吳國棟,王華勝,文 禮,李忠厚

(1 鐵道部運輸局 裝備部,北京100844)

(2 中國鐵道科學研究院 機車車輛研究所,北京100081)

科學的備件管理是提高動車組檢修效率,改善維修經(jīng)濟性的重要手段和途徑。隨著我國高速動車組大批量的投入運營,以及覆蓋全路高速網(wǎng)絡的動車段、動車所的建成運用,備件管理工作在高速動車組檢修中的作用和影響日漸突出。如何使備件管理工作更加科學、有效,是一個亟待深入研究和分析的課題。

1 動車組備件定義

備件的概念非常寬泛,大到某個系統(tǒng),小到一個元件,都可稱為備件,因此,首先需要對備件進行定義。針對動車組的層次化、模塊化特點,并參照GJB 431-1988《產(chǎn)品層次、產(chǎn)品互換性、樣機及有關(guān)術(shù)語》的有關(guān)規(guī)定[1],可將動車組劃分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件6種備件約定級別。

(1)系統(tǒng)級備件

由圖1可看出,在系統(tǒng)級層面上,動車組可劃分為10個系統(tǒng)[2],其中左側(cè)的6個系統(tǒng)直接影響動車組運行和安全,屬關(guān)鍵性系統(tǒng);右側(cè)的4個系統(tǒng)主要影響旅客服務質(zhì)量,屬服務性系統(tǒng)。

圖1 動車組系統(tǒng)級備件

(2)分系統(tǒng)級備件

動車組各系統(tǒng)級備件由分系統(tǒng)級備件構(gòu)成,見圖2。

圖2 空氣制動分系統(tǒng)級備件

(3)裝置級備件

動車組各分系統(tǒng)級備件由裝置級備件構(gòu)成,見圖3。

圖3 基礎制動分系統(tǒng)裝置級備件

(4)組件級備件

動車組各裝置級備件由組件級備件構(gòu)成,見圖4。

圖4 基礎制動裝置組件級備件

(5)部件級備件

動車組各組件級備件由部件級備件構(gòu)成,見圖5。

圖5 夾鉗單元部件級備件

(6)零件級備件

動車組各部件又可進一步劃分為零件級備件,見圖6。

圖6 閘片托及閘片零件級備件

以動車組空氣制動系統(tǒng)為例,對其備件級別和定義進行了初步分析,同理,可對其他系統(tǒng)進行類似分析。通過以上分析,可以得到動車組不同結(jié)構(gòu)層次上的備件目錄,為備件的分類和管理提供依據(jù)。

2 動車組備件分類

動車組檢修是按照不同的級別在不同的場所進行的,不同檢修級別的深度和范圍不同,涉及的備件種類和范圍也不同,因此,需要在動車組維修級別分析的基礎上,根據(jù)不同檢修場所對動車組備件進行分類。

2.1 動車組維修級別

維修級別是按照裝備維修所處場所而劃分的等級,以便合理劃分維修任務,科學、高效組織維修;合理配置維修機構(gòu)和資源,提高其使用、管理的效率和效益。

目前,我國動車組采用了動車所、動車段2級別維修模式,該模式簡化了維修管理,縮短了回送和檢修停時,提高了檢修效率。但該維修級別模式是在充分發(fā)揮主機廠和備件商技術(shù)優(yōu)勢,對主要部件實行換件修、專業(yè)化集中修的基礎上建立的,因此,從備件管理角度看,動車組維修仍然是3級,即動車所級、動車段級、主機(配件)廠級。

(1)動車運用所

動車運用所一般設在有始發(fā)終到動車組較多的客運站所在地,承擔所在客運站始發(fā)終到動車組的一、二級修、存放和臨修作業(yè)及所派駐動車組的二級修作業(yè)[3]。動車所的檢修作業(yè)方式包括清潔、檢查、潤滑、調(diào)整、部分部件的更換和檢修等。

(2)動車段

動車段一般設在客運中心,主要承擔動車組的3、4、5級修[3]。動車段具備較強的系統(tǒng)診斷、分解、檢修、組裝和調(diào)試能力,部件分解更換的程度更深,范圍更廣。

(3)主機廠

主機和配件廠在人員、技術(shù)、設備、設施、工裝、工藝、材料、備件等方面均有較強的優(yōu)勢,具有更高的修理能力,可承擔動車組各種高級別維修、現(xiàn)代化改造、以及大部件修理、備件制造等工作。

