胡傳亮，閻正義

(北京客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地，北京 100070)

大型養(yǎng)路機(jī)械是用于鐵路道床和鋼軌等基礎(chǔ)設(shè)施維修的大型鐵道線路工程機(jī)械(以下簡(jiǎn)稱大機(jī))，它是鐵路工務(wù)系統(tǒng)由人工作業(yè)走向機(jī)械化施工的重要標(biāo)志。隨著我國(guó)鐵路高速、重載、軌道重型化的發(fā)展及客運(yùn)專線的大規(guī)模建設(shè)使用，大機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。大機(jī)設(shè)備在應(yīng)用中受系統(tǒng)多樣、技術(shù)復(fù)雜、作業(yè)工況惡劣、設(shè)備磨損嚴(yán)重等自身因素影響，以及品種多、零配件供應(yīng)困難等外部因素的影響，大機(jī)檢修對(duì)大機(jī)施工影響很大。隨著技術(shù)的進(jìn)步，大機(jī)越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越昂貴，其生產(chǎn)使用效能越來(lái)越依賴于保養(yǎng)和檢修。鐵道部歷來(lái)重視大機(jī)檢修工作，截止“十一·五”規(guī)劃末，全路將投入30多億元，用以建設(shè)6個(gè)客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地(以下簡(jiǎn)稱客?；?，負(fù)責(zé)大機(jī)的管理、使用和維修。要實(shí)現(xiàn)大機(jī)設(shè)備檢修的高效率、高質(zhì)量和安全性要求，應(yīng)該結(jié)合大機(jī)檢修的現(xiàn)實(shí)情況，開(kāi)展精益化檢修。大機(jī)精益化檢修以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為平臺(tái)，優(yōu)化大機(jī)檢修的方式方法，控制檢修質(zhì)量的全過(guò)程，將檢修涉及的技術(shù)信息、管理信息、物流信息、資金信息匯集，有效提高大機(jī)檢修的實(shí)效，保證檢修的質(zhì)量。路內(nèi)外學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)以精益化檢修為方向，在飛機(jī)、汽車等領(lǐng)域，取得了豐碩的研究成果，已廣泛用于F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)和BMW汽車檢修等多個(gè)領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn)，精益化檢修也能夠?yàn)榇髾C(jī)的檢修工作提供巨大的幫助。

1 大機(jī)精益化檢修的特點(diǎn)

大機(jī)精益化檢修是以系統(tǒng)科學(xué)和可靠性理論為基礎(chǔ)，以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為平臺(tái)，以大機(jī)專業(yè)理論、故障診斷、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理工程等科學(xué)技術(shù)為手段，以大機(jī)檢修的方式、過(guò)程的優(yōu)化為內(nèi)容，以檢修質(zhì)量的全過(guò)程控制為主線，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、場(chǎng)地、管控、檢修人員、物資等多方面在技術(shù)信息、管理信息、物流信息、資金信息的匯集，實(shí)現(xiàn)大機(jī)整機(jī)、重要總成全壽命過(guò)程使用可靠性的最優(yōu)控制，大機(jī)的精益化檢修主要有以下特點(diǎn)。

1.1 檢修體系網(wǎng)絡(luò)化

大機(jī)的精益化檢修要求參與檢修的維修部門、檢測(cè)部門、指揮調(diào)度機(jī)構(gòu)、物資部門間建立有效的網(wǎng)絡(luò)連接，使檢修體系網(wǎng)絡(luò)化。故障的發(fā)現(xiàn)、分析、判斷，技術(shù)資料的查詢，零配件的領(lǐng)用，各種檢修生產(chǎn)計(jì)劃、物資供應(yīng)計(jì)劃的擬訂下達(dá)，都借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，使大機(jī)檢修既準(zhǔn)確又快捷，大大提高檢修效率。

1.2 檢修過(guò)程智能化

檢修過(guò)程智能化是大機(jī)精益化檢修的重要特點(diǎn)。檢修過(guò)程智能化的技術(shù)基礎(chǔ)主要包括便攜式檢修輔助技術(shù)、遠(yuǎn)程技術(shù)支援和故障智能診斷專家系統(tǒng)。

