關(guān)鍵詞：軌道車(chē)輛；修程優(yōu)化；RCM系統(tǒng)；可靠性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TH17; U279.3+23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）25-0097-04

0 引言

RCM分析方法以可靠性為中心開(kāi)展維修分析，在軌道車(chē)輛研制過(guò)程中，通常采用RCM確定車(chē)輛預(yù)防性維修需求、優(yōu)化維修策略[1]。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析，明確系統(tǒng)故障發(fā)生的后果，用規(guī)范的邏輯決斷方法，確定各類(lèi)故障后果的預(yù)防性對(duì)策[2]，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)故障統(tǒng)計(jì)、專(zhuān)家評(píng)估和定量化建模等手段，在保證安全性和可用性的前提下，以維修停機(jī)損失量最小為目標(biāo)，優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略[3]。

深化軌道車(chē)輛檢修技術(shù)體系建設(shè)，推進(jìn)RCM分析在軌道車(chē)輛檢修規(guī)程開(kāi)發(fā)及優(yōu)化上的推廣應(yīng)用，搭建適用的RCM分析與管理平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)RCM分析在軌道車(chē)輛檢修規(guī)程開(kāi)發(fā)及優(yōu)化上的應(yīng)用落地，本文研究了一種軌道車(chē)輛全壽命周期RCM分析系統(tǒng)，加強(qiáng)全壽命可靠性經(jīng)濟(jì)性分析能力。

1 關(guān)鍵技術(shù)研究

為實(shí)現(xiàn)軌道車(chē)輛檢修規(guī)程優(yōu)化的目標(biāo)，首先考慮車(chē)輛運(yùn)行環(huán)境、車(chē)輛規(guī)模、服役年限等因素，選取一定規(guī)模的車(chē)輛作為樣本，收集車(chē)輛運(yùn)維數(shù)據(jù)，包括潛在故障與真實(shí)故障，其中潛在故障按照“檢修目的相關(guān)性”與“故障影響重要性”進(jìn)行數(shù)據(jù)分類(lèi)，制定檢修規(guī)程的優(yōu)化策略[4]；其次，基于制定的優(yōu)化策略，分別對(duì)潛在故障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，依據(jù)趨勢(shì)分析與統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，增加或刪除檢修任務(wù)，通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)與詳細(xì)分析延長(zhǎng)或縮短檢修間隔，并考慮故障的風(fēng)險(xiǎn)，基于可靠性統(tǒng)計(jì)分析，采集車(chē)輛的服務(wù)可靠性數(shù)據(jù)，監(jiān)控檢修規(guī)程實(shí)施前后車(chē)輛服役可靠性變化，完善檢修規(guī)程[5]。

針對(duì)RCM系統(tǒng)分析，主要內(nèi)容包括對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行MSI確認(rèn)和RCM分析流程，包括基本信息維護(hù)、可靠性數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)分析、檢查任務(wù)以及RCM轉(zhuǎn)移等功能。RCM分析與管理平臺(tái)在設(shè)計(jì)之初，就確定了MSI判別的功能。將安全、秩序、法規(guī)、使用及故障是否隱蔽作為MSI選擇的依據(jù)或原則，考慮到車(chē)輛實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)性不作為MSI選擇的考慮因素。這樣就可以針對(duì)影響安全、秩序的關(guān)鍵系統(tǒng)及設(shè)備篩選出來(lái)，更加有針對(duì)性。

MSI判別問(wèn)題具體內(nèi)容如下：

（1） 故障對(duì)正常履職的操作人員（司機(jī)、乘務(wù)員、機(jī)械師）來(lái)說(shuō)是否無(wú)法發(fā)現(xiàn)或不易察覺(jué)的。

（2） 故障是否會(huì)影響安全、秩序、法規(guī)。

（3） 故障是否會(huì)影響使用。

根據(jù)以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)MSI篩選的功能。針對(duì)MSI 選擇問(wèn)題，有一個(gè)回答為“是”則為MSI，所有問(wèn)題回答均為“否”，則非MSI。因通常將產(chǎn)品分解的最高可管理層作為MSI。最終輸出對(duì)應(yīng)的MSI 清單，以作為FMEA和后續(xù)系統(tǒng)RCM分析的對(duì)象清單，也就是最高可管理層清單。

在確定系統(tǒng)RCM分析對(duì)象之后，即可通過(guò)RCM 分析與管理平臺(tái)開(kāi)展FMEA、故障影響及故障原因分析工作。故障影響及故障原因分析遵循MSG-3標(biāo)準(zhǔn)的RCM邏輯決斷圖，RCM邏輯決斷如圖1所示。

2 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 RCM 分析系統(tǒng)架構(gòu)

本文RCM系統(tǒng)架構(gòu)基于SAAS—PAAS—IAAS的設(shè)計(jì)方式，采用企業(yè)級(jí)SOA的架構(gòu)框架，利用分層模型，在持久層、數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層上實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地。采用Spring Cloud、Spring Boot、Zoo?keeper、Dubbo、VUE、Python等主流應(yīng)用技術(shù)，預(yù)留和外圍系統(tǒng)的對(duì)接的擴(kuò)展性。同時(shí)，自身的分層架構(gòu)也為自身的系統(tǒng)提供了擴(kuò)展性以及治理的便捷性，更好地支持分布式應(yīng)用服務(wù)，最終形成了圖2 所示的技術(shù)架構(gòu)。

