動(dòng)車組運(yùn)用檢修物料清單應(yīng)用研究

矯 健

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

物料清單（BOM，Bill of Material）是描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的文件，在產(chǎn)品全生命周期的不同階段，針對(duì)不同應(yīng)用目的，分為設(shè)計(jì)BOM、工藝BOM、制造BOM等[1]。同一產(chǎn)品的不同BOM間有較強(qiáng)的連續(xù)性和一致性，以確保產(chǎn)品生命周期內(nèi)各部門數(shù)據(jù)互通、協(xié)同工作，提高生產(chǎn)效率[2]。動(dòng)車組的設(shè)計(jì)BOM和制造BOM由各主機(jī)廠構(gòu)建和維護(hù)。同時(shí)，作為動(dòng)車組檢修單位，各主機(jī)廠還構(gòu)建了各自的維修BOM[3]。

中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）各鐵路局集團(tuán)公司的動(dòng)車段、動(dòng)車運(yùn)用所負(fù)責(zé)承擔(dān)動(dòng)車組的運(yùn)營、運(yùn)用檢修和部分高級(jí)檢修工作[4]。上述單位根據(jù)自身應(yīng)用需求，構(gòu)建了眾多面向特定應(yīng)用場景的BOM，例如：用于高級(jí)修過程管理的高級(jí)修BOM；用于物流配送的物流BOM；用于關(guān)鍵配件全生命周期管理的關(guān)鍵配件BOM等[5]。這些BOM獨(dú)立構(gòu)建、適用范圍窄、關(guān)聯(lián)性低，不同應(yīng)用和不同單位間難以共享。

為實(shí)現(xiàn)國鐵集團(tuán)各單位、各應(yīng)用場景間的數(shù)據(jù)貫通，提高動(dòng)車組運(yùn)用檢修質(zhì)量和效率，保障動(dòng)車組運(yùn)行安全，亟需構(gòu)建面向動(dòng)車組運(yùn)用、檢修業(yè)務(wù)場景的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM，實(shí)現(xiàn)國鐵集團(tuán)下屬各單位的數(shù)據(jù)一致性，同時(shí)，與各主機(jī)廠的維修BOM進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為動(dòng)車組制造、維修數(shù)據(jù)的貫通提供必要條件。

1 動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM設(shè)計(jì)

1.1 邏輯結(jié)構(gòu)

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM由零部件分解結(jié)構(gòu)和配置信息組成，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM邏輯結(jié)構(gòu)

（1）零部件分解結(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)，包括節(jié)點(diǎn)信息和位置信息。節(jié)點(diǎn)信息用于描述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的零部件的名稱和物料信息，包括節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)、節(jié)點(diǎn)名稱和物料標(biāo)識(shí)碼；位置信息用于描述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)零部件所在的車廂或區(qū)域、樹形結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間的父子關(guān)系、同級(jí)節(jié)點(diǎn)間的順序關(guān)系、同位置不同物料間的允許安裝（簡稱：允裝）關(guān)系等。

（2）配置信息是在零部件分解結(jié)構(gòu)之上的附加信息，用于對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的零部件進(jìn)行說明、分類、設(shè)置規(guī)則等。配置信息可根據(jù)需要不斷擴(kuò)充。

1.2 分解結(jié)構(gòu)樹樣式

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM應(yīng)能支持零部件數(shù)量自動(dòng)核算、單個(gè)零部件信息采集等需求。因此，BOM的零部件分解結(jié)構(gòu)中須包含精確的零部件數(shù)量和位置信息。由于不同平臺(tái)、車型、批次動(dòng)車組零部件的類型和數(shù)量均不相同，因此，動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM以批次為單位，一個(gè)動(dòng)車組批次對(duì)應(yīng)一棵零部件分解結(jié)構(gòu)樹。零部件分解結(jié)構(gòu)樹樣式如圖2所示。

