電力機車全生命周期技術狀態管理平臺建設與應用研究

王文俊

（中車大同電力機車有限公司，山西 大同037038）

技術狀態管理又被稱為配置管理，在ISO/TS 22163：2017《鐵路應用 質量管理體系 鐵路組織業務管理體系要求：ISO 9001：2015及鐵路領域應用的特定要求》中，明確了技術狀態管理要求，并提供了ISO 10007：2017《質量管理 技術狀態管理指南》，GB/T 19017—2020《質量管理體系技術狀態管理指南》等效于該指南。采用質量管理體系是組織的一項戰略決策，能幫助其提高整體績效，推動可持續發展奠定基礎。

技術狀態管理是產品在整個生命周期內，運用技術和行政的手段對技術狀態項以及有關的產品技術狀態信息進行管理的一種活動。技術狀態管理是將產品的技術狀態形成文件，并在產品壽命周期內的所有階段，為標識和追溯產品物理和功能要求的實現狀態及準確獲取信息提供途徑。組織可以根據其規模以及產品的復雜程度和性質來實施技術狀態管理。

本文基于技術狀態管理要求，就電力機車相關企業如何基于信息化手段實施技術狀態管理平臺建設及應用進行了闡述。

1 技術狀態管理相關標準內容簡述

1.1 ISO/TS 22163：2017相關條款

ISO/TS 22163：2017條款中8.1.4，要求組織必須建立、實施和保持適合于產品的配置管理成文信息。此過程必須考慮：配置管理計劃；產品分解結構，直到最小可更換單元；配置項的識別，至少與安全相關的配置項；建立配置基線，至少為“設計基線”“制造基線”“維修基線”的配置。根據標準條款8.1.5的要求控制配置的變化；配置狀態報告；可追溯性標識的準則（例如編序方法、批號）。組織必須保留相關的成文信息。此過程應當考慮定期進行內部配置審核，整合外部供方的配置管理系統（如用于數據傳輸的接口）；將設計、開發、生產和維修中使用的工具和軟件視為技術狀態配置項；由應用軟件支持。

1.2 GB/T 19017—2020相關條款

GB/T 19017—2020將技術狀態管理分為技術狀態管理策劃、技術狀態標識、更改控制、技術狀態記實、技術狀態審核等5個階段。技術狀態管理策劃是技術狀態管理過程的基礎，策劃的輸出物為技術狀態管理計劃，該計劃可以是一份單獨文件，或是其他文件的一部分，或由幾份文件組成。技術狀態標識活動包括產品結構和技術狀態項目的選擇、技術狀態信息、技術狀態基線的確立。更改控制是在技術狀態信息初次發布后，所有的更改都應當受控，更改處理的狀況、相關的決定和安排應當形成文件。技術狀態記實形成與產品和產品技術狀態信息相關的記錄、報告。技術狀態審核應當按照已形成的文件的程序，以確定產品是否符合要求并與產品技術狀態一致。

2 基于信息化的電力機車技術狀態管理平臺建設

全生命周期技術狀態管理平臺建設，以產品全生命周期的信息管理與跟蹤作為系統建設的核心，統一貫通設計、制造和運維等數據標準基礎，集成現有信息化系統等形成機車、配件的全壽命周期跟蹤，建立機車及配件的全壽命周期共享數據平臺，并在此基礎上實現機車、配件的質量的追溯和數據分析。

以產品構型為主線、建立產品全生命周期模型，實現機車“一車一檔”，機車重要零部件“一件一檔”；系統具有擴展性，隨著基礎業務系統的建設和完善，平滑接入相應系統數據，不斷完善數據平臺，接入數據的顆粒度根據管理需求進行調整。

