基于全寿命周期的铁路装卸设备管理应用设计

朱槿，杨旭，王华伟，司会鹏

(1.中国铁道科学研究院集团有限公司 北京经纬信息技术有限公司，北京 100081；2.中国国家铁路集团有限公司 货运部，北京 100844；3.中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081)

铁路装卸作业是铁路货运生产的基础环节，也是现代物流的重要构成要素。为推进铁路货运装卸生产一体化和服务物流化建设，铁路各货运场站、物流基地的装卸机械化水平不断提升[1]，设备管理方面的不足也逐渐显露。由于全路尚未实施统一技术手段对装卸设备进行数字化管理，设备从投产到报废整个寿命周期中的关键信息采集不够完整全面，数据价值尚未得到充分开发利用，设备综合管理水平有待进一步提升[2]。2022年，中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)组织统建铁路货运生产作业与管控平台，对货运生产各项业务进行全面整合优化[3]。基于该平台，面向全路装卸设备开展全寿命周期数字化管理应用研究建设，为设备科学运用管理与决策分析提供技术支撑。

1 铁路装卸设备管理应用需求分析

目前设备综合管理水平与装卸作业机械化、现代化发展要求存在一定差距，亟需打造装卸设备数字化管理应用，以满足设备运用维护管理业务发展需求[4]。

（1）在各级装卸部门单位建立健全装卸设备台账，实现一台一档，涵盖履历基本信息、技术规格说明和图纸等。通过建立全路统一的应用对全路装卸设备履历档案进行统筹管理，为设备全寿命周期管理提供基础支撑。

（2）加强对装卸设备大中修、技术改造、保养维护、故障处理、封存启封、调拨和报废等业务的信息化监督管理，推进发展以流程为导向的管理模式，通过技术手段提质增效，促进各业务领域协同合作。

（3）打通装卸设备管理与生产作业的信息通道，解决设备利用不均、作业分配不匀、计划安排不周等问题，消除带病作业、超期未修等安全隐患，促使闲置设备或短缺需求及时发现和调配，全面提升设备生产作业质量和运用效率。

（4）充分利用设备全寿命周期数据资源，进行深入挖掘与统计分析，可视化展示各级各单位装卸设备配置运用总体情况，揭示潜在问题、指明管理方向，增强装卸设备数据管理和决策支持能力。

2 铁路装卸设备管理应用功能设计

2.1 功能架构

铁路装卸设备管理应用功能以设备履历为基础，以大中修、技术改造、保养维护、故障处理、设备调拨、封存启封、设备报废为重点，以设备运用监控、作业协同联动、统计分析决策为目标。铁路装卸设备管理应用功能架构如图1所示。

图1 铁路装卸设备管理应用功能架构Fig.1 Functional structure of railway loading and unloading equipment management application

（1）设备监控。实时监控展示管内部分设备的运行状态、联网状态、能耗量、地理定位等技术参数，当设备自检发生故障异常时给予报警提示，增强作业监督管理和人机安全保障。

（2）设备履历。管理管内装卸设备电子履历，维护设备使用单位、产权归属、生产厂家、规格型号等基本信息，查询管理设备各业务事件历史记录。

（3）大中修/技改。对装卸设备大中修、技术改造进行线上流程化管理，提供对设备大修的估算预测及快捷提报功能，支持一键查询掌握今年计划提报及去年计划执行情况。

（4）保养维护。管理查询管内装卸设备保养年计划，支持智能排期、手动排期、批量编制，填记保养月计划开工、竣工、验收的完成情况，对比考察年计划兑现情况。

（5）故障处理。流程化采集故障发生、处理及验收信息，为设备故障历史记录、问题追溯以及统计分析提供基础支撑。

（6）设备调拨。提供设备需求提报、调拨审批确认功能，支持基于设备利用率选择调拨资源，支持根据需求提报智能匹配撮合申请。

（7）封存启封。线上办理封存和启封的申请、审批等手续，支持上传管理资料，生成导出财务固资报表，对于封存的需向质量技术监督局报备的特种设备给予期限提示。

（8）报废管理。对装卸设备的报废申请、审批等步骤进行流程化管理，对历史报废设备提供查询服务，报废设备的历史履历信息及业务事件记录等将归档留存。

（9）特种设备。管理录入管内装卸特种设备的注册登记和检验记录，对新建未登记、检验即将到期或已超期的设备给予自动提示。

（10）统计分析。对管内装卸设备按运用状态、产权归属、单位范围粒度等进行台账统计；基于设备履历和生产作业量，自动生成《铁路货物装卸管理规则》(铁总运〔2017〕168号)运用报表[5]，取代线下人工计算和填报；统计展示管内单位范围内装卸设备在指定时间内各业务的开展情况。

