高速動(dòng)車組備件管理研究*

吳國棟,王華勝,文 禮,李忠厚

(1 鐵道部運(yùn)輸局 裝備部,北京100844)

(2 中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所,北京100081)

科學(xué)的備件管理是提高動(dòng)車組檢修效率,改善維修經(jīng)濟(jì)性的重要手段和途徑。隨著我國高速動(dòng)車組大批量的投入運(yùn)營(yíng),以及覆蓋全路高速網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)車段、動(dòng)車所的建成運(yùn)用,備件管理工作在高速動(dòng)車組檢修中的作用和影響日漸突出。如何使備件管理工作更加科學(xué)、有效,是一個(gè)亟待深入研究和分析的課題。

1 動(dòng)車組備件定義

備件的概念非常寬泛,大到某個(gè)系統(tǒng),小到一個(gè)元件,都可稱為備件,因此,首先需要對(duì)備件進(jìn)行定義。針對(duì)動(dòng)車組的層次化、模塊化特點(diǎn),并參照GJB 431-1988《產(chǎn)品層次、產(chǎn)品互換性、樣機(jī)及有關(guān)術(shù)語》的有關(guān)規(guī)定[1],可將動(dòng)車組劃分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件6種備件約定級(jí)別。

(1)系統(tǒng)級(jí)備件

由圖1可看出,在系統(tǒng)級(jí)層面上,動(dòng)車組可劃分為10個(gè)系統(tǒng)[2],其中左側(cè)的6個(gè)系統(tǒng)直接影響動(dòng)車組運(yùn)行和安全,屬關(guān)鍵性系統(tǒng);右側(cè)的4個(gè)系統(tǒng)主要影響旅客服務(wù)質(zhì)量,屬服務(wù)性系統(tǒng)。

圖1 動(dòng)車組系統(tǒng)級(jí)備件

(2)分系統(tǒng)級(jí)備件

動(dòng)車組各系統(tǒng)級(jí)備件由分系統(tǒng)級(jí)備件構(gòu)成,見圖2。

圖2 空氣制動(dòng)分系統(tǒng)級(jí)備件

(3)裝置級(jí)備件

動(dòng)車組各分系統(tǒng)級(jí)備件由裝置級(jí)備件構(gòu)成,見圖3。

圖3 基礎(chǔ)制動(dòng)分系統(tǒng)裝置級(jí)備件

(4)組件級(jí)備件

動(dòng)車組各裝置級(jí)備件由組件級(jí)備件構(gòu)成,見圖4。

圖4 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置組件級(jí)備件

(5)部件級(jí)備件

動(dòng)車組各組件級(jí)備件由部件級(jí)備件構(gòu)成,見圖5。

圖5 夾鉗單元部件級(jí)備件

(6)零件級(jí)備件

動(dòng)車組各部件又可進(jìn)一步劃分為零件級(jí)備件,見圖6。

圖6 閘片托及閘片零件級(jí)備件

以動(dòng)車組空氣制動(dòng)系統(tǒng)為例,對(duì)其備件級(jí)別和定義進(jìn)行了初步分析,同理,可對(duì)其他系統(tǒng)進(jìn)行類似分析。通過以上分析,可以得到動(dòng)車組不同結(jié)構(gòu)層次上的備件目錄,為備件的分類和管理提供依據(jù)。

2 動(dòng)車組備件分類

動(dòng)車組檢修是按照不同的級(jí)別在不同的場(chǎng)所進(jìn)行的,不同檢修級(jí)別的深度和范圍不同,涉及的備件種類和范圍也不同,因此,需要在動(dòng)車組維修級(jí)別分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同檢修場(chǎng)所對(duì)動(dòng)車組備件進(jìn)行分類。

2.1 動(dòng)車組維修級(jí)別

維修級(jí)別是按照裝備維修所處場(chǎng)所而劃分的等級(jí),以便合理劃分維修任務(wù),科學(xué)、高效組織維修;合理配置維修機(jī)構(gòu)和資源,提高其使用、管理的效率和效益。

目前,我國動(dòng)車組采用了動(dòng)車所、動(dòng)車段2級(jí)別維修模式,該模式簡(jiǎn)化了維修管理,縮短了回送和檢修停時(shí),提高了檢修效率。但該維修級(jí)別模式是在充分發(fā)揮主機(jī)廠和備件商技術(shù)優(yōu)勢(shì),對(duì)主要部件實(shí)行換件修、專業(yè)化集中修的基礎(chǔ)上建立的,因此,從備件管理角度看,動(dòng)車組維修仍然是3級(jí),即動(dòng)車所級(jí)、動(dòng)車段級(jí)、主機(jī)(配件)廠級(jí)。

