基于“智慧地鐵”的城市軌道交通資產管理系統研究

趙 剛

(上海申通地鐵集團有限公司，201103，上?！胃呒壒こ處?

截至2020年底，我國內地共有45個城市開通軌道交通(以下簡稱“城軌”)，運營線路總長度為7 978.19 km。2020年共新增運營線路1 241.99 km，公示獲批587.95 km，新增投資額共4 709.86億元，線路規模快速增長[1]。按照平均5億元/km的投資水平估算，我國城軌建設已形成約39 890億的資產規模。

作為典型的重資產型行業，加強資產管理，保護資產完整無缺，挖掘資產潛力，不斷改進資產利用情況，始終是城軌資產管理追求的目標。在我國經濟建設由高速增長轉向高質量發展的背景下，如何利用信息通信和人工智能等新技術實現城軌的創新發展，提高運輸效能和服務水平，建設“智慧地鐵”，已成為當前城軌行業發展的趨勢[2]。資產管理不僅是城軌運營管理的重要內容，更是其設備安全、可靠運行的必要條件。資產的保值、增值能力也是城軌運營管理水平的重要體現。因此，為了更好地建設“智慧地鐵”，在保障城軌系統高效、安全運行的同時，促進資產管理水平，提升資產保值增值能力，迫切需要探索“智慧地鐵”框架下的資產管理思路和相應的信息化建設方案。

1 城軌資產組成和特點

城軌資產管理所說的資產通常指企業的固定資產，即企業擁有的具有物資形態的、可明確量化的價值項，包括固定資產、低值耐久品和材料易耗品等，由車站和區間結構、車站設備與系統、車輛段、專業系統、衍生經營資源以及沿線物業資產等構成[3]。與其它行業相比，城軌資產有以下顯著特點：

1)資產種類多。僅與運營直接相關的資產就有13個大類，涉及軌道線路、機車車輛、車站設備、供電系統、通信設備、信號設備、自動售檢票系統、給排水系統、環境監測及預警系統和消防系統等多個專業，此外還有房產、物業和商品等。

2)區域分布廣。由于城軌本身所固有的城市基礎設施屬性和線性特征，使其資產分布區域十分廣泛。一條線路少則幾十公里，多則上百公里。線路延伸到哪里，固定資產就分布到哪里。

3)管理周期長。城軌固定資產伴隨其設計、建設、運營和維護的整個過程，隧道、線路和橋梁等關鍵性基礎設施設備存活周期歷時上百年。城軌資產經歷規劃、設計、建設、經營、更新和報廢等階段，時間跨度很大。

4)資金比重大。城軌系統建設要求高、施工難度大、設備的技術標準高，常常是一個城市投資規模最大的基礎設施建設項目。雖然城軌每公里造價與地形、制式、建造方式等有密切關系，波動比較大，但目前國內城軌的造價一般在3～7億元/km，平均約5億元/km，資產的資金比重較大。

2 城軌資產管理理念及難點

2.1 資產管理標準及理念

1)國際固定資產管理標準：2014年，國際標準組織基于英國國家標準協會(BSI)和英國資產管理協會(Institute of Asset Management)牽頭制定的PAS 55：2008《國際固定資產管理標準》，發布了ISO 55000：2014《資產管理體系》。該標準已成為目前國際上普遍接受的固定資產管理通用標準。ISO 55000：2014將資產管理定義為一系列系統的、協調的活動和方法，相關組織通過這些活動能夠優化管理其資產，并且實現資產壽命周期內安全、績效和成本綜合最優，以最終實現組織整體戰略目標。

2)LCAM(資產全壽命周期管理)[5]：LCAM 起源于LCC(全周期成本管理)，是一套涉及財務、業務、工程和運營的集成管理系統，其核心是全過程、集成化和信息化，即從系統的整體優化目標出發，統籌考慮資產的規劃、設計、采購、建設、運行、檢修、技改和報廢的全過程，在滿足安全、效能的前提下追求資產全壽命周期成本最優。

3)SEC(安全效能成本)管理[6]：S是英文Security 縮寫，表示安全性，內涵是企業資產管理水平的提升必須以確保網絡、人身和設備安全為前提的管理目標；E是英文單詞Efficiency 的縮寫，表示效能，內涵是企業需綜合平衡可靠性及利用率最優，以高效資產運行滿足運行服務水平要求；C是英文Cost的縮寫，表示全壽命周期成本，內涵是企業需優化控制公司主要生產性資產的全壽命周期成本，以合理的總投入經營管理公司整體資產，提升經營效率。

ISO 55000：2014、LCAM和SEC管理都體現了全局、全面和全過程的管理理念。

2.2 城軌資產管理難點

城軌資產管理圍繞資產實物和價值這2條管理主線，對資產的規劃、建設(購置)、驗收、交付(登記)、使用、維護、更新改造和報廢等進行全過程管理，核心業務流程如圖1所示。

