杭州至海寧城際鐵路智能維保研究

唐明輝

(浙江省軌道交通運營管理集團有限公司，310005，杭州∥工程師)

浙江省軌道交通運營管理集團有限公司(以下簡為“浙江軌道集團”)是浙江省軌道交通統(tǒng)一的運營管理平臺，是全國首個省級軌道交通統(tǒng)一運營管理試點企業(yè)。相對于國內(nèi)大多數(shù)地鐵集團，浙江軌道集團運營管理的范圍更廣，制式差異化更大，設(shè)施設(shè)備管理難度也更大。為此，浙江軌道集團迫切需要結(jié)合現(xiàn)有條件，因地制宜，通過現(xiàn)代智能維保技術(shù)實現(xiàn)“設(shè)施設(shè)備管理省心、省力，維保作業(yè)少人、無人”的目標。本文以杭州至海寧城際鐵路(以下簡為“杭海城際鐵路”)智能維保作為研究切入點，舉一反三，探索浙江軌道集團智能維保的發(fā)展之路。

1 城市軌道交通傳統(tǒng)維保的困局

城市軌道交通傳統(tǒng)維保生產(chǎn)存在兩大問題:

1)成本高，效率低。維保生產(chǎn)包括人、機、料、法、環(huán)、測等6要素，在通過“人”集中進行信息交換和資源流動的過程中，由于各種原因?qū)е赂饕刭Y源配置僵化。例如，由于某種物料不足，導致生產(chǎn)等待時間較長，且生產(chǎn)組織效益不高。再加上維保生產(chǎn)可用時間較短，為完成既定維保任務(wù)，維保生產(chǎn)呈現(xiàn)人員配置大量冗余、效率較低的特點。

2)被動維修，設(shè)施設(shè)備保障壓力大。維保作業(yè)基本上是基于設(shè)施設(shè)備計劃修程及故障報修展開的，維保部門并不清楚設(shè)施設(shè)備的實時狀態(tài)，或只清楚設(shè)施設(shè)備當前的狀態(tài)，而無法判斷未來的變化趨勢，更無法基于其變化趨勢化被動維修為主動維修，提前采取糾正性維護或者采取更為精準、合理的修程修制。

2 杭海城際鐵路智能維保的發(fā)展思路

目前，國內(nèi)智能維保研究較多是基于傳統(tǒng)維保現(xiàn)狀，通過強化設(shè)施設(shè)備狀態(tài)感知能力、數(shù)據(jù)分析能力，逐步從人工決策過渡到以人工決策為主、智能決策為輔，最終實現(xiàn)以智能決策為主、人工決策為輔。

杭海城際鐵路智能維保發(fā)展思路的不同之處在于，它不僅僅強調(diào)智能概念下設(shè)施設(shè)備維保作業(yè)決策的合理性和精準性，更加強調(diào)維保生產(chǎn)組織智能化帶來的巨大作用。杭海城際鐵路智能維保由2層感知、分析、決策循環(huán)組成，內(nèi)循環(huán)為設(shè)施設(shè)備自身的感知、分析與決策，外循環(huán)則是生產(chǎn)6要素的感知、分析與決策，內(nèi)外循環(huán)相輔相成，不可分割。相對而言，杭海城際鐵路智能維保范圍更廣，內(nèi)涵更新穎，與現(xiàn)場結(jié)合度更高，最終可實現(xiàn)的經(jīng)濟效益和社會效益亦更大。

3 杭海城際鐵路維保數(shù)字化、自動化、智能化

杭海城際鐵路智能維?？梢苑譃閿?shù)字化、自動化、智能化3大方面。

維保數(shù)字化包含了8大功能模塊，包括智能檢測、設(shè)施設(shè)備管理、工具管理、生產(chǎn)計劃管理、文件管理、供應(yīng)鏈管理、環(huán)境管理及人力資源管理等。數(shù)字化一方面是通過采集各生產(chǎn)資源的狀態(tài)信息，分析判斷未來發(fā)展趨勢，為智能化生產(chǎn)組織決策奠定基礎(chǔ)，另一方面則是專注于設(shè)施設(shè)備自身，借助于設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)匯聚，以及數(shù)學模型的深度學習和擬合，逐步形成設(shè)施設(shè)備健康評估及預(yù)測能力，為智能維保決策奠定基礎(chǔ)。

