朱槿，楊旭，王華偉，司會鵬

(1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司，北京 100081；2.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 貨運部，北京 100844；3.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081)

鐵路裝卸作業(yè)是鐵路貨運生產(chǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代物流的重要構(gòu)成要素。為推進(jìn)鐵路貨運裝卸生產(chǎn)一體化和服務(wù)物流化建設(shè)，鐵路各貨運場站、物流基地的裝卸機(jī)械化水平不斷提升[1]，設(shè)備管理方面的不足也逐漸顯露。由于全路尚未實施統(tǒng)一技術(shù)手段對裝卸設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化管理，設(shè)備從投產(chǎn)到報廢整個壽命周期中的關(guān)鍵信息采集不夠完整全面，數(shù)據(jù)價值尚未得到充分開發(fā)利用，設(shè)備綜合管理水平有待進(jìn)一步提升[2]。2022年，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡稱“國鐵集團(tuán)”)組織統(tǒng)建鐵路貨運生產(chǎn)作業(yè)與管控平臺，對貨運生產(chǎn)各項業(yè)務(wù)進(jìn)行全面整合優(yōu)化[3]?；谠撈脚_，面向全路裝卸設(shè)備開展全壽命周期數(shù)字化管理應(yīng)用研究建設(shè)，為設(shè)備科學(xué)運用管理與決策分析提供技術(shù)支撐。

1 鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用需求分析

目前設(shè)備綜合管理水平與裝卸作業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化發(fā)展要求存在一定差距，亟需打造裝卸設(shè)備數(shù)字化管理應(yīng)用，以滿足設(shè)備運用維護(hù)管理業(yè)務(wù)發(fā)展需求[4]。

（1）在各級裝卸部門單位建立健全裝卸設(shè)備臺賬，實現(xiàn)一臺一檔，涵蓋履歷基本信息、技術(shù)規(guī)格說明和圖紙等。通過建立全路統(tǒng)一的應(yīng)用對全路裝卸設(shè)備履歷檔案進(jìn)行統(tǒng)籌管理，為設(shè)備全壽命周期管理提供基礎(chǔ)支撐。

（2）加強(qiáng)對裝卸設(shè)備大中修、技術(shù)改造、保養(yǎng)維護(hù)、故障處理、封存啟封、調(diào)撥和報廢等業(yè)務(wù)的信息化監(jiān)督管理，推進(jìn)發(fā)展以流程為導(dǎo)向的管理模式，通過技術(shù)手段提質(zhì)增效，促進(jìn)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域協(xié)同合作。

（3）打通裝卸設(shè)備管理與生產(chǎn)作業(yè)的信息通道，解決設(shè)備利用不均、作業(yè)分配不勻、計劃安排不周等問題，消除帶病作業(yè)、超期未修等安全隱患，促使閑置設(shè)備或短缺需求及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)配，全面提升設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量和運用效率。

（4）充分利用設(shè)備全壽命周期數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行深入挖掘與統(tǒng)計分析，可視化展示各級各單位裝卸設(shè)備配置運用總體情況，揭示潛在問題、指明管理方向，增強(qiáng)裝卸設(shè)備數(shù)據(jù)管理和決策支持能力。

2 鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用功能設(shè)計

2.1 功能架構(gòu)

鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用功能以設(shè)備履歷為基礎(chǔ)，以大中修、技術(shù)改造、保養(yǎng)維護(hù)、故障處理、設(shè)備調(diào)撥、封存啟封、設(shè)備報廢為重點，以設(shè)備運用監(jiān)控、作業(yè)協(xié)同聯(lián)動、統(tǒng)計分析決策為目標(biāo)。鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用功能架構(gòu)Fig.1 Functional structure of railway loading and unloading equipment management application

（1）設(shè)備監(jiān)控。實時監(jiān)控展示管內(nèi)部分設(shè)備的運行狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、能耗量、地理定位等技術(shù)參數(shù)，當(dāng)設(shè)備自檢發(fā)生故障異常時給予報警提示，增強(qiáng)作業(yè)監(jiān)督管理和人機(jī)安全保障。

（2）設(shè)備履歷。管理管內(nèi)裝卸設(shè)備電子履歷，維護(hù)設(shè)備使用單位、產(chǎn)權(quán)歸屬、生產(chǎn)廠家、規(guī)格型號等基本信息，查詢管理設(shè)備各業(yè)務(wù)事件歷史記錄。

（3）大中修/技改。對裝卸設(shè)備大中修、技術(shù)改造進(jìn)行線上流程化管理，提供對設(shè)備大修的估算預(yù)測及快捷提報功能，支持一鍵查詢掌握今年計劃提報及去年計劃執(zhí)行情況。

