城轨车辆维保信息化管理系统研究

冯巍 郝伟 郭宗鹏

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东省青岛市 266000）

城市轨道交通拥有高准点率、大运力、高安全性、低噪音污染、低土地占用率、低能耗、低排放等优点，在缓解交通压力、改善居民出行条件等方面具备显著优势。但结合实际调研可以发现，城轨车辆维保工作很容易出现问题，这与爆发式增长的车辆数量、车辆信息管理不当等因素存在直接关联。

1 车辆运维数据收集整理模块设计

对于城轨车辆维保信息化管理系统来说，车辆运维数据收集整理模块属于重要组成部分，因此本节将围绕设计目标、设计思路、具体设计三方面，深入探讨该模块的具体设计。

1.1 设计目标

城轨车辆运维数据包括公共数据、基础数据、质保数据、维保数据共四大类，以维保数据为例，主要包括维保记录、维保工艺文件、修程文件、维保计划，维保记录包括所有维保作业的作业人员信息和作业结果，维保工艺文件包括关键检修内容相关的物料、人员、工具、注意事项等，修程文件包括具体检修标准和检修部件，维保计划指的是车辆进入质保期后的日常检修计划。在城轨车辆维保信息化管理系统的建设中，车辆运维数据收集整理模块属于重要组成部分，该模块需要以重复性和机械性工作减少、数据传递风险控制、管理和工作效率提升为目标，具体需要通过电子数据形式采集运维数据信息，并建立涉及车辆全环节的数据库，建立每一个已知故障的索引，保证故障快速定位参考可基于比对提供，模块还需要量化管理检修人员工作、管理车辆和人员履历、管理检修技术资源、对服务处理流程进行自动跟踪，因此需采用图1 所示的网络布局设计[1]。

图1：网络布局设计

1.2 设计思路

车辆运维数据收集整理模块的设计需结合传统车辆数据汇报方式，围绕以下几方面开展设计：

（1）拆分原有工作表单，对相同数据收集模块进行合并，保证重复录入工作地有效减少；

（2）基于作业电子工单自动更新数据，保证完工记录自动生成，操作人员工作量将有效降低。还应关注电子表格格式统一、数据录入格式相同，可通过下拉选择式录入规避数据混乱和无效数据问题；

（3）基于表单实现自动编号，编号的连续性能够在减少工作量的同时实现；

（4）通过设计电子化工作流程，录入数据后存储数据并实现实时更新，通过第一时间对上传数据查看和审批，即可规避延迟和遗漏问题；

（5）做好各功能模块数据交换，保证多个模块能够随时调用同一数据；

（6）基于使用者要求进行数据的自动调取，业务表单的自动生成也需要设法实现[2]。

1.3 具体设计

主要开发语言选择java，以此降低跨平台开发难度，软件采用B/S 结构设计，可通过在浏览器输入网址使用，同时使用SSM 整合框架作为软件框架，数据库、工作流引擎、可视化数据工具分别选择Oracle、Activiti、ECharts3.0。具体设计将车辆运维数据收集整理模块分为四个子模块，包括公共数据、基础数据、维保、质保。公共数据子模块的功能包括物料管理、工具管理、人员管理，基础数据子模块的功能包括报表模板管理、工作流程管理、安全管理、规章制度、学习文件，维保子模块的功能包括统计报表、生产管理、维保计划管理、工艺文件管理、修程管理，质保子模块的功能包括供应商评价、排班管理、电子报单管理、计划管理、月计划月总结管理、周计划周总结管理、技术通知管理、预验收管理、开箱开口项管理、出厂开口项管理。在上述功能中，电子报单管理功能属于其中关键，该工作需要电子化作业流程中的作业时间、工作内容、作业前准备、车辆号、地点、作业后检查等数据，以此收集和分析数据，有效联动各项重点工作和实际作业内容，作业的可追溯性能够有效提升，开工审核环节的量化也需要得到重视，以此实现作业体系完善。在传统作业流程中，工长或质保主管口头分配作业任务给操作人员，同时记录在作业记录本上，基于自身经验和工艺文件，操作人员负责物料及工具准备，必要时工长会提供指导，作业登记完成后登车作业需要以取得作业许可为前提，互检在完工后进行并做好完工记录填写。对于技术通知的作业内容，如涉及布线或部件更换内容，需围绕“人、机、料、法、环、测”开展检查，以此保证作业要求得到满足，操作人员资质、设备配置情况、工艺用料到位情况、工艺文件编制情况、现场生产安全地图、工序测量能力配置情况均属于检查关键，作业效率提升、资源浪费规避可较好得到保障。电子报单功能还涉及开工审核内容，其属于开工前准备范畴，需围绕“人、机、料、法、环、测”开展逐一确认，具体的检查评估需围绕工序操作人员清单、工序工艺培训、工序工艺装备清单、设备到位情况及状态、物料到货状态、执行文件操作性、施工环境检测记录、工序检验策划文件清单等开展，各类工作进度的集中管理和监控也能够顺利实现[3]。

2 车辆运维数据二次计算模块设计

车辆运维数据二次计算模块同样属于城轨车辆维保信息化管理系统的重要组成部分，为做好该模块设计，应关注三方面要点，包括改进故障处理流程、改进故障数据分析方法、故障分析方法使用步骤。

