北京地鐵設備管理戰略及指標體系建立

顧慶宜 毛 軍

(1.北京市地鐵運營有限公司 北京 100044;2.北京交通大學土木建筑工程學院 北京 100044)

北京地鐵設備管理戰略及指標體系建立

顧慶宜1毛 軍2

(1.北京市地鐵運營有限公司 北京 100044;2.北京交通大學土木建筑工程學院 北京 100044)

以服務于地鐵企業發展戰略為目標，提出地鐵設備管理戰略的構架及具體內容。基于地鐵設備管理戰略，采用平衡計分卡的多維度分析方法，科學地劃分設備管理的客戶、財務、運營和學習成長4個維度，運用設備可靠性、可用性、可維修性和安全性理論，建立北京地鐵設備管理指標體系，并進行新舊指標的對標分析。實踐表明，設備管理指標體系具有完備性、適用性和有效性，與現有北京地鐵綜合質量管理體系密切融合，可為實施企業發展戰略提供科學的保障。

北京地鐵;戰略;設備管理;多維度;指標體系;可靠性;安全性

1 概述

北京地鐵根據城市經濟和社會發展的需求，結合自身的使命和優勢，瞄準世界先進水平，確立了建設平安型地鐵、人文型地鐵、高效型地鐵、節約型地鐵、便捷型地鐵和創新型地鐵，打造國內領先、世界一流地鐵的企業發展戰略。為了適應企業發展戰略和地鐵線路網絡化運營的要求［1-2］，圍繞地鐵發展戰略，建立了完整的地鐵設備管理指標體系，促進地鐵設備管理的標準化、規范化和精細化，從而為實施地鐵設備管理戰略提供科學可靠的支撐。

目前，國內外地鐵行業在設備管理中主要是評估設備的可靠性和安全性。在國際上最具代表性的CoMET(Community of Metros，國際地鐵協會)和MOPES(metro operational performance evaluation system，城市軌道交通運營績效評估體系)［3-6］的地鐵運營管理指標體系中，前者以運營企業業績和運行效率為主要評價指標，沒有直接的設備管理相關指標;后者以地鐵運營的服務性指標為主，僅有引起網絡延誤的事件指標及可靠度指標，與運營設備相關。可見，CoMET和MOPES的指標是從宏觀上評價地鐵運營系統。難以滿足實施設備管理戰略的具體要求。為此，筆者以北京地鐵企業發展戰略為指導，基于設備管理戰略的需求，運用平衡計分卡和 RAMS(reliability，可靠性;availability，可用性;maintainability，可維修性;safety，安全性)管理模式，提出了地鐵設備管理的多維度指標分析方法，初步建立了基于戰略的地鐵系統設備管理指標體系，并在北京地鐵設備管理的實踐中進行了有益的嘗試。

2 北京地鐵系統設備管理戰略與規劃

從企業未來發展的角度看，戰略表現為一種計劃(plan);從企業的發展歷程看，戰略表現為一種模式(pattern);從行業層次看，戰略表現為一種定位(position);從企業層次來看，戰略表現為一種觀念(perspective)和在企業競爭中采用的一種計謀(ploy)。這是關于企業戰略比較全面的看法，即著名的5P模型。借鑒戰略5P模型，根據企業發展戰略和設備管理的環境和條件，確立北京地鐵設備管理戰略，設備管理戰略與企業發展戰略、設備管理指標體系的關系如圖1所示。

圖1 北京地鐵企業戰略、設備管理戰略與指標體系

由圖1可知，地鐵設備是支撐地鐵安全、高效、穩定運營的基礎，也是實現企業戰略的物質條件。圍繞企業發展戰略提出的地鐵設備管理戰略是:建立國內領先、世界一流的設備管理體系，實現安全優先化、動態可靠性、全程標準化、過程價值化、創新全面化、人才專業化6個職能。設備管理戰略是企業發展戰略的重要組成部分，企業發展戰略與設備管理戰略之間、設備管理戰略與設備管理指標體系之間都是動態關聯的。實現企業戰略是最終目標，設備管理戰略是為了更好地動態服務于企業戰略，而指標體系又符合設備管理戰略的需求，支撐其有效地實施。

3 基于設備管理戰略的多維度指標體系

圖1表明，地鐵具有發展迅速、系統眾多、設備龐雜和關聯性強的特點，其設備管理及其量化描述均十分復雜和繁瑣。多維度的分析方法可梳理不同層次的目標要求，獲得設備管理指標體系評價目標及框架;采用RAMS分析方法，綜合設備運行過程的考核要求，可設計具體的管理指標。綜合運用兩種方法，初步構建了較為完整的、有針對性的、專業化的多維度RAMS地鐵設備管理指標體系，簡稱MRAMS指標體系。