2.2 動車組備件分類

根據(jù)動車組維修級別,可將動車組備件劃分為:動車所更換單元(所級備件)、動車段更換單元(段級備件)和主機廠更換單元(廠級備件)。

(1)所級備件

所級備件指在動車所內(nèi)對動車組進行1、2級修和臨修時,更換或檢修的動車組備件。主要包括某些結(jié)構(gòu)復雜、分解組裝困難的系統(tǒng)級備件和分系統(tǒng)級備件,如轉(zhuǎn)向架、空壓機、制動控制單元等;也包括結(jié)構(gòu)簡單、更換容易的零部件級備件,如閘片、濾網(wǎng)等。

(2)段級備件

段級備件是指在動車段內(nèi)對動車組進行3、4、5級修和其他超范圍臨修時,更換或檢修的動車組備件。段級備件主要包括委外修的系統(tǒng)級和分系統(tǒng)級備件,如主變壓器、牽引電機、空調(diào)等;段內(nèi)分解檢修涉及的裝置級、組件級、零部件級備件,如軸箱軸承、車輪、減振器、儀表、電子模塊等。

(3)廠級備件

廠級備件是指在主機廠或備件廠內(nèi)對動車組及其系統(tǒng)或分系統(tǒng)進行維修時,更換或檢修的備件。廠級備件通常是組件、部件、零件或元器件級別的備件,如各類機械零部件、電路板、電子元器件、插接件等。

此外,還有一些備件對拆卸、更換要求更高,需要在更專業(yè)的“下游”外協(xié)廠進行維修,采用類似方法可做進一步分析。

3 動車組備件儲備

高速動車組備件不僅價格昂貴,而且許多備件采購周期長,訂貨渠道復雜,因此,備件的庫存管理非常重要。一旦管理不當,就可能造成某些備件庫存短缺,影響維修進度,降低動車組利用率;或者某些備件庫存過剩,占用過多資金,增加檢修成本。

3.1 備件重要性綜合評價

動車組的零部件數(shù)以萬計,但其重要程度是有差別的。首先,故障后果不同,有些部件發(fā)生故障后對動車組運行不會產(chǎn)生嚴重影響,可待到方便時進行更換;有些部件發(fā)生故障后不僅影響運行甚至威脅安全,發(fā)現(xiàn)故障征兆必須立即更換。其次,部件的故障發(fā)生概率不同,如一些經(jīng)常發(fā)生故障的易損、易耗件更換率較高,備件庫存量要充足;另有一些備件很少發(fā)生故障,備件庫存量可適當控制。此外,動車組不同備件的價值也有很大差別,有的價值上百萬元,對于哪些價值昂貴的備件應重點管理,盡量減少資金占用。

鑒于動車組備件的上述特點,建議按照故障嚴重程度、故障概率大小和價值高低對備件的重要性進行綜合評價。

(1)后果嚴重程度

按照備件故障后果的嚴重程度將其分為3級,1級備件非常關(guān)鍵,故障后會中止動車組運行;2級備件比較重要,發(fā)生故障后雖然不中止動車組運行,但會使動車組運行品質(zhì)下降;3級備件屬一般部件,發(fā)生故障后不影響動車組運行。

(2)發(fā)生故障概率

備件故障發(fā)生概率等級可分為高、中、低3級,高故障概率等級意味著該備件的更換率高,要求庫存量較大,應重點管理;低故障概率等級意味著該備件可靠性高、更換率低,庫存量要求不大。在具體計算備件庫存量時,還應考慮備件耗損規(guī)律、訂貨渠道、采購周期、庫存條件等多方面因素。如某些耗損型備件故障率與運用時間關(guān)系密切,應依據(jù)其可靠性規(guī)律制定備件庫存策略。

(3)價值

可采用作圖方法,取橫軸為備件種類,縱軸為備件累計價值,將動車組備件目錄中的備件按照價值從高到低依次累加,得到一條曲線。在曲線上標出累計價值增長達到50%、80%的點,則對應橫軸的備件種類分別為A、B、C類備件。A類備件屬高價值備件,通常種類較少,應在綜合考慮其故障后果和故障規(guī)律的基礎上對庫存量重點控制;B類備件屬中等價值備件,應盡量控制庫存;C類備件屬低價值備件,該類備件數(shù)量通常較大,可根據(jù)需要控制庫存。

表1給出了各影響因素等級劃分標準,按照不同因素的等級標準,可對動車組備件重要性進行綜合評分。

表1 部件重要性影響因素等級劃分

設rij為第i個備件第j個影響因素的評價等級,則

式中wi為第i個備件重要性的綜合得分。可根據(jù)得分情況決定備件的儲備策略,如規(guī)定wi≥8時須對該備件進行重點關(guān)注;以及規(guī)定某個單項評分達到3時,也必須對該備件進行重點關(guān)注。

