面向全生命周期的高速列車MRO系統應用

郝 偉，曹炳欣，郭宗鵬，賀婷婷

（南車青島四方機車車輛股份有限公司 信息技術部，青島 266011）

面向全生命周期的高速列車MRO系統應用

郝 偉，曹炳欣，郭宗鵬，賀婷婷

（南車青島四方機車車輛股份有限公司 信息技術部，青島 266011）

為保障高速列車運行安全、提高維修效率、降低維修成本和消除維修服務的信息孤島，建立了面向全生命周期的高速列車MRO系統。分析了當前高速列車維修需要解決的主要問題，討論了MRO系統的業務框架，提出面向全生命周期的MRO系統設計與實施方案，描述構型管理、故障管理、檢修計劃管理和在線監測與診斷管理等技術。面向全生命周期的高速列車MRO系統在企業應用過程中取得良好效果。

高速列車；維護、維修和大修；全生命周期；狀態監測

近年來，高速鐵路迅猛發展，高速列車成為人們出行的主要工具之一，在高速列車不斷刷新時速的背景下，旅客更關注列車運行安全，鐵路局用戶更關注產品的維護、保養、維修等售后服務內容，制造企業競爭策略轉移到提供更好的售后服務方面。維護、維修和大修（MRO，Maintenance,Repair and Overhaul）是產品在使用和維護階段所進行的各種維護、維修和大修等產品服務活動的總稱，是現代制造服務的重要組成部分[1]。MRO系統通過運用設備全壽命周期管理，縮短服務響應時間，提升服務水平，實現盈利模式的創新，促進設計水平和生產工藝的改進和提高[4～5]。

如何充分利用設備運行的詳細技術數據信息，推進預測性維護技術研究，做到精檢慎修，以最小的維護成本，達到最大限度地保證高速列車的運營安全，對高速列車 MRO系統提出了更高的要求。因此，研究面向全生命周期的高速列車MRO系統應用具有重要意義。

1 高速列車檢修問題分析

目前，高速列車制造企業的信息化水平穩步提高，產品數據管理（PDM，Product Data Management）、企業資源計劃（ERP，Enterprise Resource Planning）、質量管理系統（QMS，Quality Management System）等信息化項目已逐步實施與應用。但是高速列車檢修知識復雜，檢修管理過程中仍面臨多個問題，需要MRO系統解決。

1.1 高速列車維修策略復雜

目前，高速列車運維多采用狀態修和預防修相結合的維修方式。但是，高速列車維修策略具有多樣性，維修程度包含運用修和高級修等，維修目標分為可靠性為中心、生產保障優先、用戶需求優先等；維修階段分為定期、事前和事后等，因此，不同的目標和階段需要采用不同的維修策略，這種多樣性使維修策略的選擇變得重要而困難，如維修策略不合理會造成維修資源浪費。

1.2 高速列車配件精益管理的需求

高速列車零部件數量龐大，維護過程主要關注重要設備和配件的使用維修履歷信息，部分維修備品備件未啟用序列號管理，導致維修履歷信息管理不完善。產品零部件的履歷信息對列車維修決策具有至關重要的作用，零部件的粗粒度管理導致零部件維護業務數據的缺失，不但為全生命周期管理和維修輔助決策帶來困難，難以提高部件的維修服務質量，也導致物料不能充分利用而造成了資源浪費。

1.3 高速列車全生命周期管理的需求

對高速列車全生命周期而言，使用和維修階段的時間遠大于設計制造和回收再利用階段。在高速列車納入MRO系統統一管理范疇前，信息系統無法完全覆蓋高速列車全生命周期，生產資源、質量和裝配履歷等信息僅在企業內部實現了有限集成；廠外運維過程提供的技術數據與出廠履歷未能有效集成，使原始裝配信息及維修信息知識重用困難；返廠大修時，大修履歷數據未能與其他階段的技術狀態數據實現集成，無法實現高速列車的全生命周期狀態管理。

1.4 高速列車制造企業轉型的需求

高速列車技術復雜度高，一旦高速列車使用過程中出現較大的故障，普通服務商很難解決問題，必須由制造商參與維護和維修。市場為高速列車制造企業提供了從生產制造型向服務型制造轉變的機遇，高速列車制造企業應基于MRO系統技術支撐，實現從“制造”型向“制造+服務”型轉變，提升企業的國際市場競爭力。

2 MRO系統框架

高速列車MRO系統的業務流由兩部分組成，MRO信息管理業務和MRO檢修服務業務，如圖1所示?；A信息管理和物料信息管理是維護產品全生命周期信息，形成對設計及制造環節信息反饋，最終滿足全生命周期知識綜合利用的要求；檢修方案、檢修計劃、檢修生產和運維監控持續優化了MRO業務，在充分使用信息管理系統知識的同時，也不斷更新和完善信息管理系統的知識數據庫。