（4）保養(yǎng)維護(hù)。管理查詢管內(nèi)裝卸設(shè)備保養(yǎng)年計劃，支持智能排期、手動排期、批量編制，填記保養(yǎng)月計劃開工、竣工、驗收的完成情況，對比考察年計劃兌現(xiàn)情況。

（5）故障處理。流程化采集故障發(fā)生、處理及驗收信息，為設(shè)備故障歷史記錄、問題追溯以及統(tǒng)計分析提供基礎(chǔ)支撐。

（6）設(shè)備調(diào)撥。提供設(shè)備需求提報、調(diào)撥審批確認(rèn)功能，支持基于設(shè)備利用率選擇調(diào)撥資源，支持根據(jù)需求提報智能匹配撮合申請。

（7）封存啟封。線上辦理封存和啟封的申請、審批等手續(xù)，支持上傳管理資料，生成導(dǎo)出財務(wù)固資報表，對于封存的需向質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局報備的特種設(shè)備給予期限提示。

（8）報廢管理。對裝卸設(shè)備的報廢申請、審批等步驟進(jìn)行流程化管理，對歷史報廢設(shè)備提供查詢服務(wù)，報廢設(shè)備的歷史履歷信息及業(yè)務(wù)事件記錄等將歸檔留存。

（9）特種設(shè)備。管理錄入管內(nèi)裝卸特種設(shè)備的注冊登記和檢驗記錄，對新建未登記、檢驗即將到期或已超期的設(shè)備給予自動提示。

（10）統(tǒng)計分析。對管內(nèi)裝卸設(shè)備按運用狀態(tài)、產(chǎn)權(quán)歸屬、單位范圍粒度等進(jìn)行臺賬統(tǒng)計；基于設(shè)備履歷和生產(chǎn)作業(yè)量，自動生成《鐵路貨物裝卸管理規(guī)則》(鐵總運〔2017〕168號)運用報表[5]，取代線下人工計算和填報；統(tǒng)計展示管內(nèi)單位范圍內(nèi)裝卸設(shè)備在指定時間內(nèi)各業(yè)務(wù)的開展情況。

（11）字典管理。將設(shè)備產(chǎn)權(quán)單位、保養(yǎng)承保單位、故障承修單位等形成字典、統(tǒng)一管理，為其他功能的正常使用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 功能流程

根據(jù)鐵路裝卸設(shè)備大中修、技術(shù)改造、保養(yǎng)維護(hù)、故障處理、設(shè)備調(diào)撥、封存啟封和設(shè)備報廢的實際業(yè)務(wù)流程，將其中主要環(huán)節(jié)納入線上流程化管理。各業(yè)務(wù)事件管理功能流程如下。

（1）大中修/技術(shù)改造功能流程。大中修與技術(shù)改造功能流程基本相同，大中修/技術(shù)改造功能流程圖如圖2所示。站段提報次年大中修或技術(shù)改造計劃，鐵路局集團(tuán)公司貨運部初審。如果初審及后續(xù)審批均通過，當(dāng)正式計劃下達(dá)后，鐵路局集團(tuán)公司貨運部錄入正式計劃。當(dāng)大中修或技術(shù)改造完成開工、竣工、驗收后，站段或車站可以錄入開工、竣工、驗收信息，上傳附件資料，提交驗收審批。根據(jù)審批結(jié)果，按需進(jìn)行整改或復(fù)驗回填。

圖2 大中修/技術(shù)改造功能流程圖Fig.2 Functional flow of overhaul, medium repair, and technical reform

（2）保養(yǎng)維護(hù)功能流程。站段編制管理管內(nèi)路產(chǎn)設(shè)備的保養(yǎng)年計劃。月計劃的實際保養(yǎng)類型可以與年計劃中每月的保養(yǎng)類型有所不同。每當(dāng)月計劃完成開工、竣工、驗收后，車站可以分別錄入開工、竣工、驗收信息。保養(yǎng)維護(hù)功能流程圖如圖3所示。

圖3 保養(yǎng)維護(hù)功能流程圖Fig.3 Functional flow of maintenance

（3）故障處理功能流程。根據(jù)鐵路局集團(tuán)公司是否設(shè)立故障處理統(tǒng)一維保單位，分為以下2種流程。對于未設(shè)立統(tǒng)一維保單位的鐵路局集團(tuán)公司，當(dāng)故障發(fā)生后，由車站提請報修，站段審批通過后，車站線下處理，記錄處理信息；對于設(shè)立統(tǒng)一維保單位的鐵路局集團(tuán)公司，當(dāng)故障發(fā)生后，由車站提請報修，維保單位現(xiàn)場處理完成后，車站回填處理信息。故障處理功能流程圖如圖4所示。

