基于全壽命周期的鐵路裝卸設備管理應用設計

朱槿，楊旭，王華偉，司會鵬

(1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 北京經緯信息技術有限公司，北京 100081；2.中國國家鐵路集團有限公司 貨運部，北京 100844；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081)

鐵路裝卸作業是鐵路貨運生產的基礎環節，也是現代物流的重要構成要素。為推進鐵路貨運裝卸生產一體化和服務物流化建設，鐵路各貨運場站、物流基地的裝卸機械化水平不斷提升[1]，設備管理方面的不足也逐漸顯露。由于全路尚未實施統一技術手段對裝卸設備進行數字化管理，設備從投產到報廢整個壽命周期中的關鍵信息采集不夠完整全面，數據價值尚未得到充分開發利用，設備綜合管理水平有待進一步提升[2]。2022年，中國國家鐵路集團有限公司(以下簡稱“國鐵集團”)組織統建鐵路貨運生產作業與管控平臺，對貨運生產各項業務進行全面整合優化[3]。基于該平臺，面向全路裝卸設備開展全壽命周期數字化管理應用研究建設，為設備科學運用管理與決策分析提供技術支撐。

1 鐵路裝卸設備管理應用需求分析

目前設備綜合管理水平與裝卸作業機械化、現代化發展要求存在一定差距，亟需打造裝卸設備數字化管理應用，以滿足設備運用維護管理業務發展需求[4]。

（1）在各級裝卸部門單位建立健全裝卸設備臺賬，實現一臺一檔，涵蓋履歷基本信息、技術規格說明和圖紙等。通過建立全路統一的應用對全路裝卸設備履歷檔案進行統籌管理，為設備全壽命周期管理提供基礎支撐。

（2）加強對裝卸設備大中修、技術改造、保養維護、故障處理、封存啟封、調撥和報廢等業務的信息化監督管理，推進發展以流程為導向的管理模式，通過技術手段提質增效，促進各業務領域協同合作。

（3）打通裝卸設備管理與生產作業的信息通道，解決設備利用不均、作業分配不勻、計劃安排不周等問題，消除帶病作業、超期未修等安全隱患，促使閑置設備或短缺需求及時發現和調配，全面提升設備生產作業質量和運用效率。

（4）充分利用設備全壽命周期數據資源，進行深入挖掘與統計分析，可視化展示各級各單位裝卸設備配置運用總體情況，揭示潛在問題、指明管理方向，增強裝卸設備數據管理和決策支持能力。

2 鐵路裝卸設備管理應用功能設計

2.1 功能架構

鐵路裝卸設備管理應用功能以設備履歷為基礎，以大中修、技術改造、保養維護、故障處理、設備調撥、封存啟封、設備報廢為重點，以設備運用監控、作業協同聯動、統計分析決策為目標。鐵路裝卸設備管理應用功能架構如圖1所示。

圖1 鐵路裝卸設備管理應用功能架構Fig.1 Functional structure of railway loading and unloading equipment management application

（1）設備監控。實時監控展示管內部分設備的運行狀態、聯網狀態、能耗量、地理定位等技術參數，當設備自檢發生故障異常時給予報警提示，增強作業監督管理和人機安全保障。

（2）設備履歷。管理管內裝卸設備電子履歷，維護設備使用單位、產權歸屬、生產廠家、規格型號等基本信息，查詢管理設備各業務事件歷史記錄。

（3）大中修/技改。對裝卸設備大中修、技術改造進行線上流程化管理，提供對設備大修的估算預測及快捷提報功能，支持一鍵查詢掌握今年計劃提報及去年計劃執行情況。

（4）保養維護。管理查詢管內裝卸設備保養年計劃，支持智能排期、手動排期、批量編制，填記保養月計劃開工、竣工、驗收的完成情況，對比考察年計劃兌現情況。

（5）故障處理。流程化采集故障發生、處理及驗收信息，為設備故障歷史記錄、問題追溯以及統計分析提供基礎支撐。

（6）設備調撥。提供設備需求提報、調撥審批確認功能，支持基于設備利用率選擇調撥資源，支持根據需求提報智能匹配撮合申請。

（7）封存啟封。線上辦理封存和啟封的申請、審批等手續，支持上傳管理資料，生成導出財務固資報表，對于封存的需向質量技術監督局報備的特種設備給予期限提示。

（8）報廢管理。對裝卸設備的報廢申請、審批等步驟進行流程化管理，對歷史報廢設備提供查詢服務，報廢設備的歷史履歷信息及業務事件記錄等將歸檔留存。

（9）特種設備。管理錄入管內裝卸特種設備的注冊登記和檢驗記錄，對新建未登記、檢驗即將到期或已超期的設備給予自動提示。

（10）統計分析。對管內裝卸設備按運用狀態、產權歸屬、單位范圍粒度等進行臺賬統計；基于設備履歷和生產作業量，自動生成《鐵路貨物裝卸管理規則》(鐵總運〔2017〕168號)運用報表[5]，取代線下人工計算和填報；統計展示管內單位范圍內裝卸設備在指定時間內各業務的開展情況。