3.1 指標體系設計的原則

地鐵設備管理指標體系是針對設備管理和設備技術管理的一套績效量化指標體系。指標體系的建立主要遵從如下SMART設計原則:一是明確的(specific)，績效指標要切中特定的工作目標，與戰略要有重大的相關性，反映比較緊急的改進方向，并且隨情境變化而發生變化;二是可度量的(measurable)，指標具有對標的基準可衡量，績效指標是數量化的或者是行為化的，同時需驗證這些績效指標的數據或信息可以獲取;三是可實現的(attainable)，績效指標在付出努力的情況下可實現;四是現實的(realistic)，績 效指標是實實在在的，是可以證明和觀察得到的，而不是假設的;五是有時限的(timebound)。績效指標中要使用一定的時間單位，這也是關注效率的一種表現。

3.2 指標體系設計的理論基礎

北京地鐵M-RAMS指標體系以地鐵設備管理戰略為指導，引入哈佛商學院的平衡計分卡，結合RAMS模式，形成了北京地鐵設備管理多維度指標分析方法，并以此初步建立了指向“運營維度”的專業性地鐵系統設備管理指標體系。

1)平衡計分卡。它是哈佛商學院卡普蘭教授(Robert S.Kaplan)和諾頓(David P.Norton)共同開發的一種測評體系和戰略管理工具。該體系從財務、顧客、內部流程和學習與發展4個維度對企業和個人進行評價;它強調平衡，注重事前防范而不是事后追查;它以客戶為中心，具有跨職能的能力而不局限于直接控制的領域;它為比較服務質量提供了方法。

2)RAMS管理。RAMS在從對產品的可行性分析到產品報廢的整個生命周期過程中，需要建立可靠性、可用性、可維修性和安全性的論證過程，通過論證建立RAMS要求，并將RAMS參數綜合到要求形成的過程中。

3.3 設備管理指標體系多維度戰略分析

根據北京地鐵設備管理戰略和“為北京地鐵提供安全可靠、穩定高效的設備保障”的使命，從企業發展和設備管理戰略角度建立多維度管理指標體系框架，具體包括客戶、財務、內部運營、學習與成長4個維度，如圖2所示。

圖2 多維度的M-RAMS設備管理指標體系框架

首先，從客戶維度來看，地鐵運營服務的首要目標是滿足不同客戶的需求，如普通地鐵乘客、市政部門和業主單位以及使用單位的滿意度，以此為目標提高客戶的整體滿意度;其次，在財務維度，設備管理要達到合理的財務收支，在滿足客戶滿意的前提下實現效益最大化;第三，在運營維度，對于普通乘客，客用設備是否安全、可用和方便會直接影響乘客的滿意度，繼而推演出運營準時、安全事故、設備可用度和完好率等指標。在服務市政部門和業主單位方面，安全、準時和高效是基本要求，由此引申出安全事故、影響運營5 min延時次數和設備利用率等指標。使用單位對設備運行的要求是能夠可靠地保證生產或應急狀態，設備基本保持穩定且及時維修，于是引申出關鍵設備可靠性、故障率與次數和平均修復時間等指標。在運營維度指標應用方面，分析運營維度指標有助于持續提高設備管理綜合水平。例如完善預防維修計劃，指導日常巡檢和定期檢查等，同時還可以有效輔助技術改造和對備件備品的管理工作。

最后，在學習與成長維度中，根據企業發展及設備管理專業隊伍建設的要求提出了專業人員保有率、員工技能水平和員工滿意度的指標。通過多維度分析發現，提升設備管理綜合水平需要從各方面共同努力，不僅包括企業發展規劃和管理手段革新，還包括運營生產實踐和技術創新及研發等方面。

3.4 設備管理指標設計分析

表1是利用RAMS分析原有指標的情況。在可靠性方面，原有設備指標包括平均故障間隔時間、可靠度和故障率，基本完備。在安全性方面，有危險故障平均間隔時間、危險率和責任事故次數，基本完備。但是在可維修性和可用性方面，原有指標覆蓋范圍為25%。原有指標需要在可用性和可維修性指標方面進行完善，如增加設備可用性指標、平均修復時間和停機時間以及維護維修到位率等指標。

