軌道交通裝備制造業(yè)固定資產(chǎn)的3D可視化管理平臺

關(guān)海波

(中車長春軌道客車股份有限公司,130062,長春∥高級工程師)

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軌道交通裝備制造業(yè)固定資產(chǎn)的3D可視化管理平臺

關(guān)海波

(中車長春軌道客車股份有限公司,130062,長春∥高級工程師)

軌道交通裝備制造企業(yè)的固定資產(chǎn)種類繁多、數(shù)量巨大,如果僅依靠傳統(tǒng)的文字及報表形式無法對其使用情況進行全面直觀的了解。提出利用3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建應(yīng)用于動車制造裝備資產(chǎn)的3D可視化資產(chǎn)平臺,以實現(xiàn)資產(chǎn)的可視化管理。介紹了可視化資產(chǎn)管理平臺的結(jié)構(gòu)模型、架構(gòu)設(shè)計和用戶交互界面的實現(xiàn)方式。

軌道交通; 裝備制造業(yè); 固定資產(chǎn); 可視化管理; 3D軟件平臺

Author′s address CRRC Changchun Railway Vehicles Co., Ltd., 130062, Changchun,China

資產(chǎn)是企業(yè)營運與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)與可靠保證。對大型企業(yè)而言,數(shù)目巨大且種類繁多的設(shè)備資產(chǎn)從采購入企、安裝調(diào)試、運行管理到轉(zhuǎn)讓報廢的全過程尤其需要合理的管理策略,以達到優(yōu)化配置、高效使用和改善經(jīng)濟預(yù)算的效果。

軌道交通裝備制造業(yè)具有設(shè)備資產(chǎn)密集型和生產(chǎn)過程流程化的典型特點,固定資產(chǎn)在企業(yè)總資產(chǎn)中占比很大。軌道交通運輸系統(tǒng)對軌道交通裝備制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量有嚴格要求,為保障產(chǎn)品質(zhì)量,軌道交通裝備制造企業(yè)需要投入大量資金維護設(shè)備,以確保設(shè)備的運轉(zhuǎn)正常[1-2]。基于目前的軌道交通裝備制造業(yè)規(guī)模,裝備制造企業(yè)僅依靠傳統(tǒng)的文字和報表形式對固定資產(chǎn)進行管理,已無法直觀地了解企業(yè)資產(chǎn)的使用情況。因此,目前急需優(yōu)化固定資產(chǎn)的管理水平和管理方法,以便能夠最大限度地提高資產(chǎn)的使用率,改進工作效率,降低設(shè)備的維護成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

針對軌道交通制造業(yè)固定資產(chǎn)管理的現(xiàn)狀,本文提出了可視化資產(chǎn)管理策略。該策略是利用3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建動車制造裝備的可視化管理平臺,將動車制造裝備以3D立體的方式呈現(xiàn)給資產(chǎn)管理人員,通過該平臺既可以縱覽全局,又可詳細觀察局部。將真實的資產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入到可視化管理平臺中,即可看到與實際相符的3D虛擬廠房環(huán)境。可視化管理平臺為資產(chǎn)管理提供直觀、靈活且具有強烈真實感的監(jiān)控手段,同時又可以文字與報表形式輸出資產(chǎn)信息,可更好地計劃和控制資產(chǎn)管理工作,實現(xiàn)資產(chǎn)管理的可視化。

1 可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型分析

1.1 可視化管理方法

可視化管理是隨著精益生產(chǎn)方式的產(chǎn)生而產(chǎn)生的。經(jīng)過多年發(fā)展,可視化管理技術(shù)已從事后管理逐漸演變成事前管理。目前該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),成為衡量企業(yè)現(xiàn)場管理水平的一項重要指標(biāo)。可視化管理的作用是:提升企業(yè)形象,促進企業(yè)文化的形成;迅速傳遞信息,提高管理效率;明確管理內(nèi)容,使管理更加規(guī)范化、科學(xué)化。

將可視化管理方法應(yīng)用與動車制造裝備的資產(chǎn)管理中,為軌道交通裝備制造企業(yè)的資產(chǎn)管理部門提供了新的資產(chǎn)管理平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)管理的直觀化、規(guī)范化和高效化。

