陳平安， 晉浩奇

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

2010年《政府工作報(bào)告》中將“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用”明確納入重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)振興[1]。2015年《政府工作報(bào)告》中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃[2]。2017年《政府工作報(bào)告》中首次提出 “人工智能”[3]。從物聯(lián)網(wǎng)到“互聯(lián)網(wǎng)+”，再到人工智能，在國(guó)家層面，促進(jìn)和深化“兩化融合”不斷受到重視。

2019年國(guó)家發(fā)布了《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，文中指出：推進(jìn)裝備技術(shù)升級(jí)。推廣應(yīng)用交通裝備的智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)和運(yùn)維技術(shù)[4]。交通裝備智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)和運(yùn)維技術(shù)是響應(yīng)“兩化融合”的重要體現(xiàn)之一，軌道交通車輛作為重要的交通裝備，發(fā)展智能運(yùn)維技術(shù)成為變革現(xiàn)有運(yùn)維方式、解決當(dāng)前運(yùn)維困境的新形勢(shì)。

本文以軌道交通車輛為研究對(duì)象，結(jié)合軌道交通車輛運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，分析軌道交通車輛智能運(yùn)維技術(shù)定位、特點(diǎn)及發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，旨在為軌道交通車輛相關(guān)企業(yè)發(fā)展和應(yīng)用智能運(yùn)維技術(shù)的戰(zhàn)略決策和實(shí)施規(guī)劃提供參考。

1 運(yùn)維變革中的技術(shù)影響

運(yùn)維是保障產(chǎn)品持續(xù)投入服務(wù)的必要手段。就軌道交通車輛來(lái)說(shuō)，運(yùn)維周期占據(jù)了其全壽命周期的90%以上。運(yùn)維工作是軌道交通車輛在其生命周期中不可或缺的重要工作部分，在成本、質(zhì)量保證或項(xiàng)目管理等各個(gè)方面都占據(jù)了主要地位。為了使產(chǎn)品適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，滿足市場(chǎng)需求，不斷降本提質(zhì)增效，保持競(jìng)爭(zhēng)力而不被淘汰，運(yùn)維方式必須與時(shí)俱進(jìn)，其發(fā)展應(yīng)保持與產(chǎn)品發(fā)展相協(xié)調(diào)，以適應(yīng)產(chǎn)品在市場(chǎng)中的發(fā)展需要，而運(yùn)維方式的變革并不是量的增減和重組，而是質(zhì)的突破與進(jìn)化，這一本質(zhì)的變化依舊離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與融合。

軌道交通車輛是科技變革發(fā)展的典型代表，每一次科技變革都會(huì)對(duì)軌道交通車輛產(chǎn)生巨大的影響，同時(shí)也促進(jìn)了軌道交通車輛運(yùn)維方式的巨大變革?？偟膩?lái)說(shuō)，技術(shù)催生下的軌道交通車輛運(yùn)維變革可分為3個(gè)階段：人力運(yùn)維、自動(dòng)化運(yùn)維以及智能運(yùn)維。

1.1 人力運(yùn)維階段

機(jī)械化時(shí)代，蒸汽機(jī)車車輛運(yùn)維活動(dòng)主要以人工運(yùn)維為主。運(yùn)維的所有環(huán)節(jié)完全依賴人工。故障預(yù)測(cè)、故障診斷以及運(yùn)維的其他實(shí)踐活動(dòng)全部由運(yùn)維人員完成。

1.2 自動(dòng)化運(yùn)維階段

電氣化時(shí)代，電力機(jī)車車輛得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，蒸汽機(jī)車逐步退出了歷史舞臺(tái)。與此同時(shí)，以測(cè)量技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及IC技術(shù)為代表的自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，并被應(yīng)用到運(yùn)維領(lǐng)域，形成了以自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用為主的自動(dòng)化運(yùn)維方式，軌道交通車輛，甚至整個(gè)軌道交通領(lǐng)域在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持在自動(dòng)化運(yùn)維階段。

