動車組輪對全生命周期信息管理系統(tǒng)建設(shè)

張文耀

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 廣州動車段，工程師，廣東 廣州）

1 問題提出

隨著中國高速鐵路快速發(fā)展，動車組輪對全生命周期信息的規(guī)范化管理對保障動車組運(yùn)用檢修安全工作日顯重要。輪對作為動車組關(guān)鍵部件，其數(shù)量較多、周轉(zhuǎn)較頻繁，運(yùn)用檢修信息的管理較為復(fù)雜，目前主要存在以下問題：

1）管理方式落后。目前輪對管理主要依靠動車組管理信息系統(tǒng)與紙質(zhì)記錄單、電子表格等進(jìn)行管理。面對繁重的檢修任務(wù)，傳統(tǒng)的輪對管理方式逐漸暴露較大短板，如紙質(zhì)檢修記錄無法對輪對故障、檢修作業(yè)、源頭質(zhì)量等方面形成完善有效的數(shù)據(jù)管理提醒機(jī)制，并且表格為主體的管理方式，隨著人員變動、輪對流轉(zhuǎn)等原因，很容易出現(xiàn)信息丟失，導(dǎo)致輪對信息錯(cuò)誤。

2）信息整合性差。紙質(zhì)檢修記錄只能以單條輪對作為單位，孤立地記錄輪對信息，無法實(shí)現(xiàn)各條輪對間的信息融合與對比，而整合后的輪對信息，形成一個(gè)有機(jī)整體，它在統(tǒng)計(jì)、分析輪對故障與磨耗規(guī)律方面起著很大作用。

因此，搭建動車組輪對全生命周期信息網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，在完成輪對運(yùn)用檢修管理的同時(shí)，對輪對的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整合，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，充分挖掘數(shù)據(jù)規(guī)律，有助于實(shí)現(xiàn)輪對故障提前預(yù)警和推進(jìn)輪對修程修制的優(yōu)化。

2 系統(tǒng)功能

搭建動車組輪對全生命周期信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對輪對各項(xiàng)數(shù)據(jù)及修程集中管理，防止出現(xiàn)輪對失修，確保輪對的安全運(yùn)行。主要功能如下：

1）實(shí)現(xiàn)動車組輪對全生命周期中各狀態(tài)信息的查詢、檢修歷史追溯及修程的追蹤，提前預(yù)測檢修到限日期，防止失修。

2）基于RFID識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動車組輪對高級修檢修過程生產(chǎn)控制。

3）實(shí)現(xiàn)動車組備用輪對信息狀態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)輪對保養(yǎng)進(jìn)度的卡控與提前預(yù)警，防止失保，及輪對運(yùn)用中的劃撥、選配管理。

4）實(shí)現(xiàn)輪對鏇修及LY系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合分析利用，建立輪對磨耗預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)輪對磨耗預(yù)測，探索優(yōu)化輪對修程修制。

3 系統(tǒng)架構(gòu)與建設(shè)方案

動車組輪對全生命周期信息管理系統(tǒng)總體架構(gòu)為BS架構(gòu)模式（見圖1），分為PC端和移動端，PC端主要面向管理人員，在辦公室使用；移動端用于檢修現(xiàn)場作業(yè)，方便作業(yè)者操作。系統(tǒng)規(guī)劃為4個(gè)模塊，分別為：輪對運(yùn)用管理、輪對高級修過程控制、備品輪對管理、大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用。

圖1 動車組輪對全生命周期信息管理系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 輪對運(yùn)用管理

3.1.1 輪對信息實(shí)時(shí)查詢 用戶可實(shí)時(shí)查詢輪對裝車信息，包括：維修內(nèi)容、位置、軸號、輪餅號、軸承號、齒輪箱號、輪徑值、齒輪箱傳動比、各單件走行公里、各部件故障記錄等。

3.1.2 輪對修程預(yù)警 通過與動車組管理信息系統(tǒng)的接口，獲取車組信息、輪對配屬信息、輪對走行公里、輪對號、輪對歷史檢修信息、輪軸技術(shù)卡片等信息，根據(jù)這些信息，利用大數(shù)據(jù)分析，對裝車輪對的下次檢修日期或未來可運(yùn)行的公里數(shù)進(jìn)行提醒、預(yù)警，主要涉及：空心軸探傷、LU輪輻輪輞探傷、輪對鏇修、軸承檢修、高級檢修等作業(yè)。