圖2 零部件分解結(jié)構(gòu)樹樣式

結(jié)構(gòu)樹的根節(jié)點(diǎn)為批次編號(hào)，唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)批次的分解結(jié)構(gòu)；第2級(jí)節(jié)點(diǎn)為車廂，以車廂編號(hào)作為標(biāo)識(shí)；第3級(jí)節(jié)點(diǎn)為車廂的區(qū)域劃分，不同車廂采用相同的區(qū)域劃分方式；第4級(jí)節(jié)點(diǎn)開始，為各區(qū)域下安裝的零部件及其逐級(jí)分解結(jié)構(gòu)。零部件分解的層級(jí)、粒度以動(dòng)車組運(yùn)用檢修管理的最小顆粒度為依據(jù)，不作限定。

1.3 構(gòu)成項(xiàng)

1.3.1 節(jié)點(diǎn)信息

（1） 唯一標(biāo)識(shí)：唯一標(biāo)識(shí)樹形結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用8位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（2） 節(jié)點(diǎn)名稱：若節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是某一類零部件，可采用零部件的名稱表示。若節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是多個(gè)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(duì)軸箱組成”。

（3） 物料標(biāo)識(shí)碼：唯一標(biāo)識(shí)樹形結(jié)構(gòu)中的一種物料，采用12位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，基于零部件的名稱、供應(yīng)商、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、應(yīng)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(hào)，采用2位阿拉伯?dāng)?shù)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(qū)域：根據(jù)動(dòng)車組運(yùn)用檢修實(shí)際環(huán)境，將車廂劃分為多個(gè)區(qū)域，便于快速定位零部件。

（3） 層級(jí)：節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的層級(jí)，采用2位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，根節(jié)點(diǎn)的層級(jí)是“01”，其他各級(jí)節(jié)點(diǎn)的層級(jí)按順序依次遞增。

（4） 父級(jí)節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的上一級(jí)節(jié)點(diǎn)，采用節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)表示。

（5） 位數(shù)：樹形結(jié)構(gòu)中，某一節(jié)點(diǎn)下安裝了多個(gè)具有相同節(jié)點(diǎn)名稱的子節(jié)點(diǎn)時(shí)，用位數(shù)唯一標(biāo)識(shí)該節(jié)點(diǎn)下的一個(gè)安裝位置，采用2位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（6） 允裝標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)樹形結(jié)構(gòu)中，某一安裝位置上可安裝多種具有不同物料標(biāo)識(shí)碼的零部件。

1.3.3 配置信息

（1） 安裝方向說明：對(duì)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(duì)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(jí)零部件及具體位置。

（3） 統(tǒng)型分類標(biāo)識(shí)：為滿足對(duì)零部件的多種分類管理需求，可構(gòu)建多種分類體系，對(duì)零部件進(jìn)行統(tǒng)型分類。每一個(gè)分類體系，都可采用一個(gè)統(tǒng)型分類標(biāo)識(shí)進(jìn)行類別劃分。

（4） 應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)樹形結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場景。通過應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)，可在完整的零部件分解結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)上，生成僅在本應(yīng)用場景中需要的零部件的分解結(jié)構(gòu)樹，提高應(yīng)用效率。

（5） 故障模式：零部件可能的故障表現(xiàn)形式，故障模式是故障信息采集、處置、統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)依據(jù)，針對(duì)每一類零部件分別制定。

（6） 安裝規(guī)則：零部件裝車時(shí)的具體要求，包括零部件的供應(yīng)商、型號(hào)、物理/電氣技術(shù)參數(shù)，以及與其他零部件的適配要求等。

1.4 應(yīng)用視圖

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的應(yīng)用視圖是在零部件分解結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，根據(jù)特定應(yīng)用需求，對(duì)樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行歸并、剪枝后生成的。零部件分解結(jié)構(gòu)樹如圖3所示。

圖3 零部件分解結(jié)構(gòu)樹示例

該結(jié)構(gòu)樹包含了動(dòng)車組零部件的數(shù)量、位置和允裝信息。動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的應(yīng)用視圖的生成主要有2種方式。

