優(yōu)化動車組車載設(shè)備生產(chǎn)組織方式的思考

董　俊　上海鐵路局上海電務(wù)段

隨著動車組數(shù)量的不斷增加和動車組技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的車載設(shè)備生產(chǎn)組織方式已經(jīng)難以滿足越來越高的設(shè)備維護(hù)需求。對新形勢下的車載設(shè)備生產(chǎn)組織方式的優(yōu)化手段進(jìn)行了研究和探索，并對未來車載設(shè)備生產(chǎn)組織方式提出了設(shè)想。

動車組；車載設(shè)備；生產(chǎn)組織；修程修制；大數(shù)據(jù)；優(yōu)化

1　背景

隨著動車組數(shù)量的不斷增加和動車組技術(shù)的不斷發(fā)展，對動車組車載列控設(shè)備的維修提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織方式已經(jīng)難以滿足新形勢下的設(shè)備維護(hù)需求，面臨的問題主要在以下幾個方面：

1.1　不斷增加的維修任務(wù)給現(xiàn)場生產(chǎn)組織帶來更大難度

動車組配屬數(shù)量不斷增加，車載設(shè)備的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，帶來的是不斷增加的設(shè)備維修任務(wù)。車載設(shè)備型號多樣，承擔(dān)的維修任務(wù)包括一級修、二級修、高級修、數(shù)據(jù)換裝、軟件升級、設(shè)備更新改造、專特運(yùn)、設(shè)備異常信息處置及跟蹤、故障應(yīng)急搶修、臨時性追加任務(wù)等。而人員配置的相對不足和維修手段的相對單一，給現(xiàn)場生產(chǎn)組織帶來了越來越高的難度。這就要求車間必須高度參與組織生產(chǎn)，密切掌握設(shè)備動態(tài)，實(shí)時編制和調(diào)整維修計(jì)劃，合理安排檢修維護(hù)人員，最大程度的利用有限的維修資源。

1.2　傳統(tǒng)設(shè)備維修手段無法滿足車載設(shè)備生產(chǎn)過程控制

傳統(tǒng)的電務(wù)維修手段以計(jì)劃性維修（Scheduled Maintenance）為主，生產(chǎn)計(jì)劃主要依據(jù)年月表任務(wù)。以車載設(shè)備為例，工區(qū)的生產(chǎn)計(jì)劃依據(jù)年月表任務(wù)和動車所一體化作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行，生產(chǎn)過程控制方式比較單一，而移動設(shè)備的動態(tài)化管理特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織方式難以適應(yīng)新的要求。如：電務(wù)車載設(shè)備的維修計(jì)劃要根據(jù)動車所每日動車組入所修計(jì)劃執(zhí)行，以時間為周期的修程與車輛以走行公里為周期的修程不相適應(yīng)。這使得傳統(tǒng)設(shè)備維修手段無法滿足車載設(shè)備生產(chǎn)過程控制，車載設(shè)備修程修制需要進(jìn)一步優(yōu)化。

1.3　勞動密集型作業(yè)方式難以適應(yīng)新形勢下的維修需求

隨著動車組技術(shù)的不斷發(fā)展，車載設(shè)備的更新也越來越頻繁，目前僅我段管轄的動車組型號就有CRH1B、CRH1E、CRH2A、CRH380D、CRH380B、CRH380BL等，而不同車型的動車組上安裝的車載ATP設(shè)備又分為200H、200C、300T、300S等多種型號。中國標(biāo)準(zhǔn)動車組（CEMU）的成功上線運(yùn)行，標(biāo)志著中國動車組技術(shù)正在迎來一個前所未有的高速發(fā)展時期。新設(shè)備、新技術(shù)、新方法層出不窮，而人員的擴(kuò)張和培訓(xùn)速度無法適應(yīng)設(shè)備的快速變化，車載設(shè)備的動態(tài)化特點(diǎn)，又使得維修人員單兵作業(yè)逐漸取代集體作業(yè)成為主體。傳統(tǒng)的勞動密集型作業(yè)方式已經(jīng)難以適應(yīng)新形勢下的設(shè)備維護(hù)需求，這就對檢修維護(hù)人員的素質(zhì)提出了極高的要求?！耙徽絮r吃遍天”的時代早已過去，應(yīng)對變化的能力、持續(xù)學(xué)習(xí)的能力、科研攻關(guān)的能力，是決定動車組車載設(shè)備維護(hù)水平的關(guān)鍵。

1.4　分散的數(shù)據(jù)分析方式難以全面掌握車載設(shè)備狀態(tài)

