廖 可 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司機(jī)務(wù)處

鐵路運(yùn)輸企業(yè)是國(guó)內(nèi)典型的資產(chǎn)密集型企業(yè)，其設(shè)備具有大型化、連續(xù)化的特點(diǎn)，其中機(jī)務(wù)設(shè)備是保證機(jī)車(chē)檢修作業(yè)的基礎(chǔ)，因此，機(jī)務(wù)設(shè)備檢修管理在確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行中起到至關(guān)重要作用。中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司機(jī)務(wù)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)設(shè)備維修管理的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、信息化和模塊化，率先嘗試搭建設(shè)備管理平臺(tái)，規(guī)范設(shè)備檢修生產(chǎn)的范圍、計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)和流程，提高了設(shè)備管理水平。

1 基本信息概述

設(shè)備管理平臺(tái)主要由四部分構(gòu)成，分別是：硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、服務(wù)器和通信網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)人員信息識(shí)別錄入、設(shè)備檢修數(shù)據(jù)信息輸入和數(shù)據(jù)顯示的功能?？剂康轿磥?lái)發(fā)展需求，設(shè)備管理平臺(tái)采用Browser/Server網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序架構(gòu)，該架構(gòu)可以克服地域問(wèn)題，維護(hù)簡(jiǎn)單。B/S架構(gòu)由前臺(tái)瀏覽器、Web服務(wù)器和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)模塊組成，能對(duì)設(shè)備日常檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、分析、統(tǒng)計(jì)。

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)人員只要登陸OA（辦公自動(dòng)化）網(wǎng)絡(luò)，就可以進(jìn)入設(shè)備管理信息平臺(tái)，然后按照自身的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)入不同的作業(yè)界面，進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

2 設(shè)備檢修生產(chǎn)管理

設(shè)備檢修生產(chǎn)主要包括設(shè)備巡回檢查（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：設(shè)備巡檢）、設(shè)備小修和設(shè)備故障修，相關(guān)檢修生產(chǎn)作業(yè)都是按照?qǐng)D1所示的作業(yè)流程進(jìn)行。通過(guò)對(duì)作業(yè)流程的規(guī)范，能實(shí)現(xiàn)人員信息準(zhǔn)準(zhǔn)確、作業(yè)信息齊全、數(shù)據(jù)分析全面等功能。

圖1 機(jī)務(wù)設(shè)備檢修作業(yè)流程

而從管理層面來(lái)說(shuō)，設(shè)備管理平臺(tái)科學(xué)的對(duì)各項(xiàng)作業(yè)卡控分為四個(gè)環(huán)節(jié)，分別是發(fā)布檢修計(jì)劃和任務(wù)、公布檢修范圍和標(biāo)準(zhǔn)、查詢(xún)檢修記錄及結(jié)果和分析統(tǒng)計(jì)檢修數(shù)據(jù)四個(gè)部分。其中查詢(xún)檢修記錄及結(jié)果和分析統(tǒng)計(jì)檢修數(shù)據(jù)是核心功能模塊。該系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求，以設(shè)備檢修范圍和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以執(zhí)行檢修計(jì)劃和任務(wù)為主線(xiàn)，通過(guò)查詢(xún)檢修記錄及結(jié)果和對(duì)檢修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修的專(zhuān)業(yè)化和數(shù)據(jù)化管理，以科學(xué)的管理手段提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，各個(gè)功能模塊之間形成一套閉環(huán)的管理流程。

2.1 設(shè)備巡檢管理

設(shè)備巡檢指的是設(shè)備包報(bào)修人或?qū)Ｈ烁鶕?jù)包修范圍定期檢查，對(duì)不良處及時(shí)處理。根據(jù)設(shè)備發(fā)生故障后和修理停機(jī)時(shí)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量、成本、安全等方面影響程度和造成生產(chǎn)損失的大小，將設(shè)備劃分為A、B、C三類(lèi)。依據(jù)設(shè)備不同的分類(lèi)合理制訂設(shè)備的巡檢周期和計(jì)劃，并上傳設(shè)備管理平臺(tái)。巡檢計(jì)劃在經(jīng)過(guò)審核之后，由系統(tǒng)自動(dòng)將巡檢任務(wù)派發(fā)至維修人員。維修人員現(xiàn)場(chǎng)指紋登錄設(shè)備管理平臺(tái)并掃描設(shè)備二維碼（如圖2所示），系統(tǒng)根據(jù)巡檢計(jì)劃自動(dòng)彈出作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)記錄單。維修人員按標(biāo)完成作業(yè)后，填寫(xiě)電子作業(yè)記錄單并上傳管理平臺(tái)，待設(shè)備驗(yàn)收人員檢查確認(rèn)后，最終形成完整作業(yè)臺(tái)賬。