1.4.1 根據(jù)應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)生成

此方式生成的應(yīng)用視圖適用于僅關(guān)注部分零部件的組織結(jié)構(gòu)、數(shù)量和允裝關(guān)系的業(yè)務(wù)場景。例如：動(dòng)車組運(yùn)用修和高級(jí)修關(guān)注的零部件不同，在動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的配置信息中，運(yùn)用修關(guān)注的零部件的應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)標(biāo)注為“運(yùn)用修”，高級(jí)修關(guān)注的零部件的應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)標(biāo)注為“高級(jí)修”。2種場景都關(guān)注的零部件的應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)標(biāo)注為“運(yùn)用修+高級(jí)修”。生成運(yùn)用修應(yīng)用視圖時(shí)，按如下步驟進(jìn)行。

（1）列出應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)標(biāo)注為“運(yùn)用修”和“運(yùn)用修+高級(jí)修”的節(jié)點(diǎn)，例如，圖3中的A、B、D、F、N、G；

（2）根據(jù)節(jié)點(diǎn)名稱清單，找出需要移除的節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)圖3中的C、H、M、T、R；

（3）遍歷需要移除的節(jié)點(diǎn)列表，若節(jié)點(diǎn)是葉子節(jié)點(diǎn)，則在零部件分解結(jié)構(gòu)樹中移除該節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)不是葉子節(jié)點(diǎn)，則先將節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)修改為其父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，然后移除該節(jié)點(diǎn)；

（4）直至零部件分解結(jié)構(gòu)樹中移除了所有需要移除的節(jié)點(diǎn)為止。

此方法生成的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的應(yīng)用視圖如圖4所示。

圖4 根據(jù)應(yīng)用場景標(biāo)識(shí)生成的應(yīng)用視圖

1.4.2 去除數(shù)量及允裝信息后生成

此類方法生成的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM應(yīng)用視圖適用于僅關(guān)注零部件的組織結(jié)構(gòu)，不關(guān)注數(shù)量、允裝關(guān)系的業(yè)務(wù)場景。例如，零部件技術(shù)手冊(cè)的配置。具體生成步驟如下。

（1）去除零部件分解結(jié)構(gòu)樹中的輛序、數(shù)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(shù)量及允裝信息的中間樹

（2）在中間樹的基礎(chǔ)上，逐層遍歷，同層級(jí)、同名稱節(jié)點(diǎn)保留一個(gè)，其余移除，所有同名節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)均將其父節(jié)點(diǎn)修改為保留的節(jié)點(diǎn)。直至同層級(jí)不存在同名節(jié)點(diǎn)為止。

此方法生成的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的應(yīng)用視圖如圖6所示。

圖6 去除數(shù)量和允裝信息后生成的應(yīng)用視圖

2 動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM編制

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM以批次為單位組織編制時(shí)，先編寫某車型下第一個(gè)批次的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM。由于同車型各批次動(dòng)車組存在演進(jìn)關(guān)系，一個(gè)批次動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的編寫，可通過在前一個(gè)批次的基礎(chǔ)上，標(biāo)注新增、刪除、修改的節(jié)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)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(shù)據(jù)的一致性，又保留了動(dòng)車組批次間的演進(jìn)規(guī)律信息。

根據(jù)動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的邏輯結(jié)構(gòu)，編制的內(nèi)容包括節(jié)點(diǎn)信息、位置信息和配置信息。節(jié)點(diǎn)信息和位置信息一經(jīng)發(fā)布，不再變更。配置信息是擴(kuò)展的、個(gè)性化的，可根據(jù)需要修改完善。節(jié)點(diǎn)信息和位置信息在編制過程中應(yīng)遵循以下原則。