(1)動(dòng)車運(yùn)用所

動(dòng)車運(yùn)用所一般設(shè)在有始發(fā)終到動(dòng)車組較多的客運(yùn)站所在地,承擔(dān)所在客運(yùn)站始發(fā)終到動(dòng)車組的一、二級(jí)修、存放和臨修作業(yè)及所派駐動(dòng)車組的二級(jí)修作業(yè)[3]。動(dòng)車所的檢修作業(yè)方式包括清潔、檢查、潤(rùn)滑、調(diào)整、部分部件的更換和檢修等。

(2)動(dòng)車段

動(dòng)車段一般設(shè)在客運(yùn)中心,主要承擔(dān)動(dòng)車組的3、4、5級(jí)修[3]。動(dòng)車段具備較強(qiáng)的系統(tǒng)診斷、分解、檢修、組裝和調(diào)試能力,部件分解更換的程度更深,范圍更廣。

(3)主機(jī)廠

主機(jī)和配件廠在人員、技術(shù)、設(shè)備、設(shè)施、工裝、工藝、材料、備件等方面均有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),具有更高的修理能力,可承擔(dān)動(dòng)車組各種高級(jí)別維修、現(xiàn)代化改造、以及大部件修理、備件制造等工作。

2.2 動(dòng)車組備件分類

根據(jù)動(dòng)車組維修級(jí)別,可將動(dòng)車組備件劃分為:動(dòng)車所更換單元(所級(jí)備件)、動(dòng)車段更換單元(段級(jí)備件)和主機(jī)廠更換單元(廠級(jí)備件)。

(1)所級(jí)備件

所級(jí)備件指在動(dòng)車所內(nèi)對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行1、2級(jí)修和臨修時(shí),更換或檢修的動(dòng)車組備件。主要包括某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分解組裝困難的系統(tǒng)級(jí)備件和分系統(tǒng)級(jí)備件,如轉(zhuǎn)向架、空壓機(jī)、制動(dòng)控制單元等;也包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換容易的零部件級(jí)備件,如閘片、濾網(wǎng)等。

(2)段級(jí)備件

段級(jí)備件是指在動(dòng)車段內(nèi)對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行3、4、5級(jí)修和其他超范圍臨修時(shí),更換或檢修的動(dòng)車組備件。段級(jí)備件主要包括委外修的系統(tǒng)級(jí)和分系統(tǒng)級(jí)備件,如主變壓器、牽引電機(jī)、空調(diào)等;段內(nèi)分解檢修涉及的裝置級(jí)、組件級(jí)、零部件級(jí)備件,如軸箱軸承、車輪、減振器、儀表、電子模塊等。

(3)廠級(jí)備件

廠級(jí)備件是指在主機(jī)廠或備件廠內(nèi)對(duì)動(dòng)車組及其系統(tǒng)或分系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí),更換或檢修的備件。廠級(jí)備件通常是組件、部件、零件或元器件級(jí)別的備件,如各類機(jī)械零部件、電路板、電子元器件、插接件等。

此外,還有一些備件對(duì)拆卸、更換要求更高,需要在更專業(yè)的“下游”外協(xié)廠進(jìn)行維修,采用類似方法可做進(jìn)一步分析。

3 動(dòng)車組備件儲(chǔ)備

高速動(dòng)車組備件不僅價(jià)格昂貴,而且許多備件采購周期長(zhǎng),訂貨渠道復(fù)雜,因此,備件的庫存管理非常重要。一旦管理不當(dāng),就可能造成某些備件庫存短缺,影響維修進(jìn)度,降低動(dòng)車組利用率;或者某些備件庫存過剩,占用過多資金,增加檢修成本。

3.1 備件重要性綜合評(píng)價(jià)

動(dòng)車組的零部件數(shù)以萬計(jì),但其重要程度是有差別的。首先,故障后果不同,有些部件發(fā)生故障后對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,可待到方便時(shí)進(jìn)行更換;有些部件發(fā)生故障后不僅影響運(yùn)行甚至威脅安全,發(fā)現(xiàn)故障征兆必須立即更換。其次,部件的故障發(fā)生概率不同,如一些經(jīng)常發(fā)生故障的易損、易耗件更換率較高,備件庫存量要充足;另有一些備件很少發(fā)生故障,備件庫存量可適當(dāng)控制。此外,動(dòng)車組不同備件的價(jià)值也有很大差別,有的價(jià)值上百萬元,對(duì)于哪些價(jià)值昂貴的備件應(yīng)重點(diǎn)管理,盡量減少資金占用。

