矯 健

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

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

中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）各鐵路局集團公司的動車段、動車運用所負責承擔動車組的運營、運用檢修和部分高級檢修工作[4]。上述單位根據(jù)自身應用需求，構建了眾多面向特定應用場景的BOM，例如：用于高級修過程管理的高級修BOM；用于物流配送的物流BOM；用于關鍵配件全生命周期管理的關鍵配件BOM等[5]。這些BOM獨立構建、適用范圍窄、關聯(lián)性低，不同應用和不同單位間難以共享。

為實現(xiàn)國鐵集團各單位、各應用場景間的數(shù)據(jù)貫通，提高動車組運用檢修質量和效率，保障動車組運行安全，亟需構建面向動車組運用、檢修業(yè)務場景的動車組運用檢修BOM，實現(xiàn)國鐵集團下屬各單位的數(shù)據(jù)一致性，同時，與各主機廠的維修BOM進行關聯(lián)，為動車組制造、維修數(shù)據(jù)的貫通提供必要條件。

1 動車組運用檢修BOM設計

1.1 邏輯結構

動車組運用檢修BOM由零部件分解結構和配置信息組成，其邏輯結構如圖1所示。

圖1 動車組運用檢修BOM邏輯結構

（1）零部件分解結構為樹形結構，包括節(jié)點信息和位置信息。節(jié)點信息用于描述節(jié)點對應的零部件的名稱和物料信息，包括節(jié)點的唯一標識、節(jié)點名稱和物料標識碼；位置信息用于描述節(jié)點對應零部件所在的車廂或區(qū)域、樹形結構中節(jié)點與節(jié)點間的父子關系、同級節(jié)點間的順序關系、同位置不同物料間的允許安裝（簡稱：允裝）關系等。

（2）配置信息是在零部件分解結構之上的附加信息，用于對節(jié)點對應的零部件進行說明、分類、設置規(guī)則等。配置信息可根據(jù)需要不斷擴充。

1.2 分解結構樹樣式

動車組運用檢修BOM應能支持零部件數(shù)量自動核算、單個零部件信息采集等需求。因此，BOM的零部件分解結構中須包含精確的零部件數(shù)量和位置信息。由于不同平臺、車型、批次動車組零部件的類型和數(shù)量均不相同，因此，動車組運用檢修BOM以批次為單位，一個動車組批次對應一棵零部件分解結構樹。零部件分解結構樹樣式如圖2所示。

圖2 零部件分解結構樹樣式

結構樹的根節(jié)點為批次編號，唯一標識一個批次的分解結構；第2級節(jié)點為車廂，以車廂編號作為標識；第3級節(jié)點為車廂的區(qū)域劃分，不同車廂采用相同的區(qū)域劃分方式；第4級節(jié)點開始，為各區(qū)域下安裝的零部件及其逐級分解結構。零部件分解的層級、粒度以動車組運用檢修管理的最小顆粒度為依據(jù)，不作限定。

1.3 構成項

1.3.1 節(jié)點信息

（1） 唯一標識：唯一標識樹形結構中的一個節(jié)點，采用8位阿拉伯數(shù)字表示。

（2） 節(jié)點名稱：若節(jié)點對應的是某一類零部件，可采用零部件的名稱表示。若節(jié)點對應的是多個零部件的組合體，可采用“XXX裝置” “XXX組成”等方式表示，例如：“輪對軸箱組成”。

（3） 物料標識碼：唯一標識樹形結構中的一種物料，采用12位阿拉伯數(shù)字表示，基于零部件的名稱、供應商、型號、技術參數(shù)、應用特性等信息確定。

1.3.2 位置信息

（1） 輛序：即車廂的順序號，采用2位阿拉伯數(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)動車組運用檢修實際環(huán)境，將車廂劃分為多個區(qū)域，便于快速定位零部件。

（3） 層級：節(jié)點在樹形結構中的層級，采用2位阿拉伯數(shù)字表示，根節(jié)點的層級是“01”，其他各級節(jié)點的層級按順序依次遞增。

（4） 父級節(jié)點：節(jié)點在樹形結構中的上一級節(jié)點，采用節(jié)點的唯一標識表示。

（5） 位數(shù)：樹形結構中，某一節(jié)點下安裝了多個具有相同節(jié)點名稱的子節(jié)點時，用位數(shù)唯一標識該節(jié)點下的一個安裝位置，采用2位阿拉伯數(shù)字表示。

