劉朝暉 郭燕 侯征 陳明 阮寶旺

摘要：針對(duì)當(dāng)前鐵路運(yùn)輸裝備日常管理中信息采集手段落后、缺乏全周期追蹤和數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)而導(dǎo)致缺乏精準(zhǔn)維修和運(yùn)營(yíng)成本估算的問(wèn)題，文章結(jié)合京鐵運(yùn)輸公司肅寧分公司和黃驊港折返段機(jī)車(chē)維修車(chē)間的實(shí)際情況，首先通過(guò)物聯(lián)標(biāo)識(shí)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸裝備產(chǎn)品全鏈狀態(tài)追蹤的溯源基礎(chǔ)，然后基于唯一物聯(lián)標(biāo)識(shí)通過(guò)智能穿戴設(shè)備掃碼自動(dòng)將當(dāng)前與運(yùn)輸設(shè)備庫(kù)管分離的設(shè)備配件使用狀態(tài)納入全生命周期信息追蹤，再通過(guò)機(jī)車(chē)檢修中的設(shè)備配件檢測(cè)狀態(tài)、更換情況、修后狀態(tài)的日常記錄實(shí)現(xiàn)可量化的機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)評(píng)估，最后通過(guò)精準(zhǔn)到裝備個(gè)體的大數(shù)據(jù)畫(huà)像實(shí)現(xiàn)設(shè)備配件既有使用情況分析和未來(lái)使用情況預(yù)測(cè)，并形成一套鐵路運(yùn)輸裝備全生命周期智能管控技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：鐵路運(yùn)輸裝備;物聯(lián)標(biāo)識(shí);智能管控;全生命周期管理

中圖法分類(lèi)號(hào)：U279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research on intelligent management and control technology ofrailway transportation equipment in whole life cycle based ondigitalization of IoT identificatio

LIU Zhaohui，GUO Yan， HOU Zheng，CHENMing，RUANBaowang

（Beijing Jingtie Transportation Company，Beijing 100055，China）

Abstract：Aiming at the problems of the lack of accurate maintenance and operation cost estimationdue to the backward information collection means and the lack of full-cycle tracking and dataprocessing ability in the daily management of railway transportation equipment， combined with theactual situation of the Suning Branch of Beijing Railway Transportation Company and the locomotivemaintenance workshop of the return section of Huanghua Port. Firstly， the traceability basis ofrailway transportation equipment products' whole-chainstatus tracking is realized through thedigitization of iot identifiers. Then， based on the unique loT identifiers， the use status of equipmentaccessories separated from the warehouse management of transportation equipment is automaticallyincluded into the whole-life cycle information tracking through the scanning code of smart wearabledevices. Through detecting equipment accessories in locomotive overhaul state again， change thesituation， after the state of daily record the tendency of quantifiable locomotive running stateevaluation， finally achieved by accurate portraits to equipment large data of individual equipmentaccessories both usage analysis and forecasting the future usage，and form a set of whole life cycle ofrailway transportation equipment intelligent control technology platform architecture.

Key words： railway transport equipment， physical union logo， intelligent control，life cycle management

1引言

鐵路建設(shè)自購(gòu)物資具有占比高、自由裁量權(quán)大、監(jiān)管難度大三個(gè)特點(diǎn)。施工單位作為自購(gòu)物資管理工作的責(zé)任主體，應(yīng)高度重視物資管理工作，充分認(rèn)識(shí)規(guī)范物資管理對(duì)提升效益、防控風(fēng)險(xiǎn)、確保安全的重要性，尤其是要加強(qiáng)物資采購(gòu)合同管理。

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，自購(gòu)物資數(shù)量、品類(lèi)、金額也隨之增加，基本達(dá)到整個(gè)鐵路建設(shè)工程項(xiàng)目物耗成本的50%以上。根據(jù)《鐵路建設(shè)項(xiàng)目物資設(shè)備管理辦法》（鐵建設(shè)〔2012〕216號(hào)）和《鐵路建設(shè)物資采購(gòu)供應(yīng)管理辦法》（鐵總物資〔2015〕116號(hào)）的規(guī)定，鐵路建設(shè)物資分為甲供物資和自購(gòu)物資兩大類(lèi)，由施工單位采購(gòu)的建設(shè)物資統(tǒng)稱(chēng)為自購(gòu)物資。大規(guī)模的自購(gòu)產(chǎn)品以原材料、半成品、成品的形式通過(guò)采購(gòu)合同轉(zhuǎn)移所有權(quán)并最終用于鐵路工程建設(shè)，采購(gòu)合同管理關(guān)系到自購(gòu)物資合同采供相對(duì)方的權(quán)益，更關(guān)系到鐵路建設(shè)物資供應(yīng)質(zhì)量和安全。

