“數字化轉型”在推進重載運輸管理能力現代化中的探索實踐

王淵

（中鐵三局集團有限公司運輸工程分公司第二運輸段，山西 忻州 036100）

1 研究背景

中鐵三局運輸工程分公司承擔著朔黃鐵路1 016 km的聯合運輸任務，由于點多線廣，移動班組、移動設備流動性大，作業時間不固定等時間、空間上的限制性因素，給管理帶來很大的不便。同時隨著朔黃鐵路20 000 t 重載列車的開行，連續長大下坡道、曲線半徑小等客觀條件的限制，給20 000 t 重載列車的安全運行和管理帶來了很大的困難[1]。如何利用新基建下“數字化”的便捷性、實時性打破鐵路運輸時間、空間受限的問題，實現移動型班組的流程化、規范化管理及移動設備的數字化、科學化管理，是鐵路運輸管理者必須面對和思考的問題。對此，中鐵三局“以問題為導向”，從鐵路運輸現場管理需求及實際存在問題出發，從問題中來，到問題中去，通過實際研究和探索，堅決貫徹新發展理念，提出“管理互聯、設備物聯、云端施教”的“數字化”改革發展思路，以解決重載運輸管理面臨的難題[2]。

2 國內外研究現狀

近年來，中國鐵路裝備現代化已經取得長足發展，以復興號動車組為標志的新一代鐵路移動裝備各項技術指標已處于世界領先水平。其中“京張智能高鐵”首次集成運用了“智能建造、智能動車組、智能調度、智能診斷”等一系列新技術，以現有“復興號”CR400BF型動車組為基礎，設置1 000 多個檢測傳感器，圍繞“智能化、安全舒適”等定制化設計，實現“工作狀態自感知、運行故障自診斷、導向安全自決策”。2018 年，中國鐵路總公司全面啟動“高速鐵路智能關鍵技術綜合試驗”，標志著中國自主化智能高鐵技術研發取得了重要階段成果。高鐵專家王同軍定義：“智能高鐵是廣泛應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯、人工智能、北斗導航、BIM 等新技術，綜合高效利用資源，實現高鐵移動裝備、固定基礎設施及內外部環境信息的全面感知、泛在互聯、融合處理、主動學習和科學決策，實現全生命周期一體化管理的新一代智能化高速鐵路系統。”總體構成可概括為“一核三翼”，即以智能高鐵大腦平臺為核心，包含智能建造、智能裝備、智能運營3 個部分[3]。“客運高速”“貨運重載”是世界鐵路的發展趨勢，中國鐵路總公司在“客運高速”數字化運維領域已開展了大量工作，但在重載運輸數字化運維系統化管理方面仍有不足。

國際重載協會2019 專題技術研討會于2019-06 在挪威納爾維克召開，本次會議充分結合工業4.0 技術，規劃分析思考“第四次工業革命下的重載愿景——2030 年愿景及現存問題”。基于智能傳感器的IoT物聯網技術、AR 增強現實的輔助功能應用、無人機檢測運用、數字孿生虛擬平臺、人工智能及ML 機器學習（含DL 深度學習）大數據挖掘和模型分析等方面的研究，逐步推進鐵路重載4.0 數字技術的發展[4]。國外鐵路積極探索信息新技術，在鐵路融合應用的發展方向紛紛制定一系列中長期戰略規劃，加快新技術與鐵路業務場景深度融合和創新應用，促進大量項目的立項與推進，在工程建設、安全保障、列車控制等領域積極布局。國外重載鐵路數字化4.0 計劃處于開局階段，且各項工作開展以設備管理為主，未對重載運輸運維管理數字化開展系統研究。本課題從重載運輸數字化管理出發，圍繞“管理互聯”“設備物聯”“云端施教”3 條改革主線開展重載鐵路數字化運維管理研究。

3 研究路線

3.1 管理互聯研究路線

對鐵路運輸管理現場點多線廣、流動性大導致的現場管理數據離散，流程流轉不暢，現場履職難以監督的問題分析可知，實現管理上“時間、空間”的互聯是解決此問題的關鍵。中鐵三局對比類似工作性質的行業，提出借鑒“滴滴出行”管理模式[5]，充分利用手機這一最便捷的工作生活移動終端，主動“＋互聯網”，將流動于千里運輸線上的管理、作業數據實時輸入上傳至云端，通過對管理流程進行“信息化”新造，實現重載運輸管理的業務數據化、流程信息化；根據流程需要設計邏輯嵌套調用，實現現場管理數據的就源輸入、實時查閱、數據處理、嵌套調用、閉環管理，如圖1 所示。

圖1 管理互聯研究路線圖

3.2 設備物聯研究路線

針對傳統設備管理靠經驗，列車平穩狀態靠感覺的主觀判斷現狀分析可知，經驗、主觀評價存在不準確、無法量化及記錄不實時且為間接評價的問題，實現對列車運行品質的“一手”評價是重載列車運行管理的關鍵。“一手”評價就需要讓設備“說話”，因此對設備狀態的感知是解決問題的關鍵。中鐵三局提出運用物聯網技術，通過傳感器實現對列車運行中機車設備狀態的數字化感知、數據可靠傳輸、數據實時智能分析，實現對20 000 t 列車運行品質的數字化、科學化評價。設備物聯研究路線如圖2 所示。

