技術狀態管理在軌道交通車輛全生命周期中的應用

（中車長春軌道客車股份有限公司研發綜合管理部，130062，長春∥高級工程師）

技術狀態管理在軌道交通車輛全生命周期中的應用

孫維有

（中車長春軌道客車股份有限公司研發綜合管理部，130062，長春∥高級工程師）

針對軌道交通車輛技術狀態管理的功能、過程、應用情況及存在的問題，從所涉及的內容和方法上進行了分析研究，并結合實際情況提出了技術狀態管理在軌道交通車輛全生命周期中的應用方案。研究結果可為軌道交通車輛全生命周期技術狀態管理的推廣實施提供參考。

軌道交通車輛；全生命周期；技術狀態管理

Author′saddressCRRC Changchun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

軌道交通車輛，尤其是高速動車組，由于高度的技術集成，使得其構造極其復雜。因此，從設計、制造到運營和維修保養的整個生命周期，其技術狀態及信息都需要能夠得到有效地控制、記錄及追溯，這對于保證車輛具有20～30年的安全運營期是至關重要的。

傳統的管理方法已經不能滿足高復雜性、長壽命產品的管理需要，引入技術狀態管理方法已經成為必然選擇，特別是國際鐵路行業標準（IRIS）已將技術狀態管理（配置管理）納為強制執行條款，作為國際鐵路行業準入資質的認證。

1 技術狀態管理

1．1 技術狀態管理功能

技術狀態管理也稱配置管理，是根據產品的要求、設計與使用信息來建立和維護產品的性能、功能及物理屬性的連貫性管理過程，并貫穿整個產品的生命周期。技術狀態管理功能可以簡單概括為識別想要達到的技術狀態，并去控制達到它。具體可以歸結為以下4點：①明確要求是什么；②達到要求的方法是什么；③當前的狀態是什么；④要求達到沒有。技術狀態管理功能可以用圖1表述。

圖1 技術狀態管理的功能

1．2 技術狀態管理過程

技術狀態管理主要遵循以下過程。

（1）技術狀態標識：識別出哪些項點要納入技術狀態管理，即解決“要求是什么”。

（2）技術狀態控制：對于識別出的技術狀態項點進行控制，保證其符合要求，即解決“達到要求的方法是什么”。

（3）技術狀態記實：對各技術狀態項點進行狀態記錄和報告，確保每個相關的人都能及時獲得準確的狀態信息，即解決“當前的狀態是什么”。

（4）技術狀態審核：對技術狀態標識、技術狀態控制、技術狀態記實等過程進行監督檢查，以確保重要項點都識別了、得到有效控制了、進行詳細記錄和報告了，即確保要求到位了、控制到位了、記錄到位了，解決“要求達到沒有”。

技術狀態管理過程如圖2所示。

圖2 技術狀態管理的過程

2 國內軌道交通車輛技術狀態管理應用現狀及存在問題

國內軌道交通車輛制造企業為了走入國際市場，近年來開始引入技術狀態管理，并進行IRIS認證。但由于起步較晚，技術狀態管理的應用也比較膚淺、局限，還不夠系統，主要存在以下問題：

（1）技術狀態管理體系不健全。技術狀態管理工作雖或多或少都在開展，但未能按照標準要求建立一個完整的體系并系統地實施。

（2）車輛及其零部件的各種技術狀態信息（如圖紙、技術文件、軟件信息，版本、變更信息，車輛、物料信息，運營信息，檢修信息等）之間比較分散，存儲在各自的管理系統中，沒有進行有效整合，缺乏互聯共享，導致信息檢索困難，不能為車輛運維檢修提供有效支撐。

（3）車輛技術狀態信息在車輛全生命周期各階段（如設計制造、運營維護、檢修等階段）相對獨立，車輛制造企業與用戶及供應商之間的信息傳遞不及時，沒有形成信息共享，導致各相關方信息不全面或不準確，更新不及時，這對車輛運營安全造成不利影響。

3 技術狀態管理應用

3．1 技術狀態管理體系的建立

根據技術狀態管理相關標準，結合軌道交通車輛的產品結構和全生命周期過程，建立符合技術狀態標識、控制、記實、審核等要求的，并涵蓋車輛設計、制造、運營、檢修等全過程的管理體系，主要內容包括：圖紙和技術文件的版本變更管理、零部件的批次與序列號管理、車輛軟件的版本管理、零部件的技術匹配管理等。各項管理過程應遵循計劃—實施—檢查—處理（PDCA）原則進行閉環管理。