裝備全生命周期管理（ Life Cycle Equipment Management，簡(jiǎn)稱(chēng) LCEM），是從裝備的選型采購(gòu)、運(yùn)行維護(hù)到技改報(bào)廢的全生命周期，進(jìn)行設(shè)備在不同階段的全過(guò)程管理;對(duì)設(shè)備全生命周期內(nèi)的整體費(fèi)用、運(yùn)行管理、安全能效等方面進(jìn)行全面控制，以企業(yè)總體效益為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用先進(jìn)的管理方法與技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全面、系統(tǒng)和科學(xué)的管理。

生命周期成本管理的目標(biāo)是在可靠性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)的全壽命周期內(nèi)成本最低的管理。全生命周期成本管理包含成本測(cè)算、目標(biāo)成本、動(dòng)態(tài)成本、成本核算等一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是成本在項(xiàng)目建設(shè)全流程中的體現(xiàn)。在全生命周期成本管理工作中，主要分為成本的測(cè)算、控制及核算三大板塊，同時(shí)衍生出其他細(xì)分內(nèi)容。針對(duì)生命周期成本管理的應(yīng)用，由于鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模較大，因此其成本存在于項(xiàng)目全流程中，自初期準(zhǔn)備工作開(kāi)始，直至保修期，期間均占據(jù)較重要的位置。生命周期成本控制意識(shí)的應(yīng)用，可以幫助設(shè)計(jì)者切實(shí)地站在工程整個(gè)生命周期的角度進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化管控流程和步驟，從而充分發(fā)揮成本控制優(yōu)勢(shì)。

1950年，LCEM 最早用于可靠性研究;1975～1989年，LCC 技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各行業(yè)領(lǐng)域，2015年以來(lái)，裝備全生命周期的管控模式逐漸成型，但目前僅限于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的電力、鋼鐵、船舶、醫(yī)藥、紡織等行業(yè)，其他行業(yè)差距較大，鐵路運(yùn)輸裝備領(lǐng)域目前尚無(wú)成熟應(yīng)用先例。

物聯(lián)標(biāo)識(shí)就是對(duì)象標(biāo)識(shí)符（ Object Identifier，簡(jiǎn)稱(chēng) OID），即物聯(lián)網(wǎng)域名是由 ISO/IEC（聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)）、ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織共同提出的標(biāo)識(shí)機(jī)制，用于對(duì)任何類(lèi)型的對(duì)象、概念或者“事物”進(jìn)行全球無(wú)歧義、唯一命名。一旦命名，該名稱(chēng)終生有效。類(lèi)似于物品獨(dú)特的“身份證號(hào)碼”，物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)“身份證號(hào)碼”實(shí)現(xiàn)物與物之間精準(zhǔn)的交互，而物聯(lián)標(biāo)識(shí)數(shù)字化解析技術(shù)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯的關(guān)鍵[1～3]。

北京京鐵運(yùn)輸公司下轄38臺(tái)和諧3C 型電力機(jī)車(chē)，其中部分在黃驊港朔黃鐵路機(jī)車(chē)折返段維修車(chē)間（含配件倉(cāng)庫(kù)）進(jìn)行 C1～ C4段級(jí)修程的檢測(cè)維修，并通過(guò)肅寧分公司統(tǒng)一管理，形成機(jī)車(chē)維修裝備業(yè)務(wù)信息鏈。

2現(xiàn)狀分析

經(jīng)作者現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研記錄，當(dāng)前京鐵運(yùn)輸公司肅寧分公司和下轄黃驊機(jī)車(chē)段維修車(chē)間的主要問(wèn)題如下。

（1）日常管理中信息采集手段落后。鐵路運(yùn)輸裝備的管理尚主要通過(guò)人工記賬和簡(jiǎn)單電子臺(tái)賬錄入等方式進(jìn)行，電子化與數(shù)據(jù)化程度不高，信息填報(bào)準(zhǔn)確度和及時(shí)性無(wú)法保障，手動(dòng)填寫(xiě)的效率較低，缺乏圖文對(duì)應(yīng)的核實(shí)信息。

（2）標(biāo)準(zhǔn)不一，作業(yè)獨(dú)立。各部門(mén)在建設(shè)過(guò)程中各司其職，對(duì)數(shù)據(jù)資料的理解程度存在偏差，各階段出具的數(shù)據(jù)資料存在差異，對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)的應(yīng)用產(chǎn)生較大阻礙;各個(gè)部門(mén)相對(duì)獨(dú)立，協(xié)同作業(yè)不夠，安排相對(duì)獨(dú)立，人員、時(shí)間、設(shè)備的多樣性使得信息化建設(shè)更加困難。