便攜式檢修輔助技術(shù)主要包括交互式電子技術(shù)手冊(cè)IETM系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱 IETM系統(tǒng))、便攜式維修輔助計(jì)算機(jī)PMA(以下簡(jiǎn)稱 PMA)。IETM系統(tǒng)摒除了查閱的紙質(zhì)媒介技術(shù)資料的繁雜，直接操作硬件設(shè)備，通過(guò)跳轉(zhuǎn)鏈接、工作導(dǎo)引等功能，簡(jiǎn)潔地找到各種技術(shù)參數(shù)和資料，提高了技術(shù)支持的效率。PMA是一種便攜式的計(jì)算機(jī)，是人機(jī)交互式的維修工具，它可以顯示技術(shù)資料、輔助故障診斷、維修監(jiān)控和遠(yuǎn)程技術(shù)支持，提供檢修記錄存檔、零備件提報(bào)、數(shù)據(jù)的上傳和下載等功能。以上兩種便攜式檢修輔助硬件設(shè)備能夠有效提高工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢修的工作效率，并將檢修一線和基地指揮調(diào)度連為一體。

遠(yuǎn)程技術(shù)支援就是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將施工現(xiàn)場(chǎng)、車間一線與基地的技術(shù)專家聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)檢修一線遇到疑難問(wèn)題時(shí)，基地的專家對(duì)傳輸?shù)膱D像、聲音以及故障情況、設(shè)備技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將結(jié)論和解決方案?jìng)鬟f給一線檢修人員并對(duì)他們的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)。大機(jī)故障智能診斷專家系統(tǒng)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于大機(jī)狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷維修，檢修人員可以將故障情況描述、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入專家系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行智能診斷。

1.3 檢修信息中心化

以信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)為基礎(chǔ)的大機(jī)精益化檢修，從本質(zhì)上改變了檢修的組織、形態(tài)和思想。精益化檢修變傳統(tǒng)的樹(shù)枝檢修結(jié)構(gòu)為呈扁平的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，檢修管控部門、設(shè)備物資部門與檢修人員一樣，均為網(wǎng)絡(luò)上的平等節(jié)點(diǎn)。有檢修需要時(shí)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)在一定的檢修規(guī)則下自主找出最佳途徑，將故障采集與檢修實(shí)施、后方技術(shù)指導(dǎo)、零配件資源的調(diào)配、檢修控制管理等結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)間的快速聯(lián)動(dòng)，提高檢修的效率。

2 開(kāi)展大機(jī)精益化檢修的重點(diǎn)工作

2.1 建立大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)

大機(jī)的檢修分為基地工廠修理和施工現(xiàn)場(chǎng)搶修兩種情況。工廠檢修需要在確保質(zhì)量、安全前提下將計(jì)劃?rùn)z修的項(xiàng)目按時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成工作;施工現(xiàn)場(chǎng)搶修時(shí)，需要最短時(shí)間恢復(fù)使用功能，確保完成施工任務(wù)。同時(shí)如何提高檢修人員的技術(shù)水平、及時(shí)獲取檢修保障信息、快速查找提供零備件都是急待解決的問(wèn)題。針對(duì)這些要求，需要構(gòu)建基于工位終端、便攜式維修輔助計(jì)算機(jī)PMA的大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)。大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)主要由IETM子系統(tǒng)、檢修保障培訓(xùn)子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程管控與技術(shù)支持子系統(tǒng)、檢修控制與保障管理子系統(tǒng)和智能故障診斷專家子系統(tǒng)5個(gè)子系統(tǒng)組成。