1.2 可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型分析

資產(chǎn)管理部門要處理大量的動車制造設(shè)備資產(chǎn)信息,如果不借助數(shù)據(jù)分析工具,要整理海量信息,并從中提取出可用的數(shù)據(jù),其難度是很大的。不僅如此,其他不同崗位的管理者,對資產(chǎn)信息也會有不同需求。結(jié)合動車制造裝備資產(chǎn)管理需求分析構(gòu)建的可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 軌道交通裝備制造企業(yè)可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型

如圖1所示,首先運用統(tǒng)計學(xué)的方法對資產(chǎn)進行分區(qū)分類,得到所有動車制造裝備資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)。將分類后的資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)與臺賬信息進行整合,豐富原始數(shù)據(jù),保證資產(chǎn)信息的完整性和準(zhǔn)確性。

其次是對資產(chǎn)信息數(shù)據(jù)進行整理。將數(shù)據(jù)狀態(tài)分為基本數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和變化數(shù)據(jù)。基本數(shù)據(jù)是裝備的原始入廠信息,包括生產(chǎn)廠家、采購成本等信息;狀態(tài)數(shù)據(jù)是定期、定時檢查后的更新信息,包括裝備的使用情況、故障分析、維修記錄等信息;變化數(shù)據(jù)是對裝備進行防護和預(yù)警的重要參考信息,通過對變化數(shù)據(jù)的分析處理,及早發(fā)現(xiàn)可能存在的運行風(fēng)險和安全隱患,并采取有效的防范措施。

最后,將不同的狀態(tài)數(shù)據(jù)與功能一一進行映射。可視化管理平臺提供多種數(shù)據(jù)處理子功能,并同三維模型相關(guān)聯(lián),可根據(jù)管理人員的不同需求提供不同的解決方案。

2 可視化資產(chǎn)管理平臺架構(gòu)設(shè)計

動車制造裝備管理的核心是數(shù)據(jù)。其中,大量的數(shù)據(jù)是臺賬信息,針對不同的需求情況,管理人員需要進行數(shù)據(jù)信息的檢查、更新、錄入和輸出等多種操作。3D可視化資產(chǎn)管理平臺就是要借助3D技術(shù)和可視化的管理概念,將原始數(shù)據(jù)圖形化,提供多樣直觀的功能服務(wù)。因此,可視化資產(chǎn)管理平臺要以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以3D模型為手段,以多種功能服務(wù)為重點,提供鮮活生動的多視角數(shù)據(jù)信息展示。3D可視化資產(chǎn)管理平臺采用三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu):應(yīng)用層、圖形驅(qū)動層和數(shù)據(jù)層。其總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 軌道交通裝備制造企業(yè)3D可視化資產(chǎn)管理平臺架構(gòu)

(1) 應(yīng)用層:信息加載模塊用于多車間廠房條件下的廠房選擇,加載相應(yīng)的3D場景與設(shè)備工裝模型,通過分級式管理提高系統(tǒng)運行速度;人機交互模塊主要用于向管理人員展示數(shù)據(jù)信息和接收管理人員的操作指令;報表輸出模塊是文字輸出的主要形式,根據(jù)管理人員的需要輸出指定資產(chǎn)信息數(shù)據(jù),有效提高工作效率,借助計算機改善繁重的數(shù)據(jù)整理過程;庫存管理模塊、運行管理模塊和綜合查詢模塊功能均為輸入功能。該平臺支持對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的實時更新,管理人員可實時錄入與更改設(shè)備的采購入廠、運行時間、故障分析和報廢處理等相關(guān)狀態(tài)信息,以保持系統(tǒng)中信息的準(zhǔn)確性與有效性。

(2) 圖形驅(qū)動層:用于構(gòu)造資產(chǎn)對象的三維模型,高速逼真地再現(xiàn)仿真環(huán)境,實時地響應(yīng)交互操作。在該功能層中包含了數(shù)據(jù)采集、點云的多視配準(zhǔn)、點云的網(wǎng)格曲面重建、網(wǎng)格模型的孔洞修復(fù)、網(wǎng)格模型簡化、可見性判斷及紋理映射等關(guān)鍵技術(shù)。