鑒于動(dòng)車組備件的上述特點(diǎn),建議按照故障嚴(yán)重程度、故障概率大小和價(jià)值高低對(duì)備件的重要性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

(1)后果嚴(yán)重程度

按照備件故障后果的嚴(yán)重程度將其分為3級(jí),1級(jí)備件非常關(guān)鍵,故障后會(huì)中止動(dòng)車組運(yùn)行;2級(jí)備件比較重要,發(fā)生故障后雖然不中止動(dòng)車組運(yùn)行,但會(huì)使動(dòng)車組運(yùn)行品質(zhì)下降;3級(jí)備件屬一般部件,發(fā)生故障后不影響動(dòng)車組運(yùn)行。

(2)發(fā)生故障概率

備件故障發(fā)生概率等級(jí)可分為高、中、低3級(jí),高故障概率等級(jí)意味著該備件的更換率高,要求庫存量較大,應(yīng)重點(diǎn)管理;低故障概率等級(jí)意味著該備件可靠性高、更換率低,庫存量要求不大。在具體計(jì)算備件庫存量時(shí),還應(yīng)考慮備件耗損規(guī)律、訂貨渠道、采購周期、庫存條件等多方面因素。如某些耗損型備件故障率與運(yùn)用時(shí)間關(guān)系密切,應(yīng)依據(jù)其可靠性規(guī)律制定備件庫存策略。

(3)價(jià)值

可采用作圖方法,取橫軸為備件種類,縱軸為備件累計(jì)價(jià)值,將動(dòng)車組備件目錄中的備件按照價(jià)值從高到低依次累加,得到一條曲線。在曲線上標(biāo)出累計(jì)價(jià)值增長(zhǎng)達(dá)到50%、80%的點(diǎn),則對(duì)應(yīng)橫軸的備件種類分別為A、B、C類備件。A類備件屬高價(jià)值備件,通常種類較少,應(yīng)在綜合考慮其故障后果和故障規(guī)律的基礎(chǔ)上對(duì)庫存量重點(diǎn)控制;B類備件屬中等價(jià)值備件,應(yīng)盡量控制庫存;C類備件屬低價(jià)值備件,該類備件數(shù)量通常較大,可根據(jù)需要控制庫存。

表1給出了各影響因素等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),按照不同因素的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),可對(duì)動(dòng)車組備件重要性進(jìn)行綜合評(píng)分。

表1 部件重要性影響因素等級(jí)劃分

設(shè)rij為第i個(gè)備件第j個(gè)影響因素的評(píng)價(jià)等級(jí),則

式中wi為第i個(gè)備件重要性的綜合得分?？筛鶕?jù)得分情況決定備件的儲(chǔ)備策略,如規(guī)定wi≥8時(shí)須對(duì)該備件進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注;以及規(guī)定某個(gè)單項(xiàng)評(píng)分達(dá)到3時(shí),也必須對(duì)該備件進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

3.2 動(dòng)車組備件儲(chǔ)備策略

針對(duì)不同重要程度的動(dòng)車組備件可制定如下相應(yīng)的庫存策略:

(1)冗余庫存策略

對(duì)于發(fā)生故障后可能引起動(dòng)車組不能出庫或中斷運(yùn)營(yíng)的備件,須采用冗余庫存策略,確保檢修需求。首先根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期等因素,計(jì)算出基本庫存量;在此基礎(chǔ)上,對(duì)于采購渠道暢通、價(jià)值昂貴的備件應(yīng)嚴(yán)格控制庫存量,避免占用過多資金;對(duì)于采購渠道不暢通,不確定影響因素較多的備件,還應(yīng)考慮一定的冗余系數(shù),適當(dāng)多庫存一定量的備件,以確保備件供應(yīng)不出現(xiàn)短缺。

(2)一般庫存策略

對(duì)于發(fā)生故障后可能引起動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)品質(zhì)下降、價(jià)值不高、適于儲(chǔ)備的備件可采用一般庫存策略,以基本滿足檢修需求,不出現(xiàn)明顯短缺現(xiàn)象為基準(zhǔn)。根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期計(jì)算出基本庫存量,在此基礎(chǔ)上靈活掌握該類備件庫存。