（11）字典管理。将设备产权单位、保养承保单位、故障承修单位等形成字典、统一管理，为其他功能的正常使用提供基础数据。

2.2 功能流程

根据铁路装卸设备大中修、技术改造、保养维护、故障处理、设备调拨、封存启封和设备报废的实际业务流程，将其中主要环节纳入线上流程化管理。各业务事件管理功能流程如下。

（1）大中修/技术改造功能流程。大中修与技术改造功能流程基本相同，大中修/技术改造功能流程图如图2所示。站段提报次年大中修或技术改造计划，铁路局集团公司货运部初审。如果初审及后续审批均通过，当正式计划下达后，铁路局集团公司货运部录入正式计划。当大中修或技术改造完成开工、竣工、验收后，站段或车站可以录入开工、竣工、验收信息，上传附件资料，提交验收审批。根据审批结果，按需进行整改或复验回填。

图2 大中修/技术改造功能流程图Fig.2 Functional flow of overhaul, medium repair, and technical reform

（2）保养维护功能流程。站段编制管理管内路产设备的保养年计划。月计划的实际保养类型可以与年计划中每月的保养类型有所不同。每当月计划完成开工、竣工、验收后，车站可以分别录入开工、竣工、验收信息。保养维护功能流程图如图3所示。

图3 保养维护功能流程图Fig.3 Functional flow of maintenance

（3）故障处理功能流程。根据铁路局集团公司是否设立故障处理统一维保单位，分为以下2种流程。对于未设立统一维保单位的铁路局集团公司，当故障发生后，由车站提请报修，站段审批通过后，车站线下处理，记录处理信息；对于设立统一维保单位的铁路局集团公司，当故障发生后，由车站提请报修，维保单位现场处理完成后，车站回填处理信息。故障处理功能流程图如图4所示。

图4 故障处理功能流程图Fig.4 Functional flow of fault handling

（4）设备调拨功能流程。当设备短缺或富余闲置时，车站可以提报设备调入或调出申请，站段可以在本段内沟通选取适合的具体设备或目标车站作为调入或调出目标。如果站段管内无法满足需求，则可以上报铁路局集团公司，由铁路局集团公司在本局范围内进行匹配。站段或铁路局集团公司批准后，调拨各方车站可以实施调拨并填记信息。设备调拨功能流程图如图5所示。

图5 设备调拨功能流程图Fig.5 Functional flow of equipment transfer

（5）封存启封功能流程。对于长期停用或闲置的装卸设备，车站可以申请封存，站段审批通过后，车站确认实施；当封存设备需要启封时，车站可以向站段申请启封，审批通过后确认实施。封存启封功能流程图如图6所示。

图6 封存启封功能流程图Fig.6 Functional flow of sealing and unsealing

（6）设备报废功能流程。站段可以对满足报废条件的装卸设备向铁路局集团公司提出报废申请，审批通过后实施报废。报废后设备履历及历史事件记录将归档留存。设备报废功能流程图如图7所示。

图7 设备报废功能流程图Fig.7 Functional flow of equipment scrapping

3 铁路装卸设备管理应用关键技术

3.1 设备全寿命周期管理体系

围绕铁路装卸设备建立全方位、全周期、全流程的综合管理体系，为每台设备建立电子履历，通过数据融合对设备全寿命周期中的各主要业务事件信息进行一体化集成和统筹管理[6-7]。对设备履历中静态的基本信息、设备全寿命周期中动态产生的各类事件信息、基础字典信息、用户上传或自动生成的文件等结构化数据及非结构化数据进行数据汇集和预处理，通过数据对齐、校准、清洗、转换等方式进行精加工，实现数据标准化与数据集成，再适当选取数据融合模型，根据不同数据类型和融合目标，采用不同算法将原始数据集融合成更完整、更准确、更高效的数据集。在此基础上，将装卸设备履历基本信息与设备全寿命周期中的各业务事件信息、生产作业信息，通过全路唯一设备编码实现一体化融合集成[8]，实现从设备投产开始直至报废的整个寿命周期的档案化管理，实现业务流程化闭环管理以及设备运用状态在生产作业中的协同联动，实现对设备履历台账和设备运用情况等的可视化分析，为设备运用质量考核评价和设备管理方针制定提供基础数据支撑和辅助决策支持。

