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動車組運用檢修物料清單應用研究

2023-11-27 08:04:08
鐵路計算機應用 2023年10期
關鍵詞:視圖動車組名稱

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。

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