（3）缺乏全周期追蹤能力?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)車(chē)裝備及配件出入庫(kù)前后的產(chǎn)品信息缺乏關(guān)聯(lián)記錄，裝備及配件在更換后溯源失效，形成“信息孤島”，難以針對(duì)不同的裝備及配件批次、不同的使用機(jī)車(chē)車(chē)輛等形成全周期狀態(tài)信息追蹤。

（4）缺乏數(shù)據(jù)處理能力。肅寧分公司的既有信息系統(tǒng)主要以原始庫(kù)存信息記錄為主，缺乏裝備及配件的進(jìn)銷(xiāo)存數(shù)據(jù)和分修程的不同維度信息，難以支持運(yùn)營(yíng)成本和資產(chǎn)管理層面的綜合數(shù)據(jù)分析，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化的評(píng)估和預(yù)測(cè)。

（5）尚未形成基于設(shè)備唯一身份的信息追蹤體系。設(shè)備賦碼未全面開(kāi)展，設(shè)備基礎(chǔ)信息采集尚不全面;實(shí)施設(shè)備管理的基層站段、車(chē)間和工區(qū)對(duì)設(shè)備生命周期過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、歸檔重視不夠;尚未形成根據(jù)設(shè)備身份二維碼一碼查詢(xún)?nèi)芷谛畔⒌牟樵?xún)追蹤體系。

3技術(shù)路線

基于上述現(xiàn)狀分析，以設(shè)備資產(chǎn)為核心，基于物聯(lián)標(biāo)識(shí)數(shù)字化的理念，從驗(yàn)收交接、設(shè)備臺(tái)賬、知識(shí)庫(kù)建立、檢測(cè)記錄、運(yùn)行記錄、缺陷故障處理六個(gè)方面著手，依次開(kāi)展待修狀態(tài)智能評(píng)估技術(shù)、智能信息采集裝備、倉(cāng)儲(chǔ)管理智能穿戴設(shè)備和智能檢修綜合信息技術(shù)四項(xiàng)核心技術(shù)的研究，最終形成閉環(huán)的裝備資產(chǎn)信息全生命周期數(shù)據(jù)鏈，并不斷通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘來(lái)建立裝備資產(chǎn)的精準(zhǔn)畫(huà)像，達(dá)到節(jié)能增效和智能輔助決策目的，并為后續(xù)進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)應(yīng)用拓展提供基礎(chǔ)[4～6]。

設(shè)計(jì)階段的成本控制應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注最低壽命周期成本，須以不影響基本發(fā)展目標(biāo)為前提，最大限度減少成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.1采購(gòu)供貨階段實(shí)現(xiàn)物聯(lián)標(biāo)識(shí)數(shù)字化

在采購(gòu)供貨階段實(shí)現(xiàn)分批次產(chǎn)品單據(jù)和主要裝備銘牌的二維碼標(biāo)識(shí)，并通過(guò)數(shù)字化手段進(jìn)行信息留存，確保每個(gè)批次的裝備及配件均有清晰的溯源數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，并以此為準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)分供貨商、產(chǎn)品類(lèi)型、批次、時(shí)間周期等的訂單管理，支持精準(zhǔn)的使用情況反饋。

3.2出入庫(kù)階段實(shí)現(xiàn)基于智能穿戴設(shè)備的自動(dòng)記錄

為配合物聯(lián)標(biāo)識(shí)數(shù)字化信息的快速自動(dòng)化記錄，大幅提高庫(kù)管出入庫(kù)信息登記工作的效率，實(shí)現(xiàn)人、單、物三者的自動(dòng)匹配和記錄，需要涉及研發(fā)適合鐵路運(yùn)輸裝備現(xiàn)場(chǎng)使用的單兵智能穿戴設(shè)備和電子化自動(dòng)記錄系統(tǒng)。

3.3基于機(jī)車(chē)修程的全業(yè)務(wù)鏈信息架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)鏈的信息同步，以維修車(chē)間、物料材料庫(kù)、分公司、總公司為四個(gè)主要業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程分析，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)情況建立系統(tǒng)分級(jí)部署：黃驊港檢修基地、肅寧分公司、京鐵運(yùn)輸公司。

在以上部署條件下，數(shù)據(jù)傳遞方式設(shè)計(jì)如下。

（1）檢修管理子系統(tǒng)（APP）—檢修管理子系統(tǒng)（PC 端）：U 盤(pán)（計(jì)算機(jī)、手機(jī)兩用）。

（2）庫(kù)房管理子系統(tǒng)、檢修管理子系統(tǒng)（ PC 端）—統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)：U 盤(pán)。

（3）統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)—數(shù)據(jù)可視化子系統(tǒng)：U盤(pán)。