（11）字典管理。將設備產權單位、保養承保單位、故障承修單位等形成字典、統一管理，為其他功能的正常使用提供基礎數據。

2.2 功能流程

根據鐵路裝卸設備大中修、技術改造、保養維護、故障處理、設備調撥、封存啟封和設備報廢的實際業務流程，將其中主要環節納入線上流程化管理。各業務事件管理功能流程如下。

（1）大中修/技術改造功能流程。大中修與技術改造功能流程基本相同，大中修/技術改造功能流程圖如圖2所示。站段提報次年大中修或技術改造計劃，鐵路局集團公司貨運部初審。如果初審及后續審批均通過，當正式計劃下達后，鐵路局集團公司貨運部錄入正式計劃。當大中修或技術改造完成開工、竣工、驗收后，站段或車站可以錄入開工、竣工、驗收信息，上傳附件資料，提交驗收審批。根據審批結果，按需進行整改或復驗回填。

圖2 大中修/技術改造功能流程圖Fig.2 Functional flow of overhaul, medium repair, and technical reform

（2）保養維護功能流程。站段編制管理管內路產設備的保養年計劃。月計劃的實際保養類型可以與年計劃中每月的保養類型有所不同。每當月計劃完成開工、竣工、驗收后，車站可以分別錄入開工、竣工、驗收信息。保養維護功能流程圖如圖3所示。

圖3 保養維護功能流程圖Fig.3 Functional flow of maintenance

（3）故障處理功能流程。根據鐵路局集團公司是否設立故障處理統一維保單位，分為以下2種流程。對于未設立統一維保單位的鐵路局集團公司，當故障發生后，由車站提請報修，站段審批通過后，車站線下處理，記錄處理信息；對于設立統一維保單位的鐵路局集團公司，當故障發生后，由車站提請報修，維保單位現場處理完成后，車站回填處理信息。故障處理功能流程圖如圖4所示。

圖4 故障處理功能流程圖Fig.4 Functional flow of fault handling

（4）設備調撥功能流程。當設備短缺或富余閑置時，車站可以提報設備調入或調出申請，站段可以在本段內溝通選取適合的具體設備或目標車站作為調入或調出目標。如果站段管內無法滿足需求，則可以上報鐵路局集團公司，由鐵路局集團公司在本局范圍內進行匹配。站段或鐵路局集團公司批準后，調撥各方車站可以實施調撥并填記信息。設備調撥功能流程圖如圖5所示。

圖5 設備調撥功能流程圖Fig.5 Functional flow of equipment transfer

（5）封存啟封功能流程。對于長期停用或閑置的裝卸設備，車站可以申請封存，站段審批通過后，車站確認實施；當封存設備需要啟封時，車站可以向站段申請啟封，審批通過后確認實施。封存啟封功能流程圖如圖6所示。

圖6 封存啟封功能流程圖Fig.6 Functional flow of sealing and unsealing

（6）設備報廢功能流程。站段可以對滿足報廢條件的裝卸設備向鐵路局集團公司提出報廢申請，審批通過后實施報廢。報廢后設備履歷及歷史事件記錄將歸檔留存。設備報廢功能流程圖如圖7所示。

圖7 設備報廢功能流程圖Fig.7 Functional flow of equipment scrapping

3 鐵路裝卸設備管理應用關鍵技術

3.1 設備全壽命周期管理體系

圍繞鐵路裝卸設備建立全方位、全周期、全流程的綜合管理體系，為每臺設備建立電子履歷，通過數據融合對設備全壽命周期中的各主要業務事件信息進行一體化集成和統籌管理[6-7]。對設備履歷中靜態的基本信息、設備全壽命周期中動態產生的各類事件信息、基礎字典信息、用戶上傳或自動生成的文件等結構化數據及非結構化數據進行數據匯集和預處理，通過數據對齊、校準、清洗、轉換等方式進行精加工，實現數據標準化與數據集成，再適當選取數據融合模型，根據不同數據類型和融合目標，采用不同算法將原始數據集融合成更完整、更準確、更高效的數據集。在此基礎上，將裝卸設備履歷基本信息與設備全壽命周期中的各業務事件信息、生產作業信息，通過全路唯一設備編碼實現一體化融合集成[8]，實現從設備投產開始直至報廢的整個壽命周期的檔案化管理，實現業務流程化閉環管理以及設備運用狀態在生產作業中的協同聯動，實現對設備履歷臺賬和設備運用情況等的可視化分析，為設備運用質量考核評價和設備管理方針制定提供基礎數據支撐和輔助決策支持。