圖2 巡檢過(guò)程

另外，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)部分安全關(guān)鍵設(shè)備設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間有限、不便于日常巡檢的問(wèn)題，通過(guò)加裝傳感器和監(jiān)控探頭，實(shí)現(xiàn)可視化巡檢。在人工巡檢的周期內(nèi)加入可視化，加密了檢查周期，確保了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 設(shè)備小修管理

首先，制定設(shè)備小修計(jì)劃，并在設(shè)備管理平臺(tái)上發(fā)布。設(shè)備維修人員根據(jù)計(jì)劃按照檢修標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修作業(yè)。設(shè)備檢修完成后，維修人員在現(xiàn)場(chǎng)配備的作業(yè)終端上填寫(xiě)檢修記錄單。設(shè)備管理人員參照“三檢一驗(yàn)”的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢修過(guò)程及檢修單作出評(píng)價(jià)，以評(píng)價(jià)完成視作檢修周期的結(jié)束。最后，設(shè)備技術(shù)員分析檢修數(shù)據(jù)結(jié)果，得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而動(dòng)態(tài)的調(diào)整和修改設(shè)備檢修計(jì)劃。以上環(huán)節(jié)依次流轉(zhuǎn)形成設(shè)備的閉環(huán)管理，在各個(gè)環(huán)節(jié)中電子記錄單自動(dòng)生成，并經(jīng)過(guò)相關(guān)人員確認(rèn)，同時(shí)反饋至相應(yīng)的檢修計(jì)劃中，提高設(shè)備檢修作業(yè)的準(zhǔn)確性。同時(shí)設(shè)備管理人員還能如圖3所示，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備小修進(jìn)度，并且相關(guān)工作的進(jìn)度直接通過(guò)不同的色系體現(xiàn)出來(lái)，這樣既便于管理，也有利于生產(chǎn)。

圖3 設(shè)備小修狀態(tài)顯示界面

2.3 故障修管理

設(shè)備故障修區(qū)別于計(jì)劃修，是在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，臨時(shí)報(bào)修予以解決。此項(xiàng)工作也是設(shè)備管理平臺(tái)的一項(xiàng)重要功能。報(bào)修人員使用管理平臺(tái)，在線(xiàn)報(bào)修設(shè)備故障。設(shè)備管理人員接到報(bào)修后，及時(shí)安排人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。故障修管理平臺(tái)通過(guò)有機(jī)的結(jié)合報(bào)修、故障處理、銷(xiāo)號(hào)這一列流程，形成了一個(gè)合理、完整的閉環(huán)管理流程，降低以往檢修過(guò)程中的無(wú)序化，避免漏檢、漏修。通過(guò)規(guī)范設(shè)備故障預(yù)報(bào)中對(duì)設(shè)備名稱(chēng)、故障表象的敘述，使設(shè)備故障預(yù)報(bào)更準(zhǔn)確便捷，同時(shí)形成故障匯編，便于統(tǒng)計(jì)和分析。

3 設(shè)備健康管理

故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)（Prognostics and health management，PHM）可以維護(hù)機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的安全性、可靠性，并可節(jié)約維修保障成本。PHM技術(shù)是利用先進(jìn)手段收集設(shè)備數(shù)據(jù)，結(jié)合其他相關(guān)的有效信息，借助技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)業(yè)人員、歷史記錄對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，同時(shí)提供維修保障決策及實(shí)施計(jì)劃的一種視情維修技術(shù)。