2.1 產品的全生命周期

產品的全生命周期一般可分為12個階段，具體如圖1所示。技術狀態管理工作貫穿于產品的全生命周期。

圖1 產品全生命周期

基于產品的生命周期各階段，對產品技術狀態信息，即對產品設計、實現、驗證、運行和支持的要求，結合產品的設計基線、制造基線、檢修基線等關鍵技術狀態基線，形成主數據流，一般可分為設計開發數據、新造數據、運營階段的正常運用數據、預防性維修數據、修復性修數據及過程變更數據。

2.2 產品技術狀態項識別

在設計開發階段，對技術狀態管理部件進行識別。在產品研制初期，將產品分解結構直至最低可更換單元，根據外部客戶要求和內部公司需求，確定產品技術狀態管理部件明細，至少包含產品的安全件、關鍵件及軟件等。技術狀態管理部件標識要求應在技術文件或圖紙中明確，標識方法一般有印記（如鑄字、鍛印字、刻字等）、標記（如油漆標記等）、標牌（如銘牌等）、二維碼、電子標簽或隨行文件記錄等。

分解產品結構時，綜合考慮產品的復雜程度，一般分為系統、子系統，一級零部件，二級零部件，三級零部件，產品分解層級不易過多，否則不利于數據分析。同一平臺產品可以搭建通用BOM。

2.3 產品關鍵數據識別

基于產品可靠性、維修性、安全性考慮，識別產品全生命周期階段關鍵數據，作為后期數據收集對比分析處理的基礎，同時也可進行全生命周期費用預估。

2.3.1 產品新造關鍵數據

從概念設計到系統驗收，所產生的數據為新造機車信息，主要包括電力機車基本的設計信息及制造信息。產品基本信息通過新造業務流程的梳理形成數據流，包括整機信息和零部件信息。整車信息包括車型、車號、圖號、設計版本號、工藝圖號（物料號）、工藝版本號、工藝BOM結構、主要技術參數、機車配置清單（包含序列號/單件碼、供應商信息）、型式試驗報告、例行試驗報告、車輛試運記錄、產品合格證等信息；零部件信息包括零部件名稱、圖號、設計版本號、分類、型號、規格、序列號、工藝圖號（物料號）、工藝版本號、主要技術參數、零部件配置清單（包含序列號/單件碼、供應商信息）、例行試驗報告等信息。

2.3.2 產品預防性維修關鍵數據

預防性維修指通過對產品系統檢查、檢測和發現故障征兆并采取措施以防止故障發生，使其保持在規定狀態進行全部活動。預防性維修是有計劃進行的。整車及各部件預防性維修數據主要包括檢修前整機及零部件下車后原始狀態的數據，整機及關鍵部件的檢測、更新和維修記錄。針對納入技術狀態管理部件，檢修記錄數據項檢修前原始狀態數據的記錄及修后數據的詳細記錄是必要的，對后期的數據分析、設計改進等十分重要。

2.3.3 產品運用關鍵數據

機車運用數據主要包括正常運用數據和修復性維修數據。修復性維修指產品發生故障后，使其恢復到規定狀態所進行的全部活動，修復性維修常常是非計劃的。機車運用數據的基本信息主要包括車型、車號，月走行里程、配屬局段，造修類別等。在運用過程中出現故障的機車，除記錄基本信息，還應記錄故障時間、故障走行千米、故障描述、故障分析、故障部件、故障部件位置、故障處理結果、部件供應商、責任單位、故障件標識（序列號等）、更換件編號；還需記錄維修信息，如維修實際用時、維修工具、處理人、維修人數等。

2.4 技術狀態管理平臺構架及功能

技術狀態管理平臺以產品的全生命周期為核心，采集產品涉及的相關標準、技術狀態數據，產品運用過程中產生的狀態數據、故障數據，產品在維修時產生的檢測數據、檢測結果，產品的報廢信息等。以機車構型為主線，建立產品全生命周期模型，實現機車“一車一檔”。在全生命周期數據基礎上，建立產品數據分析模型和數據檢索模型，對產品數據進行追溯，并生成數據追溯報告。