維保自動化是將原人工完成的、具有大量重復性特征的維保工作，通過現(xiàn)代技術(shù)改造為自動化作業(yè)，實現(xiàn)“機器換人”。杭海城際鐵路維保自動化著眼于生產(chǎn)組織自動化、維保作業(yè)自動化2個層面，主要涉及生產(chǎn)決策自動化、物料保障自動化、工具管理自動化、接觸網(wǎng)接地保護自動化、人力資源管理自動化、列車檢查自動化、軌道巡檢自動化、接觸網(wǎng)巡檢自動化、主變電所巡檢自動化等方面。

維保智能化主要分為2個層面，即生產(chǎn)組織智能化和設(shè)施設(shè)備維保智能化。生產(chǎn)組織智能化的前提是充分了解維保生產(chǎn)各要素的狀態(tài)信息，盡可能地保證“精益生產(chǎn)”，保證生產(chǎn)均衡安排、生產(chǎn)資源充分利用。設(shè)施設(shè)備維保智能化則是充分了解設(shè)施設(shè)備狀態(tài)信息，評估健康狀態(tài)，預(yù)測健康趨勢，對修程修制的優(yōu)化提出合理建議，做到精準、聰明維修，既不欠修，亦不過修。

3.1 維保數(shù)字化架構(gòu)建設(shè)

杭海城際智能維保項目按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、目標導向、數(shù)據(jù)共享”的原則搭建數(shù)字化架構(gòu)。統(tǒng)一規(guī)劃即維保數(shù)字化在規(guī)劃初期就要統(tǒng)籌生產(chǎn)組織智能化及設(shè)施設(shè)備智能作業(yè)的需要，按照體系化思維規(guī)劃建設(shè)而非攤大餅;統(tǒng)一建設(shè)原則上建議生產(chǎn)組織數(shù)字化及設(shè)施設(shè)備作業(yè)數(shù)字化同期建設(shè)、同期投用，即便是條件不允許的情況下，也要確保統(tǒng)籌好建設(shè)計劃，預(yù)留好數(shù)據(jù)接口;目標導向則是始終堅持“設(shè)施設(shè)備管理省心、省力，維保作業(yè)少人、無人”的目標，不盲目追求科技感堆砌;數(shù)據(jù)共享是數(shù)字化的根本原則，必須摒棄任何形式的、以智能維保為名建設(shè)新的信息孤島的做法。回顧杭海城際鐵路智能維保建設(shè)，盡管有總體指導原則，但事實上打通各個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口、實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚非常困難，但該項工作又非常有必要。

3.2 維保數(shù)字化的重點

按總體規(guī)劃，維保數(shù)字化將按照前文所述的8大功能模塊全面展開。本文對生產(chǎn)計劃管理、設(shè)施設(shè)備管理、生產(chǎn)工具管理、人力資源管理、設(shè)施設(shè)備智能檢測等5個重點逐一進行闡述。

生產(chǎn)計劃管理數(shù)字化自動感知計劃修及故障修信息，結(jié)合生產(chǎn)6要素，自動形成基于實際的、資源利用最大化的短期和長期最優(yōu)的生產(chǎn)決策和安排，反向推動和拉動短板資源的補充和完善，避免生產(chǎn)等待，確保生產(chǎn)資源的利用率。

設(shè)施設(shè)備管理則運用二維碼技術(shù)，覆蓋管理所有設(shè)施設(shè)備，包括購置信息、安裝位置及數(shù)量信息、維護保養(yǎng)信息，以及下一次保養(yǎng)預(yù)警信息、維修或改造或更新等重要信息。數(shù)字化不僅要實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備自身履歷可追溯，還要實現(xiàn)維護過程中信息可追溯，包括何時、何地、何人、維護內(nèi)容、維護結(jié)果等信息。設(shè)施設(shè)備數(shù)字化管理不僅要實時了解所有設(shè)施設(shè)備的維護及健康情況，還要實現(xiàn)對維護活動效果的評估，以及提出改善建議等目標。