（6） 允裝標識：標識樹形結構中，某一安裝位置上可安裝多種具有不同物料標識碼的零部件。

1.3.3 配置信息

（1） 安裝方向說明：對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零部件及具體位置。

（3） 統(tǒng)型分類標識：為滿足對零部件的多種分類管理需求，可構建多種分類體系，對零部件進行統(tǒng)型分類。每一個分類體系，都可采用一個統(tǒng)型分類標識進行類別劃分。

（4） 應用場景標識：標識樹形結構中節(jié)點的應用場景。通過應用場景標識，可在完整的零部件分解結構樹的基礎上，生成僅在本應用場景中需要的零部件的分解結構樹，提高應用效率。

（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)計分析的基礎依據(jù)，針對每一類零部件分別制定。

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

1.4 應用視圖

動車組運用檢修BOM的應用視圖是在零部件分解結構基礎上，根據(jù)特定應用需求，對樹形結構進行歸并、剪枝后生成的。零部件分解結構樹如圖3所示。

圖3 零部件分解結構樹示例

該結構樹包含了動車組零部件的數(shù)量、位置和允裝信息。動車組運用檢修BOM的應用視圖的生成主要有2種方式。

1.4.1 根據(jù)應用場景標識生成

此方式生成的應用視圖適用于僅關注部分零部件的組織結構、數(shù)量和允裝關系的業(yè)務場景。例如：動車組運用修和高級修關注的零部件不同，在動車組運用檢修BOM的配置信息中，運用修關注的零部件的應用場景標識標注為“運用修”，高級修關注的零部件的應用場景標識標注為“高級修”。2種場景都關注的零部件的應用場景標識標注為“運用修+高級修”。生成運用修應用視圖時，按如下步驟進行。

（1）列出應用場景標識標注為“運用修”和“運用修+高級修”的節(jié)點，例如，圖3中的A、B、D、F、N、G；

（2）根據(jù)節(jié)點名稱清單，找出需要移除的節(jié)點，對應圖3中的C、H、M、T、R；

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

（4）直至零部件分解結構樹中移除了所有需要移除的節(jié)點為止。

此方法生成的動車組運用檢修BOM的應用視圖如圖4所示。

圖4 根據(jù)應用場景標識生成的應用視圖

1.4.2 去除數(shù)量及允裝信息后生成

此類方法生成的動車組運用檢修BOM應用視圖適用于僅關注零部件的組織結構，不關注數(shù)量、允裝關系的業(yè)務場景。例如，零部件技術手冊的配置。具體生成步驟如下。

（1）去除零部件分解結構樹中的輛序、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）在中間樹的基礎上，逐層遍歷，同層級、同名稱節(jié)點保留一個，其余移除，所有同名節(jié)點的子節(jié)點均將其父節(jié)點修改為保留的節(jié)點。直至同層級不存在同名節(jié)點為止。

此方法生成的動車組運用檢修BOM的應用視圖如圖6所示。

圖6 去除數(shù)量和允裝信息后生成的應用視圖

2 動車組運用檢修BOM編制

動車組運用檢修BOM以批次為單位組織編制時，先編寫某車型下第一個批次的動車組運用檢修BOM。由于同車型各批次動車組存在演進關系，一個批次動車組運用檢修BOM的編寫，可通過在前一個批次的基礎上，標注新增、刪除、修改的節(jié)點及對應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，又保留了動車組批次間的演進規(guī)律信息。

根據(jù)動車組運用檢修BOM的邏輯結構，編制的內容包括節(jié)點信息、位置信息和配置信息。節(jié)點信息和位置信息一經(jīng)發(fā)布，不再變更。配置信息是擴展的、個性化的，可根據(jù)需要修改完善。節(jié)點信息和位置信息在編制過程中應遵循以下原則。

2.1 同供應商一致性原則

同供應商、同型號的同類零部件在所有動車組運用檢修BOM的結構樹中使用相同的節(jié)點名稱和分解結構。避免同一供應商、同一型號的零部件在不同車型、批次動車組上裝用時，出現(xiàn)不同名稱、不同分解結構的情況。

2.2 同類一致性原則

同供應商不同型號或不同供應商的同類零部件在動車組運用檢修BOM的所有結構樹中盡量使用相同的節(jié)點名稱。最大限度降低動車組運用維修BOM的復雜度，進而降低管理成本。

2.3 節(jié)點命名原則

節(jié)點的命名應盡量遵循作業(yè)人員的使用習慣，采用通俗的名稱，避免出現(xiàn)過于學術化的生僻名稱。例如，節(jié)點名稱中不應包含零部件供應商、型號、技術參數(shù)、應用特性等信息，這些信息在物料標識碼中體現(xiàn)；節(jié)點名稱中不應包含位置信息，位置信息在零部件分解結構中體現(xiàn)。

