動車組運用檢修物料清單應用研究

矯 健

（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）

物料清單（BOM，Bill of Material）是描述產品結構的文件，在產品全生命周期的不同階段，針對不同應用目的，分為設計BOM、工藝BOM、制造BOM等[1]。同一產品的不同BOM間有較強的連續性和一致性，以確保產品生命周期內各部門數據互通、協同工作，提高生產效率[2]。動車組的設計BOM和制造BOM由各主機廠構建和維護。同時，作為動車組檢修單位，各主機廠還構建了各自的維修BOM[3]。

中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）各鐵路局集團公司的動車段、動車運用所負責承擔動車組的運營、運用檢修和部分高級檢修工作[4]。上述單位根據自身應用需求，構建了眾多面向特定應用場景的BOM，例如：用于高級修過程管理的高級修BOM；用于物流配送的物流BOM；用于關鍵配件全生命周期管理的關鍵配件BOM等[5]。這些BOM獨立構建、適用范圍窄、關聯性低，不同應用和不同單位間難以共享。

為實現國鐵集團各單位、各應用場景間的數據貫通，提高動車組運用檢修質量和效率，保障動車組運行安全，亟需構建面向動車組運用、檢修業務場景的動車組運用檢修BOM，實現國鐵集團下屬各單位的數據一致性，同時，與各主機廠的維修BOM進行關聯，為動車組制造、維修數據的貫通提供必要條件。

1 動車組運用檢修BOM設計

1.1 邏輯結構

動車組運用檢修BOM由零部件分解結構和配置信息組成，其邏輯結構如圖1所示。

圖1 動車組運用檢修BOM邏輯結構

（1）零部件分解結構為樹形結構，包括節點信息和位置信息。節點信息用于描述節點對應的零部件的名稱和物料信息，包括節點的唯一標識、節點名稱和物料標識碼；位置信息用于描述節點對應零部件所在的車廂或區域、樹形結構中節點與節點間的父子關系、同級節點間的順序關系、同位置不同物料間的允許安裝（簡稱：允裝）關系等。

（2）配置信息是在零部件分解結構之上的附加信息，用于對節點對應的零部件進行說明、分類、設置規則等。配置信息可根據需要不斷擴充。

1.2 分解結構樹樣式

動車組運用檢修BOM應能支持零部件數量自動核算、單個零部件信息采集等需求。因此，BOM的零部件分解結構中須包含精確的零部件數量和位置信息。由于不同平臺、車型、批次動車組零部件的類型和數量均不相同，因此，動車組運用檢修BOM以批次為單位，一個動車組批次對應一棵零部件分解結構樹。零部件分解結構樹樣式如圖2所示。

圖2 零部件分解結構樹樣式

結構樹的根節點為批次編號，唯一標識一個批次的分解結構；第2級節點為車廂，以車廂編號作為標識；第3級節點為車廂的區域劃分，不同車廂采用相同的區域劃分方式；第4級節點開始，為各區域下安裝的零部件及其逐級分解結構。零部件分解的層級、粒度以動車組運用檢修管理的最小顆粒度為依據，不作限定。

1.3 構成項

1.3.1 節點信息

（1） 唯一標識：唯一標識樹形結構中的一個節點，采用8位阿拉伯數字表示。

（2） 節點名稱：若節點對應的是某一類零部件，可采用零部件的名稱表示。若節點對應的是多個零部件的組合體，可采用“XXX裝置” “XXX組成”等方式表示，例如：“輪對軸箱組成”。

（3） 物料標識碼：唯一標識樹形結構中的一種物料，采用12位阿拉伯數字表示，基于零部件的名稱、供應商、型號、技術參數、應用特性等信息確定。

1.3.2 位置信息

（1） 輛序：即車廂的順序號，采用2位阿拉伯數字表示，“01”代表頭車，中間車廂按順序依次遞增，“00”代表尾車。

（2） 裝車區域：根據動車組運用檢修實際環境，將車廂劃分為多個區域，便于快速定位零部件。

（3） 層級：節點在樹形結構中的層級，采用2位阿拉伯數字表示，根節點的層級是“01”，其他各級節點的層級按順序依次遞增。

（4） 父級節點：節點在樹形結構中的上一級節點，采用節點的唯一標識表示。

（5） 位數：樹形結構中，某一節點下安裝了多個具有相同節點名稱的子節點時，用位數唯一標識該節點下的一個安裝位置，采用2位阿拉伯數字表示。

（6） 允裝標識：標識樹形結構中，某一安裝位置上可安裝多種具有不同物料標識碼的零部件。

1.3.3 配置信息

（1） 安裝方向說明：對于安裝方向敏感的零部件，說明如何確定零部件的正/反向，以及按照從頭車到尾車方向，零部件是正向安裝還是反向安裝。

（2） 圖解部件清單：對于需要分解檢修的零部件，以爆炸圖的方式說明零部件可分解成哪些下級零部件及具體位置。

（3） 統型分類標識：為滿足對零部件的多種分類管理需求，可構建多種分類體系，對零部件進行統型分類。每一個分類體系，都可采用一個統型分類標識進行類別劃分。

（4） 應用場景標識：標識樹形結構中節點的應用場景。通過應用場景標識，可在完整的零部件分解結構樹的基礎上，生成僅在本應用場景中需要的零部件的分解結構樹，提高應用效率。