圖1 高速列車MRO系統業務流程

高速列車使用周期長、結構復雜、涉及人員多，MRO 基礎信息數據量大、覆蓋面廣，在產品的設計生產和使用過程中逐步積累，是實現檢修業務的基礎。通過MRO物流信息管理系統對物料進行跟蹤，更新產品檢修構型信息和履歷信息，形成信息閉環反饋，使物料信息具有可追溯性，是MRO信息管理的核心要求。MRO檢修方案以產品履歷信息、運行信息、檢修需求和檢修知識為基礎，合理地選擇檢修方案和模式，觸發檢修計劃，派發檢修工單。MRO檢修計劃進行合理的作業調整、作業排程和資源分配，并與物料庫存管理相結合，調整資源配置，優化工單，是檢修管理的核心。檢修生產執行檢修計劃制定的檢修活動各環節，檢查、確認并記錄檢修結果。運維監控對設備運行進行在線監測，充分利用和有效地集成監測數據，通過MRO系統將監測結果以異常報告和評價報告等形式反饋給檢修策略管理環節，幫助決策者制定合理的維修預案，優化檢修策略及檢修計劃。MRO系統跟蹤檢修生產過程中的各個環節，提高了檢修質量和檢修作業的規范化。

3 MRO系統設計與實施

高速列車MRO系統在MVC（Model View Controller）3層架構的基礎上，實現B/S（Browser/ Server）的系統架構，通過OAF（Oracle ApplicationFramework）、Form、Workflow等技術實現系統功能。高速列車MRO系統的設計與實施包括產品構型管理、檢修計劃管理、故障管理、配件管理和在線監測與診斷管理等。系統實現了對高速列車精細化故障修管理、精細化計劃修管理、高速列車部件全生命周期的履歷管理、質量追溯管理、遠程故障處理等增值業務的支撐。

3.1 構型管理

高速列車MRO系統產品構型是面向產品運維管理搭建的層級結構，結構體現的是運維及運行監控對象，包含高速列車的維修層級關系、裝配位置信息、履歷跟蹤信息、最小維修單元等信息。高速列車構型的搭建分為兩個階段，搭建主構型和實例化為單元構型。在MRO系統中，主構型是按車型進行搭建以產品的檢修運行為出發點的層級結構，層級結構體現檢修及運行的監控對象；實例化為單元構型是指基于主構型搭建單列高速動車組的具體裝配信息，包括安裝的物料、物料序列號等。構型管理通過允裝清單規定具體每一個位置都可以安裝的配件，實現對高速列車一致性和可控性管理。通過構型管理為每一個設備建立一本履歷，記錄每個設備的基本數據，例如：記錄設備的運行距離、時間等記錄值；沉淀設備生命周期內所發生的采購、安裝、拆卸、送修、改裝、索賠等業務過程等。

高速列車構型管理體系按部件定義維修方案，追蹤維護對象，統計維護對象的歷史數據，積累設備和配件的故障信息和維護經驗。高速列車MRO系統運行維修服務數據反饋，為設備健康狀態監控、技術診斷、維修和大修、拆解回收等提供數據支持，還為初期階段的產品改進和創新提供反饋信息，用于修改設計、改進制造手段和工藝、提高新設備的質量，形成信息閉環反饋以及有效追溯，進一步提升高速列車運維構型管理能力。

3.2 檢修計劃管理

產品檢修計劃是檢修管理的核心，MRO檢修計劃分為長期計劃、中期計劃和短期計劃。長期計劃依據歷史車輛維修信息數據，進行整車的5年檢修預測，指導企業規劃。系統通過計數器規則計算整車或關鍵零部件的維護需求和維護計劃報表，實現中期計劃。短期計劃為月度計劃，指導生產排產，計劃編排實現編制調整快速和聯動等特性要求。檢修計劃管理對人力、時間和物料進行綜合規劃，以待計劃的檢修活動為輸入，排列檢修活動的次序和時間，計算用工人數、工時定額和材料定額，觸發工作單并輸出，查詢檢修需求的物料。

3.3 故障管理

高速列車MRO系統通過建立故障體系實現故障管理。故障體系以高速列車的系統分類為基礎，依據故障處理的操作流程建立故障處理層級結構，包括系統分類、故障現象、故障原因及解決方案，用于故障匯報、原因定位和排查處理、標準化故障處理的維修活動。高速列車運行維護過程中生成的故障單是故障體系的依據，故障體系指導故障單的解決。維修人員發現故障后在MRO系統中錄入故障信息生成故障單，系統根據故障現象查詢故障體系，如有該故障現象的解決方案則直接轉換為工單解決故障，工單執行完畢后關閉故障單作業；如果MRO系統中無故障現象的描述則觸發故障體系的更新，待故障問題解決后，關聯故障對象、故障現象、原因和解決方案，更新并關閉故障單。