圖4 故障處理功能流程圖Fig.4 Functional flow of fault handling

（4）設(shè)備調(diào)撥功能流程。當(dāng)設(shè)備短缺或富余閑置時，車站可以提報設(shè)備調(diào)入或調(diào)出申請，站段可以在本段內(nèi)溝通選取適合的具體設(shè)備或目標(biāo)車站作為調(diào)入或調(diào)出目標(biāo)。如果站段管內(nèi)無法滿足需求，則可以上報鐵路局集團(tuán)公司，由鐵路局集團(tuán)公司在本局范圍內(nèi)進(jìn)行匹配。站段或鐵路局集團(tuán)公司批準(zhǔn)后，調(diào)撥各方車站可以實施調(diào)撥并填記信息。設(shè)備調(diào)撥功能流程圖如圖5所示。

圖5 設(shè)備調(diào)撥功能流程圖Fig.5 Functional flow of equipment transfer

（5）封存啟封功能流程。對于長期停用或閑置的裝卸設(shè)備，車站可以申請封存，站段審批通過后，車站確認(rèn)實施；當(dāng)封存設(shè)備需要啟封時，車站可以向站段申請啟封，審批通過后確認(rèn)實施。封存啟封功能流程圖如圖6所示。

圖6 封存啟封功能流程圖Fig.6 Functional flow of sealing and unsealing

（6）設(shè)備報廢功能流程。站段可以對滿足報廢條件的裝卸設(shè)備向鐵路局集團(tuán)公司提出報廢申請，審批通過后實施報廢。報廢后設(shè)備履歷及歷史事件記錄將歸檔留存。設(shè)備報廢功能流程圖如圖7所示。

圖7 設(shè)備報廢功能流程圖Fig.7 Functional flow of equipment scrapping

3 鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

3.1 設(shè)備全壽命周期管理體系

圍繞鐵路裝卸設(shè)備建立全方位、全周期、全流程的綜合管理體系，為每臺設(shè)備建立電子履歷，通過數(shù)據(jù)融合對設(shè)備全壽命周期中的各主要業(yè)務(wù)事件信息進(jìn)行一體化集成和統(tǒng)籌管理[6-7]。對設(shè)備履歷中靜態(tài)的基本信息、設(shè)備全壽命周期中動態(tài)產(chǎn)生的各類事件信息、基礎(chǔ)字典信息、用戶上傳或自動生成的文件等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集和預(yù)處理，通過數(shù)據(jù)對齊、校準(zhǔn)、清洗、轉(zhuǎn)換等方式進(jìn)行精加工，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)集成，再適當(dāng)選取數(shù)據(jù)融合模型，根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型和融合目標(biāo)，采用不同算法將原始數(shù)據(jù)集融合成更完整、更準(zhǔn)確、更高效的數(shù)據(jù)集。在此基礎(chǔ)上，將裝卸設(shè)備履歷基本信息與設(shè)備全壽命周期中的各業(yè)務(wù)事件信息、生產(chǎn)作業(yè)信息，通過全路唯一設(shè)備編碼實現(xiàn)一體化融合集成[8]，實現(xiàn)從設(shè)備投產(chǎn)開始直至報廢的整個壽命周期的檔案化管理，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程化閉環(huán)管理以及設(shè)備運用狀態(tài)在生產(chǎn)作業(yè)中的協(xié)同聯(lián)動，實現(xiàn)對設(shè)備履歷臺賬和設(shè)備運用情況等的可視化分析，為設(shè)備運用質(zhì)量考核評價和設(shè)備管理方針制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐和輔助決策支持。

3.2 全路唯一編碼管理技術(shù)

設(shè)備編碼作為鐵路裝卸設(shè)備在全路范圍內(nèi)的唯一標(biāo)識，是建立裝卸設(shè)備全壽命周期管理體系的基礎(chǔ)。常見編碼方式分為有意義編碼、無意義編碼、二者結(jié)合編碼3種方式。有意義編碼將設(shè)備少量信息編入編碼片段，方便直接讀碼了解其所含信息，但當(dāng)這些信息改變時，由于編碼應(yīng)保持不變，會造成編碼含義與設(shè)備信息不一致。無意義編碼按一定規(guī)則隨機(jī)生成編碼，不會將設(shè)備相關(guān)信息映射到編碼中，有利于縮短編碼長度，并具有防偽性強(qiáng)、保密性高的特點，但難以通過直接讀碼快速獲知設(shè)備信息。權(quán)衡二者優(yōu)缺點，裝卸設(shè)備編碼采用有意義與無意義相結(jié)合的方式。編碼長度14位，規(guī)則為2位鐵路局集團(tuán)公司碼+5位設(shè)備類別碼+6位流水號+1位校驗碼。其中，設(shè)備類別碼可以支持日后推廣到其他類別設(shè)備；校驗碼采用模10(Luhn)算法，基于前幾位數(shù)字生成，用于鑒別校驗編碼的真實有效性。

