機務段機車檢修綜合管理系統的開發與應用

楊聚林

(呼和浩特鐵路局包頭西機務段, 內蒙古包頭 014000)

機車檢修綜合管理系統是鐵路機務信息化的段級應用子系統，實現機務段機車檢修各修程的信息化、智能化及網絡化管理，使檢修人員從人工紙質轉化為數字化自動采集和管理。

系統由硬件平臺、軟件平臺兩部分組成。

1 硬件平臺組成及用途

(1) 網絡設施(交換機、硬件防火墻、AC控制器、AP發射器等)和其他硬件設備(服務器、磁盤陣列、UPS電源等)。檢修車間以及機務段信息中心通過光纜進行連接，檢修庫內由AC控制器和AP發射器組成無線信息網絡，用于檢修數據的處理與傳輸。

(2) 外部設備：外部設備包括顯示大屏幕、生產作業終端、調度管理終端、數字化檢修設備、移動手持終端、拍照手電、手持掃碼槍、臺式打碼機、手持打碼槍和網路攝像頭等。用于檢修數據的顯示、數據的讀取、查詢、錄入、監控及分析等。

2 軟件平臺設計

2.1 設計原則

系統根據機車中修或C4修、機車小輔修或C1～C3修檢修作業流程圖對整個作業過程進行信息化、智能化管理，完成檢修作業過程中所有數據的傳輸，完成作業的自動卡控。同時系統圍繞著檢修車間管理所涉及的“人、機、料、法、環”等因素實現信息化管理。

(1) 系統滿足監控作業流程、提高檢修效率的原則。檢修調度員利用管理終端，點擊確認機車入庫開始檢修，系統自動記錄機車檢修停時的開始時間；系統根據機車工藝范圍及標準，自動給各班組、崗位進行派工；各班組、崗位通過固定作業終端或手持作業終端登陸系統并點擊領取相應的范圍項目，同時按照崗位作業指導書及檢修工藝要求對機車的解體、配件的檢修、機車組裝及試驗等進行作業，系統自作業人員點擊領取項目后自動記錄檢修開始的作業時間，每個崗位的檢修作業完成后，作業者通過無線網絡和作業終端將檢修過程中的試驗數據、檢修記錄上傳至系統，然后依次須工長、技術員、質檢員、驗收員利用固定或手持作業終端進行登陸，通過電子簽章確認檢修作業的質檢與驗收，完成關鍵質量卡控點的“三檢一驗”，驗收員在系統中完成電子簽章后，系統認為崗位的檢修作業完成，并自動記錄檢修結束時間。檢修作業人員須在系統規定的檢修時間內完成作業，否則系統將自動記錄檢修作業的超時情況，從而形成整臺機車檢修作業中各個環節的停時分析，有利于檢修調度員對整臺機車檢修進度的掌握，能夠迅速的找出影響檢修作業進度的關鍵點，從而不斷提高機車檢修作業效率。

(2) 系統滿足機車檢修大數據分析能力、提高機車檢修質量的原則。檢修技術人員利用固定或手持作業終端，通過檢修作業管理系統，根據機車故障詞典，實現機車檢修數據的分析，判斷及檢修項目的提報。在機車檢修開始前檢修技術人員利用與段110故障分析、整備作業管理系統，大功率機車運行質量數據專家處理系統及機車6A系統的數據共享功能進行分析，掌握機車在整備及機車運行過程中機車及配件的狀態是否良好，從而準確的判斷出機車檢修的超范圍修項目及修程，通過項目提報功能上傳至系統；在機車組裝、高低壓試驗、機車試運過程中，檢修技術人員對檢修作業人員檢修范圍的執行情況、系統中機車及配件上傳的試驗數據、及運行情況進行檢查、確認，對于范圍執行不準確、實驗數據不符合工藝要求的檢修作業崗位，利用系統的項目提報功能及故障字典領取項目，檢修調度人員利用系統的派活功能給班組下達項目，檢修作業人員要進行項目處理，并將處理結果或試驗數據上傳至系統，完成項目處理，否則系統自動形成考核。機車檢修作業完成后，檢修技術人員利用通關有線活無線網絡上傳的聯網設備、便攜式檢測設備的測試數據及整車檢測調試系統的數據進行機車交驗前的質量分析，判斷機車質量是否具備交車條件。

(3) 系統滿足配件檢修信息的管理與查詢，提高機車檢修追根朔源能力的原則。檢修作業人員利用手持及臺式二維碼打碼機、二維碼掃描槍、RFID電子標簽及讀寫器等對機車主要部件及配件進行二維碼及RFID電子標簽的綁定和基本信息的錄入，包括配件的名稱、型號、編號、生產廠家、配件下車號、檢修日期、作業人員信息、檢修記錄、配件出、入庫登記、配件周轉記錄、合格證、配件上車號、配件報廢記錄等信息。檢修作業人員利用手持終端對配件的電子標簽進行掃描及信息錄入操作，通過無線網絡上傳至系統，來完成對機車配件從新品到報廢整個過程的信息進行追朔。同時系統通過上述信息的記錄與采集，實現配件的壽命管理，對接近使用壽命的配件進行預警，在進入下次修程時，系統自動下達項目顯示需更新，由技術人員確認銷號后方可進行交驗，從而杜絕機車配件的超壽命使用，進一步確保了機車檢修質量。