2.1.1 大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)借助北京客?；鼐钟蚓W(wǎng)絡(luò)和 Internet網(wǎng)絡(luò)，主體結(jié)構(gòu)采用 B/S結(jié)構(gòu)框架，并集合 B/S結(jié)構(gòu)(Browse/Server)使用方便、功能界面豐富、C/S結(jié)構(gòu)(Client/Server)界面操作強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。工廠的檢修工人使用工位終端，通過(guò)基地局域網(wǎng)絡(luò)、Internet互聯(lián)網(wǎng)與大機(jī)綜合檢修保障信息主系統(tǒng)相連，與檢修生產(chǎn)指揮調(diào)度部門、設(shè)備物資部門開(kāi)展數(shù)據(jù)交流或接受技術(shù)支持。現(xiàn)場(chǎng)搶修人員使用的搶修指揮車配備車載終端、北斗定位裝置和PMA，基地指揮中心能實(shí)時(shí)掌握搶修指揮車的準(zhǔn)確位置。搶修人員使用車載遠(yuǎn)程終端通過(guò)無(wú)線通訊、Internet互聯(lián)網(wǎng)與基地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得遠(yuǎn)程技術(shù)支持。大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。主系統(tǒng)為不同客戶端定義不同的操作等級(jí)，實(shí)現(xiàn)不同的訪問(wèn)功能。

圖1 大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.2 大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)的功能

大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)的五個(gè)子系統(tǒng)能夠?yàn)榛毓S檢修、現(xiàn)場(chǎng)搶修提供涉及檢修所有環(huán)節(jié)的技術(shù)、管理支持，滿足檢修進(jìn)度、質(zhì)量保障、技術(shù)培訓(xùn)、材料供應(yīng)等各方面的需求，為大機(jī)檢修管理提供了方便、快捷、高效的平臺(tái)。

檢修進(jìn)度管控方面:系統(tǒng)將某項(xiàng)檢修工作以三維仿真的形式預(yù)先存儲(chǔ)，檢修人員每實(shí)際完成一個(gè)工作步驟，用鼠標(biāo)記錄一項(xiàng)，工位終端將此工位的檢修人、實(shí)際工作進(jìn)展定時(shí)上傳，車間管控界面實(shí)時(shí)顯示該工位的檢修進(jìn)展，管理者根據(jù)進(jìn)展情況完成指揮調(diào)度。檢修質(zhì)量控制方面:系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際工作的步驟進(jìn)度，將拆裝順序、工裝工具、工藝數(shù)據(jù)等影響檢修質(zhì)量的關(guān)鍵因素預(yù)先提示給檢修人員。檢修人員在預(yù)操作和實(shí)際操作中，出現(xiàn)組裝順序錯(cuò)誤或技術(shù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，系統(tǒng)用重點(diǎn)閃爍的方式，及時(shí)顯示出錯(cuò)信息，提示正確步驟和技術(shù)細(xì)節(jié)。系統(tǒng)還能夠按工作步驟提示管理者對(duì)已完工的項(xiàng)目安排質(zhì)檢員進(jìn)行檢查驗(yàn)收，以保證檢修質(zhì)量。圖2～圖3是以09-32型搗固車搗固裝置中的單耳外油缸體部件檢修為例顯示檢修出錯(cuò)提示和組裝進(jìn)度情況。

圖2 活塞桿組裝出錯(cuò)提示

圖3 活塞頭組裝完成時(shí)間顯示

遠(yuǎn)程管控與技術(shù)支持子系統(tǒng)由遠(yuǎn)程搶修指揮車、遠(yuǎn)程終端、PMA及遠(yuǎn)程管控軟件組成。基地調(diào)度中心通過(guò)指揮車裝備的定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握搶修人員、車輛的準(zhǔn)確位置。搶修人員使用PMA對(duì)故障進(jìn)行診斷，攝影攝像后將視頻、照片通過(guò)遠(yuǎn)程技術(shù)支持子系統(tǒng)利用無(wú)線通訊傳遞至基地調(diào)度中心，接受基地調(diào)度的指揮或?qū)＜业募夹g(shù)指導(dǎo)。