2.1 改进故障处理流程

城轨车辆维保信息化管理系统设计还需要关注车辆运维数据二次计算模块，该模块需要整理和计算录入的故障数据，通过科学分析，准确判断车辆系统及零部件的具体状态，为车辆维保工作提供依据，降低故障率。需以FMECA 方法为基础，通过故障率曲线图方法和FTA 方法进行改进，改进后所有故障均需要开展故障分析，高危害度零部件判断、检修规程科学调整、故障事前处理、维护计划的针对性制定均可在流程改进后实现。

2.2 改进故障数据分析方法

常用的故障数据分析方法往往无法充分分析利用大量数据，仅能够对车辆状态进行单一方面的判断，数据浪费问题很容易出现，因此必须设法以车辆部件或系统为对象，科学开展故障信息管理和分析挖掘，以此得到更全面、全准确的系统状态，科学制定维修决策，维修成本降低、维护检修工作合理性提升、维修效率提高均可顺利实现，这类要求可通过FMECA 方法基本满足，结合系统间关联性、系统与部件间关联性，通过表格形式展示车辆关键部件危害程度，即可更好预测车辆故障隐患并及时发现各类隐患，但考虑到该方法的应用较为复杂，因此需设法对FMECA 方法进行改进，以此在计算机的支持下，更准确分析车辆故障并验证故障处理措施[4]。

改进后的分析方法主要存在五方面变动：

（1）故障统计步骤。在确定关键零部件和故障严酷度标准值时，新项目充分参考了运营多年老项目数据，单纯依靠经验的主观估计问题得以规避，计算误差能够有效降低；

（2）故障率计算步骤。在应用FMECA 法的过程中，同时绘制部件故障率曲线和故障率计算，最终处理措施制定需结合故障率分析结果和FMECA 法分析结果，有效性更高的处理措施能够顺利获取；

（3）规避遗漏问题。在确定关键零部件危害性前，可结合故障率计算结果和故障统计结果二次修改关键部件；

（4）检修调整评价步骤。在处理措施制定后，对处理措施通过实际数据的计算完成有效性判定，实现风险的多级控制，处理措施效果判断和改进可获得依据；

（5）自动计算。使用人员通过选定里程区间和系统，服务器自动完成各类计算，辅以数据收集整理平台，按模板进行故障等级、故障后果、故障模式、故障零部件、故障组件、故障系统等数据的预先设定，同时进行下拉选择式录入，服务器负责统计分类相应故障模式、相应等级的故障，FMECA 方法应用中的大量故障数据手动分类步骤能够有效省略，工作量降低自然能够顺利实现。通过改进，更加严谨化的故障分析过程能够得到保障，更高可信度的分析结果能够顺利获取，轨道车辆状态真实反映、故障预警和辅助维护作用发挥也将顺利实现。

2.3 故障分析方法使用步骤

在故障数据分析方法改进后，具体使用需要结合城轨车辆关键部件各故障模式存在的不同危害程度，同时与已有维护检修规程进行对比，调整关键部件检修内容和检修频次无法满足城轨车辆性能要求的地方，如缩短维修周期、采取故障后维修、延长维修周期等。使用人员的实际操作和应用FMECA 方法得出结果的准确性均会影响检修计划更改后的有效性，如存在计算结果不够准确的FMECA方法应用，或操作过程中使用人员出现错误判断或失误，检修计划调整错误将出现，不必要维护导致的浪费问题或故障隐患无法得到及时有效维护的情况很容易出现。因此，需结合两种因素，采用两种方式进行针对性解决。

在制定措施过程中，需要做好故障率趋势变化的对比工作，零部件如危害度较低且存在上升的故障率必须予以高度关注，对可能出现的危害度变高情况进行分析，必要时检修作业需要在维护建议到达时进行重点维护或检查。流程改进后还需要做好检修调整评价，考虑到检修工作需要在规定时间内于库内有效、可靠解决系统故障，因此需要首要保证一定运行可用性和可靠性，次要考虑维修的成本或工作量，因此评价系数可定义为：

式中的nC、C、T 分别为统计里程区间内库内故障（影响车辆出库）及正线故障发生次数、评价系数、统计里程区间，T 可取1个D 类检修的周期（40 万km）。检修工作的成效能够通过评价系数C 反映，检修计划更改合理性判断可基于变更前后检修计划的评价系数判断，如检修计划变更前的评价系数更低，则说明存在变更不合理的检修计划，此时影响检修出库和车辆正线运行的故障变多，必须重新调整检修计划。如检修计划变更前后评价系数不变，则需要对比检修总体工作量，如减小意味着变更合理，增加则意味着变更不合理，工作量不变则说明存在无意义变更。如检修计划变更前的评价系数更高，则说明存在变更合理的检修计划，此时影响检修出库和车辆正线运行的故障变少。

3 结论

综上所述，城轨车辆维保信息化管理系统设计需考虑多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的改进故障处理流程、改进故障数据分析方法、故障分析方法使用步骤等内容，则提供了可行性较高的城轨车辆维保信息化管理系统设计路径。为更好开展城轨车辆维保信息化管理，物联网技术的积极应用、标准数据库的科学建设、手持扫描设备的全面配备同样需要得到重视。