圖2 設備物聯研究路線圖

3.3 精準施教研究路線

創新“教育模式”，聚焦“精準施教”，根據機務工作流動性大、作業時間不固定的特點，不斷豐富教育培訓方式，推行網絡教育，構建“空中課堂”。通過ⅤR 全景教學對機務現場涉及到的機車、車輛、站場等各方面的場景進行虛擬再現；通過研發“車鉤三態試驗自動演示教學模具”“違章更換閘瓦擠手體驗裝置”等，實現教育模具的剖面直觀化、色彩明示化、動態演示化、自動一體化的“自主教學”培訓，實現了碎片化、自主性教育培訓模式的創新。精準施教研究路線如圖3 所示。

圖3 精準施教研究路線圖

4 探索實踐

4.1 管理互聯流程“信”造，智慧運輸“碼上管理”

針對不確定的人因素（乘務員），不確定的設備因素（機車），從“一人一碼”“一車一碼”建立兩大因素電子檔案作為“碼上管理”系統APP 的基礎數據；同時綜合機務專業一次標準化作業流程及日常安全管理，教育培訓需求，基于阿里云服務器搭建“碼上調度”“碼上習慣”“碼上學習”“碼上考試”“碼上檢查”“碼上履職”“碼上公開”7 大功能板塊，實現對機務專業行車調度、習慣養成、學習考試、安全檢查、履職監督、廠務公開的規范化、流程化、信息化管理。

一人一碼。作為基礎數據支撐，通過數據調用實現出勤時機班個人問題的推送，代替管理人員實現出勤前作業叮囑。即對每名員工建立電子信息檔案，12分制管理，包含每名員工的靜態信息及動態信息，同時可以對每名員工添乘情況、思想動態、違章違紀、業務學習等進行記錄，添加記錄后后臺自動進行數據分析處理，隨時隨地都可以通過歷史記錄查詢機車及人員的覆蓋完成情況，實現每名員工相關的管理信息集中管理、便捷查閱，便于各級管理人員的履職監督。

一車一碼。作為基礎數據支撐，實現機車技術交底明示，動態問題反饋收集，同時通過數據調用實現出勤前機車動態問題及需普查事項，需注意事項的推送，代替管理人員實現出勤前作業叮囑，實現修程預警及鏇輪預警便于乘務員掌握機車整體修程情況。對每臺機車建立質量動態檔案，包含機車質量動態，機車質量反饋及機車技術交底。質量動態部分顯示機車未處理的故障及應對措施和注意事項；質量反饋是乘務員對運行中故障的反饋，反饋后相關檢修人員便能收到短信、微信及郵件的通知；技術交底明確每臺機車的技改說明。同時還可以對歷史故障進行查詢，一方面便于輪乘機制下乘務員接班前掌握機車質量動態，做好班前預想；另一方面在運量高位運行的情況下，便于檢修人員提前做好搶修準備。

碼上調度。即虛擬行車調度室，碼上出勤調用一人一碼，一車一碼數據實現值乘機班，值乘機車動態、慣性問題的針對性推送，同時結合擔當牽引列車類型及車間統一規范當日出勤小組會內容，實現班前小組會的針對性、規范性和信息化。碼上退勤實現電子報單功能，實現機車動態問題的實時收集及乘務員計件工資的實時核算。

碼上習慣。即落實清單管理，根據近期安全管控重點及問題管理中制定的卡控措施，制定落實清單，要求管理人員通過案例模擬提問、視頻分析、添乘檢查等方式進行為期15 d 的全覆蓋落實，即15 d 習慣養成計劃。通過一對一案例模擬提問，不僅解決了以往靠責任心學習，靠安全意識落實的未閉環管理的問題，而且實現了落實清單的閉環管理；同時各級管理人員的落實內容都記錄在網，方便各級管理人員的履職監督。

碼上學習。將千篇一律、日復一日的面授式教學方式改變為有視頻、有音頻、有動畫、有閉環驗收、有學習記錄，不受固定學習時間影響的在線課程。充分利用碎片時間自主進行學習，更好地解決工學矛盾，學后即進行驗收考試。同時可實現非正常處理的離線即時查詢功能。

碼上考試。結合員工日常學習大數據進行隨機抽考，對個人較弱的知識點優先推送，實現每人不同卷，每卷有針對。員工自主練習時設置錯題復習板塊，系統根據員工錯題實現知識薄弱內容的智能推送和優先再考。同時學習和考試關聯個人12 分制，作為學習、考試的激勵考核手段。

碼上檢查。對管理人員檢查內容、標準、日常量化進行信息化明確，防止檢查走過場、有漏項，并將檢查的記錄及問題分類錄入，問題直接推送至責任整改人，整改驗收后實現閉環管理。同時發現的問題錄入后直接分類歸集至一車一碼、一人一碼基礎數據中，方便各流程的嵌套調用。