2.2 系統架構設計

系統采取多層架構設計，分別為數據庫層、ORM構架層、業務模型層、業務邏輯層及表現層等5層，如圖1所示，使得軟件更加靈活、穩定、易維護。各層次的主要功能用途如下。

(1) 數據庫用以存儲錄入到系統中的各項數據，以及系統運行過程中所產生的數據；

(2) ORM框架層是軟件程序與數據庫的連接層，用來進行數據管理和模型映射；

(3) 業務模型層是數據庫在軟件中的具體展現，為實現軟件的模塊化提供堅實的基礎；

(4) 業務邏輯層是軟件功能的實現層，通過對不同業務模型的相互組合來實現各種各樣的業務需求；

(5) 表現層是用戶與系統交互的接口，可以適應多種情況和業務需求(見表1)。表現層的好壞直接影響用戶的操作體驗。

在2#轉化器入口煙道彎頭內部中心線處增加兩套導流板，強制分流，減少氣體偏流，如圖2所示。通過增加導流板后2#轉化器內不同位置的觸媒溫差減小。溫差由改造前2016年2#轉化器內部最大溫差平均值201.5℃，降為2017年11月改造后的140.8℃，如表1所示。增設導流板改善了熱應力不平衡，同時解決了因偏流造成的分層轉化率偏低的問題。

表1 模塊功能

圖1 表現層結構圖

2.3 系統功能設計

系統功能分為檢修作業層級和檢修管理層級，其中檢修作業層級反應整個軟件需要建立的主要功能(可以進行不斷完善和擴充，見圖2)；檢修管理層級針對不同作業人員及管理人員設定的權限及對應的功能(見圖3)。通過兩個層級功能與權限的組合，使軟件實現對整個機車檢修作業的信息化管理。

3 機車檢修綜合管理系統的功能及應用

軟件針對機車檢修不同的修程、作業性質及作業流程，開發了相應的作業模塊，通過人員管理權限的設定，使不同崗位所登陸的界面及功能不同，從而完成各自崗位的檢修作業內容。

3.1 機車檢修動態電子地圖

利用車號識別系統及股道自動化系統，實現段內機車的實時定位，將數據傳輸到系統中的電子地圖中，動態的反映全機務段機車檢修區域內臺位、股道占用情況、機車排列順序情況和機車狀態信息，并采用不同顏色顯示機車修理完成情況；通過點擊機車可顯示機車相關信息。

圖2 檢修作業系統層級圖

圖3 檢修管理層級系統圖

3.2 檢修計劃管理

根據機車走行公里、時間，按照相關規程，由運用科、技術科共同對到達中修(C4修)及小輔修(C1～C3修)修程的機車及配件的計劃進行提報和安排，并接收鐵路局下達的各修程的機車檢修年度、季度及月度計劃，通過檢修作業管理系統下達到檢修車間。同時能夠對機車相關履歷、走行公里、修程等信息進行查詢。

3.3 機車檢修作業管理

機車檢修作業管理分別包括：機車中修(C4修)管理、機車小輔修(C1～C3修)管理、配件、材料管理及機車檢修專業管理等模塊。

(1) 檢修生產調度管理

① 實現生產計劃編制及生產進度監控。根據機車檢修計劃，檢修調度員通過系統實現確認機車檢修開始、項目分派。系統可以圖形化實時展現生產動態、機車股道動態、計劃執行進度、各檢修工藝流程進度；實現對中修或C4修拆解、檢測、修理、組裝、質檢、驗收等各環節進行自動比對與實時監控；實現機車小輔修或C3及以下修機統28項目、復檢項目、范圍與超范圍作業過程的控制、機車試驗、交車檢查等檢修全過程的監控。并將檢修進度自動生成在修車信息上傳機務信息平臺。

② 實現檢修工單(電子任務單)管理。根據機車修程、檢修作業范圍、JT-28領取項目、機車早復檢、不良狀態書內容、超范圍修、項目預警等，系統進行自動下達項目或檢修技術人員領取項目，并形成電子任務單上傳系統；檢修作業人員通過系統進行項目的領取，實現記名檢修，同時系統記錄作業時間、檢測、試驗等檢修數據等，實現檢修工單的填報管理，并通過檢修工單對檢修過程進行控制。

(2) 機車質量控制管理

① 實現大數據檢修與分析。系統與機務段內110故障分析、整備作業管理系統，大功率機車運行質量數據專家處理系統、機車6A系統、CMD數據分析、機車走行部動態檢測系統、便攜式檢測設備、數字化檢修設備進行互聯互通，形成圍繞檢修數據上傳、下載與分析的信息化平臺，實現機車檢修大數據分析、對比，并做出合理科學的分析結果和判定依據，形成各項報告與記錄，用圖表方式形成分析結果，給檢修技術人員的決策提供數據支持。