2.1 同供應(yīng)商一致性原則

同供應(yīng)商、同型號(hào)的同類零部件在所有動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的結(jié)構(gòu)樹中使用相同的節(jié)點(diǎn)名稱和分解結(jié)構(gòu)。避免同一供應(yīng)商、同一型號(hào)的零部件在不同車型、批次動(dòng)車組上裝用時(shí)，出現(xiàn)不同名稱、不同分解結(jié)構(gòu)的情況。

2.2 同類一致性原則

同供應(yīng)商不同型號(hào)或不同供應(yīng)商的同類零部件在動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的所有結(jié)構(gòu)樹中盡量使用相同的節(jié)點(diǎn)名稱。最大限度降低動(dòng)車組運(yùn)用維修BOM的復(fù)雜度，進(jìn)而降低管理成本。

2.3 節(jié)點(diǎn)命名原則

節(jié)點(diǎn)的命名應(yīng)盡量遵循作業(yè)人員的使用習(xí)慣，采用通俗的名稱，避免出現(xiàn)過于學(xué)術(shù)化的生僻名稱。例如，節(jié)點(diǎn)名稱中不應(yīng)包含零部件供應(yīng)商、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、應(yīng)用特性等信息，這些信息在物料標(biāo)識(shí)碼中體現(xiàn)；節(jié)點(diǎn)名稱中不應(yīng)包含位置信息，位置信息在零部件分解結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)。

2.4 零部件分解原則

動(dòng)車組零部件分解時(shí)，應(yīng)按照實(shí)際更換、檢修的管理粒度，將零部件分解為若干個(gè)可整體更換、送修的部分。按此原則逐級(jí)分解至最小檢修單元。分解過程中，應(yīng)盡量減少邏輯上的總成節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，避免出現(xiàn)過多層級(jí)。

3 動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM變更

動(dòng)車組的源頭質(zhì)量問題整治、加裝改造、軟件升級(jí)等業(yè)務(wù)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM的變更。按變更內(nèi)容劃分，可分為結(jié)構(gòu)變更和配置變更。其中，結(jié)構(gòu)變更指在零部件分解結(jié)構(gòu)樹中增加、刪除節(jié)點(diǎn)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)的父級(jí)節(jié)點(diǎn)；配置變更指增加、刪除、修改節(jié)點(diǎn)的配置信息。上述2類變更均可導(dǎo)致各應(yīng)用視圖的變更。對(duì)動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM變更進(jìn)行版本管理是其應(yīng)用的基礎(chǔ)[6]。

BOM動(dòng)車組運(yùn)用檢修變更發(fā)生后，原版本應(yīng)完整保存，不再允許修改，同時(shí)，生成具有完整零部件分解結(jié)構(gòu)和配置信息的新版本，并記錄變更內(nèi)容。若變更導(dǎo)致了應(yīng)用視圖的變更，應(yīng)采用同樣的策略，完整保存原應(yīng)用視圖，同時(shí)生成新版本應(yīng)用視圖。

由于動(dòng)車組數(shù)量多，動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM變更的周期較長。同一時(shí)刻，會(huì)存在同批次、不同動(dòng)車組應(yīng)用不同版本的情況。通過指定使用的版本號(hào)可有效解決變更前后數(shù)據(jù)不一致的問題。

4 動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM應(yīng)用

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用。

4.1 輔助檢修作業(yè)

利用其中的零部件裝配結(jié)構(gòu)信息輔助開展各項(xiàng)運(yùn)用檢修作業(yè)。

4.1.1 檢修計(jì)劃編制

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中包含了各級(jí)零部件的裝配關(guān)系，既有的動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)的檢修計(jì)劃編制子系統(tǒng)基于不同檢修項(xiàng)目的工藝流程和動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中的零部件裝配關(guān)系，可自動(dòng)核算需要檢修的零部件的數(shù)量、時(shí)間、工種，并結(jié)合既有項(xiàng)目的完成情況，實(shí)現(xiàn)檢修計(jì)劃的自動(dòng)編制。

4.1.2 物流倉儲(chǔ)