（5） 故障模式：零部件可能的故障表現形式，故障模式是故障信息采集、處置、統計分析的基礎依據，針對每一類零部件分別制定。

（6） 安裝規則：零部件裝車時的具體要求，包括零部件的供應商、型號、物理/電氣技術參數，以及與其他零部件的適配要求等。

1.4 應用視圖

動車組運用檢修BOM的應用視圖是在零部件分解結構基礎上，根據特定應用需求，對樹形結構進行歸并、剪枝后生成的。零部件分解結構樹如圖3所示。

圖3 零部件分解結構樹示例

該結構樹包含了動車組零部件的數量、位置和允裝信息。動車組運用檢修BOM的應用視圖的生成主要有2種方式。

1.4.1 根據應用場景標識生成

此方式生成的應用視圖適用于僅關注部分零部件的組織結構、數量和允裝關系的業務場景。例如：動車組運用修和高級修關注的零部件不同，在動車組運用檢修BOM的配置信息中，運用修關注的零部件的應用場景標識標注為“運用修”，高級修關注的零部件的應用場景標識標注為“高級修”。2種場景都關注的零部件的應用場景標識標注為“運用修+高級修”。生成運用修應用視圖時，按如下步驟進行。

（1）列出應用場景標識標注為“運用修”和“運用修+高級修”的節點，例如，圖3中的A、B、D、F、N、G；

（2）根據節點名稱清單，找出需要移除的節點，對應圖3中的C、H、M、T、R；

（3）遍歷需要移除的節點列表，若節點是葉子節點，則在零部件分解結構樹中移除該節點，若節點不是葉子節點，則先將節點的所有子節點修改為其父節點的子節點，然后移除該節點；

（4）直至零部件分解結構樹中移除了所有需要移除的節點為止。

此方法生成的動車組運用檢修BOM的應用視圖如圖4所示。

圖4 根據應用場景標識生成的應用視圖

1.4.2 去除數量及允裝信息后生成

此類方法生成的動車組運用檢修BOM應用視圖適用于僅關注零部件的組織結構，不關注數量、允裝關系的業務場景。例如，零部件技術手冊的配置。具體生成步驟如下。

（1）去除零部件分解結構樹中的輛序、數量及允裝信息，生成一棵中間樹，如圖5所示。

圖5 去除輛序、數量及允裝信息的中間樹

（2）在中間樹的基礎上，逐層遍歷，同層級、同名稱節點保留一個，其余移除，所有同名節點的子節點均將其父節點修改為保留的節點。直至同層級不存在同名節點為止。

此方法生成的動車組運用檢修BOM的應用視圖如圖6所示。

圖6 去除數量和允裝信息后生成的應用視圖

2 動車組運用檢修BOM編制

動車組運用檢修BOM以批次為單位組織編制時，先編寫某車型下第一個批次的動車組運用檢修BOM。由于同車型各批次動車組存在演進關系，一個批次動車組運用檢修BOM的編寫，可通過在前一個批次的基礎上，標注新增、刪除、修改的節點及對應配置信息的方式完成。這種模式既能快速生成新的批次，最大限度保障批次間數據的一致性，又保留了動車組批次間的演進規律信息。

根據動車組運用檢修BOM的邏輯結構，編制的內容包括節點信息、位置信息和配置信息。節點信息和位置信息一經發布，不再變更。配置信息是擴展的、個性化的，可根據需要修改完善。節點信息和位置信息在編制過程中應遵循以下原則。

2.1 同供應商一致性原則

同供應商、同型號的同類零部件在所有動車組運用檢修BOM的結構樹中使用相同的節點名稱和分解結構。避免同一供應商、同一型號的零部件在不同車型、批次動車組上裝用時，出現不同名稱、不同分解結構的情況。

2.2 同類一致性原則

同供應商不同型號或不同供應商的同類零部件在動車組運用檢修BOM的所有結構樹中盡量使用相同的節點名稱。最大限度降低動車組運用維修BOM的復雜度，進而降低管理成本。

2.3 節點命名原則

節點的命名應盡量遵循作業人員的使用習慣，采用通俗的名稱，避免出現過于學術化的生僻名稱。例如，節點名稱中不應包含零部件供應商、型號、技術參數、應用特性等信息，這些信息在物料標識碼中體現；節點名稱中不應包含位置信息，位置信息在零部件分解結構中體現。