碼上履職。根據管理量化要求及碼上檢查錄入的內容，自動生成各級管理架構的履職情況，自動生成、直觀形成履職自查、履職監督網絡。同時履職過程中發現的問題套用碼上檢查流程，實現閉環管理，并且將問題歸集至一人一碼、一車一碼基礎數據中，作為近期人、車動態進行嵌套管理。

碼上公開。解決機務運用專業，乘務員流動性大，休息時間有限，且經常跑辦公室占用大量休息時間的問題，構建碼上公開功能，即廠務公開展示專欄，對業務通知、黨務公開、星級評定、獎懲通報等方面內容進行展示，并能夠實現各個內容的自定義推送，讓員工無論在何時何地都能夠通過軟件客戶端，在第一時間掌握最新業務通知和最新單位資訊。

碼上管理APP 通過業務數據在管理流程中自下而上的收集，實現了數據信息化；通過管理流程自上而下的信息化再造，實現了流程信息化；通過各項數據在不同流程中的嵌套調用處理，實現了管理信息化；通過學習、考試、習慣養成的網絡閉環，實現了教育信息化。“碼上管理”APP 目前已在中鐵三局運輸公司9 個運輸單位和朔黃鐵路7 個聯合運輸單位推廣使用，在鐵路運輸離散型現場管理方面發揮了較好的效果。

4.2 設備物聯“狀態通訊”，重載運輸“數字管理”

朔黃線20 000 t 列車開行后，為解決列車運行平穩狀態無法量化科學評價的問題，中鐵三局從重載運輸管理需要出發，自主開發“重載列車動力學監測裝置”，利用物聯網技術通過信息感知、數據傳輸、分析處理，改變了傳統設備管理靠經驗，列車平穩狀態靠感覺的主觀判斷，實現重載運輸的“數字化管理”。重載列車動力學監測儀技術原理如圖4 所示。

圖4 重載列車動力學監測儀技術原理圖

裝置由數據感知、數據采集和數據處理3 部分組成，采用傾角、拉線位移傳感器、應力片等6 種20 個傳感設備形成15路數據采集通道，對機車車鉤縱向力、車鉤偏轉角、震動量、車體錯位量等指標實時監測，實現對20 000 t 列車運行品質數字化感知，通過數據傳輸、采集及Labview 編程的數據采集分析程序，實時對采集數據分析處理顯示，實現對列車運行品質的實時量化評價。根據列車運行品質評價結果，持續優化20 000 t 操縱方案，不斷提升重載列車運行品質。安裝及測試工藝流程如圖5 所示。

圖5 安裝及測試工藝流程圖

4.3 創新“教育模式”，聚焦“精準施教”

中鐵三局始終以“培訓就是生產力”為指引，以創新“教育模式”和聚焦“精準施教”為兩條主線，不斷優化教育培訓質量，全面提升員工隊伍綜合素質，確保運輸生產安全。進一步完善員工隊伍梯隊建設，成立“高興華教練組”，根據員工自身的業務素質和專項工作需要，以優化“技能能手”綜合素質，補強“回爐員工”短板弱項，強化“三新人員”業務水平為出發點，發揮教練組“精準施教”的作用開辦針對性培訓班。

根據機務工作流動性大、作業時間不固定的特點，不斷豐富教育培訓方式，推行網絡教育，構建“空中課堂”。通過制定月度學習計劃，將每月學習內容分解制作成周學習二維碼，進行培訓及驗收，方便乘務員利用碎片化時間學習，學習結束后進行網絡答題，學驗結合，同時不斷完善網絡考試題庫，定期制作專項考試驗收二維碼，組織乘務員進行網絡答題在線驗收，完善員工的學習驗收途徑。

為提高員工培訓質量和效果，中鐵三局深入開展教學設備和用具開發工作，通過制作機務現場ⅤR 全景教學，對機務現場涉及到的機車、車輛、站場等各方面的場景進行虛擬再現；通過研發“車鉤三態試驗自動演示教學模具”“違章更換閘瓦擠手體驗裝置”等，對各項作業程序進行模擬演練和安全體驗，實現教育模具的剖面直觀化、色彩明示化、動態演示化、自動一體化的“自主教學”培訓，實現了碎片化、自主性教育培訓模式的創新，以提升教學質量和員工作業安全意識。

5 結束語

在管理中發現傳統企業改革需要兩個方向的融合——“+現代化管理方法”和“+互聯網”。在國家提出加快新基建進度及加快數字化轉型的背景下，本文通過對重載運輸在“大互聯”改革發展中的探索實踐，以“管理互聯、設備物聯、云端施教”為改革主線，通過管理“+互聯網”、流程“信”造，實現鐵路運輸移動型班組、移動設備的有型化管理；聚焦智慧重載，深入挖掘“物聯網”應用場景，通過實時感知、設備物聯，實現基于設備“狀態通訊”的數字化管理；聚力“精準施教”，通過“+云平臺”，利用信息化技術，實現鐵路運輸現場“碎片化”“自主性”精準培訓的教育模式創新。通過持續推進數字化轉型不斷提高重載運輸的科學管理水平，擦亮“三局運輸”品牌，進一步推進中鐵三局“重載運輸”管理體系和管理能力現代化。