3.3 保養(yǎng)智能排期技術(shù)

裝卸設(shè)備保養(yǎng)計劃的排期需要根據(jù)設(shè)備類別、檢修計劃、歷史保養(yǎng)記錄等進(jìn)行綜合考慮[9]。當(dāng)為管內(nèi)裝卸設(shè)備編排保養(yǎng)計劃時，采用智能手動相結(jié)合的方式，可以按需手動編排調(diào)整計劃，也可以根據(jù)各個設(shè)備的歷史保養(yǎng)記錄以及設(shè)備類別，自動關(guān)聯(lián)檢修計劃或檢修計劃落實情況進(jìn)行預(yù)估排期。已排期的保養(yǎng)計劃，在相關(guān)檢修計劃產(chǎn)生變動或檢修實施完成時，以及當(dāng)設(shè)備發(fā)生調(diào)撥、封存或報廢時，將進(jìn)行自動更新或取消排期。綜合利用設(shè)備全壽命周期各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)預(yù)估制定和動態(tài)調(diào)整保養(yǎng)計劃，可以降低人工依賴和編排難度，填補(bǔ)人工動態(tài)管理的不足，提升保養(yǎng)計劃制定的預(yù)見性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

3.4 調(diào)撥智能撮合技術(shù)

為優(yōu)化各站裝卸設(shè)備配置布局，對于閑置、利用率不高的設(shè)備應(yīng)及時調(diào)整調(diào)出，對于產(chǎn)能不足、數(shù)量短缺的設(shè)備應(yīng)及時提出調(diào)入需求。由于全路各設(shè)備使用單位大多是自行管理和掌握管內(nèi)設(shè)備臺賬和運用情況，信息壁壘的存在導(dǎo)致設(shè)備需求相互不知曉、溝通不夠及時、調(diào)動目標(biāo)不夠明朗，不利于充分盤活利用各單位設(shè)備資產(chǎn)。對此，基于全壽命周期的鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用為設(shè)備使用單位提供調(diào)入、調(diào)出申請功能，申請?zhí)釄蠛髮﹁F路局集團(tuán)公司下轄的各設(shè)備使用單位線上可見，各單位可以根據(jù)自身需求，提出所需設(shè)備的調(diào)出、調(diào)入申請。申請先由站段審批處理，站段可以在本段內(nèi)選擇合適的具體某臺設(shè)備或可調(diào)入的目標(biāo)單位來滿足申請。應(yīng)用智能撮合算法，對本段管內(nèi)單位提出的含有同類設(shè)備的申請?zhí)峁┢ヅ浞桨福討B(tài)預(yù)覽展示匹配對相關(guān)申請的影響。站段可以從智能撮合方案中或從管內(nèi)所有可能目標(biāo)中選取，也可以上報鐵路局集團(tuán)公司，由鐵路局集團(tuán)公司在本局內(nèi)進(jìn)行選擇，如前所述。站段或鐵路局集團(tuán)公司確認(rèn)批準(zhǔn)后，調(diào)撥各方單位即可導(dǎo)出打印相關(guān)報表、開展后續(xù)調(diào)撥工作。

4 結(jié)束語

鐵路裝卸設(shè)備是鐵路貨運裝卸作業(yè)的重要基礎(chǔ)，構(gòu)建基于全壽命周期的鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用，對裝卸設(shè)備實施全方位數(shù)字化管理，加強(qiáng)相關(guān)數(shù)據(jù)集成融合與共享運用，有利于提升設(shè)備綜合管理水平，促進(jìn)裝卸設(shè)備管理和貨運生產(chǎn)組織向精細(xì)化、協(xié)同化發(fā)展，為裝卸作業(yè)提質(zhì)增效，為安全生產(chǎn)增強(qiáng)保障，助力鐵路貨運加速向現(xiàn)代物流轉(zhuǎn)型、向市場化發(fā)展。鐵路裝卸設(shè)備管理應(yīng)用構(gòu)建后，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)日益發(fā)展，下一步應(yīng)針對設(shè)備智能技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)物聯(lián)泛化采集等展開深化研究，為增強(qiáng)鐵路裝卸設(shè)備數(shù)字化管理提供技術(shù)支撐。