生產(chǎn)工具管理考慮采用數(shù)字化工具柜，實時反饋工具借出、歸還、損壞信息，定期預(yù)警計量器具的檢驗計劃，實時反饋計量器具的有效狀態(tài)，嚴禁失效工具被使用。這樣一方面有利于班組、中心的工具管理，另一方面有利于確保所有可用計量器具都在檢驗有效期內(nèi)。通過數(shù)字化管理，減少使用率較低工具的采購，適當增加使用率過高、乃至形成生產(chǎn)資源瓶頸工具的購置;根據(jù)生產(chǎn)工具的損壞情況，反思工具選型存在的不足及工具使用培訓效果。

人力資源數(shù)字化不僅要建立人員的基本履歷、薪資、教育培訓、在崗/年休等信息，還要建立作業(yè)效能、技術(shù)管理效能等數(shù)字化評估維度，這就需要大量采集作業(yè)信息及作業(yè)效果信息、技術(shù)管理行為信息及技術(shù)管理行為效果評估信息。充分數(shù)字化后的人力資源管理在如下方面表現(xiàn)突出:

1)為人才評估提供了數(shù)字化手段和嶄新的維度;

2)人員定編及利用率有了量化評估，有利于合理定編，以及合理降低人力成本;

3)分析日常維保情況，給出人力資源需求趨勢及培訓需求，拉動人力資源招聘及培訓組織工作;

4)實時反饋人力資源總體信息，包括定員、在崗、輪休、職稱等級、技能等級、成本等信息，實現(xiàn)人力資源高效管理。

設(shè)施設(shè)備智能監(jiān)測則是代替了人工巡檢，降低了成本，提高了效率，降低了漏檢幾率。按照杭海城際鐵路設(shè)施設(shè)備的特點，計劃開展走行部監(jiān)測、弓網(wǎng)監(jiān)測、接觸網(wǎng)巡檢、軌道幾何參數(shù)檢測、軌道巡檢、軌旁360°檢測、輪對檢測、主變電所巡檢、TCMS(列車監(jiān)控管理系統(tǒng))信息監(jiān)測采集等工作。目前，已完成軌旁360°檢測，以及部分列車TCMS信息、長海主變電所巡檢信息的自動采集和回傳等工作;其他各監(jiān)測系統(tǒng)已完成部署，且正在聯(lián)調(diào)過程中。

3.3 維保自動化

結(jié)合杭海城際鐵路維?，F(xiàn)狀，認為推進維保自動化應(yīng)注意如下3點:

1)維保自動化前提是經(jīng)濟效益;

2)維保自動化是一個逐步進化的過程，初期為人工作業(yè)、機器學習階段，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器作業(yè)、人工復核、機器再深度學習階段，最終過渡到以機器作業(yè)為主階段，人工復核頻次得以降低;

3)維保自動化不是完全的以機器替換人工，適當?shù)匕才艠O少量的人工巡檢，既是對機器檢查情況的復核，也是機器深度再學習的過程，更是保持現(xiàn)有維保人員基本技術(shù)素養(yǎng)水平的一種手段。

3.4 維保智能化

維保智能化具備如下特征:

1)專家化。無論是生產(chǎn)組織還是維保作業(yè)，智能維保系統(tǒng)的表現(xiàn)都是專家級別的，決策都是最優(yōu)化的;

2)高效化。各項工作按照預(yù)設(shè)優(yōu)化規(guī)則自動執(zhí)行，不受外界因素的影響。“不知疲倦”且“合作良好”的智能維保系統(tǒng)效率高、效益高。

此外，維保智能化應(yīng)盡快做好經(jīng)驗總結(jié)，形成相關(guān)標準體系，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。智能維保安全問題需有前瞻性思考:一方面需考慮外界試圖通過網(wǎng)絡(luò)接入智能維保系統(tǒng)而帶來不安全事件的問題，另一方面需考慮智能維保系統(tǒng)自我演化的上限問題。

4 結(jié)語

智能維保是城市軌道交通行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，它代表了設(shè)施設(shè)備維保的高效率、高效益、高體驗及高科技。目前，軌道交通行業(yè)正在圍繞智能維保開展各種探索和實踐，浙江軌道集團率先在杭海城際鐵路開展了針對市域市郊鐵路的智能維保嘗試。杭海城際鐵路智能維保系統(tǒng)現(xiàn)已初步完成搭建，計劃進一步強化狀態(tài)感知及數(shù)據(jù)匯聚能力，重點打造智能決策能力。