2.4 零部件分解原則

動車組零部件分解時，應按照實際更換、檢修的管理粒度，將零部件分解為若干個可整體更換、送修的部分。按此原則逐級分解至最小檢修單元。分解過程中，應盡量減少邏輯上的總成節點的數量，避免出現過多層級。

3 動車組運用檢修BOM變更

動車組的源頭質量問題整治、加裝改造、軟件升級等業務會導致動車組運用檢修BOM的變更。按變更內容劃分，可分為結構變更和配置變更。其中，結構變更指在零部件分解結構樹中增加、刪除節點，調整節點的父級節點；配置變更指增加、刪除、修改節點的配置信息。上述2類變更均可導致各應用視圖的變更。對動車組運用檢修BOM變更進行版本管理是其應用的基礎[6]。

BOM動車組運用檢修變更發生后，原版本應完整保存，不再允許修改，同時，生成具有完整零部件分解結構和配置信息的新版本，并記錄變更內容。若變更導致了應用視圖的變更，應采用同樣的策略，完整保存原應用視圖，同時生成新版本應用視圖。

由于動車組數量多，動車組運用檢修BOM變更的周期較長。同一時刻，會存在同批次、不同動車組應用不同版本的情況。通過指定使用的版本號可有效解決變更前后數據不一致的問題。

4 動車組運用檢修BOM應用

動車組運用檢修BOM主要有以下幾個方面的應用。

4.1 輔助檢修作業

利用其中的零部件裝配結構信息輔助開展各項運用檢修作業。

4.1.1 檢修計劃編制

動車組運用檢修BOM中包含了各級零部件的裝配關系，既有的動車組管理信息系統的檢修計劃編制子系統基于不同檢修項目的工藝流程和動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系，可自動核算需要檢修的零部件的數量、時間、工種，并結合既有項目的完成情況，實現檢修計劃的自動編制。

4.1.2 物流倉儲

動車組管理信息系統的物流管理子系統根據檢修規程、計劃和動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系，可自動核算檢修過程中需要的各類工具、備品、輔料的數量[7-8]，實現物流配送計劃的自動編制。基于物流計劃和當前庫存情況，實現對庫存備品、輔料的余量預警和采購訂單的自動生成。

4.1.3 自動配臺

動車組管理信息系統的檢修過程管理子系統基于動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系（允裝零部件的供應商、型號、技術參數等）和安裝規則，可自動從備品中找出符合安裝要求的零部件，并進行配臺。例如：動車組高級檢修過程中，自動找出滿足同廠商、同軸輪徑差、同轉向架輪徑差、同車廂輪徑差在限度范圍內的輪對，確定其裝車位置。

4.2 數據串聯

利用其中的零部件信息進行各業務場景下的數據串聯。

動車組運用檢修BOM中的零部件基礎信息，例如零部件名稱、供應商、型號等，可作為零部件全生命周期主數據，應用在動車組故障預測與健康管理系統的報警模型設計、檢修項目配置、技術手冊配置、故障信息采集、履歷信息采集等眾多業務場景中，實現各業務場景中零部件基礎信息的一致性，進而實現各業務場景數據的串聯。以“輪對”為例，在不同單位、不同業務場景下，可能存在“輪對”“輪對組成”“輪對軸箱組成”“輪對軸箱裝置”等不同名稱。若各單位、各業務模塊統一采用運用檢修BOM中的名稱，即可避免出現“輪對”報警模型報警后，無法用“輪對軸箱裝置”的應急處置手冊進行處置，以及無法用“輪對軸箱組成”的檢修項目安排檢修的問題。

4.3 信息采集

利用其中的零部件進行各業務場景下的信息采集。

動車組運用檢修BOM中的零部件是信息采集的主體，根據信息采集的顆粒度，可將零部件分為2類：

（1）采集時需要精確到某一個零部件，此類零部件須具備區別于其他零部件的唯一的身份標識，例如產品序列號；

（2）采集時只需要精確到零部件的供應商或型號、批次等，此類零部件須具備區別于其他類別零部件的身份標識。基于運用檢修BOM中的零部件進行信息采集，可利用零部件的身份標識實現各業務場景下零部件數據的貫通，為開展數據整合應用和數據分析提供支撐。

5 結束語

本文提出的動車組運用檢修BOM已在動車組管理信息系統中集成應用，有效提高了動車組運用檢修效率，為開展動車組修程修制優化提供了數據支撐。

動車組運用檢修BOM邏輯結構以批次為單位組織，通過生成應用視圖的方式，在滿足不同業務場景需求的同時，又保證了底層數據的一致性。為開展全譜系動車組運用檢修BOM編制工作提供了參考。