檢修控制與保障管理子系統(tǒng)提供檢修管理和物資材料供應(yīng)保障等功能。檢修人員操作工位終端、PMA可以查詢當(dāng)日自身工號(hào)的檢修任務(wù)或材料型號(hào)供應(yīng)等信息，可以填寫(xiě)并自動(dòng)生成包括檢修記錄報(bào)告單、用料單在內(nèi)的各種檢修管理信息。該子系統(tǒng)具備互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、有線、無(wú)線語(yǔ)音通訊方式，對(duì)語(yǔ)音通訊進(jìn)行錄音存儲(chǔ)備查，可以給檢修人員的PMA和手機(jī)發(fā)送文字信息。

2.2 建立交互式電子技術(shù)手冊(cè)(IETM)系統(tǒng)

建立不同型號(hào)大機(jī)設(shè)備的檢修用交互式電子技術(shù)手冊(cè)(IETM)系統(tǒng)是大機(jī)綜合檢修保障信息系統(tǒng)工作的重要部分。IETM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)培訓(xùn)功能、技術(shù)資料的檢索查詢功能、專家支持系統(tǒng)的集成數(shù)據(jù)庫(kù)等功能。例如:IETM系統(tǒng)能夠在非現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，用機(jī)械三維仿真形式，演示設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、拆裝順序，配合透明化處理，系統(tǒng)可以將設(shè)備的液壓、機(jī)械動(dòng)作展示給使用者。IETM系統(tǒng)將檢修用技術(shù)信息如文字、表格、圖像、工程圖形、視頻、音頻、動(dòng)畫(huà)等，按一定的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行存儲(chǔ)，可以提供跳轉(zhuǎn)鏈接、工作導(dǎo)引等功能，檢修人員能在查閱操作手冊(cè)、維修大綱、維修作業(yè)指導(dǎo)書(shū)時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互參引。便攜式維修輔助計(jì)算機(jī)PMA是一種交互式的維修工具，工程技術(shù)人員攜帶它對(duì)大機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，PMA可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)資料的顯示、故障診斷、維修監(jiān)控、遠(yuǎn)程技術(shù)支持、檢修記錄存檔、零備件管理、數(shù)據(jù)的上傳和下載，見(jiàn)圖4～圖5。

圖4 透明化處理后的總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5 查詢油缸零件型號(hào)

IETM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用基于主題的數(shù)據(jù)模型，即按照應(yīng)用主題對(duì)大機(jī)設(shè)備的技術(shù)信息進(jìn)行組織和分類，應(yīng)用主題分為描述、任務(wù)、故障和零件四種。每種主題信息又由多個(gè)子信息包組成，子信息包中含有執(zhí)行某一特定功能的全部技術(shù)信息，將主體信息的子信息包進(jìn)行相關(guān)組合就可以構(gòu)建用戶需要的應(yīng)用信息。例如，預(yù)查詢進(jìn)口09-32型搗固車搗固裝置外油缸的型號(hào)、圖紙、故障現(xiàn)象，可以按主體信息為“零件”中的子信息包“作業(yè)裝置”，再輸入“油缸”，按照檢索清單找到該零件，選擇“三維圖像”后IETM界面確定一個(gè)結(jié)果。再交互查詢“故障”，IETM的顯示屏幕上不但顯示該油缸的三維圖像，而且文本對(duì)話框中還顯示該油缸材料技術(shù)信息。

與大機(jī)檢修有關(guān)的技術(shù)資料、圖紙按照CALS標(biāo)準(zhǔn)，完成紙質(zhì)手冊(cè)和文檔的精益化過(guò)程，形成IETM數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能實(shí)現(xiàn)了IETM信息數(shù)據(jù)的復(fù)用和共享。IETM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)制作過(guò)程如圖6所示。

圖6 大機(jī)檢修用交互式電子技術(shù)手冊(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程

2.3 建立大機(jī)故障智能診斷專家系統(tǒng)

