动车组运用检修物料清单应用研究

矫 健

（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）

物料清单（BOM，Bill of Material）是描述产品结构的文件，在产品全生命周期的不同阶段，针对不同应用目的，分为设计BOM、工艺BOM、制造BOM等[1]。同一产品的不同BOM间有较强的连续性和一致性，以确保产品生命周期内各部门数据互通、协同工作，提高生产效率[2]。动车组的设计BOM和制造BOM由各主机厂构建和维护。同时，作为动车组检修单位，各主机厂还构建了各自的维修BOM[3]。

中国国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）各铁路局集团公司的动车段、动车运用所负责承担动车组的运营、运用检修和部分高级检修工作[4]。上述单位根据自身应用需求，构建了众多面向特定应用场景的BOM，例如：用于高级修过程管理的高级修BOM；用于物流配送的物流BOM；用于关键配件全生命周期管理的关键配件BOM等[5]。这些BOM独立构建、适用范围窄、关联性低，不同应用和不同单位间难以共享。

为实现国铁集团各单位、各应用场景间的数据贯通，提高动车组运用检修质量和效率，保障动车组运行安全，亟需构建面向动车组运用、检修业务场景的动车组运用检修BOM，实现国铁集团下属各单位的数据一致性，同时，与各主机厂的维修BOM进行关联，为动车组制造、维修数据的贯通提供必要条件。

1 动车组运用检修BOM设计

1.1 逻辑结构

动车组运用检修BOM由零部件分解结构和配置信息组成，其逻辑结构如图1所示。

图1 动车组运用检修BOM逻辑结构

（1）零部件分解结构为树形结构，包括节点信息和位置信息。节点信息用于描述节点对应的零部件的名称和物料信息，包括节点的唯一标识、节点名称和物料标识码；位置信息用于描述节点对应零部件所在的车厢或区域、树形结构中节点与节点间的父子关系、同级节点间的顺序关系、同位置不同物料间的允许安装（简称：允装）关系等。

（2）配置信息是在零部件分解结构之上的附加信息，用于对节点对应的零部件进行说明、分类、设置规则等。配置信息可根据需要不断扩充。

1.2 分解结构树样式

动车组运用检修BOM应能支持零部件数量自动核算、单个零部件信息采集等需求。因此，BOM的零部件分解结构中须包含精确的零部件数量和位置信息。由于不同平台、车型、批次动车组零部件的类型和数量均不相同，因此，动车组运用检修BOM以批次为单位，一个动车组批次对应一棵零部件分解结构树。零部件分解结构树样式如图2所示。

图2 零部件分解结构树样式

结构树的根节点为批次编号，唯一标识一个批次的分解结构；第2级节点为车厢，以车厢编号作为标识；第3级节点为车厢的区域划分，不同车厢采用相同的区域划分方式；第4级节点开始，为各区域下安装的零部件及其逐级分解结构。零部件分解的层级、粒度以动车组运用检修管理的最小颗粒度为依据，不作限定。

1.3 构成项

1.3.1 节点信息

（1） 唯一标识：唯一标识树形结构中的一个节点，采用8位阿拉伯数字表示。

（2） 节点名称：若节点对应的是某一类零部件，可采用零部件的名称表示。若节点对应的是多个零部件的组合体，可采用“XXX装置” “XXX组成”等方式表示，例如：“轮对轴箱组成”。

（3） 物料标识码：唯一标识树形结构中的一种物料，采用12位阿拉伯数字表示，基于零部件的名称、供应商、型号、技术参数、应用特性等信息确定。

1.3.2 位置信息

（1） 辆序：即车厢的顺序号，采用2位阿拉伯数字表示，“01”代表头车，中间车厢按顺序依次递增，“00”代表尾车。

（2） 装车区域：根据动车组运用检修实际环境，将车厢划分为多个区域，便于快速定位零部件。

（3） 层级：节点在树形结构中的层级，采用2位阿拉伯数字表示，根节点的层级是“01”，其他各级节点的层级按顺序依次递增。

（4） 父级节点：节点在树形结构中的上一级节点，采用节点的唯一标识表示。

（5） 位数：树形结构中，某一节点下安装了多个具有相同节点名称的子节点时，用位数唯一标识该节点下的一个安装位置，采用2位阿拉伯数字表示。

（6） 允装标识：标识树形结构中，某一安装位置上可安装多种具有不同物料标识码的零部件。

1.3.3 配置信息

（1） 安装方向说明：对于安装方向敏感的零部件，说明如何确定零部件的正/反向，以及按照从头车到尾车方向，零部件是正向安装还是反向安装。

（2） 图解部件清单：对于需要分解检修的零部件，以爆炸图的方式说明零部件可分解成哪些下级零部件及具体位置。

（3） 统型分类标识：为满足对零部件的多种分类管理需求，可构建多种分类体系，对零部件进行统型分类。每一个分类体系，都可采用一个统型分类标识进行类别划分。

（4） 应用场景标识：标识树形结构中节点的应用场景。通过应用场景标识，可在完整的零部件分解结构树的基础上，生成仅在本应用场景中需要的零部件的分解结构树，提高应用效率。

