分析，分析结果见表2。从表2中可以看到，统计数据显示的1号线日电梯故障数量与日客运量存在相关性，与AFC故障相关性分析存在一定的相似性;月统计数据的故障数与客运量相关性数值有所升高;统计数据随机误差被消除。对于1号线的AFC设备故障数与月客运量相关性分析可以发现，两者分析结果具有相似性。

3.5 M-RAMS设备管理指标体系构建

设备管理多维度分析为指标体系的建立提供了基本框架。针对具体专业设备设施，通过采用设备健康状态评估的手段，以设备状态监测和数据分析为基础，利用RAMS分析方法，完善原有设备管理指标体系，全面、有效、综合地梳理设备管理指标，建立M-RAMS的指标体系，包括客户维度、财务维度、运营维度、学习与成长维度。通过多维度的指标汇总，可以有效保证指标体系的完备性。在运营维度中，通过RAMS分解，建立包括设备可靠性、可用性、可维修性和安全性指标的北京地铁的M-RAMS设备管理指标体系，相关指标参见表3。

表2 1号线相关性分析结果

表3M-RAMS多维度指标

一般情况下，作为可靠性分析的关键指标，设备可靠度是衡量一个设备满足使用需求的关键指标。可靠度原有指标仅使用设备故障时间(t1)与总运行时间(t)的比作为数值，无法体现设备故障率对设备可靠度的影响，因此，在原有指标基础上进行改进，考虑了故障率(λ)的影响。于是，设备可靠度a可以表达为

式中，g(λ)为故障率影响函数，根据设备故障一般“浴盆”曲线趋势，g(λ)可以表示为指数函数形式，即

式中，f(λ)为定量的参数关联性函数，可以通过统计数据的相关性分析获得具体的函数表达式。由此，就可以建立考虑故障率影响因素的设备可靠度指标。

另外，对于设备失效次数指标，原有指标通过对比最大允许失效次数进行研判，为了补充阶梯性的结论分析，这里使用Cp(C为设备失效次数，p为质量控制次数)函数表达判断结果，即

式中，m和n为失效次数安全评估系数，它们是通过设备故障综合分析及运营指标要求决定的。对于不同专业设备，安全评估系数会有所不同。

综上所述，M-RAMS指标体系全面覆盖了设备可靠性、可用性、可维修性和安全性。针对具体设备运行状态，可以利用设备健康状态评估进行设备可靠性管理。

4 M-RAMS指标体系的应用

建立M-RAMS设备管理指标体系对提升设备管理水平具有重要作用，这不仅体现在系统的综合评价指标上，还体现在它与原有 KPI(key performance indicators，关键绩效指标)的密切融合。同时，在运营生产中应用该指标体系，可有效提升设备管理技术，打造坚实、可靠的北京地铁设备系统。

4.1 与现有KPI管理的融合

KPI管理是企业普遍采用的管理手段之一。从战略规划分析可以看到，包括CoMET在内的地铁企业运营管理KPI主要涵盖顾客、财务、内部流程和成长、学习及创新4个维度。由于M-RAMS设备管理指标体系的出发点就是基于KPI的，因此指标体系与现有KPI管理是紧密结合的，两者之间存在直接的一一对应关系，通过指标体系指导设备管理工作是对企业管理工作的有效补充。

4.2 指标体系在运营管理过程中的应用建议

M-RAMS设备管理指标体系从多个维度提出了全面的设备管理指标，给出了从发展战略、企业系统到专业设备的分层次目标。在具体应用时应有针对性地进行专业化分析，对指标体系进行进一步的梳理。第一，以M-RAMS指标体系为基础，继续围绕各设备专业深入细化专业管理指标;第二，建议以指标统计为存量数据资源，依托经验丰富的设备专业技术队伍进行数据统计分析，进而挖掘指标体系管理及其在设备健康状态评价方面的潜力;第三，以安全质量管理矩阵为框架，应用M-RAMS指标体系系统地分析设备可靠性，全面寻找设备运行可靠性的薄弱环节;第四，针对指标体系中的大量数据，建立规范的数据统计管理流程及相应的信息化系统，为数据挖掘奠定基础。

4.3 基于M-RAMS体系的设备管理技术延伸

M-RAMS设备管理指标体系是可靠性量化分析的基础。对系统进行可靠性建模，使用故障模式影响和危害性分析(failure mode，effects and criticality analysis，FMECA)，对各运行系统的可靠性进行量化管理。图5是设备危害度矩阵。通过危害度和严酷度分析，找到系统设计的薄弱环节，进行有目标的系统改造，以提高可靠性。

图5 危害度矩阵示例

M-RAMS设备管理指标体系有助于开展设备管理维修优化，避免欠维修和过维修。通过功能与故障分析，明确故障因素和后果，再用规范化的逻辑判断方法，确定出预防性对策。在保证安全性和可靠性的前提下，建立以实现维修停机综合损失最小为优化目标的维修策略。在试验样本算例中，通过综合指标体系中的相关数据进行维修策划优化，结果如图6所示。由图6可见，不同的间隔期对费用和危害度有不同的影响，这也是M-RAMS设备管理指标体系得以使后续的基于可靠性理论的设备管理技术发展的重要方面。

图6 计划维修优化算例结果

5 结语

以服务于地铁企业发展战略为目的、借鉴战略5P模型，结合地铁环境和条件，提出了地铁设备管理战略，对建立设备管理指标体系具有指导作用。围绕地铁设备管理战略建立的M-RAMS指标体系具有完备性、适用性和有效性，满足北京地铁运营服务多维度的目标指标性需求，为定量化提升可靠性设备管理水平提供了基础数据，是实施可用性仿真、全寿命周期分析和故障模式趋势分析等工作的基础，对持续提高设备管理综合水平有重要的意义。

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Equipment Management Strategies and Index System Establishment for Beijing Subway

Gu Qingyi1Mao Jun2
(1.Beijing Mass Transit Railway Operation Corp.，Beijing 100044;2.School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044)

Abstract:In order to achieve the enterprise development strategic goal of Beijing metro，framework and specific content of equipment management strategies were suggested.Based on themetro equipmentmanagementstrategies，equipment management is dividedintofourdimensions:customer，finance，operation and learning for growth，by using the method of multiple dimensional analysis of balanced scorecard.Equipment reliability，availability，maintainability and safety theory was used to establish the index system of Beijing metro equipment management.The new indexes and the old indexes were analyzed.Practice in Beijing metro indicated that the new index system has the characteristics of completeness，suitability and effectiveness，closely integrated with Beijing metro complex quality management system.The new index system can provide scientific guarantee for the development strategy of the enterprise.

Key words:Beijing metro;strategy;equipment management;multiple dimensional;index system;safety;reliability

U231;TH6;TB497

A

1672-6073(2013)06-0037-06

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.06.010

收稿日期:2013-06-07

2013-08-09

作者简介:顾庆宜，男，大学本科，工学学士，副总工程师，设备部部长，教授级高级工程师，从事轨道交通设备管理工作，guqy5920@sina.com

北京市科技计划课题(Z121100007612006)

(编辑:曹雪明)