② 實現項目提報功能。檢修技術管理人員利用系統故障字典對TJ-28、早復檢、機車分解、檢修、組裝、試運、質檢、交驗過程中發現的項目進行提票，并納入檢修工單管理。

(3) 班組作業管理

① 實現崗位作業管理。檢修生產調度將生產任務下發到檢修班組，作業者身份登陸確認后，系統自動顯示班組或崗位所需完成的項目，包括范圍作業與超范圍作業，作業者通過生產管理終端登記開工時間、完工時間，工長、質檢、驗收人員驗收后通過生產管理終端或手持終端確認后，系統自動記錄崗位作業完成，并實時顯示班組或崗位作業情況。

② 實現檢修記錄的采集。班組或崗位檢修作業者在檢修過程中，系統通過有線或無線網絡，自動采集在檢修、試驗過程中數字化檢修、檢測設備所產生的檢修、試驗數據及結果，形成對應的機車檢修記錄報表，作為班組檢修作業合格的憑證。

(4) 配件管理

① 實現配件基本信息管理與查詢、追蹤。配件通過RFID或二維碼電子標簽信息實現記錄包括配件規格型號維護、配件生產廠家維護、配件自修目錄、配件定量維護等信息庫完成配件查詢，實現單個配件信息查詢、配件周轉查詢(查詢條件包括工作者、配件編號、機車號、時間段等)、配件庫存統計、配件保有量統計及保有量不足預警、根據互換范圍查詢良好配件可支持修車臺數等。配件檢修過程追蹤，根據配件編號、配件名稱、配件檢修進度、配件檢修時間，配件檢修所在班組。其次實現配件下車登記功能，下車配件登記后的默認狀態為“待修”，配件下車登記視為配件在機務段內周轉的起點；實現配件上車登記管理，當配件被組裝完成并登記上車后視為機務段內周轉的終點。再次實現配件壽命管理，根據配件管理辦法建立配件壽命管理，接近使用壽命的配件實施預警，在進入下次修程時，重點進行派活并進行處理，由檢修技術人員確認銷號后方可進行交車。最后實現配件合格證管理，配件合格證由備品庫統一管理，在配件上車時，隨機車檢修記錄，納入機車檔案進行管理。

② 實現配件出入庫管理。按照配件種類、名稱、型號、編號等建立配件數據庫臺賬，配件出入庫實行動態實時更新。配件清查管理，配件保有量不足實行預警、分析管理。實現配件報廢登記及配件銷賬管理。

③ 實現成本及材料費用管理。實現材料費用管理、機車油脂管理、工時定額管理。首先根據更換配件材料費用，綜合卡控單臺機車檢修費用，對于超單臺定額的機車要進行預警、分析。其次根據機車修程，確定每種油脂用量，實行定量發放，卡控機車油脂費用。最后通過系統自動記錄的檢修作業開始時間與完工時間，統計出各崗位的工時，實現工時定額管理。

④ 實現配件委外檢修管理。實現配件委外檢修登記，登記后系統自動修改配件的狀態為“委外”；委外配件返回入庫登記，登記后系統自動修改配件的狀態為“良好在庫”。

(5) 專業管理

實現機車檢修時所涉及的探傷、軸承動態監測、機車走行部動態檢測、機車車載微機數據下載、6A系統數據下載、CMD數據下載、機車油水化驗等機車檢修作業數據的分析對比，科學確定修理范圍，實現數據檢修。

3.4 質檢、驗收管理

實現機車與配件檢修的質檢、驗收簽認。質檢員及驗收員在完成配件或機車檢修的質檢與驗收后，通過系統的電子簽章對檢修記錄進行確認，同時系統自動記錄質檢、交驗完成時間。如在質檢、交驗過程中發現在檢修作業過程中未達到交驗或依然存在相關項目未處理，可以通過電子工單下達工作。

3.5 設備、工具管理

實現設備、工具及便攜式檢測儀器領用出入庫管理；完成量值化智能工裝及扭矩扳手的保管、領用、數據分析及下載管理，實現機車部件精準檢修。

3.6 安全生產管理

實現車間各種安全生產制度、工藝標準及培訓教育的信息化，實現規章制度、通知等的發布，作業指導書管理，使檢修管理人員及作業人員隨時能掌握各項規章、制度。

3.7 數據互聯互通功能

具備與機務段內各信息化系統數據進行互聯互通功能，具有或預留統一的數據接口，采集信息統一納入機務信息化大平臺，形成大數據，實現智慧工程管理，為機車檢修提供決策依據。

4 結束語

通過檢修車間在修程修制改革、機務信息化建設及結合包頭西機務段和諧型機車C4修配套改造工程的背景下，研究了機車檢修綜合管理系統的開發與應用，并在包頭西機務段包頭西檢修車間進行了正式運行，運行結果表明，機車檢修作業綜合管理系統整體運行良好，提升了檢修車間機車檢修的作業效率，保證了機車檢修的質量和品質，能夠滿足機車檢修管理的信息化使用要求。