3.4基于維修作業(yè)環(huán)節(jié)的裝備資產(chǎn)精準(zhǔn)畫(huà)像和全生命周期可視化智能管控

基于上述工作，可以逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸裝備的分布、裝備使用后的修程記錄和軌跡、庫(kù)管巡檢歷史記錄、多關(guān)鍵詞資產(chǎn)價(jià)值分析四種可視化的信息管控，從而在大數(shù)據(jù)裝備精準(zhǔn)畫(huà)像的支持下初步實(shí)現(xiàn)全生命周期的態(tài)勢(shì)分析和預(yù)測(cè)，達(dá)到指導(dǎo)運(yùn)輸裝備量化管理的目的。

4技術(shù)方案

靈活且具備良好擴(kuò)展性的技術(shù)平臺(tái)是鐵路運(yùn)輸裝備全生命周期智能管控技術(shù)方案保持良好適應(yīng)性和易用性的根本保障。

鐵路運(yùn)輸裝備全生命周期智能管控技術(shù)架構(gòu)主要有展現(xiàn)層—系統(tǒng)首頁(yè);應(yīng)用層—MVC 框架;支撐層—權(quán)限引擎、表單引擎、視圖引擎;菜單引擎、流程引擎、組織機(jī)構(gòu)管理，以達(dá)到數(shù)據(jù)持久化;數(shù)據(jù)層—數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，主要有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù);基礎(chǔ)層—主機(jī)服務(wù)器及存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)及通信基礎(chǔ)設(shè)施。

4.1應(yīng)用層

應(yīng)用層通過(guò)界面程序完成與用戶(hù)的交互、用戶(hù)操作請(qǐng)求的處理及業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)和控制，但不直接和數(shù)據(jù)庫(kù)等 IO 存儲(chǔ)交互，僅基于應(yīng)用支撐層的引擎支持完成邏輯的處理。由于系統(tǒng)的具體邏輯，絕大多數(shù)都在應(yīng)用層完成，確保了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)庫(kù)與基礎(chǔ)組件等環(huán)境無(wú)關(guān)性，在結(jié)構(gòu)上具備了良好的移植性和靈活性。

4.2運(yùn)行框架（快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)）

快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)邏輯的封裝，通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)象體系的方式，以模塊化的設(shè)計(jì)思想在平臺(tái)中組裝業(yè)務(wù)功能?？焖匍_(kāi)發(fā)平臺(tái)在多個(gè)行業(yè)和大型企業(yè)級(jí)應(yīng)用當(dāng)中得到了應(yīng)用和考驗(yàn)，具備較高的可用性。

基礎(chǔ)邏輯引擎主要為整個(gè)系統(tǒng)提供最為基礎(chǔ)的核心支持，如訪問(wèn)控制、組織結(jié)構(gòu)、表單引擎、視圖引擎、文檔引擎、流程引擎等，應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的界面工具和程序 API 訪問(wèn)這些封裝好的引擎。

快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了大多數(shù)情況下的應(yīng)用開(kāi)發(fā)支持，在無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單定制適應(yīng)的情況，平臺(tái)提供擴(kuò)展和自定義接口規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在和開(kāi)發(fā)平臺(tái)同一個(gè)體系下，完全按照應(yīng)用的需求對(duì)業(yè)務(wù)功能進(jìn)行自定義開(kāi)發(fā)。

4.3數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存取服務(wù)，與邏輯服務(wù)通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層隔離，所有的數(shù)據(jù)存取請(qǐng)求均通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層完成，確保了數(shù)據(jù)存取的一致性和安全性。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，分別通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)存取，對(duì)于大多數(shù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，均通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn);對(duì)于部分文檔、資料、設(shè)計(jì)信息等非關(guān)系數(shù)據(jù)內(nèi)容，通過(guò)非結(jié)構(gòu)化的文件系統(tǒng)文件存取[7]。

5結(jié)束語(yǔ)

本文主要提出了鐵路運(yùn)輸裝備全生命周期智能化管控的方法，并結(jié)合鐵路鐵路運(yùn)輸裝備管理的特點(diǎn)，分步有序地實(shí)現(xiàn)了“狀態(tài)評(píng)價(jià)→維修工單→維修狀態(tài)→機(jī)車(chē)質(zhì)量狀態(tài)評(píng)估”的閉環(huán)智能監(jiān)測(cè)體系;利用信息化手段建立臺(tái)賬，及時(shí)跟蹤全生命周期管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，力求形成一系列的鐵路運(yùn)輸裝備全生命周期的關(guān)鍵技術(shù)裝置與方法。

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作者簡(jiǎn)介：

劉朝暉（1968—），本科，高級(jí)工程師，研究方向：總體技術(shù)方案。