3.1.3 輪對及部件歷史數(shù)據(jù)查詢 通過系統(tǒng)查詢、打印歷史信息，只需要在系統(tǒng)中輸入輪對號或者任何一個(gè)該輪對部件的編號（例如：輪餅號、軸號、軸承軸箱號、齒輪箱號、制動盤號等）就可查詢到該輪對及所有部件從新造到報(bào)廢全生命周期的履歷卡片、技術(shù)卡片、合格證、歷史檢修記錄、支出信息、收入信息、上車信息等。

3.2 輪對高級修過程控制開發(fā)輪對高級修質(zhì)量過程控制模塊，將輪對檢修工藝流程系統(tǒng)化，同時(shí)通過研究開發(fā)適合輪對的RFID電子標(biāo)簽在輪對上進(jìn)行安裝，并配套RFID電子標(biāo)簽識別設(shè)備，對輪對檢修全過程質(zhì)量進(jìn)行控制及追蹤。圖2為輪對RFID電子標(biāo)簽與手持識別設(shè)備照片，圖3為RFID系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理圖。

圖2 輪對RFID電子標(biāo)簽與手持識別設(shè)備

圖3 RFID系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理

3.2.1 工藝管理

1）工藝路線。在PC端系統(tǒng)中編制輪對檢修工藝路線，設(shè)置并行工序、串行工序，后續(xù)檢修過程中，系統(tǒng)將依據(jù)這里的工藝路線進(jìn)行上下道序管控。

2）工時(shí)定額。在PC端系統(tǒng)中編制輪對的工時(shí)定額，設(shè)置每道工序的檢修工時(shí)，為后續(xù)檢修進(jìn)度計(jì)劃、檢修任務(wù)量等提供編制依據(jù)。

3）BOM清單。在PC端系統(tǒng)中編制輪對的BOM清單，為檢修過程中必?fù)Q件、偶換件的領(lǐng)用及庫存采購等提供依據(jù)。

3.2.2 收入管理 在收入管理中，實(shí)現(xiàn)與動車組管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接口，實(shí)現(xiàn)輸入車組號、部件號就能自動帶出部件組成關(guān)系、部件號、運(yùn)行里程、生產(chǎn)廠家等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，避免誤操作，提高檢修效率。

3.2.3 檢修過程 實(shí)現(xiàn)輪對檢修質(zhì)量過程控制，減少人員對過程質(zhì)量的干擾，加強(qiáng)關(guān)鍵質(zhì)量卡控，實(shí)現(xiàn)檢修數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)電子化。具體包括以下功能：

1）流程控制。首先是工藝路線自動選擇，根據(jù)入段檢部件狀態(tài)自動選擇維修工藝；其次是實(shí)現(xiàn)工序流轉(zhuǎn)控制，上道工序未完成，下道工序不能接收；最后是不合格品管理，待定不合格品，自動發(fā)起審批，經(jīng)會簽審批后，在進(jìn)行廢品入庫或讓步放行等。

2）尺寸與技術(shù)參數(shù)控制。超范圍尺寸與參數(shù)不能錄入或保存，不合格品不能繼續(xù)流轉(zhuǎn)。

3）時(shí)效控制。同溫時(shí)間控制，強(qiáng)化檢修時(shí)間管理。

4）效率提升。復(fù)合數(shù)據(jù)計(jì)算，減少計(jì)算錯(cuò)誤，提高工作效率；數(shù)據(jù)共享，一次錄入，多點(diǎn)共享，防止數(shù)據(jù)重復(fù)錄放錯(cuò)誤；下工序能看到上工序的數(shù)據(jù)；在需要的地方能提供需要的數(shù)據(jù)。

3.2.4 交檢交驗(yàn) 實(shí)現(xiàn)交檢交驗(yàn)申請，交檢交驗(yàn)資料準(zhǔn)備、短信通知，交檢交驗(yàn)過程控制，交檢交驗(yàn)檢驗(yàn)比率控制，交檢交驗(yàn)系統(tǒng)自動抽檢，避免人為因素的抽檢弊端。

3.2.5 輪對選配 系統(tǒng)輔助進(jìn)行部件選配，例如輪對選配，作業(yè)者在系統(tǒng)中輸入輪徑范圍，系統(tǒng)自動篩選滿足輪徑的輪對，并考慮是否原裝原位。