(3) 數(shù)據(jù)層:裝備數(shù)據(jù)包括設(shè)備臺賬基礎(chǔ)信息和設(shè)備故障維修情況統(tǒng)計信息。臺賬基礎(chǔ)信息包括ERP(企業(yè)資源計劃)系統(tǒng)編號、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備型號等多項內(nèi)容。設(shè)備故障維修情況統(tǒng)計信息包括設(shè)備的故障次數(shù)、維修次數(shù)、利用率、已檢修和大修次數(shù)等。報表資料包括年度設(shè)備檢修計劃,設(shè)備精度檢測計劃,設(shè)備大修項目統(tǒng)計,設(shè)備修理費用、故障月統(tǒng)計,基建設(shè)施大修項目統(tǒng)計,設(shè)備修理費用、利用率、故障停機率月度匯總,設(shè)備封存、閑置匯總,生成月度設(shè)備管理工作匯總等數(shù)據(jù)資料。

3 可視化資產(chǎn)管理平臺用戶交互界面實現(xiàn)

3.1 場景漫游

通過3D建模技術(shù),按照1∶1的尺寸,建立廠區(qū)地面建筑物、道路、鐵路、綠化等基礎(chǔ)3D模型,形成一個完整的廠區(qū)3D數(shù)字模型。具有各種圖形操作功能,如縮放、俯瞰、漫游等。對于多廠區(qū)分布的企業(yè),平臺還可以提供平面示意地圖功能,標(biāo)注廠區(qū)的位置,可以通過點圖上的標(biāo)注點進入某一3D廠區(qū)。

廠區(qū)的車間、辦公樓是3D數(shù)字平臺中的重要3D模型。在3D大場景中,選中這些對象即顯示其建筑年代、尺寸、用途等屬性信息。這些場景中的建筑物是按照實物1∶1建立的,查找和操作很方便。

3.2 臺賬信息錄入與統(tǒng)計輸出

利用設(shè)備三維圖形化管理策略,通過建立設(shè)備的3D模型,并在車間內(nèi)部按照1∶1布置,系統(tǒng)操作更加形象、直觀,布局關(guān)系更加清晰,管理人員可以通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng),查看企業(yè)生產(chǎn)資源,修改和維護數(shù)據(jù)資料,提高設(shè)備資產(chǎn)的管理水平。

系統(tǒng)通過三維平臺和表格兩種方式,實現(xiàn)對設(shè)備的日常檢修和維修管理、設(shè)備狀態(tài)管理、設(shè)備的備品備件管理等。系統(tǒng)提供全面的設(shè)備臺賬三維管理功能,車間內(nèi)部的各種主要設(shè)備、工裝等,通過構(gòu)建三維模型,顯示在車間建筑物的場景內(nèi),并且按照現(xiàn)場的實際位置進行布局。點擊設(shè)備和工裝的3D模型,在輸出窗口顯示設(shè)備的臺賬信息,臺賬信息可以編輯和修改,也可以通過專門表格導(dǎo)入。

4 結(jié)語

本文通過對可視化資產(chǎn)管理平臺結(jié)構(gòu)模型的分析,設(shè)計出以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、3D模型為手段、多種功能服務(wù)為重點的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并將3D建模技術(shù)應(yīng)用于用戶交互界面,實現(xiàn)了資產(chǎn)的可視化管理,具有很大的應(yīng)用價值。

[1] 宋欣.朔黃鐵路資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計研究[D].北京:北京交通大學(xué),2008.

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3D Visual Management Platform of Fixed Assets for Rail Transit Equipment Manufacturing Industry

GUAN Haibo

Rail transit equipment manufacturers have a huge quantity and varieties of fixed assets, traditional report and text description cannot lead to a comprehensively and intuitively understanding. Therefore, the 3D virtual reality technology is used to build a 3D visual asset platform for rail transit manufacturing equipment assets, to achieve a visual management. In the paper, the structural model, framework design and user interfaces of the 3D visual management platform are introduced.

rail transit; equipment manufacturing industry; fixed assets; visual management; 3D software platform

F 273.4：U 270.8

10.16037/j.1007-869x.2016.08.021

2016-03-18)