動車組型號和車載設(shè)備種類繁多，每種型號的車載設(shè)備有各自的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相對獨(dú)立的存儲格式，利用專門的軟件進(jìn)行分析。目前車間的對車載設(shè)備的數(shù)據(jù)分析，主要利用工區(qū)的瀏覽普查分析和數(shù)據(jù)分析組的集中重點(diǎn)分析相結(jié)合。參數(shù)和數(shù)據(jù)作為掌握車載設(shè)備狀態(tài)的關(guān)鍵信息，為故障和隱患的判斷提供了重要依據(jù)，數(shù)據(jù)分析組的設(shè)立，使得車載數(shù)據(jù)分析逐步朝著專業(yè)化、系統(tǒng)化發(fā)展，其重要性也越來越突出。但相對分散的數(shù)據(jù)分析方式，難以全面掌握車載設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2　車載設(shè)備生產(chǎn)組織方式優(yōu)化

通過對動車組車載設(shè)備維護(hù)面臨的新形勢的分析，結(jié)合工作過程中的實(shí)踐探索，生產(chǎn)組織方式的優(yōu)化主要在以下幾個方面。

2.1　強(qiáng)化車間組織生產(chǎn)能力。

車間以日生產(chǎn)情況匯總表的形式，由數(shù)據(jù)分析組對整個車間范圍之內(nèi)的各類生產(chǎn)信息進(jìn)行匯總和統(tǒng)計(jì)，工區(qū)每日上報(bào)各項(xiàng)工作完成情況，車間值班人員進(jìn)行把關(guān)和盯控。加強(qiáng)和各動車所的對接，根據(jù)動車組每日入庫檢修計(jì)劃，安排車間各工區(qū)當(dāng)日檢修計(jì)劃。在不斷優(yōu)化車間組織生產(chǎn)的過程中，又增加了人員動態(tài)的統(tǒng)計(jì)、所有型號車載設(shè)備軟件版本的使用情況、設(shè)備更新改造進(jìn)度、專特運(yùn)重點(diǎn)任務(wù)、動車組配屬變化情況等，通過匯總表，全面掌握車間人員和生產(chǎn)動態(tài)、生產(chǎn)任務(wù)完成進(jìn)度、重點(diǎn)盯控事項(xiàng)等，從而進(jìn)一步強(qiáng)化車間組織生產(chǎn)的能力。

2.2　車載設(shè)備修程修制優(yōu)化。

實(shí)現(xiàn)周期維修逐步向狀態(tài)維修（ConditionBased Maintenance）過渡，減少過剩修。動車組車載ATP設(shè)備，高密度的檢測檢修存在過剩修現(xiàn)象，人員和維修成本高居不下。隨著動車組配屬數(shù)量的不斷增加，維修要求的不斷提升，有限的維修力量難以滿足生產(chǎn)需要。推行動車組車載ATP設(shè)備的修程修制改革，就是為了解決這一矛盾。以CTCS3-300T型列控車載設(shè)備為例，將二級修工作項(xiàng)目按照等級分為不同的檢修包：3T1、3T2、3T3、3T4，將車底設(shè)備外觀檢查、天線高度測量、啟動測試、時鐘校核等日常檢修項(xiàng)目納入3T1檢修包，而將動車組電源測量、檢查DMI電纜連接等不需要進(jìn)行高密度檢修的項(xiàng)目，分別納入3T2至3T4檢修包。其中3T1包為基礎(chǔ)包，以90天為周期，3T2至3T4包為擴(kuò)展包，檢修周期相應(yīng)延長。ATP設(shè)備二級修檢修周期及檢修包組合如表1所示。

表1　ATP設(shè)備二級修檢修周期及檢修包組合

目前我段管轄安裝有ATP設(shè)備的動車組多達(dá)243組，為了最大程度的減少重復(fù)勞動，又能有效卡控3T1包的檢修周期，車間將90天劃分為前后兩個各45天的半周期，前45天不進(jìn)行3T1包作業(yè)，后45天至少進(jìn)行一次3T1包作業(yè)，以此確保90天的檢修周期。通過動車組車載設(shè)備修程修制優(yōu)化，減輕了維修工作量和工作強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)率，設(shè)備質(zhì)量保持穩(wěn)定，取得了一定的成效。

2.3　加速向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。

提高檢修維護(hù)人員的個人綜合能力，通過搭建仿真平臺提高科技創(chuàng)新能力，以人防、物防、技防手段相結(jié)合，增強(qiáng)科技手段保安全的能力，加速向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。搭建CTCS列控系統(tǒng)車載設(shè)備仿真測試平臺、動車組ATP與LKJ接口仿真系統(tǒng)等，通過構(gòu)建車載仿真測試平臺驗(yàn)證線路數(shù)據(jù)的正確性、控制邏輯的準(zhǔn)確性、故障導(dǎo)向安全的可靠性。最新研制的LKJ-15S型新一代列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)具備在CTCS-2級區(qū)段運(yùn)行的功能，已經(jīng)成功進(jìn)行過CTCS-2區(qū)段的運(yùn)行試驗(yàn)。構(gòu)建CTCS列控系統(tǒng)仿真測試平臺，有助于研究學(xué)習(xí)新一代LKJ系統(tǒng)的C2區(qū)段運(yùn)行功能及其與ATP系統(tǒng)的控制邏輯比對。動車組LKJ設(shè)備在地面環(huán)境下不能模擬LKJ與ATP、EMU以及列車工況等動車組運(yùn)行環(huán)境，對動車組運(yùn)行中LKJ與ATP、EMU等設(shè)備交界地區(qū)的問題的及時有效處理帶來困難。研制動車組ATP與LKJ接口仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)ATP、EMP設(shè)備與LKJ接口的模擬仿真功能，搭建動車組LKJ運(yùn)行仿真環(huán)境，提升作業(yè)人員對LKJ設(shè)備運(yùn)行存在問題的快速分析與處理能力。