3.2.6 檢修進(jìn)度展示

1）匯總表，包含車組號、部件數(shù)量、已檢修數(shù)量、在檢修數(shù)量、在檢修計(jì)劃交付日期、檢修異常數(shù)量。

2）明細(xì)表，顯示車組號及計(jì)劃檢修完成時(shí)間、在檢修部件數(shù)量（部件號、作業(yè)人員、檢修計(jì)劃完成日期）、已檢修部件數(shù)量（部件號、作業(yè)人員、檢修計(jì)劃完成日期）、異常部件數(shù)量（異常原因、異常處置狀態(tài)）。

3）檢修流程展示，可展示目前的檢修進(jìn)度，各工序在修數(shù)量、異常數(shù)量等信息。

3.3 備品輪對管理

3.3.1 輪對保養(yǎng)計(jì)劃及預(yù)警

1）輪對保養(yǎng)計(jì)劃。系統(tǒng)根據(jù)上次保養(yǎng)時(shí)間以及保養(yǎng)周期、保養(yǎng)項(xiàng)目，自動計(jì)算下一次保養(yǎng)日期，匯總出一張輪對保養(yǎng)計(jì)劃表。在輪對保養(yǎng)計(jì)劃表中，用戶可按時(shí)間區(qū)間查詢未來一段時(shí)間內(nèi)需要保養(yǎng)的輪對清單；也可直接查詢某一條輪對的保養(yǎng)狀態(tài)及未來保養(yǎng)時(shí)間。

2）輪對保養(yǎng)預(yù)警。對于臨近保養(yǎng)期的輪對，系統(tǒng)會自動將預(yù)警信息發(fā)送給用戶，提醒用戶按期保養(yǎng)。

3.3.2 輪對保養(yǎng)記錄 每次保養(yǎng)完成后，在手持PDA中錄入本次保養(yǎng)的結(jié)果，系統(tǒng)會將歷史保養(yǎng)記錄匯總，用戶可在電腦端查看所有保養(yǎng)記錄，查詢條件包括：保養(yǎng)日期、保養(yǎng)操作人員、輪對號等信息。

3.3.3 輪對定位管理 使用RFID技術(shù)對輪對進(jìn)行定位管理。輪對上懸掛RFID標(biāo)簽，作業(yè)現(xiàn)場安裝RFID天線，當(dāng)輪對移動時(shí)，天線會獲取到標(biāo)簽的移動軌跡，實(shí)現(xiàn)對輪對的定位。用戶可隨時(shí)在系統(tǒng)中查看整個(gè)車間的輪對分布情況，也可根據(jù)輪對號查看該輪對所處位置。

3.3.4 輪對選配 根據(jù)輪徑差進(jìn)行輪對選配，用戶在系統(tǒng)中輸入輪徑范圍，系統(tǒng)可自動匹配出滿足要求的輪對清單供用戶選擇。

3.3.5 備用輪對綜合信息查詢 系統(tǒng)根據(jù)輪對檢修、輪對保養(yǎng)、輪對定等信息出具一張輪對綜合信息查詢表，包括輪對位置、軸號、輪餅號、軸承號、齒輪箱號、輪徑值、齒輪箱傳動比、各單件走行公里、各部件故障記錄等內(nèi)容。

3.4 大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析的理論核心就是數(shù)據(jù)挖掘算法和預(yù)測性分析。通常是從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，然后構(gòu)建科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而通過模型帶入新的數(shù)據(jù)，從而獲得所需結(jié)論。

開展輪對大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)輪對數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)的組織形式，以及數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究建立輪對數(shù)據(jù)的預(yù)測模型，對輪對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。主要數(shù)據(jù)包括技術(shù)履歷，有組成關(guān)系、裝車記錄、技術(shù)卡片、走形公里、修程等數(shù)據(jù)；運(yùn)用數(shù)據(jù)，有運(yùn)行交路、隨車運(yùn)行履歷、TADS、TEDS數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)；檢測數(shù)據(jù)，有探傷數(shù)據(jù)、鏇修數(shù)據(jù)等。最終實(shí)現(xiàn)對輪對磨耗，多邊形、等效錐度變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。

4 總結(jié)

本文介紹的動車組輪對全生命周期信息管理系統(tǒng)建成后，經(jīng)實(shí)踐證明能較好滿足動車段日常輪對管理要求，有效避免紙質(zhì)記錄單、電子表格的局限性及人工管控的失誤性，在提升動車組輪對全生命周期信息管理規(guī)范化、智能化和確保動車組運(yùn)用檢修安全等方面起到了積極作用。