2.4.1 機車、零部件（包括自制件和采購件）注冊

主要對實體機車和零部件進行管理。機車注冊指對單臺實體機車進行管理，以車型車號標志一臺實體機車，并包含了機車的基礎信息和狀態（新造、檢修、出廠等）信息。零部件注冊指對每個需要履歷和質量追溯的零部件的管理，以零部件序列號（或單件碼）標志一件零部件，并包含了零部件的分類、型號、規格等關鍵技術信息。機車、零部件被注冊后，才能夠創建與維護其履歷，采集其新造和檢修信息，進行全生命周期數據的管理、質量分析和追溯。

2.4.2 機車、零部件（包括自制件和采購件）履歷管理

為注冊機車和注冊零部件創建履歷。在新造和檢修階段記錄履歷信息，查看機車、零部件的履歷信息，導出機車、零部件履歷，同時也可導出滿足用戶標準的機車、零部件履歷文檔。

2.4.3 機車、零部件新造管理

從新造各環節涉及的系統中采集或在系統中手動錄入產品新造關鍵數據全生命周期需要管理的技術狀態數據。

2.4.4 機車、零部件檢修管理

檢修管理主要是對機車的預防性維修進行管理。根據檢修計劃、檢修規范對機車產品預防性維修關鍵數據進行信息采集。從檢修各環節涉及的系統中采集或在系統中手動錄入需要管理的技術狀態數據。

2.4.5 產品全生命周期數據管理及數據分析

建立產品全生命周期數據模型。存儲產品新造和檢修過程中產生的部分技術狀態數據。建立產品數據分析模型、數據檢索模型并對其進行管理。根據產品全生命周期數據對產品數據進行追溯并形成數據追溯報告。

2.4.6 其他功能

在系統中建立并維護標準，包括基礎數據標準、履歷標準、試驗檢驗標準、校驗標準等。系統管理包括用戶管理、組織機構管理、權限管理、角色管理等功能。后臺管理包括履歷模板管理、接口管理、系統初始化等功能。

3 全生命周期技術狀態管理平臺應用研究

實際使用部件時運用的故障數據、檢修數據，以及不同檢修階段返廠件的性能試驗數據被稱為現場數據。現場數據是極其珍貴的，它反映了部件在實際使用環境和維護條件下的情況，比實驗室的模擬條件更能代表部件的表現。

通過積累平臺數據，實現產品、整機、典型部件的產品數據追溯，可以根據監測的事件，追溯產品的配置、部署、配件的廠商、制造的批次、質量檢測信息、維修歷史以及設計資料、工藝資料，甚至應用環境、操縱使用情況等產品全生命周期的相關信息，發現問題根源，從而為設計、制造、維修環節提出改進建議。

對現有基礎數據進行統計，包括機車注冊、機車履歷完成情況、檢修記錄單完成情況、機車配屬統計、供應商配件裝車數等。基于檢修數據，進行可靠性分析、維修性分析，如故障率統計，部件壽命預測分析，偶換件、必換件統計等。

4 結束語

為確保全生命周期數據完整，需要產品生命周期各階段活動參與單位的全力支持，管理難度較大。運用及定期檢修數據對判斷部件的狀態十分重要，但實際的運用及檢修數據的連續性不強，形成全壽命周期數據共享平臺是必要的，可充分發揮設計單位的技術優勢，不斷優化和提升產品質量。同時建立全壽命周期產品+服務模式是提升經濟性和可靠性的有效管理方式。

產品技術狀態管理成立專門的管理委員會進行統籌策劃是必要的，并應指定過程管理者。

技術狀態管理平臺可以用于產品追溯，當出現批次故障時，可以快速進行處置響應。

原始狀態數據的記錄及修后數據的規范化記錄形式對后期數據統計分析是很重要的，如計數型和計量型數據的詳細記錄對數據分析、改進設計是十分必要的。