基于SPD的動(dòng)車組故障雙重預(yù)防機(jī)制管理方法研究

陳 玉 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海動(dòng)車段

隨著我國高鐵運(yùn)行速度的不斷提高和新線的不斷開通，動(dòng)車組安生生產(chǎn)管理壓力與日俱增。傳統(tǒng)的安全管理是基于結(jié)果模式，強(qiáng)調(diào)對結(jié)果的考核與控制，而雙重預(yù)防機(jī)制管理是基于過程的管理，強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)排查與隱患治理，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)防控與隱患排查治理的雙體系運(yùn)行。因此，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組故障雙重預(yù)防機(jī)制管理對確保高鐵及旅客列車運(yùn)行安全具有重要的意義。文中運(yùn)用SPD統(tǒng)計(jì)過程診斷理論，分析動(dòng)車組運(yùn)用過程中的故障率變化趨勢，繪制SPD控制圖，運(yùn)用判異準(zhǔn)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研判，為動(dòng)車組的雙重預(yù)防機(jī)制管理提供重要依據(jù)。

1 SPD理論介紹

SPD(Statistical Process Diagnosis)即統(tǒng)計(jì)過程診斷，是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)對過程中的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控與診斷,從而達(dá)到縮短診斷異常時(shí)間、迅速采取糾正措施、減少損失、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高辦事效率的目的。

1.1 分析方法

圖1 SPD控制圖

SPD分析方法主要依據(jù)控制圖和判異準(zhǔn)則進(jìn)行研判?？刂茍D是通過對生產(chǎn)過程質(zhì)量特性值進(jìn)行測定、記錄、評估，從而檢測生產(chǎn)過程是否處于受控狀態(tài)的一種用統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖?？刂茍D主要包括三條線：上控制線UCL、中心線CL、下控制線LCL，如圖1所示。

控制圖的類型以及適用范圍主要有八類，見表1。結(jié)合動(dòng)車組運(yùn)用實(shí)際，本文選用P(不合格品率）控制圖對動(dòng)車組故障率趨勢進(jìn)行分析。

表1 控制圖類型及適用范圍

1.2 判異準(zhǔn)則

SPD控制圖形主要有8種判異準(zhǔn)則。具體判異方式見圖1和表2。針對動(dòng)車組故障，在繪制SPD控制圖時(shí)，由于故障數(shù)據(jù)均是經(jīng)過審核把關(guān)后統(tǒng)計(jì)，且按照15個(gè)大系統(tǒng)和若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，因此SPD控制圖判異準(zhǔn)則主要運(yùn)用準(zhǔn)則1-6進(jìn)行判異。

表2 SPD控制圖判異準(zhǔn)則

1.3 SPD優(yōu)勢分析

（1）對故障進(jìn)行分類、匯總、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，繪制形成控制圖，迅速發(fā)現(xiàn)異常。

（2）SPD有域值約束（上、下限），能夠更好的對故障走勢進(jìn)行管理卡控。

（3）SPD有八大判異準(zhǔn)則對分析用控制圖進(jìn)行判穩(wěn)，對故障起到安全風(fēng)險(xiǎn)卡控作用。

2 SPD控制圖在動(dòng)車組安全管理中的運(yùn)用

動(dòng)車組安全管理中，運(yùn)用SPD控制圖對各系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車組存在的安全隱患。動(dòng)車組在全壽命周期使用過程中產(chǎn)生大量的故障數(shù)據(jù)，動(dòng)車組每個(gè)系統(tǒng)的故障率（故障件數(shù)/動(dòng)車組標(biāo)準(zhǔn)組數(shù)）變化趨勢反映了動(dòng)車組當(dāng)前的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。通過動(dòng)車組各系統(tǒng)每周故障率計(jì)算SPD的上控制線UCL、中心線CL和下控制線LCL，繪制段級(jí)和動(dòng)車所級(jí)SPD控制圖，并運(yùn)用判異準(zhǔn)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研判，文中以動(dòng)車組外門系統(tǒng)故障為例進(jìn)行SPD分析。

2.1 段級(jí)外門故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算及SPD控制圖繪制

以動(dòng)車組外門系統(tǒng)為例，統(tǒng)計(jì)2019年某動(dòng)車段故障情況，公式計(jì)算，以周為周期分別計(jì)算出CL、UCL、LCL的結(jié)果，并繪制出SPD控制圖，如圖2所示。

圖2 2019年某動(dòng)車段外門系統(tǒng)SPD控制圖

通過圖2可知，2019年以來該動(dòng)車段外門系統(tǒng)故障率整體可控，未發(fā)生超過上控制線UCL的情況，僅2019年第一周故障率位于A區(qū)域，故障率相對偏高，后續(xù)故障率整體呈現(xiàn)下降趨勢。

2.2 動(dòng)車所外門故障數(shù)據(jù)計(jì)算及SPD控制圖繪制

以動(dòng)車段整體故障率控制線（UCL、LCL）為統(tǒng)一基準(zhǔn)，對各動(dòng)車所外門故障控制情況進(jìn)行分析，以某動(dòng)車所為例計(jì)算SPD的值并繪制出SPD控制圖，如圖3所示。

可以看出某動(dòng)車所在2019年第1、9、10、12周外門故障率超過段故障率UCL上控制線（準(zhǔn)則1），系統(tǒng)判異。根據(jù)動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)用情況分析，1月第1周外門系統(tǒng)故障率超過UCL上控制線，主要由于元旦小長假旅客運(yùn)輸量大導(dǎo)致，第9、10、12周故障率超UCL上控制線由于春運(yùn)旅客運(yùn)輸量激增導(dǎo)致，該時(shí)間段正處于動(dòng)車組每年春季整修前期，通過整修之后外門故障率得到有效控制。采用相同的方法可對動(dòng)車段其他動(dòng)車所的外門系統(tǒng)故障進(jìn)行SPD判異，并根據(jù)動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)用情況進(jìn)行原因分析。