在該階段，人和運(yùn)維設(shè)備在運(yùn)維活動(dòng)中產(chǎn)生了分工，人參與的一部分運(yùn)維工作開(kāi)始由產(chǎn)品的自動(dòng)化運(yùn)維設(shè)備替代，同時(shí)在一定程度上完成了人無(wú)法完成的運(yùn)維活動(dòng)。在該階段，產(chǎn)品的關(guān)鍵狀態(tài)能夠被檢測(cè)而發(fā)出警報(bào)，并能夠根據(jù)場(chǎng)景做出響應(yīng)機(jī)制，但是，自動(dòng)化運(yùn)維根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為設(shè)定閾值，超過(guò)閾值就進(jìn)行告警。當(dāng)告警發(fā)生后，還需要人及時(shí)登錄系統(tǒng)分析是什么原因?qū)е赂婢漠a(chǎn)生。這一點(diǎn)完全依賴處理人的經(jīng)驗(yàn)和水平[5]。

1.3 智能化運(yùn)維階段

對(duì)于當(dāng)前的軌道交通市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，軌道交通車輛市場(chǎng)保有量不斷擴(kuò)大，以人為本的運(yùn)維安全備受關(guān)注，車輛運(yùn)維壓力日益凸顯，為了尋求更加合理的運(yùn)維解決方案，保障更高的可靠性，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)更大化，需要全面預(yù)知車輛信息的變化動(dòng)向，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)對(duì)車輛優(yōu)化和運(yùn)維事務(wù)的作用，合理配置運(yùn)維資源，將運(yùn)維工作日?；?，便捷化。為了迎合這一強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)為代表的人工智能技術(shù)開(kāi)始受到青睞，在這一背景下，智能運(yùn)維技術(shù)在軌道交通車輛中的應(yīng)用便應(yīng)運(yùn)而生，不斷促使軌道交通車輛運(yùn)維方式的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，引領(lǐng)軌道交通車輛運(yùn)維不斷邁入智能化運(yùn)維階段。

以機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架車輪的探傷檢測(cè)技術(shù)為例，該探傷檢測(cè)技術(shù)作為一種運(yùn)維技術(shù)，早期是由檢修人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)敲擊回聲辨識(shí)傷損狀態(tài)，該技術(shù)完全由人掌握。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了離線無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)(有人參與的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù))和在線無(wú)損探傷檢測(cè)技術(shù)(無(wú)人參與的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù))，由原鐵道部戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所黃永巍所寫的《鐵道機(jī)車車輛無(wú)損檢測(cè)》[6]一文中記錄了一段時(shí)間內(nèi)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要過(guò)程。該檢測(cè)技術(shù)不斷朝著智能化的方向發(fā)展，也由此可知，智能技術(shù)與軌道交通車輛運(yùn)維的結(jié)合形成了軌道交通智能運(yùn)維技術(shù)。

2 智能運(yùn)維技術(shù)研究方向

2.1 技術(shù)定位

智能運(yùn)維技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，不是對(duì)產(chǎn)品既有技術(shù)的提升，而是運(yùn)維方式的變革，從這一點(diǎn)出發(fā)，它是屬于運(yùn)維范疇的技術(shù)革新，但是，智能運(yùn)維技術(shù)與原產(chǎn)品技術(shù)既有聯(lián)系又相互獨(dú)立的新技術(shù)。例如車門系統(tǒng)，智能運(yùn)維技術(shù)是建立在產(chǎn)品技術(shù)基礎(chǔ)之上又具備獨(dú)立特性的應(yīng)用技術(shù)，它們同時(shí)作用于車門系統(tǒng)，卻又為不同的工作服務(wù)。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

1)可行性?？萍及l(fā)展水平已經(jīng)讓軌道交通車輛智能運(yùn)維技術(shù)觸手可及。面向機(jī)理的檢測(cè)技術(shù)更加成熟，全面實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)技術(shù)更加成熟，具有數(shù)據(jù)分析的智能算法更加成熟，萬(wàn)物互聯(lián)的實(shí)時(shí)傳輸和交互服務(wù)更加成熟。

2)必要性。智能運(yùn)維技術(shù)是當(dāng)下時(shí)代賦予軌道交通車輛運(yùn)維活動(dòng)的必要方式。落后的運(yùn)維技術(shù)已經(jīng)讓運(yùn)維人員力不從心，運(yùn)維人員迫切需要更加精準(zhǔn)先進(jìn)的運(yùn)維技術(shù)來(lái)提供支撐，在保障運(yùn)維正常有序的同時(shí)，釋放疲憊不堪的腦力勞動(dòng)。