3．1．1 技術狀態標識

首先要確定車輛的產品配置結構，按照車輛物料清單（BOM）展開，逐層搭建產品配置結構樹（各節點即技術狀態項點），原則上要分解到最小可更換單元。產品配置結構可以按車輛分部位搭建。對于采購零部件，可以單獨搭建產品配置結構樹，也可以納入上級產品配置結構樹。

根據軌道交通車輛的特點，應在產品結構樹中標識以下信息，以便對其進行技術狀態控制和記實：①是否需要進行批次管理；②是否需要進行序列號管理；③是否涉及車輛軟件；④是否涉及技術匹配。

通過以上標識，可以從產品配置結構樹中導出以下清單，進行專項技術狀態管理：①批次管理零部件清單；②序列號管理零部件清單；③車輛軟件清單；④技術匹配零部件清單。

3．1．2 技術狀態控制與記實

3．1．2．1 圖紙與技術文件版本管理

按照車輛產品配置結構樹，將各技術狀態項點的圖紙、技術文件相關聯，建立產品配置基線。初始產品配置基線的版本可以定義為“0”，初始圖紙與技術文件的版本可以定義為“A”。

按照所使用系統的不同，圖紙與技術文件的版本管理可以有分階段升級和即改即升級兩種方式。

對于分階段升級方式，應根據車輛制造的批量、變更情況及生產周期，定義階段升級節點計劃，原則上“試制結束”和“車輛全部交付”節點應進行階段升級。在實際生產過程中，如果批量比較大，可以分小批量進行階段升級。另外，也可以在工程變更達到一定數量時進行階段升級。每次階段升級，需要升級產品的配置基線。由于是分階段升級，所以在下一次階段升級前，生產現場要及時對圖紙和技術文件按照工程變更進行簽字更改。為了便于階段升級，應在產品配置基線中實時記錄每次變更日期、變更號、變更項、物料號、變更版本、執行車輛，以防止下次階段升級時有所遺漏。

對于即改即升級方式，應注意更改和升級之間的時間差不能太長，否則容易影響現場生產。另外，由于變更升級的數量越來越多，哪些車輛執行哪些版本的圖紙和技術文件，以及執行哪些變更就很難隨時說清楚，所以必須進行及時記錄。一種方法是采用手工匯總，即按照產品配置基線，在每個技術狀態項點對應的圖紙和技術文件后，詳細記錄每次變更的日期、變更號、變更版本號、執行車輛；另一種方法是通過系統自動記錄，即產品配置基線與變更系統自動關聯，每次變更時詳細記錄變更日期、變更號、變更項、物料號、變更版本、執行車輛，變更發布后由系統自動更新到產品配置基線中，實現實時互動。

通過實時的變更記錄，可以隨時掌握所有車輛和所有物料的文件何時做了哪些變更，目前執行哪個版本，以防止執行錯誤。

3．1．2．2 工程變更管理

（1）問題的提出與原因分析：在發布變更之前，首先要詳細記錄問題現象，并進行原因分析，將其與之后的變更進行關聯，其目的一是為了給變更方案提供有效數據，二是為了進行知識積累，提升設計水平。

（2）影響對象評估：列出所有的影響對象，并逐一進行評估，確保有針對性地制定變更方案，并保證變更方案的全面性。

（3）變更方案驗證：為保證變更方案的有效性和可執行性，必須進行有效性與可行性驗證。

（4）執行范圍與執行單位確定：要準確確定變更執行車輛范圍與執行單位，并完成傳達與簽收。

（5）變更的閉環管理：變更的閉環管理對于保證車輛的技術狀態尤為重要。為實現變更閉環管理，要保證所有應執行范圍與應執行單位都嚴格執行變更，在整個變更完成后才能實施變更關閉。

一種方法是通過手動表格匯總的方式關閉。將執行范圍與執行單位做成二維表，對每個交叉點單元格進行關閉，所有交叉點單元格關閉后整個變更即關閉。另一種方法是通過變更系統實現。在系統中定義執行范圍與執行單位，每次執行完畢后即時在系統中進行關閉，全部執行完后由系統自動關閉，同時在系統中開發自動統計匯總程序，用于實時跟蹤匯總。更好的方法是通過變更系統自動生成變更條形碼或二維碼，生產現場每次執行完后直接掃碼進行關閉。

3．1．2．3 批次管理與序列號管理

批次管理是為了實現同一批次零部件的追溯性管理，序列號管理是為了實現單一零部件的精準追溯性管理。零部件的批次管理與序列號管理需要在設計、制造、質檢、發運、裝配、運營、維修等各個環節的所有記錄中進行序列號記錄，以保證實現可追溯性。批次管理與序列號管理的過程為：零部件范圍確定，批次號及序列號編碼規則定義，批次號及序列號標識，批次號及序列號裝配記錄。