圖3 2019年某動(dòng)車所外門系統(tǒng)SPD控制圖

3 基于SPD計(jì)算結(jié)果的動(dòng)車組雙重預(yù)防機(jī)制管理方法

3.1 依據(jù)SPD控制圖實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理

將不同判異準(zhǔn)則對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從高到低劃分為重大風(fēng)險(xiǎn)、較大風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)等級(jí)，分別用紅、橙、黃、藍(lán)四種顏色代表，并將對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)管控，管理對象分別為“分管段長、分管科長、分管所長、工程師”。

風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控遵循：風(fēng)險(xiǎn)越大，管控級(jí)別越高；上級(jí)負(fù)責(zé)管控的風(fēng)險(xiǎn)，下級(jí)必須負(fù)責(zé)管控，并逐級(jí)落實(shí)具體措施。如：重大風(fēng)險(xiǎn)由分管段長監(jiān)管，該風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)同時(shí)由分管科長、分管所長、工程師共同管控。

風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警可自動(dòng)生成并進(jìn)行分級(jí)，見表3。

表3 SPD控制圖分級(jí)管控

3.2 依據(jù)SPD控制圖進(jìn)行動(dòng)車組隱患排查治理

為了把風(fēng)險(xiǎn)控制在隱患形成之前，把隱患消除在事故發(fā)生之前，實(shí)現(xiàn)源頭治理，隱患超前防范，利用SPD控制圖結(jié)合判異準(zhǔn)則識(shí)別的安全風(fēng)險(xiǎn)提示進(jìn)行全面排查處理，制定處理措施，消除安全隱患。

通過分析圖2控制圖可知，2019年該動(dòng)車段段級(jí)外門故障率在全年均未存在符合SPD判異準(zhǔn)則情況，因此不存在段級(jí)管控的重大風(fēng)險(xiǎn)和較大風(fēng)險(xiǎn)。通過分析圖3可知，2019年該動(dòng)車所外門故障率SPD控制圖存在滿足判異準(zhǔn)則1情況，發(fā)出了風(fēng)險(xiǎn)告警，屬動(dòng)車所分管所長管控風(fēng)險(xiǎn)范疇。按照"20字方針"：查出異因、采取措施、保證消除、不再出現(xiàn)、納入標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)車所主要采取以下隱患排查治理措施：

（1）執(zhí)行“一事一分析”制度。組織對每起外門故障，從源頭、檢修、管理、應(yīng)急、培訓(xùn)等方面進(jìn)行隱患分析排查。

（2）完善《動(dòng)車組外門整治作業(yè)指導(dǎo)書》。針對外門故障中頻發(fā)或典型故障，完善作業(yè)指導(dǎo)書的作業(yè)項(xiàng)點(diǎn)，增加檢查、測量、清潔或測試步驟。

（3）開展培訓(xùn)。組織檢修人員對《動(dòng)車組外門整治作業(yè)指導(dǎo)書》進(jìn)行培訓(xùn)，明確整治標(biāo)準(zhǔn)和要求，確保人人掌握。

（4）開展專項(xiàng)整治。組織成立外門專項(xiàng)整治小組，對外門開展專項(xiàng)整治活動(dòng)。

通過開展一系列的外門故障隱患排查治理，得到了良好的整治效果，使外門故障風(fēng)險(xiǎn)有效得到控制，故障率明顯降低。

3.3 基于SPD的動(dòng)車組故障雙重預(yù)防機(jī)制管理方法效果分析

運(yùn)用基于SPD的動(dòng)車組故障雙重預(yù)防機(jī)制管理方法，2019年該動(dòng)車段共識(shí)別重大風(fēng)險(xiǎn)18件，一般風(fēng)險(xiǎn)134件，通過制定有效的排查治理措施，風(fēng)險(xiǎn)得到了有效的控制。

該動(dòng)車段通過實(shí)行雙重預(yù)防機(jī)制安全管理方法以來，動(dòng)車組各項(xiàng)指標(biāo)得到了較大的改善。2016年-2019年百萬公里故障率由0.61逐年下降至0.36，大大降低了動(dòng)車組的故障率。動(dòng)車組有效供給率由80.10%逐年上升至92.40%，大大提高了動(dòng)車組的使用率。

4 結(jié)論

在擁有動(dòng)車組大量故障數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，SPD統(tǒng)計(jì)過程診斷理論能有效地對動(dòng)車組故障趨勢進(jìn)行分析，并使用判異準(zhǔn)則判定故障趨勢和制定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小劃分風(fēng)險(xiǎn)管控級(jí)別，由分管段長、分管科長、分管所長至工程師分級(jí)管理，將安全風(fēng)險(xiǎn)職責(zé)落到實(shí)處，提高了安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力，為隱患的排查打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控部門對安全隱患制定具體詳細(xì)的排查措施，使崗位責(zé)任、治理措施、治理資金、所需的治理時(shí)間以及安全預(yù)案得到有效的落實(shí)，促使安全事故的預(yù)防向標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和信息化轉(zhuǎn)變，把安全隱患消除在安全事故發(fā)生之前，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組故障的有效管控，使動(dòng)車組質(zhì)量管理相關(guān)指標(biāo)均得到了有效控制，最終為確保動(dòng)車組運(yùn)行安全提供了有力的保障。