(3)短缺庫存策略

對(duì)于價(jià)格昂貴,發(fā)生故障后并不中斷運(yùn)營(yíng),且采購渠道比較暢通的部件可采用短缺庫存策略。該策略以最大限度降低備件資金占用為目的,可采用動(dòng)車所(段)間備件共享,以及第3方備件儲(chǔ)備周轉(zhuǎn)等方法實(shí)現(xiàn)。

(4)零庫存策略

對(duì)于采購便捷,以及發(fā)生故障后基本不影響運(yùn)營(yíng)的備件,可采取需要時(shí)按量采購的零庫存策略。避免不必要的資金占用和庫存管理。

4 動(dòng)車組備件管理方法

前面對(duì)高速動(dòng)車組備件進(jìn)行了定義、分類和儲(chǔ)備策略分析,在此基礎(chǔ)上,可采用三維矩陣方式對(duì)高速動(dòng)車組備件進(jìn)行管理分析。所謂高速動(dòng)車組備件的三維矩陣管理是指從備件目錄、備件類別、儲(chǔ)備策略3個(gè)維度對(duì)備件進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。

(1)備件目錄維分析

依據(jù)動(dòng)車組設(shè)計(jì)的層次化、模塊化特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)、功能特征,按照系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件的備件約定級(jí)別進(jìn)行結(jié)構(gòu)層次劃分,得到不同級(jí)別上的備件目錄。

(2)備件類別維分析

從檢修技術(shù)復(fù)雜性、設(shè)備設(shè)施、工裝工藝、人員素質(zhì)等因素綜合考慮,對(duì)目錄中的備件進(jìn)行逐級(jí)、逐個(gè)評(píng)價(jià),判斷各級(jí)備件在動(dòng)車所實(shí)施換件修的可能性,進(jìn)而得到所級(jí)備件清單。

采用類似方法,針對(duì)動(dòng)車段檢修內(nèi)容和要求,對(duì)備件目錄進(jìn)行動(dòng)車段換件修評(píng)價(jià),得到段級(jí)備件清單。

同理,針對(duì)主機(jī)廠和配件廠的檢修范圍和要求,對(duì)備件目錄進(jìn)行廠級(jí)備件評(píng)價(jià),得到廠級(jí)備件清單。

(3)儲(chǔ)備策略維分析

在對(duì)各級(jí)備件進(jìn)行重要性綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,分析確定其儲(chǔ)備策略,即確定各級(jí)備件應(yīng)采用冗余庫存、一般庫存、短缺庫存還是零庫存策略。

圖7 動(dòng)車組備件管理三維矩陣圖

圖7給出高速動(dòng)車組備件管理三維矩陣圖,通過對(duì)三維矩陣圖進(jìn)行分析,可得到所級(jí)備件、段級(jí)備件、廠級(jí)備件的目錄及其儲(chǔ)備策略。

5 結(jié)論與建議

(1)針對(duì)高速動(dòng)車組及其設(shè)備的層次化、模塊化特點(diǎn),以動(dòng)車組空氣制動(dòng)系統(tǒng)為例,從系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件6個(gè)約定層次,對(duì)備件進(jìn)行分級(jí)定義,給出動(dòng)車組備件目錄編制方法。

(2)針對(duì)高速動(dòng)車組維修級(jí)別和備件管理需求,從當(dāng)前動(dòng)車組檢修機(jī)構(gòu)的檢修能力和條件出發(fā),將高速動(dòng)車組備件劃分為所級(jí)備件、段級(jí)備件和廠級(jí)備件等類別,為備件的分類管理奠定了基礎(chǔ)。

(3)從故障后果、故障概率、價(jià)值高低等方面綜合考慮,提出高速動(dòng)車組備件重要性綜合評(píng)價(jià)方法,在此基礎(chǔ)上給出針對(duì)不同重要程度備件的儲(chǔ)備策略。

(4)提出了高速動(dòng)車組備件管理的三維矩陣方法,該方法從備件目錄、備件類別、儲(chǔ)備策略3個(gè)維度對(duì)備件管理進(jìn)行綜合分析,可較系統(tǒng)、全面地獲得備件管理方案。

(5)備件管理對(duì)高速動(dòng)車組維修效率和成本都有著至關(guān)重要的影響,隨著高速動(dòng)車組維修實(shí)踐不斷開展和深入,備件管理研究工作也需不斷深化和完善。

[1] 端木京順,張諍敏,武維新,等.裝備維修技術(shù)經(jīng)濟(jì)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

[2] 張曙光.CRH1型動(dòng)車組[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[3] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.鐵路動(dòng)車組設(shè)備設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2007.