系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：

（1） 全面解耦原則；（2） 服務(wù)化/組件化原則；（3） 接口隔離及服務(wù)自治原則；（4） 彈性伸縮原則；（5） 安全可靠原則；（6） 用戶(hù)體驗(yàn)和自動(dòng)化運(yùn)維原則。

基于以上原則確定了如圖3所示的架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

在對(duì)拓?fù)浼軜?gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，本著簡(jiǎn)潔、高效的原則，從用戶(hù)使用開(kāi)始到系統(tǒng)反饋送達(dá)，盡可能縮短信息、數(shù)據(jù)的鏈路，提高用戶(hù)體驗(yàn)。在前后端交互的節(jié)點(diǎn)上，采用Nginx的應(yīng)用服務(wù)，提供負(fù)載均衡、水平擴(kuò)展和安全過(guò)濾等系統(tǒng)擴(kuò)展性、魯棒性的支持。后端的應(yīng)用集群的統(tǒng)一入口由Java應(yīng)用來(lái)提供支持，采用微服務(wù)的部署方式，提高程序的使用效率。在核心計(jì)算服務(wù)上使用Python作為服務(wù)節(jié)點(diǎn)，提高計(jì)算效率，服務(wù)之間采用單向異步的交互形式，避免計(jì)算阻塞引起的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)各級(jí)服務(wù)的交互中，采用Java的權(quán)限微服務(wù)進(jìn)行安全性保障。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接也由Java來(lái)完成對(duì)接，提高數(shù)據(jù)安全性，靈活應(yīng)用多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎，為不同場(chǎng)景提供更好的支持和服務(wù)。

3 系統(tǒng)部署與模塊功能

3.1 系統(tǒng)部署方案

部署過(guò)程涉及“軟件包”“IT環(huán)境”以及“部署流程”這三個(gè)主要要件。對(duì)于這三個(gè)主要要件定義相關(guān)的部署規(guī)范，以便讓一個(gè)部署過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化并且可復(fù)制可預(yù)期。因此，基于DevOps的理念，部署規(guī)范的主要內(nèi)容如下：

軟件包規(guī)范：形成軟件包（也稱(chēng)部署包）作為部署系統(tǒng)的輸入，對(duì)其規(guī)范是整個(gè)部署過(guò)程規(guī)范化的前提。一般來(lái)說(shuō)，軟件包的內(nèi)容需要包含包內(nèi)內(nèi)容項(xiàng)以及其目錄組織方式，該標(biāo)準(zhǔn)需要保障輸入的軟件包內(nèi)容完整，意義明確，相對(duì)獨(dú)立。

IT環(huán)境規(guī)范：IT環(huán)境是最終提供服務(wù)的載體，同時(shí)作為軟件包部署的基礎(chǔ)。在一個(gè)軟件研發(fā)流程中常常會(huì)涉及不同類(lèi)型的環(huán)境（如開(kāi)發(fā)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境等）。IT環(huán)境規(guī)范需要定義軟件研發(fā)流程中的環(huán)境類(lèi)型，每個(gè)環(huán)境包括的實(shí)體等。另外，定義好不同環(huán)境之間的升級(jí)和回滾標(biāo)準(zhǔn)也是非常重要的一步。

部署流程規(guī)范：定義一個(gè)軟件包在一個(gè)軟件環(huán)境里面安裝部署的流程規(guī)范。由于一次部署可能會(huì)在一個(gè)環(huán)境的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上部署，所以部署流程規(guī)范需要保證一個(gè)軟件包在一個(gè)環(huán)境節(jié)點(diǎn)上的完整部署流程，如圖4所示。

3.2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)RCM分析模塊基于RCM分析流程開(kāi)發(fā)，包含維修重要項(xiàng)目（MSI） 選擇、MSI分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、間隔決策功能。模塊界面如圖5所示。

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)部件（LRU） 及其可靠性數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、錄入和管理功能，“部件編號(hào)”“部件名稱(chēng)”“供應(yīng)商”等信息可通過(guò)人工選擇或自動(dòng)填充，已實(shí)現(xiàn)“相似車(chē)型”“MTBUR（非計(jì)劃拆卸的平均時(shí)間）/MTBF/MDBF/MDBUR”（包括預(yù)計(jì)值與統(tǒng)計(jì)值）“帶故障運(yùn)行”等屬性信息的錄入與修改。

MSI 功能故障分析時(shí)，可將典型車(chē)型RCM 分析試運(yùn)行文件作為樣例或數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入或錄入，供RCM 分析人員參考或調(diào)用。功能故障分析如圖7所示。

系統(tǒng)具備MSI故障影響分析邏輯及功能，故障影響分析如圖8所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文研究，分析了軌道交通RCM 分析中MSI 選擇與RCM 邏輯決策流程，建立了適用于國(guó)內(nèi)軌道車(chē)輛檢修規(guī)程分析的RCM 分析系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，基于可靠性數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)功能故障分析、故障影響分析等模塊開(kāi)發(fā)，搭建了可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)需求的軌道車(chē)輛RCM 分析平臺(tái)，可以有效支撐軌道車(chē)輛檢修規(guī)程制定及修程優(yōu)化。