3)艱巨性。智能運(yùn)維技術(shù)考慮的因素廣而雜。軌道交通車輛應(yīng)用規(guī)模龐大，服務(wù)要求高，各種技術(shù)應(yīng)用高度集成，應(yīng)用場(chǎng)景千變?nèi)f化，從業(yè)人員綜合素質(zhì)千差萬(wàn)別。

4)持久性。智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展是持久的。軌道交通車輛的服務(wù)壽命在30年左右，一個(gè)完整的運(yùn)維周期也要10年左右，智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展不僅僅是綜合技術(shù)的進(jìn)步，還需要探索更加合理的方法進(jìn)行不斷融合，更需要在實(shí)踐活動(dòng)中不斷反復(fù)試驗(yàn)和證明。

2.3 發(fā)展規(guī)劃

發(fā)展軌道交通智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)突破思維局限，打破慣性約束，結(jié)合智能運(yùn)維技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，以全局、未來(lái)視角統(tǒng)籌規(guī)劃，逐步實(shí)施，應(yīng)分為以下3個(gè)階段。

1)平臺(tái)建設(shè)。構(gòu)建智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，打通技術(shù)節(jié)點(diǎn)和路徑，推動(dòng)智能運(yùn)維活動(dòng)運(yùn)作。軌道交通車輛運(yùn)維是系統(tǒng)性的大工程，需要全產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的積極努力。建議軌道交通裝備企業(yè)應(yīng)該以項(xiàng)目為技術(shù)載體，構(gòu)建智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，形成一套相對(duì)合理的技術(shù)應(yīng)用體系。

2)實(shí)踐與優(yōu)化。結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景和需求，積累運(yùn)營(yíng)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)潛力，優(yōu)化既有技術(shù)，提升準(zhǔn)確率、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性。軌道交通車輛運(yùn)維技術(shù)作為研究性應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合運(yùn)維特點(diǎn)，建議分階段對(duì)運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用指標(biāo)進(jìn)行達(dá)標(biāo)考核，對(duì)智能運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用也要分批次實(shí)施，并研究運(yùn)維活動(dòng)的成本、穩(wěn)定性和效率達(dá)成最佳一致性，建立一套綜合效益最佳的智能運(yùn)維體系。

3)全面深化。隨著軌道交通車輛行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，新造成本與運(yùn)維成本各成體系的時(shí)代必將被全壽命周期成本體系取代，未來(lái)的運(yùn)維必將是信息全面、風(fēng)險(xiǎn)可控的。因此，以亟待解決的運(yùn)維需求為導(dǎo)向，不斷全面深化智能運(yùn)維新技術(shù)，才能在行業(yè)內(nèi)走的更遠(yuǎn)更高。

3 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)維技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了運(yùn)維活動(dòng)的變革。運(yùn)維技術(shù)不斷從單一的人力運(yùn)維技術(shù)中剝離出來(lái)，而且剝離程度越來(lái)越大，運(yùn)維工作被分解成由運(yùn)維設(shè)備參與的運(yùn)維和由運(yùn)維人員參與的運(yùn)維，如圖1所示。由運(yùn)維設(shè)備參與的運(yùn)維是運(yùn)維技術(shù)不斷發(fā)展的方向，并在不斷向人工無(wú)法執(zhí)行的工作中滲透。

圖1 運(yùn)維工作分解

軌道交通車輛智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展應(yīng)首先把握好技術(shù)平臺(tái)建設(shè)這一基礎(chǔ)，落實(shí)好技術(shù)實(shí)踐和優(yōu)化這一關(guān)鍵，全面深化這一核心，3個(gè)階段相輔相成、有機(jī)統(tǒng)一。

“兩化融合”是所有工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也是挑戰(zhàn)。軌道交通車輛作為工業(yè)領(lǐng)域的“火車頭”，在貫徹和落實(shí)“兩化融合”政策上應(yīng)走在時(shí)代的前列，而運(yùn)維活動(dòng)作為軌道交通車輛的重要活動(dòng)之一，更應(yīng)該也更需要貫徹和落實(shí)“兩化融合”政策。