劉 雋，張 華

（中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

電務車載設備檢修自動化管理系統(tǒng)的檢修業(yè)務流程設計

劉 雋，張 華

（中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

本文以動車組電務車載設備檢修流程為基礎，介紹在電務車載設備檢修自動化管理系統(tǒng)設計過程中利用有限狀態(tài)機形式設計檢修業(yè)務流程的思路、方法以及模型。

車載設備檢修；業(yè)務流程；有限狀態(tài)機

目前，隨著動車組開行數(shù)量的增加，ATP、LKJ等電務車載設備檢修工作量不斷加大，以現(xiàn)有的檢修模式，設備檢修時間明顯不足。以北京動車段為例，每天需要檢修的動車組約53組，其中，夜間約35組，正常情況下，電務檢修人員平均每小時檢修5.5組動車組，作業(yè)十分繁忙。

日常作業(yè)時，當動車組進入檢修位置后，車輛調(diào)度員通過電臺人工通知電務檢修人員動車組入庫，可以進行檢修。檢修人員接通知后，需要先趕到動車組停放位置，再按規(guī)程上車檢修，留有的檢修時間都比較緊迫，一旦中間任何環(huán)節(jié)發(fā)生變化或差錯，都易造成設備的漏檢、漏修或超時作業(yè)。同時，現(xiàn)有的電務車載設備檢修數(shù)據(jù)的記錄、修改、統(tǒng)計分析全部依靠人工完成，存在填寫任務大、實時性差、效率低、數(shù)據(jù)統(tǒng)計困難等問題。

針對以上問題，研發(fā)了電務車載設備檢修自動化管理系統(tǒng)（ATPMIS），通過與動車基地調(diào)度集中系統(tǒng)接口，實現(xiàn)了動車組進庫自動提醒和動車組位置自動顯示的功能，解決了檢修人員找車難，人車銜接不及時、不準確，計劃信息獲取滯后等問題，提高了檢修作業(yè)效率。該系統(tǒng)對日常檢修作業(yè)進行信息化管理，通過信息管理軟件，實現(xiàn)了檢修信息的電子化錄入、編輯和查詢，自動完成數(shù)據(jù)存儲，自動生成日報表、維護履歷等統(tǒng)計報表，解決了人工紙質(zhì)記錄效率低，統(tǒng)計難，無共享的問題，提高了檢修作業(yè)信息化管理水平。

1 檢修作業(yè)流程

在動車段，檢修作業(yè)的執(zhí)行過程是檢修人員按照規(guī)定的檢修流程完成對動車組車載設備的檢修。當檢修中遇到設備故障時，也要按照既定的流程進行故障處理、設備更換。電務車載設備檢修的基本流程如圖1所示。

在實際的作業(yè)過程中，對一列動車組進行的檢修工作被看做是一項檢修任務，并由預先指定的檢修人員負責檢修工作。檢修人員按照上述流程對動車組進行檢修時，每完成一個檢修步驟，都要將過程和結(jié)果數(shù)據(jù)記錄下來。這些記錄一方面可以作為執(zhí)行下一步檢修操作的前提條件；另一方面可以作為后續(xù)的故障分析、作業(yè)質(zhì)量分析的原始依據(jù)。

圖1 電務車載設備檢修基本作業(yè)流程

2 系統(tǒng)業(yè)務流程設計

為了滿足動車段現(xiàn)場的需求，適應電務車載設備檢修作業(yè)流程，ATPMIS設計的重點就是在系統(tǒng)中構(gòu)建出與檢修作業(yè)流程相對應的業(yè)務處理流程。

（1）一項檢修任務從開始到結(jié)束，它的當前狀態(tài)會隨著檢修人員所執(zhí)行的操作情況在不斷的變化，例如：從制定任務，分配任務，開始檢修等直到檢修任務結(jié)束。

（2）檢修人員的操作是引起任務當前狀態(tài)變化的原因，例如：檢修人員發(fā)現(xiàn)某個車載設備出現(xiàn)故障后，檢修任務就進入了故障處理狀態(tài)。

如果將檢修任務的狀態(tài)變化看作是從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的遷移，同時將檢修人員引起狀態(tài)變化的特定操作看作是觸發(fā)狀態(tài)遷移的事件，那么在ATPMIS的設計方案中，電務車載設備檢修基本作業(yè)流程就非常適合采用“有限狀態(tài)機”的形式進行建模。

有限狀態(tài)機（FSM，F(xiàn)inite-State Machine），簡稱狀態(tài)機，是一種對象行為建模的工具，其作用主要是描述對象在它的生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的狀態(tài)序列，以及如何響應來自外界的各種事件。

狀態(tài)機的設計結(jié)果用統(tǒng)一建模語言（UML）的形式表示出來就是狀態(tài)機圖，ATPMIS中業(yè)務流程的狀態(tài)機圖如圖2所示。