大機(jī)故障智能診斷專家系統(tǒng)主要由三部分組成:服務(wù)器端基于知識(shí)庫(kù)的診斷專家系統(tǒng)、客戶端基于Web的診斷咨詢系統(tǒng)和專家知識(shí)庫(kù)的維護(hù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)核心為基于知識(shí)庫(kù)的專家系統(tǒng)主要由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)和Web接口組成。知識(shí)庫(kù)由規(guī)則庫(kù)和事實(shí)庫(kù)組成，規(guī)則庫(kù)存放產(chǎn)生規(guī)則的集合。事實(shí)庫(kù)存放事實(shí)的集合，事實(shí)包括現(xiàn)實(shí)的事實(shí)、中間結(jié)論、最終推理所得事實(shí)。它既有數(shù)據(jù)庫(kù)管理和演繹能力，又能夠提供專家推理判斷等模糊智能模塊。大機(jī)故障智能診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。

工位終端或遠(yuǎn)程用戶通過(guò)瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)送故障現(xiàn)象描述和請(qǐng)求咨詢的要求，服務(wù)器端的專家系統(tǒng)接受咨詢請(qǐng)求，調(diào)用知識(shí)庫(kù)，運(yùn)用推理模塊進(jìn)行推理判斷，將診斷結(jié)果發(fā)回客戶端，實(shí)現(xiàn)故障智能診斷功能。

圖7 大機(jī)故障智能診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 開(kāi)展大機(jī)精益化檢修工作的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

科學(xué)的工藝、必備的檢修檢驗(yàn)設(shè)備、相應(yīng)技能的人員、完善的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)是開(kāi)展大機(jī)精益化檢修工作的基礎(chǔ)，還需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、軟件開(kāi)發(fā)、硬件配置、人員組織與培訓(xùn)等很多方面開(kāi)展大量艱苦、細(xì)致的工作。開(kāi)展這些工作時(shí)應(yīng)注意遵循以下原則:

1)領(lǐng)導(dǎo)重視原則 大機(jī)精益化檢修工作是大機(jī)企業(yè)全局性的系統(tǒng)工程。領(lǐng)導(dǎo)重視是完成這項(xiàng)工作的首要前提，如果沒(méi)有企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)的重視與掛帥，就不能落實(shí)相應(yīng)資金，就不能充分協(xié)調(diào)好相關(guān)部門間的工作，精益化檢修系統(tǒng)就只能是紙上的探討和方案。

2)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先原則 大機(jī)精益化檢修涉及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、軟件開(kāi)發(fā)、硬件配置等工作都需要用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和理論，優(yōu)先確定各種標(biāo)準(zhǔn)。IETM系統(tǒng)、PMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都需要依據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、鐵道部標(biāo)準(zhǔn)。否則，提前研發(fā)的裝備、軟件與后續(xù)研發(fā)不能做到網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)相互讀取調(diào)用，整個(gè)精益化工作將陷入困境。

3)專家負(fù)責(zé)制原則 大機(jī)精益化檢修的實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜，技術(shù)含量高，對(duì)涉及被檢設(shè)備安全和系統(tǒng)功能的關(guān)鍵部件總成要有專家指導(dǎo)和把關(guān)，才能保證檢修質(zhì)量的可靠性。

4)持續(xù)改進(jìn)原則 大機(jī)精益化檢修是一項(xiàng)技術(shù)含量高、綜合性強(qiáng)、學(xué)科交叉多、信息量大、參與人員多的系統(tǒng)工程，設(shè)備的種類在不斷增加，功能在不斷完善。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，需要對(duì)工藝、流程不斷優(yōu)化，使檢修工藝更科學(xué)，檢修過(guò)程更流暢，檢修內(nèi)容更豐富，檢修質(zhì)量更可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

大型養(yǎng)路機(jī)械是鐵路工務(wù)系統(tǒng)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，大機(jī)精益化檢修是集檢修過(guò)程控制、檢修質(zhì)量保障、通信指揮管理為一體的多任務(wù)信息管理平臺(tái)，是大機(jī)企業(yè)提高設(shè)備檢修管理效率的有效手段。它的建立、運(yùn)行要經(jīng)過(guò)大量艱苦、細(xì)致的工作，相信通過(guò)不懈努力，一定能建好、用好它。只有如此，部門才有執(zhí)行力，管理才有控制力，大機(jī)企業(yè)才有核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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