動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)的物流管理子系統(tǒng)根據(jù)檢修規(guī)程、計(jì)劃和動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中的零部件裝配關(guān)系，可自動(dòng)核算檢修過程中需要的各類工具、備品、輔料的數(shù)量[7-8]，實(shí)現(xiàn)物流配送計(jì)劃的自動(dòng)編制。基于物流計(jì)劃和當(dāng)前庫存情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫存?zhèn)淦贰⑤o料的余量預(yù)警和采購訂單的自動(dòng)生成。

4.1.3 自動(dòng)配臺(tái)

動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)的檢修過程管理子系統(tǒng)基于動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中的零部件裝配關(guān)系（允裝零部件的供應(yīng)商、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)等）和安裝規(guī)則，可自動(dòng)從備品中找出符合安裝要求的零部件，并進(jìn)行配臺(tái)。例如：動(dòng)車組高級(jí)檢修過程中，自動(dòng)找出滿足同廠商、同軸輪徑差、同轉(zhuǎn)向架輪徑差、同車廂輪徑差在限度范圍內(nèi)的輪對(duì)，確定其裝車位置。

4.2 數(shù)據(jù)串聯(lián)

利用其中的零部件信息進(jìn)行各業(yè)務(wù)場景下的數(shù)據(jù)串聯(lián)。

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中的零部件基礎(chǔ)信息，例如零部件名稱、供應(yīng)商、型號(hào)等，可作為零部件全生命周期主數(shù)據(jù)，應(yīng)用在動(dòng)車組故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)的報(bào)警模型設(shè)計(jì)、檢修項(xiàng)目配置、技術(shù)手冊(cè)配置、故障信息采集、履歷信息采集等眾多業(yè)務(wù)場景中，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場景中零部件基礎(chǔ)信息的一致性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場景數(shù)據(jù)的串聯(lián)。以“輪對(duì)”為例，在不同單位、不同業(yè)務(wù)場景下，可能存在“輪對(duì)”“輪對(duì)組成”“輪對(duì)軸箱組成”“輪對(duì)軸箱裝置”等不同名稱。若各單位、各業(yè)務(wù)模塊統(tǒng)一采用運(yùn)用檢修BOM中的名稱，即可避免出現(xiàn)“輪對(duì)”報(bào)警模型報(bào)警后，無法用“輪對(duì)軸箱裝置”的應(yīng)急處置手冊(cè)進(jìn)行處置，以及無法用“輪對(duì)軸箱組成”的檢修項(xiàng)目安排檢修的問題。

4.3 信息采集

利用其中的零部件進(jìn)行各業(yè)務(wù)場景下的信息采集。

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM中的零部件是信息采集的主體，根據(jù)信息采集的顆粒度，可將零部件分為2類：

（1）采集時(shí)需要精確到某一個(gè)零部件，此類零部件須具備區(qū)別于其他零部件的唯一的身份標(biāo)識(shí)，例如產(chǎn)品序列號(hào)；

（2）采集時(shí)只需要精確到零部件的供應(yīng)商或型號(hào)、批次等，此類零部件須具備區(qū)別于其他類別零部件的身份標(biāo)識(shí)?；谶\(yùn)用檢修BOM中的零部件進(jìn)行信息采集，可利用零部件的身份標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場景下零部件數(shù)據(jù)的貫通，為開展數(shù)據(jù)整合應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析提供支撐。

5 結(jié)束語

本文提出的動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM已在動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)中集成應(yīng)用，有效提高了動(dòng)車組運(yùn)用檢修效率，為開展動(dòng)車組修程修制優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。

動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM邏輯結(jié)構(gòu)以批次為單位組織，通過生成應(yīng)用視圖的方式，在滿足不同業(yè)務(wù)場景需求的同時(shí)，又保證了底層數(shù)據(jù)的一致性。為開展全譜系動(dòng)車組運(yùn)用檢修BOM編制工作提供了參考。