表1 設備管理指標體系RAMS分解

分析發現，原有設備管理指標存在考核片面性問題。以電梯設備和AFC設備為例，原有管理指標使用總線網設備可靠性或完好率描述電梯運行狀態。由于電梯和AFC設備臺數眾多，基數過大，單一設備的故障及其影響僅用原有可靠性指標無法體現;但對于乘客來說，一臺電梯或AFC設備的故障或無法使用將嚴重影響其個體滿意度，因此，應對電梯和AFC等類似設備增加考核指標。可用性指標和關鍵設備平均修復時間指標可以有效補充單一完好率指標的不足。

設備故障原因復雜，影響因素眾多，通過對故障數據統計的關聯因素進行相關性分析，可以深入了解故障原因，獲得故障趨勢，指導設備管理工作。圖3、4是2011年1號線日客運量與設備故障件數的統計曲線。

圖3 1號線日客運量與設備故障件數

圖4 1號線月客運量與設備故障件數

為了更清晰地了解客運量對設備故障的影響因素，對以上統計數據進行相關性分析，分析結果見表2。從表2中可以看到，統計數據顯示的1號線日電梯故障數量與日客運量存在相關性，與AFC故障相關性分析存在一定的相似性;月統計數據的故障數與客運量相關性數值有所升高;統計數據隨機誤差被消除。對于1號線的AFC設備故障數與月客運量相關性分析可以發現，兩者分析結果具有相似性。

3.5 M-RAMS設備管理指標體系構建

設備管理多維度分析為指標體系的建立提供了基本框架。針對具體專業設備設施，通過采用設備健康狀態評估的手段，以設備狀態監測和數據分析為基礎，利用RAMS分析方法，完善原有設備管理指標體系，全面、有效、綜合地梳理設備管理指標，建立M-RAMS的指標體系，包括客戶維度、財務維度、運營維度、學習與成長維度。通過多維度的指標匯總，可以有效保證指標體系的完備性。在運營維度中，通過RAMS分解，建立包括設備可靠性、可用性、可維修性和安全性指標的北京地鐵的M-RAMS設備管理指標體系，相關指標參見表3。

表2 1號線相關性分析結果

表3M-RAMS多維度指標

一般情況下，作為可靠性分析的關鍵指標，設備可靠度是衡量一個設備滿足使用需求的關鍵指標。可靠度原有指標僅使用設備故障時間(t1)與總運行時間(t)的比作為數值，無法體現設備故障率對設備可靠度的影響，因此，在原有指標基礎上進行改進，考慮了故障率(λ)的影響。于是，設備可靠度a可以表達為

式中，g(λ)為故障率影響函數，根據設備故障一般“浴盆”曲線趨勢，g(λ)可以表示為指數函數形式，即

式中，f(λ)為定量的參數關聯性函數，可以通過統計數據的相關性分析獲得具體的函數表達式。由此，就可以建立考慮故障率影響因素的設備可靠度指標。

另外，對于設備失效次數指標，原有指標通過對比最大允許失效次數進行研判，為了補充階梯性的結論分析，這里使用Cp(C為設備失效次數，p為質量控制次數)函數表達判斷結果，即

式中，m和n為失效次數安全評估系數，它們是通過設備故障綜合分析及運營指標要求決定的。對于不同專業設備，安全評估系數會有所不同。

綜上所述，M-RAMS指標體系全面覆蓋了設備可靠性、可用性、可維修性和安全性。針對具體設備運行狀態，可以利用設備健康狀態評估進行設備可靠性管理。

4 M-RAMS指標體系的應用

建立M-RAMS設備管理指標體系對提升設備管理水平具有重要作用，這不僅體現在系統的綜合評價指標上，還體現在它與原有 KPI(key performance indicators，關鍵績效指標)的密切融合。同時，在運營生產中應用該指標體系，可有效提升設備管理技術，打造堅實、可靠的北京地鐵設備系統。

4.1 與現有KPI管理的融合

KPI管理是企業普遍采用的管理手段之一。從戰略規劃分析可以看到，包括CoMET在內的地鐵企業運營管理KPI主要涵蓋顧客、財務、內部流程和成長、學習及創新4個維度。由于M-RAMS設備管理指標體系的出發點就是基于KPI的，因此指標體系與現有KPI管理是緊密結合的，兩者之間存在直接的一一對應關系，通過指標體系指導設備管理工作是對企業管理工作的有效補充。