3.2 全路唯一編碼管理技術

設備編碼作為鐵路裝卸設備在全路范圍內的唯一標識，是建立裝卸設備全壽命周期管理體系的基礎。常見編碼方式分為有意義編碼、無意義編碼、二者結合編碼3種方式。有意義編碼將設備少量信息編入編碼片段，方便直接讀碼了解其所含信息，但當這些信息改變時，由于編碼應保持不變，會造成編碼含義與設備信息不一致。無意義編碼按一定規則隨機生成編碼，不會將設備相關信息映射到編碼中，有利于縮短編碼長度，并具有防偽性強、保密性高的特點，但難以通過直接讀碼快速獲知設備信息。權衡二者優缺點，裝卸設備編碼采用有意義與無意義相結合的方式。編碼長度14位，規則為2位鐵路局集團公司碼+5位設備類別碼+6位流水號+1位校驗碼。其中，設備類別碼可以支持日后推廣到其他類別設備；校驗碼采用模10(Luhn)算法，基于前幾位數字生成，用于鑒別校驗編碼的真實有效性。

3.3 保養智能排期技術

裝卸設備保養計劃的排期需要根據設備類別、檢修計劃、歷史保養記錄等進行綜合考慮[9]。當為管內裝卸設備編排保養計劃時，采用智能手動相結合的方式，可以按需手動編排調整計劃，也可以根據各個設備的歷史保養記錄以及設備類別，自動關聯檢修計劃或檢修計劃落實情況進行預估排期。已排期的保養計劃，在相關檢修計劃產生變動或檢修實施完成時，以及當設備發生調撥、封存或報廢時，將進行自動更新或取消排期。綜合利用設備全壽命周期各業務數據預估制定和動態調整保養計劃，可以降低人工依賴和編排難度，填補人工動態管理的不足，提升保養計劃制定的預見性、準確性和科學性。

3.4 調撥智能撮合技術

為優化各站裝卸設備配置布局，對于閑置、利用率不高的設備應及時調整調出，對于產能不足、數量短缺的設備應及時提出調入需求。由于全路各設備使用單位大多是自行管理和掌握管內設備臺賬和運用情況，信息壁壘的存在導致設備需求相互不知曉、溝通不夠及時、調動目標不夠明朗，不利于充分盤活利用各單位設備資產。對此，基于全壽命周期的鐵路裝卸設備管理應用為設備使用單位提供調入、調出申請功能，申請提報后對鐵路局集團公司下轄的各設備使用單位線上可見，各單位可以根據自身需求，提出所需設備的調出、調入申請。申請先由站段審批處理，站段可以在本段內選擇合適的具體某臺設備或可調入的目標單位來滿足申請。應用智能撮合算法，對本段管內單位提出的含有同類設備的申請提供匹配方案，并動態預覽展示匹配對相關申請的影響。站段可以從智能撮合方案中或從管內所有可能目標中選取，也可以上報鐵路局集團公司，由鐵路局集團公司在本局內進行選擇，如前所述。站段或鐵路局集團公司確認批準后，調撥各方單位即可導出打印相關報表、開展后續調撥工作。

4 結束語

鐵路裝卸設備是鐵路貨運裝卸作業的重要基礎，構建基于全壽命周期的鐵路裝卸設備管理應用，對裝卸設備實施全方位數字化管理，加強相關數據集成融合與共享運用，有利于提升設備綜合管理水平，促進裝卸設備管理和貨運生產組織向精細化、協同化發展，為裝卸作業提質增效，為安全生產增強保障，助力鐵路貨運加速向現代物流轉型、向市場化發展。鐵路裝卸設備管理應用構建后，隨著人工智能、物聯網等技術日益發展，下一步應針對設備智能技術應用、數據物聯泛化采集等展開深化研究，為增強鐵路裝卸設備數字化管理提供技術支撐。