故障管理直接關聯維修工單和維修計劃，提高故障處理效率。通過故障體系記錄的結構化的故障數據，用于可靠性分析，有助于改進產品的設計和制造技術，為新產品的研發提供數據支撐。

3.4 配件管理

高速列車MRO系統通過配件采購入庫、生產發料、生產退料、庫存盤點等業務流程實現配件管理，對配件業務操作進行監控和記錄，實時準確地更新配件履歷信息，隨時正向跟蹤和逆向追溯具體配件在其壽命周期內每個業務階段的所有相關信息，為配件狀態和追蹤提供保障。系統根據生產人員提報的配件需求計劃結合當前配件的庫存和在途供應，計算出可以分配給檢修車輛使用的供應數量，給出采購新件的采購建議，協助采購部門進行配件的需求計算，通過對備件需求的準確預測，在保障服務水平的基礎上合理設置庫存，優化占用資金。庫存盤點功能通過分析檢修信息選擇匹配檢修節拍的配件，發揮配件最大的價值，提高配件使用率；配件管理是MRO系統全壽命周期管理的基礎，通過配件全壽命管理實現檢修業務專業化管理和降本增效的需要，完善了故障管理。

3.5 在線監測與診斷管理模塊

高速列車MRO系統的在線檢測技術包括設備運行數據獲取技術（電子標簽和傳感器等實時獲取設備數據）、設備運行狀態監控技術（嵌入式軟件獲取狀態數據）、數據融合技術等，對列車車對踏面、受電弓磨損情況等進行檢測，實時采集、有效融合和按需傳輸運行參數、環境參數等產品性能和健康狀況信息，為維護、維修和大修等的預測業務提供必要的數據支持，提高設備運行管理水平、降低設備故障率，實現服務增值。

故障診斷與在線監測模塊互相關聯，支持異地在線交流，對設備故障進行協同分析，利用產品故障字典，對產品的實時工況數據進行分析挖掘，對比設備狀態參數與指標值，進行故障預測和判斷，預測設備狀態的故障趨勢和需要采取的措施。

4 結束語

本文分析了高速列車檢修需求，建立了面向全生命周期的高速列車MRO系統業務流程，提出了面向全生命周期的MRO系統主要業務系統的關鍵技術?；谌芷诠芾淼母咚倭熊嘙RO系統可以實時記錄產品業務活動，規范管理設備運行的詳細技術數據信息，為客戶提供專業檢修服務，對設計、生產過程提供支持，優化設計制造和檢修技術，提高車輛利用率。目前，MRO系統仍在發展中，還有許多值得研究的關鍵理論和技術。

[1]V.V.Panteleev,V.A.Kamaev,A.V.Kizim.Developing a Model of Equipment Maintenance and Repair Process at Service Repair Company Using Agent-based Approach[J].Procedia Technology, 2014,16(1):1072-1079.

[2]Haihua Zhu,James Gao,Dongbo Li,Dunbing Tang.A Webbased Product Service System for aerospace maintenance,repair and overhaul services[J].Computers in Industry.2012,63(3):338-348.

[3]王建民，任艮全，張 力，等.MRO支持技術研究[J].計算機集成制造系統，2010，16（10）： 2018-2025.

[4]王建民.MRO2制造業新的增長點 [J].中國制造業信息化,2010（5）：13-15.

[5]Eckart Uhlmann,Martin Bilz,Jeannette Baumgarten.MRO –Challenge and Chance for Sustainable Enterprises[J].Procedia CIRP,2013(11):239-244.

責任編輯 徐侃春

Application of MRO System for full life oriented high-speed train

HAO Wei,CAO Bingxin,GUO Zongpeng,HE Tingting
( Department of Information Technology, CSR Qingdao Sifang Locomotive &Rolling Stock Co.Ltd.,Qingdao 266011,China)

In order to support the high speed train operation safety and improve maintenance effciency,reduce the maintenance cost,eliminate the information island for the maintenance service,a full life cycle oriented Maintenance,Repair and Overhaul (MRO) System was established for the high speed train.This article analyzed the main problems in maintenance of the high speed train,discussed the operational framework of MRO System and proposed the design and implementation plan,illustrated the configuration management,fault management,maintenance scheduling management,on-line monitoring and diagnosis technology.The MRO System was taken good effect for the high speed train.

high speed train;maintenance,repair and overhaul(MRO);full life cycle;condition monitoring

U266.2∶TP39

A

1005-8451（2016）02-0040-04

2015-05-22

國家863計劃資助項目（2015AA043701）。

郝 偉，工程師；曹炳欣，高級工程師。