3.2 動車組備件儲備策略

針對不同重要程度的動車組備件可制定如下相應的庫存策略:

(1)冗余庫存策略

對于發(fā)生故障后可能引起動車組不能出庫或中斷運營的備件,須采用冗余庫存策略,確保檢修需求。首先根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期等因素,計算出基本庫存量;在此基礎上,對于采購渠道暢通、價值昂貴的備件應嚴格控制庫存量,避免占用過多資金;對于采購渠道不暢通,不確定影響因素較多的備件,還應考慮一定的冗余系數(shù),適當多庫存一定量的備件,以確保備件供應不出現(xiàn)短缺。

(2)一般庫存策略

對于發(fā)生故障后可能引起動車組運營品質(zhì)下降、價值不高、適于儲備的備件可采用一般庫存策略,以基本滿足檢修需求,不出現(xiàn)明顯短缺現(xiàn)象為基準。根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期計算出基本庫存量,在此基礎上靈活掌握該類備件庫存。

(3)短缺庫存策略

對于價格昂貴,發(fā)生故障后并不中斷運營,且采購渠道比較暢通的部件可采用短缺庫存策略。該策略以最大限度降低備件資金占用為目的,可采用動車所(段)間備件共享,以及第3方備件儲備周轉(zhuǎn)等方法實現(xiàn)。

(4)零庫存策略

對于采購便捷,以及發(fā)生故障后基本不影響運營的備件,可采取需要時按量采購的零庫存策略。避免不必要的資金占用和庫存管理。

4 動車組備件管理方法

前面對高速動車組備件進行了定義、分類和儲備策略分析,在此基礎上,可采用三維矩陣方式對高速動車組備件進行管理分析。所謂高速動車組備件的三維矩陣管理是指從備件目錄、備件類別、儲備策略3個維度對備件進行綜合分析和評價。

(1)備件目錄維分析

依據(jù)動車組設計的層次化、模塊化特點和結(jié)構(gòu)、功能特征,按照系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件的備件約定級別進行結(jié)構(gòu)層次劃分,得到不同級別上的備件目錄。

(2)備件類別維分析

從檢修技術(shù)復雜性、設備設施、工裝工藝、人員素質(zhì)等因素綜合考慮,對目錄中的備件進行逐級、逐個評價,判斷各級備件在動車所實施換件修的可能性,進而得到所級備件清單。

采用類似方法,針對動車段檢修內(nèi)容和要求,對備件目錄進行動車段換件修評價,得到段級備件清單。

同理,針對主機廠和配件廠的檢修范圍和要求,對備件目錄進行廠級備件評價,得到廠級備件清單。

(3)儲備策略維分析

在對各級備件進行重要性綜合評價的基礎上,分析確定其儲備策略,即確定各級備件應采用冗余庫存、一般庫存、短缺庫存還是零庫存策略。

圖7 動車組備件管理三維矩陣圖

圖7給出高速動車組備件管理三維矩陣圖,通過對三維矩陣圖進行分析,可得到所級備件、段級備件、廠級備件的目錄及其儲備策略。

5 結(jié)論與建議

(1)針對高速動車組及其設備的層次化、模塊化特點,以動車組空氣制動系統(tǒng)為例,從系統(tǒng)、分系統(tǒng)、裝置、組件、部件、零件6個約定層次,對備件進行分級定義,給出動車組備件目錄編制方法。

(2)針對高速動車組維修級別和備件管理需求,從當前動車組檢修機構(gòu)的檢修能力和條件出發(fā),將高速動車組備件劃分為所級備件、段級備件和廠級備件等類別,為備件的分類管理奠定了基礎。

(3)從故障后果、故障概率、價值高低等方面綜合考慮,提出高速動車組備件重要性綜合評價方法,在此基礎上給出針對不同重要程度備件的儲備策略。

(4)提出了高速動車組備件管理的三維矩陣方法,該方法從備件目錄、備件類別、儲備策略3個維度對備件管理進行綜合分析,可較系統(tǒng)、全面地獲得備件管理方案。

(5)備件管理對高速動車組維修效率和成本都有著至關(guān)重要的影響,隨著高速動車組維修實踐不斷開展和深入,備件管理研究工作也需不斷深化和完善。

[1] 端木京順,張諍敏,武維新,等.裝備維修技術(shù)經(jīng)濟[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

[2] 張曙光.CRH1型動車組[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[3] 鐵道第四勘察設計院.鐵路動車組設備設計暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2007.