2.4　探索大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的預(yù)測性維修。

預(yù)測性維修（PredictiveMaintenance）的概念最早由西方發(fā)達(dá)工業(yè)國家提出，它以設(shè)備診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)備故障的歷史和現(xiàn)狀，參考運(yùn)行環(huán)境及其它同類設(shè)備的運(yùn)行情況，應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行綜合判斷分析，從而查明設(shè)備內(nèi)部情況、故障和異常，預(yù)測隱患的發(fā)展趨勢，提出防范和治理對策。其關(guān)鍵是依靠先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對潛伏故障進(jìn)行分類和嚴(yán)重性分析（CriticalityAnalysis）。這樣一套方法總稱為預(yù)測方法，把應(yīng)用預(yù)測方法得到的結(jié)果納入維修管理就是預(yù)測性維修。

預(yù)測性維修主要包含三個方面的關(guān)鍵技術(shù)：狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、故障診斷技術(shù)、狀態(tài)預(yù)測技術(shù)。實(shí)際上，目前狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如：列控設(shè)備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（DMS）。該系統(tǒng)由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，對列控車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、應(yīng)答器報(bào)文、無線閉塞中心報(bào)文和軌道電路等信息進(jìn)行實(shí)時采集，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回DMS地面設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對列控車載設(shè)備及相關(guān)地面設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測、分析和報(bào)警。而狀態(tài)預(yù)測技術(shù)，則依賴于先進(jìn)的傳感器技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析。大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)分析方式，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方式有著本質(zhì)上的不同，它建立在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)的方法，總結(jié)事物的規(guī)律性原理，從而預(yù)測事物的發(fā)展方向。例如：購物網(wǎng)站通過對海量的消費(fèi)者網(wǎng)購數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以掌握消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣，從而預(yù)測某件商品對應(yīng)的目標(biāo)客戶，準(zhǔn)確進(jìn)行廣告投放或消費(fèi)能力定位。如果將大數(shù)據(jù)應(yīng)用在車載設(shè)備的故障預(yù)測上，則可以最大程度減少設(shè)備故障對行車安全的影響。任何一項(xiàng)可能影響設(shè)備穩(wěn)定性的因素，都可以納入大數(shù)據(jù)分析的范疇，例如：電子元件在溫度急速升高時，出現(xiàn)老化或故障的概率升高，通過高靈敏度傳感器對關(guān)鍵電子元件的溫度監(jiān)測，可以判斷設(shè)備即將出現(xiàn)故障的概率，從而安排有針對性的維修或檢測。運(yùn)行環(huán)境的溫度、濕度、電磁干擾對電子器件的影響都非常明顯，通過對某條線路某一段時期的運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)分析，可以總結(jié)出該條線路對設(shè)備影響較大的區(qū)段、設(shè)備故障出現(xiàn)概率較高的時段等，從而能提前采取應(yīng)對措施。通過對檢修人員長期作業(yè)習(xí)慣的分析，可以掌握每名作業(yè)人員檢修設(shè)備發(fā)生故障的概率，從而調(diào)整人員安排或有針對性進(jìn)行維修?？梢钥偨Y(jié)出，可以給車載設(shè)備的故障預(yù)測提供依據(jù)的，主要包含三個方面的因素，如圖1所示，即自身因素（設(shè)備本身的材質(zhì)、性能、質(zhì)量、參數(shù)等）、環(huán)境因素（影響設(shè)備穩(wěn)定的溫度、濕度、電磁環(huán)境等）、人為因素（司機(jī)、維修人員的作業(yè)習(xí)慣、情緒變化等）。探索大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的預(yù)測性維修，對于數(shù)據(jù)范圍的廣度、數(shù)據(jù)體量的大小、數(shù)據(jù)挖掘的深度、數(shù)據(jù)計(jì)算的能力都有著極高的要求，是一個復(fù)雜而深遠(yuǎn)的課題。

圖1　故障預(yù)測的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

3　結(jié)束語

未來動車組車載設(shè)備維護(hù)，主要是在提高人員素質(zhì)和高科技保障的基礎(chǔ)上，不斷強(qiáng)化車間參與組織生產(chǎn)能力，從設(shè)備周期維修逐步向狀態(tài)維修過渡，并最終實(shí)現(xiàn)預(yù)測維修的過程，從而保障動車組設(shè)備和行車安全。動車組車載設(shè)備維護(hù)管理是一個長期而復(fù)雜的課題，仍需要我們的不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和深入探索。

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