對于批次號與序列號的標識，可以根據零部件的結構和特性采取以下幾種標識方法：鑄字、鋼印刻打、激光刻打、條形碼、二維碼、電子標簽等。任何一種標識方法，均要保證序列號標識的永久性和可識別性。為了便于識別與記錄，可以使用條形碼、二維碼、電子標簽等方式，通過掃描設備讀取和記錄。

為了便于批次號與序列號追溯，可將批次號與序列號納入系統管理，即零部件的清單發布、安裝記錄、更換記錄都同步記錄在系統中。

3．1．2．4 車輛軟件版本管理

車輛軟件版本管理過程為：確定車輛軟件清單及版本，車輛軟件安裝及記錄，車輛軟件變更升級記錄。

為了便于車輛軟件版本管理，應定義整車級的車輛軟件版本，起始版本可以稱為軟件基準。版本號應在車輛的軟件操作界面中進行標識，每次升級任何一個系統或子系統軟件時，車輛軟件版本號都應同步升級，這樣才能保證整個車輛軟件的同步性。

為了便于跟蹤車輛軟件的版本狀態，可將車輛軟件版本納入系統管理，從車輛軟件版本清單發布，到軟件安裝和軟件升級都同步在系統中記錄，對于未及時記錄的由系統即時報警提醒。

3．1．2．5 技術匹配管理

技術匹配管理主要是對有技術匹配要求的零部件進行識別與裝配控制，以保證零部件性能與物理特性達到要求。通過零部件技術匹配清單，確定需要技術匹配的零部件，同時明確技術匹配事項，并在零部件裝配時進行檢驗。同時，在車輛裝配記錄中進行記錄，并納入隨車履歷，以便后續車輛運營維護時可按照技術匹配要求進行檢修和更換。為了保證嚴格按照技術匹配要求進行零部件裝配和更換，可將技術匹配清單及裝配和更換記錄納入系統管理，由系統自動校驗。

3．1．3 技術狀態審核

技術狀態審核分為功能性審核和物理性審核。功能性審核一般與評審和功能性試驗同步進行，物理性審核一般與實物檢查和實物試驗同步進行。

3．2 技術狀態信息網

在建立全生命周期技術狀態管理體系時，要建立以物料為中心的多維技術狀態信息網，以實現車輛全生命周期各階段、各技術狀態信息之間的相互關聯檢索，如圖3所示。

圖3 全生命周期技術狀態信息網

例如：在設計制造階段，建立物料與車輛（輛、編組、列）及其圖紙、文件、軟件的版本和變更對應關系；在運營階段，建立車輛與運營里程及運營時間的對應關系；在檢修階段，建立車輛與檢修級別和檢修承包商的對應關系。通過各階段、各技術狀態信息之間的相互關聯，形成多維技術狀態信息網，實現各技術狀態信息之間的相互追溯。

3．3 技術狀態信息管理平臺

在車輛制造企業內部，對各技術狀態信息管理系統進行整合或接口互聯，實現信息的實時互聯共享。在車輛制造企業與用戶及供應商之間，也要實現各技術狀態信息管理系統的接口互聯，從而實現信息的實時互聯共享。

4 結語

通過建立軌道交通車輛全生命周期技術狀態管理體系，定義車輛全生命周期各階段技術狀態信息及其關聯性，并通過技術狀態信息管理平臺互聯互通，可以有效實現車輛全生命周期技術狀態信息的追溯與管理。

［1］ 國際標準化組織（ISO）．質量管理體系：技術狀態管理指南：ISO 10007—2003［S］．

［2］ 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．質量管理體系：技術狀態管理指南：GB／T 19017—2008［S］．

［3］ 中國人民解放軍裝備部．技術狀態管理：GJB 3206A—2010［S］．

［4］ 歐洲鐵路行業協會（UNIFE）．國際鐵路行業標準：IRISV02—2009［S］．

Application of Technical Condition Management on All Life Circle of Rail Transit Vehicle

SUN Weiyou

The functions，process，application，existing problems，related contents and methods of the technical condition management of rail transit vehicle are analyzed．At the same time，combined with practical conditions，the application of this management to all life circle of rail transit vehicle is proposed．This research provides a reference for the effective implementation of rail transit vehicle life circle configuration management．

rail transit vehicle；all life circle；technical condition management

U270．1

10．16037／j．1007－869x．2017．02．030

2016－09－20）