3.1 設(shè)備故障診斷與預(yù)測(cè)認(rèn)知模型

在實(shí)際中，對(duì)于設(shè)備的故障診斷及預(yù)測(cè)主要是是建立在以下幾個(gè)方面，分別是設(shè)備直接的功能及性能信息（基于故障狀態(tài)信息）；設(shè)備使用中表現(xiàn)出來(lái)的異?，F(xiàn)象信息（基于異?，F(xiàn)象信息）；設(shè)備使用中所承受的環(huán)境應(yīng)力和工作應(yīng)力信息（基于使用環(huán)境信息）；設(shè)備預(yù)置損傷標(biāo)尺（precursor）的狀態(tài)信息（基于損傷標(biāo)尺信息）。技術(shù)人員根據(jù)損傷標(biāo)尺信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備異?，F(xiàn)象及環(huán)境數(shù)據(jù)診斷和預(yù)測(cè)設(shè)備故障。

3.2 設(shè)備健康管理數(shù)據(jù)流

設(shè)備健康管理的數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示，設(shè)備各相關(guān)信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集，然后進(jìn)入后臺(tái)進(jìn)行分析和診斷，同時(shí)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而制訂針對(duì)性的措施，保證設(shè)備的可靠性。

圖4 設(shè)備健康管理數(shù)據(jù)流

3.3 設(shè)備健康管理的三個(gè)層級(jí)

設(shè)備健康管理從架構(gòu)上來(lái)看，主要分為三個(gè)層級(jí)，包括設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障診斷與預(yù)測(cè)和設(shè)備健康預(yù)測(cè)。

設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為設(shè)備健康管理的第一層級(jí)，是健康管理的基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的單參數(shù)閾值報(bào)警，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，顯示設(shè)備工作異常。如圖5所示，以架車(chē)機(jī)為例，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的軸承溫度、車(chē)體高度、電機(jī)電流、電壓等重要參數(shù)，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)定參考的最大、最小值來(lái)實(shí)時(shí)預(yù)警。

圖5 架車(chē)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)示意圖

設(shè)備健康管理的第二層級(jí)是設(shè)備故障診斷與預(yù)測(cè)，通過(guò)多參數(shù)對(duì)比與特征識(shí)別，采用支持向量機(jī)和前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)故障診斷與故障預(yù)測(cè)。根據(jù)對(duì)設(shè)備故障現(xiàn)象進(jìn)行分析比對(duì)，逐級(jí)判斷，最終推測(cè)出設(shè)備的故障所在。

設(shè)備健康管理的第三層級(jí)是設(shè)備健康預(yù)測(cè)（如圖6所示），包括設(shè)備健康狀態(tài)預(yù)報(bào)和壽命預(yù)測(cè)，其中健康狀態(tài)預(yù)報(bào)是預(yù)報(bào)當(dāng)前設(shè)備處于哪一個(gè)健康狀態(tài)（如設(shè)備正常、設(shè)備性能下降、功能失效等狀態(tài)），同時(shí)分析設(shè)備的健康趨勢(shì)；而設(shè)備的壽命預(yù)測(cè)是根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前健康狀態(tài)，歷史狀態(tài)，采用合適的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和概率統(tǒng)計(jì)的手段去分析設(shè)備預(yù)測(cè)設(shè)備的剩余壽命。

圖6 設(shè)備健康預(yù)測(cè)示意圖

4 設(shè)備檢修生產(chǎn)及健康管理的有機(jī)融合

設(shè)備的日常檢修及健康管理要想做到有機(jī)的融合，首先需解設(shè)備身份唯一性和作業(yè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的問(wèn)題，因此在完善設(shè)備檢修管理的基礎(chǔ)上，以設(shè)備二維碼作為設(shè)備身份唯一代碼，同步關(guān)聯(lián)各檢修數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以此形成集設(shè)備基礎(chǔ)檔案信息、檢修計(jì)劃、檢修數(shù)據(jù)為一體的設(shè)備電子履歷。設(shè)備電子履歷能實(shí)時(shí)反應(yīng)“設(shè)備健康狀態(tài)”，設(shè)備管理人員也能通過(guò)查閱設(shè)備電子履歷中各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，來(lái)完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，鐵路行業(yè)信息化管理水平不斷提升，在生產(chǎn)及安全管理面著有成效。設(shè)備檢修生產(chǎn)及健康管理平臺(tái)的搭建，降低了生產(chǎn)成本和故障處理時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)效率。以信息系統(tǒng)為支撐的設(shè)備健康管理，能借助信息化手段，全面跟蹤設(shè)備維修作業(yè)過(guò)程，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備健康狀態(tài)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)的處理能力為設(shè)備健康管理提供科學(xué)的決策依據(jù)。