圖1 城軌資產管理核心業務流程

城軌資產管理面臨的挑戰主要體現在以下幾個方面：

1)資產管理與設備管理密不可分但又各有側重。設施設備是城軌實物資產的最主要存在方式。設施設備管理與資產管理二者雖各有側重，但又是互相聯系的。設施設備管理的重點在于保障設施設備的安全可靠運行，資產管理則更關注資產的保值增值。

2)資產全壽命周期管理過程復雜。城軌資產管理涉及不同的部門和人員，如前期勘探設計由設計規劃人員進行，建設、安裝由施工、監理和建設方承擔，完成后移交給運營人員進行運營和維護管理。資產管理各參與方在資產管理工作上的角度和出發點各不相同，導致資產信息更新、反饋不及時。

3)資產價值管理和實物管理匹配難度大。由于城軌建設周期長，線路開通運營時間又有政策上的約束，資產移交和工程竣工決算往往比較滯后，資產價值無法細化到單個實物資產，在線路開通至竣工決算前不具備資產價值管理的條件。另一方面，將資產轉為固定資產往往會持續較長一段時間，這導致大部分設備尚未建立資產價值臺賬或剛完成竣工決算便進入更新改造或報廢環節，由此也會帶來資產價值與實物的不匹配。

4)資產管理需遵循嚴格的管理程序。城軌一般由政府投資，相關資產的建立、報廢和折舊等都需按照國有資產相關管理辦法進行，有著比較嚴格的管理程序。

綜上，如何從資產全壽命周期的角度出發，建立符合監管要求的規章制度和管理流程，明確各方工作邊界和相關標準規范，以設備管理為基礎，構建涵蓋規劃設計、購置安裝、運營維護、處置報廢全過程的信息系統，實現實物流、價值流、信息流的聯通、融合和共享是城軌資產管理面臨的主要問題。伴隨新一代信息通信技術、物聯網、大數據和人工智能在城軌行業的廣泛應用而興起的“智慧地鐵”建設為解決這一問題提供了良好的契機。

3 基于“智慧地鐵”的資產管理系統

3.1 “智慧地鐵”概念及系統架構

2010年IBM在“智慧地球”的基礎上，首先提出“智慧城市”的概念。此后陸續衍生出“智慧交通”“智慧醫療”“智慧社區”和“智慧建筑”等[7]。2016年上海軌道交通率先在行業內提出積極建設“智慧地鐵”。

《上海智慧地鐵建設與發展綱要》將“智慧地鐵”的內涵描述為：為保障地鐵全局安全、提升服務質量、提高運輸效率和改善經營效益，采用物聯網、5G(第五代移動通信技術)、云計算、大數據、區塊鏈和人工智能等新興信息技術，提升全息感知、實時分析、科學決策和精準執行能力，打造建設、運維和服務等資源智慧配置、業務智能聯動的地鐵運輸及服務系統。上?！爸腔鄣罔F”總體系統架構如圖2所示。

圖2 上?！爸腔鄣罔F”總體系統架構

1)智能采集層：依托數據采集、協議轉換和邊緣智能技術，構建各類數據智能感知，包括設施設備、環境、人員、自動化系統和信息化系統，構建多源異構數據采集能力，聚合上?！爸腔鄣罔F”建設的基本要素。

2)存儲服務層：包括存儲和計算平臺、數據資源平臺、IT服務平臺，形成海量數據處理能力，為“智慧地鐵”建設提供基礎物理支撐。

3)數據處理層：搭建大數據平臺、機器學習人工智能體系、數據與算法模型庫和微服務組件庫等知識計算系統，形成城軌行業知識沉淀能力，為“智慧地鐵”建設提供技術、經驗和知識的儲備。

4)業務應用層：在智能采集層、存儲服務層和數據處理層的基礎上，建設面向各類業務應用的系統平臺及各類智能機器，如勘察、巡檢、值班、售票和客服等專業類機器人。

5)綜合決策層：利用數據、模型、知識進行組合和集成，形成跨業務、多維度、長效應的頂層決策支持中心，推進業務決策科學化、風險防范智能化和管理精細化，釋放智力潛能。

3.2 基于“智慧地鐵”的資產管理系統架構

城軌資產智慧化建設是“智慧地鐵”建設的重要內容和支撐。參考“智慧地鐵”總體架構，結合資產管理的業務特點，提出如圖3所示的基于“智慧地鐵”的資產管理系統架構。

圖3 基于“智慧地鐵”的資產管理系統架構

1)智能感知：依托RFID(射頻識別技術)、攝像頭、自動監測設備和無人機等終端監測設備，對隧道及地下車站結構、高架結構、安全保護區內的資產進行多維度、多視角監測，通過數據采集、協議轉換和邊緣智能技術構建多源異構數據采集能力，實現對資產狀態的數字化感知。