（5） 故障模式：零部件可能的故障表现形式，故障模式是故障信息采集、处置、统计分析的基础依据，针对每一类零部件分别制定。

（6） 安装规则：零部件装车时的具体要求，包括零部件的供应商、型号、物理/电气技术参数，以及与其他零部件的适配要求等。

1.4 应用视图

动车组运用检修BOM的应用视图是在零部件分解结构基础上，根据特定应用需求，对树形结构进行归并、剪枝后生成的。零部件分解结构树如图3所示。

图3 零部件分解结构树示例

该结构树包含了动车组零部件的数量、位置和允装信息。动车组运用检修BOM的应用视图的生成主要有2种方式。

1.4.1 根据应用场景标识生成

此方式生成的应用视图适用于仅关注部分零部件的组织结构、数量和允装关系的业务场景。例如：动车组运用修和高级修关注的零部件不同，在动车组运用检修BOM的配置信息中，运用修关注的零部件的应用场景标识标注为“运用修”，高级修关注的零部件的应用场景标识标注为“高级修”。2种场景都关注的零部件的应用场景标识标注为“运用修+高级修”。生成运用修应用视图时，按如下步骤进行。

（1）列出应用场景标识标注为“运用修”和“运用修+高级修”的节点，例如，图3中的A、B、D、F、N、G；

（2）根据节点名称清单，找出需要移除的节点，对应图3中的C、H、M、T、R；

（3）遍历需要移除的节点列表，若节点是叶子节点，则在零部件分解结构树中移除该节点，若节点不是叶子节点，则先将节点的所有子节点修改为其父节点的子节点，然后移除该节点；

（4）直至零部件分解结构树中移除了所有需要移除的节点为止。

此方法生成的动车组运用检修BOM的应用视图如图4所示。

图4 根据应用场景标识生成的应用视图

1.4.2 去除数量及允装信息后生成

此类方法生成的动车组运用检修BOM应用视图适用于仅关注零部件的组织结构，不关注数量、允装关系的业务场景。例如，零部件技术手册的配置。具体生成步骤如下。

（1）去除零部件分解结构树中的辆序、数量及允装信息，生成一棵中间树，如图5所示。

图5 去除辆序、数量及允装信息的中间树

（2）在中间树的基础上，逐层遍历，同层级、同名称节点保留一个，其余移除，所有同名节点的子节点均将其父节点修改为保留的节点。直至同层级不存在同名节点为止。

此方法生成的动车组运用检修BOM的应用视图如图6所示。

图6 去除数量和允装信息后生成的应用视图

2 动车组运用检修BOM编制

动车组运用检修BOM以批次为单位组织编制时，先编写某车型下第一个批次的动车组运用检修BOM。由于同车型各批次动车组存在演进关系，一个批次动车组运用检修BOM的编写，可通过在前一个批次的基础上，标注新增、删除、修改的节点及对应配置信息的方式完成。这种模式既能快速生成新的批次，最大限度保障批次间数据的一致性，又保留了动车组批次间的演进规律信息。

根据动车组运用检修BOM的逻辑结构，编制的内容包括节点信息、位置信息和配置信息。节点信息和位置信息一经发布，不再变更。配置信息是扩展的、个性化的，可根据需要修改完善。节点信息和位置信息在编制过程中应遵循以下原则。

2.1 同供应商一致性原则

同供应商、同型号的同类零部件在所有动车组运用检修BOM的结构树中使用相同的节点名称和分解结构。避免同一供应商、同一型号的零部件在不同车型、批次动车组上装用时，出现不同名称、不同分解结构的情况。

2.2 同类一致性原则

同供应商不同型号或不同供应商的同类零部件在动车组运用检修BOM的所有结构树中尽量使用相同的节点名称。最大限度降低动车组运用维修BOM的复杂度，进而降低管理成本。

2.3 节点命名原则

节点的命名应尽量遵循作业人员的使用习惯，采用通俗的名称，避免出现过于学术化的生僻名称。例如，节点名称中不应包含零部件供应商、型号、技术参数、应用特性等信息，这些信息在物料标识码中体现；节点名称中不应包含位置信息，位置信息在零部件分解结构中体现。