3.2 全路唯一编码管理技术

设备编码作为铁路装卸设备在全路范围内的唯一标识，是建立装卸设备全寿命周期管理体系的基础。常见编码方式分为有意义编码、无意义编码、二者结合编码3种方式。有意义编码将设备少量信息编入编码片段，方便直接读码了解其所含信息，但当这些信息改变时，由于编码应保持不变，会造成编码含义与设备信息不一致。无意义编码按一定规则随机生成编码，不会将设备相关信息映射到编码中，有利于缩短编码长度，并具有防伪性强、保密性高的特点，但难以通过直接读码快速获知设备信息。权衡二者优缺点，装卸设备编码采用有意义与无意义相结合的方式。编码长度14位，规则为2位铁路局集团公司码+5位设备类别码+6位流水号+1位校验码。其中，设备类别码可以支持日后推广到其他类别设备；校验码采用模10(Luhn)算法，基于前几位数字生成，用于鉴别校验编码的真实有效性。

3.3 保养智能排期技术

装卸设备保养计划的排期需要根据设备类别、检修计划、历史保养记录等进行综合考虑[9]。当为管内装卸设备编排保养计划时，采用智能手动相结合的方式，可以按需手动编排调整计划，也可以根据各个设备的历史保养记录以及设备类别，自动关联检修计划或检修计划落实情况进行预估排期。已排期的保养计划，在相关检修计划产生变动或检修实施完成时，以及当设备发生调拨、封存或报废时，将进行自动更新或取消排期。综合利用设备全寿命周期各业务数据预估制定和动态调整保养计划，可以降低人工依赖和编排难度，填补人工动态管理的不足，提升保养计划制定的预见性、准确性和科学性。

3.4 调拨智能撮合技术

为优化各站装卸设备配置布局，对于闲置、利用率不高的设备应及时调整调出，对于产能不足、数量短缺的设备应及时提出调入需求。由于全路各设备使用单位大多是自行管理和掌握管内设备台账和运用情况，信息壁垒的存在导致设备需求相互不知晓、沟通不够及时、调动目标不够明朗，不利于充分盘活利用各单位设备资产。对此，基于全寿命周期的铁路装卸设备管理应用为设备使用单位提供调入、调出申请功能，申请提报后对铁路局集团公司下辖的各设备使用单位线上可见，各单位可以根据自身需求，提出所需设备的调出、调入申请。申请先由站段审批处理，站段可以在本段内选择合适的具体某台设备或可调入的目标单位来满足申请。应用智能撮合算法，对本段管内单位提出的含有同类设备的申请提供匹配方案，并动态预览展示匹配对相关申请的影响。站段可以从智能撮合方案中或从管内所有可能目标中选取，也可以上报铁路局集团公司，由铁路局集团公司在本局内进行选择，如前所述。站段或铁路局集团公司确认批准后，调拨各方单位即可导出打印相关报表、开展后续调拨工作。

4 结束语

铁路装卸设备是铁路货运装卸作业的重要基础，构建基于全寿命周期的铁路装卸设备管理应用，对装卸设备实施全方位数字化管理，加强相关数据集成融合与共享运用，有利于提升设备综合管理水平，促进装卸设备管理和货运生产组织向精细化、协同化发展，为装卸作业提质增效，为安全生产增强保障，助力铁路货运加速向现代物流转型、向市场化发展。铁路装卸设备管理应用构建后，随着人工智能、物联网等技术日益发展，下一步应针对设备智能技术应用、数据物联泛化采集等展开深化研究，为增强铁路装卸设备数字化管理提供技术支撑。