2)數據融合：通過大數據平臺底層數據實現資產底層數據共享互通，實現預算管理、項目管理、合同管理、巡查系統、維修維護管理和報修管理等系統數據間的互聯互通，形成海量數據處理能力，為資產管理智慧化應用提供基礎數據支撐，為集中展示、知識庫建設奠定基礎。

3)智慧中樞：通過數據與算法模型庫、人工學習等專門技術，將資產管理經驗和知識模型化、軟件化，構建行業經驗和知識沉淀能力，利用數據、模型、知識進行組合和集成，形成跨業務、多維度、長效應的決策支持中心，為資產管理智慧化提供技術、經驗和知識的積累。

4)智慧應用：在智能感知、數據融合、智慧中樞的基礎上，面向資產形成、資產使用、資產處置、日常管理和維修維護建設等應用，提供智能、便捷和高效的服務。

5)智慧展示：建設資產數據中心、風險管控中心，通過數據可視化技術實現人機交互，集中呈現資產總量、價值、使用和業務管理過程等核心業務管理要素。

3.3 基于“智慧地鐵”的資產管理系統優勢

相比于傳統資產管理系統，基于“智慧地鐵”總體架構的城軌資產管理系統具有以下特點：

1)自主感知：在對管理資源進行數字化的基礎上，利用物聯網、信息通信等技術，形成可交換的人機界面，全面、主動反映資產、設備運行和管理狀況。

2)分析診斷：通過規則化、程序化、軟件化管理活動，實時分析資產數據，對業務資產管理狀況進行分析、診斷和判別。

3)自主決策：利用云計算、大數據和人工智能等新一代技術手段，進行數據分析和建模，選擇資產管理最佳執行策略。

4)精準執行：實現資產管理系統與生產管理系統之間的聯動，完成最佳策略的執行落實。

5)自我學習：用機器學習、深度學習等手段，不斷訓練、應用和創造知識，實現資產管理能力自我提升。

4 基于“智慧地鐵”的資產管理建設策略

基于“智慧地鐵”的資產管理建設的基本方法是采用數字驅動和軟件定義，即通過軟件定義使得資產和資源可用軟件描述和操控，通過數據驅動來持續改善提升資產管理業務運作?；凇爸腔鄣罔F”的資產管理系統的建設策略可概括為“資產數字化、資源一體化、業務軟件化、應用平臺化”。

1)資產數字化：是實現基于“智慧地鐵”的資產管理系統的基礎，以資產臺賬為基礎，采用BIM(建筑信息模型)、GIS(地理信息系統)等技術，實現線路、車站和隧橋等實物資產數字化；同時采用物聯網、攝像頭和自動監測等技術，采集、抽取、清洗、轉換和分析各種資產的屬性、狀態和位置信息，構建資產數字孿生體，全面、實時、準確地獲取資產的各類數據。

2)資源一體化：其主要內容是通過“二化融合”和“云邊結合”，實現對資產管理現狀的感知和分析?！岸诤稀笔侵腹I自動化和信息化的融合，“云邊結合”是通過云平臺和邊緣智能前后端相結合的方式來實現智能分析。資源一體化的核心內容是采用增強終端設備智能化程度實現自控系統和信息系統數據共享，采用物聯網技術增強資產終端感知能力。

3)業務軟件化：通過軟件提供的模型、算法、應用和服務來“賦值、賦能、賦智”，使原有的設備和系統具備新的功能，實現新的價值，變得更加智能。主要包括業務場景軟件化、業務模式識別軟件化和業務執行軟件化等。

4)應用平臺化：建設基于“智慧地鐵”的資產管理的集成平臺，通過多業務的綜合研判、多業務聯動、微服務集成，實現資產管理業務間的互聯、互通、互控。平臺化過程體現為資產管理業務和數據的集中過程，包括相同、相近業務的聚合和數據的共享、互通，以及應用功能的微化過程。

5 結語

基于“智慧地鐵”的資產管理系統涉及城軌的各個領域，該系統的建設是推動互聯網、大數據、人工智能與城軌資產管理深度融合的結合點，是提升城軌資產綜合管理能力的重要抓手。本文從“智慧地鐵”的總體架構入手，給出了基于“智慧地鐵”的資產管理系統總體架構和發展策略。需要指出的是，基于“智慧地鐵”的資產管理系統建設除了需要深入、廣泛應用信息技術的最新成果外，還應重視管理理念的創新，形成管理與技術發展相互促進、互為依托的良性互動。