4.2 指標體系在運營管理過程中的應用建議

M-RAMS設備管理指標體系從多個維度提出了全面的設備管理指標，給出了從發展戰略、企業系統到專業設備的分層次目標。在具體應用時應有針對性地進行專業化分析，對指標體系進行進一步的梳理。第一，以M-RAMS指標體系為基礎，繼續圍繞各設備專業深入細化專業管理指標;第二，建議以指標統計為存量數據資源，依托經驗豐富的設備專業技術隊伍進行數據統計分析，進而挖掘指標體系管理及其在設備健康狀態評價方面的潛力;第三，以安全質量管理矩陣為框架，應用M-RAMS指標體系系統地分析設備可靠性，全面尋找設備運行可靠性的薄弱環節;第四，針對指標體系中的大量數據，建立規范的數據統計管理流程及相應的信息化系統，為數據挖掘奠定基礎。

4.3 基于M-RAMS體系的設備管理技術延伸

M-RAMS設備管理指標體系是可靠性量化分析的基礎。對系統進行可靠性建模，使用故障模式影響和危害性分析(failure mode，effects and criticality analysis，FMECA)，對各運行系統的可靠性進行量化管理。圖5是設備危害度矩陣。通過危害度和嚴酷度分析，找到系統設計的薄弱環節，進行有目標的系統改造，以提高可靠性。

圖5 危害度矩陣示例

M-RAMS設備管理指標體系有助于開展設備管理維修優化，避免欠維修和過維修。通過功能與故障分析，明確故障因素和后果，再用規范化的邏輯判斷方法，確定出預防性對策。在保證安全性和可靠性的前提下，建立以實現維修停機綜合損失最小為優化目標的維修策略。在試驗樣本算例中，通過綜合指標體系中的相關數據進行維修策劃優化，結果如圖6所示。由圖6可見，不同的間隔期對費用和危害度有不同的影響，這也是M-RAMS設備管理指標體系得以使后續的基于可靠性理論的設備管理技術發展的重要方面。

圖6 計劃維修優化算例結果

5 結語

以服務于地鐵企業發展戰略為目的、借鑒戰略5P模型，結合地鐵環境和條件，提出了地鐵設備管理戰略，對建立設備管理指標體系具有指導作用。圍繞地鐵設備管理戰略建立的M-RAMS指標體系具有完備性、適用性和有效性，滿足北京地鐵運營服務多維度的目標指標性需求，為定量化提升可靠性設備管理水平提供了基礎數據，是實施可用性仿真、全壽命周期分析和故障模式趨勢分析等工作的基礎，對持續提高設備管理綜合水平有重要的意義。

［1］謝正光.北京地鐵管理模式分析［J］.中國鐵路，2006(1):21-25.

［2］北京市地鐵運營有限公司.北京市地鐵運營有限公司2009—2015年發展規劃［G］.北京，2009.

［3］Trompet M，Liu X，Graham D J.Development of a key performance indicatortocompareregularityofservice between urban bus operators［R］.Transportation Research Record:Journal of the Transportation Research Board，No 2216，Transportation Research Board ofthe National Academies，Washington，D.C.，2011:33-41.

［4］Harris N，Anderson R J.An international comparison of urban rail boarding and alighting rates［J］.Journal of Rail and Rapid Transit，2007，F(221):45-50.

［5］Allport R J，Anderson R J.Managing strategic risk-the worldwide experience of metros［C］//Proceedings of the Institution of Civil Engineers:Management Procurement and Law.The United Kingdom:ICE Publishing Ltd.，2011，164(4):173-180.

［6］Trompet M，Graham D J.A balanced approach to normalizing bus operational data for performance benchmarking purposes［C］//Proceedings of the 91st Transportation Research Board Annual Meeting.Washington D.C.，2012.

［7］Moubray J.Reliability centered maintenance［M］.2nd ed.U.S.:Industrial Press，1997.

［8］Beehler M E.Reliability centered maintenance for transmission systems［J］.IEEE Trans on Power Delivery，1997，12(2):1023-1028.

［9］趙艷萍，貢文偉.企業設備管理指標體系的設置［J］.機械設計與制造工程，2002，31(1):51-59.

［10］顧政華，李旭宏，朱彥東，等.地鐵運營設備管理維護保養模式的綜合評價［J］.城市軌道交通研究，2004，7(4):39-41.

［11］吳國興.以可靠性為中心的維修技術在地鐵信號系統中的應用［J］.城市軌道交通研究，2007，10(9):41-44.

［12］趙惠祥.城市軌道交通系統的運營安全性與可靠性研究［D］.上海:同濟大學，2006.

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

作者簡介:顧慶宜，男，大學本科，工學學士，副總工程師，設備部部長，教授級高級工程師，從事軌道交通設備管理工作，guqy5920@sina.com

北京市科技計劃課題(Z121100007612006)

(編輯:曹雪明)