圖2 業(yè)務流程狀態(tài)機圖

其中，框圖代表任務的狀態(tài)，圖中文字表示狀態(tài)的名稱，箭頭線代表檢修人員的操作事件，線上文字表示操作的名稱。有些操作事件不會引起狀態(tài)的變化，因此箭頭線的起始端與結(jié)束端都在同一個狀態(tài)框圖上；其它操作事件會引起狀態(tài)的遷移，因此箭頭線的起始端與結(jié)束端連接了不同狀態(tài)框圖。箭頭的方向表示了狀態(tài)遷移的方向。

當一個任務處于“初始狀態(tài)”時，它其實是一個空任務，沒有任何實際的內(nèi)容。當系統(tǒng)收到動車組檢修計劃或用戶開始編制任務時，任務的狀態(tài)遷移至“任務編制”。

任務處于“任務編制”狀態(tài)時，用戶可以對其內(nèi)容進行編輯，例如：確定待檢動車組，填寫檢修內(nèi)容，指定檢修人員，添加注意事項等。當完成任務編制時，通過發(fā)布任務操作可以將該任務遷移至“運用檢修”狀態(tài)。

在“運用檢修”狀態(tài)，檢修人員可以記錄設備檢修的各項結(jié)果。如果檢修無故障，直接進入“完成狀態(tài)”。如果發(fā)現(xiàn)設備故障，遷移到“故障處理”狀態(tài)。

在檢修人員完成故障處理后，業(yè)務流程也將進入“完成狀態(tài)”。

“故障處理”是一個復合狀態(tài)，它的內(nèi)部包含了由若干子狀態(tài)構(gòu)成的子狀態(tài)機，其狀態(tài)機如圖3所示。

故障處理起始于“開始故障處理”子狀態(tài)，當檢修人員開始填寫故障記錄時，遷移至“故障記錄”子狀態(tài)。

檢修人員可以編輯故障記錄，例如：填寫設備參數(shù)、報警信息等。當完成故障記錄后，子狀態(tài)將遷移至“故障分析”。

在“故障分析”中，檢修人員需要填寫分析記錄，其最終的分析結(jié)果會產(chǎn)生兩個狀態(tài)遷移分支：如果通過設備軟件升級之類的簡單處理即可排除故障，子狀態(tài)會遷移至“簡單處理”；如果需要更換配件，子狀態(tài)將遷移至“配件更換”。

圖3 故障處理狀態(tài)機圖

在“簡單處理”子狀態(tài)中，檢修人員應填寫處理記錄，在完成簡單處理操作后，將進入“完成故障處理”子狀態(tài)。

在“配件更換”子狀態(tài)，檢修人員將填寫更換記錄，在完成設備更換操作后也會進入“完成故障處理”子狀態(tài)。

“完成故障處理”子狀態(tài)代表“故障處理”復合狀態(tài)的整體結(jié)束。

至此，在系統(tǒng)設計中利用狀態(tài)機形式已經(jīng)對檢修基本作業(yè)流程進行了完整的建模，形成系統(tǒng)的業(yè)務流程。在面向?qū)ο蟮能浖O計與實現(xiàn)領(lǐng)域，恰好有一種軟件設計模式與狀態(tài)機相對應，就是“狀態(tài)模式”（State Pattern）。通過狀態(tài)模式，我們能夠很方便的在ATPMIS系統(tǒng)中將檢修作業(yè)流程的狀態(tài)機模型用代碼加以實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

電務車載設備檢修自動化管理系統(tǒng)將檢修業(yè)務流程作為系統(tǒng)的核心，又融合了其它檢修管理功能。通過在北京動車段的現(xiàn)場使用，證明系統(tǒng)功能設計合理、穩(wěn)定可靠，符合現(xiàn)場檢修作業(yè)要求，同時也證明了以有限狀態(tài)機的思路和方法進行業(yè)務流程設計的合理性與實用性。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運[2012]305號 高速鐵路信號維護規(guī)則 [S].北京：中國鐵道出版社,2013.

[2]Martin Fowler.UML Distilled(Third Edition) [M].Addison Wesley,2003.

[3]K.Scott Allen.Programming Windows Workfow Foundation:Practical WF Techniques and Examples using XAML and C# [M].Packt Publishing,2006.

[4]賴信仁.UML團隊開發(fā)流程與管理 [M].2版.北京：清華大學出版社，2012.

責任編輯 徐侃春

圖3 故障解析模塊程序流程圖

目前，便攜式動車組故障診斷系統(tǒng)已通過用戶首檢并實現(xiàn)產(chǎn)品化，交付客戶應用，在應用過程中也已取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]陸其明.DirectShow開發(fā)指南[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2]劉震蕓.CRH5型動車組列車網(wǎng)絡控制數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].濟南：山東師范大學，2015：40-46.

[3]梁 勇.C++程序設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

責任編輯 徐侃春

Workfow design in Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance

LIU Jun,ZHANG Hua
( Signal &Communication Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Based on the workfow of EMU signaling vehicle equipment maintenance,this article described how to use the idea,method and model of the Finite-State Machine to design the maintenance workfow in the design of Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance.

vehicle equipment maintenance;workfow;Finite-State Machine

U285.62∶U266.2

A

1005-8451（2016）05-0051-03

2015-11-08

劉 雋，副研究員；張 華，副研究員。