2.4 零部件分解原则

动车组零部件分解时，应按照实际更换、检修的管理粒度，将零部件分解为若干个可整体更换、送修的部分。按此原则逐级分解至最小检修单元。分解过程中，应尽量减少逻辑上的总成节点的数量，避免出现过多层级。

3 动车组运用检修BOM变更

动车组的源头质量问题整治、加装改造、软件升级等业务会导致动车组运用检修BOM的变更。按变更内容划分，可分为结构变更和配置变更。其中，结构变更指在零部件分解结构树中增加、删除节点，调整节点的父级节点；配置变更指增加、删除、修改节点的配置信息。上述2类变更均可导致各应用视图的变更。对动车组运用检修BOM变更进行版本管理是其应用的基础[6]。

BOM动车组运用检修变更发生后，原版本应完整保存，不再允许修改，同时，生成具有完整零部件分解结构和配置信息的新版本，并记录变更内容。若变更导致了应用视图的变更，应采用同样的策略，完整保存原应用视图，同时生成新版本应用视图。

由于动车组数量多，动车组运用检修BOM变更的周期较长。同一时刻，会存在同批次、不同动车组应用不同版本的情况。通过指定使用的版本号可有效解决变更前后数据不一致的问题。

4 动车组运用检修BOM应用

动车组运用检修BOM主要有以下几个方面的应用。

4.1 辅助检修作业

利用其中的零部件装配结构信息辅助开展各项运用检修作业。

4.1.1 检修计划编制

动车组运用检修BOM中包含了各级零部件的装配关系，既有的动车组管理信息系统的检修计划编制子系统基于不同检修项目的工艺流程和动车组运用检修BOM中的零部件装配关系，可自动核算需要检修的零部件的数量、时间、工种，并结合既有项目的完成情况，实现检修计划的自动编制。

4.1.2 物流仓储

动车组管理信息系统的物流管理子系统根据检修规程、计划和动车组运用检修BOM中的零部件装配关系，可自动核算检修过程中需要的各类工具、备品、辅料的数量[7-8]，实现物流配送计划的自动编制。基于物流计划和当前库存情况，实现对库存备品、辅料的余量预警和采购订单的自动生成。

4.1.3 自动配台

动车组管理信息系统的检修过程管理子系统基于动车组运用检修BOM中的零部件装配关系（允装零部件的供应商、型号、技术参数等）和安装规则，可自动从备品中找出符合安装要求的零部件，并进行配台。例如：动车组高级检修过程中，自动找出满足同厂商、同轴轮径差、同转向架轮径差、同车厢轮径差在限度范围内的轮对，确定其装车位置。

4.2 数据串联

利用其中的零部件信息进行各业务场景下的数据串联。

动车组运用检修BOM中的零部件基础信息，例如零部件名称、供应商、型号等，可作为零部件全生命周期主数据，应用在动车组故障预测与健康管理系统的报警模型设计、检修项目配置、技术手册配置、故障信息采集、履历信息采集等众多业务场景中，实现各业务场景中零部件基础信息的一致性，进而实现各业务场景数据的串联。以“轮对”为例，在不同单位、不同业务场景下，可能存在“轮对”“轮对组成”“轮对轴箱组成”“轮对轴箱装置”等不同名称。若各单位、各业务模块统一采用运用检修BOM中的名称，即可避免出现“轮对”报警模型报警后，无法用“轮对轴箱装置”的应急处置手册进行处置，以及无法用“轮对轴箱组成”的检修项目安排检修的问题。

4.3 信息采集

利用其中的零部件进行各业务场景下的信息采集。

动车组运用检修BOM中的零部件是信息采集的主体，根据信息采集的颗粒度，可将零部件分为2类：

（1）采集时需要精确到某一个零部件，此类零部件须具备区别于其他零部件的唯一的身份标识，例如产品序列号；

（2）采集时只需要精确到零部件的供应商或型号、批次等，此类零部件须具备区别于其他类别零部件的身份标识。基于运用检修BOM中的零部件进行信息采集，可利用零部件的身份标识实现各业务场景下零部件数据的贯通，为开展数据整合应用和数据分析提供支撑。

5 结束语

本文提出的动车组运用检修BOM已在动车组管理信息系统中集成应用，有效提高了动车组运用检修效率，为开展动车组修程修制优化提供了数据支撑。

动车组运用检修BOM逻辑结构以批次为单位组织，通过生成应用视图的方式，在满足不同业务场景需求的同时，又保证了底层数据的一致性。为开展全谱系动车组运用检修BOM编制工作提供了参考。