2.4 零部件分解原則

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

3 動車組運用檢修BOM變更

動車組的源頭質量問題整治、加裝改造、軟件升級等業(yè)務會導致動車組運用檢修BOM的變更。按變更內容劃分，可分為結構變更和配置變更。其中，結構變更指在零部件分解結構樹中增加、刪除節(jié)點，調整節(jié)點的父級節(jié)點；配置變更指增加、刪除、修改節(jié)點的配置信息。上述2類變更均可導致各應用視圖的變更。對動車組運用檢修BOM變更進行版本管理是其應用的基礎[6]。

BOM動車組運用檢修變更發(fā)生后，原版本應完整保存，不再允許修改，同時，生成具有完整零部件分解結構和配置信息的新版本，并記錄變更內容。若變更導致了應用視圖的變更，應采用同樣的策略，完整保存原應用視圖，同時生成新版本應用視圖。

由于動車組數(shù)量多，動車組運用檢修BOM變更的周期較長。同一時刻，會存在同批次、不同動車組應用不同版本的情況。通過指定使用的版本號可有效解決變更前后數(shù)據(jù)不一致的問題。

4 動車組運用檢修BOM應用

動車組運用檢修BOM主要有以下幾個方面的應用。

4.1 輔助檢修作業(yè)

利用其中的零部件裝配結構信息輔助開展各項運用檢修作業(yè)。

4.1.1 檢修計劃編制

動車組運用檢修BOM中包含了各級零部件的裝配關系，既有的動車組管理信息系統(tǒng)的檢修計劃編制子系統(tǒng)基于不同檢修項目的工藝流程和動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系，可自動核算需要檢修的零部件的數(shù)量、時間、工種，并結合既有項目的完成情況，實現(xiàn)檢修計劃的自動編制。

4.1.2 物流倉儲

動車組管理信息系統(tǒng)的物流管理子系統(tǒng)根據(jù)檢修規(guī)程、計劃和動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系，可自動核算檢修過程中需要的各類工具、備品、輔料的數(shù)量[7-8]，實現(xiàn)物流配送計劃的自動編制?；谖锪饔媱澓彤斍皫齑媲闆r，實現(xiàn)對庫存?zhèn)淦?、輔料的余量預警和采購訂單的自動生成。

4.1.3 自動配臺

動車組管理信息系統(tǒng)的檢修過程管理子系統(tǒng)基于動車組運用檢修BOM中的零部件裝配關系（允裝零部件的供應商、型號、技術參數(shù)等）和安裝規(guī)則，可自動從備品中找出符合安裝要求的零部件，并進行配臺。例如：動車組高級檢修過程中，自動找出滿足同廠商、同軸輪徑差、同轉向架輪徑差、同車廂輪徑差在限度范圍內的輪對，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行各業(yè)務場景下的數(shù)據(jù)串聯(lián)。

動車組運用檢修BOM中的零部件基礎信息，例如零部件名稱、供應商、型號等，可作為零部件全生命周期主數(shù)據(jù)，應用在動車組故障預測與健康管理系統(tǒng)的報警模型設計、檢修項目配置、技術手冊配置、故障信息采集、履歷信息采集等眾多業(yè)務場景中，實現(xiàn)各業(yè)務場景中零部件基礎信息的一致性，進而實現(xiàn)各業(yè)務場景數(shù)據(jù)的串聯(lián)。以“輪對”為例，在不同單位、不同業(yè)務場景下，可能存在“輪對”“輪對組成”“輪對軸箱組成”“輪對軸箱裝置”等不同名稱。若各單位、各業(yè)務模塊統(tǒng)一采用運用檢修BOM中的名稱，即可避免出現(xiàn)“輪對”報警模型報警后，無法用“輪對軸箱裝置”的應急處置手冊進行處置，以及無法用“輪對軸箱組成”的檢修項目安排檢修的問題。

4.3 信息采集

利用其中的零部件進行各業(yè)務場景下的信息采集。

動車組運用檢修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）采集時需要精確到某一個零部件，此類零部件須具備區(qū)別于其他零部件的唯一的身份標識，例如產(chǎn)品序列號；

（2）采集時只需要精確到零部件的供應商或型號、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識?；谶\用檢修BOM中的零部件進行信息采集，可利用零部件的身份標識實現(xiàn)各業(yè)務場景下零部件數(shù)據(jù)的貫通，為開展數(shù)據(jù)整合應用和數(shù)據(jù)分析提供支撐。

5 結束語

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

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