常振臣 逯 驍 張海峰
(中車長春軌道客車股份有限公司科技管理部,130062,長春//第一作者,教授級(jí)高級(jí)工程師)
近年來,在國家政策的大力扶持和業(yè)內(nèi)企業(yè)的不斷努力下,軌道交通車輛行業(yè)呈現(xiàn)持續(xù)良好的發(fā)展勢(shì)頭,市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張,經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,企業(yè)依托“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型已升級(jí)為國家級(jí)戰(zhàn)略。
面對(duì)國內(nèi)軌道交通車輛市場(chǎng)日趨飽和、國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì),當(dāng)今的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)體現(xiàn)的不僅僅是產(chǎn)品本身的競(jìng)爭(zhēng),而是產(chǎn)品、服務(wù)、維保等多方面的綜合競(jìng)爭(zhēng)。因此,在產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的戰(zhàn)略資源、拓展服務(wù)、維保能力等方面的發(fā)展,是提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的需求,也是拓展產(chǎn)品服務(wù)線、挖掘市場(chǎng)潛力、贏得更多潛在客戶的需求。軌道交通車輛作為高耐用交通運(yùn)輸工具,服役期長達(dá)數(shù)十年,挖掘運(yùn)營數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值已成為軌道交通行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
軌道交通車輛大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè)以管理透明、過程可視、知識(shí)可取、服務(wù)智能為戰(zhàn)略目標(biāo),圍繞車載實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、車輛檢修下載數(shù)據(jù)及人工錄入的故障數(shù)據(jù),運(yùn)用數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)建模等信息處理手段,開發(fā)以車輛運(yùn)維數(shù)據(jù)為核心的服務(wù)功能,服務(wù)于車輛制造企業(yè)的研發(fā)與制造、車輛運(yùn)用企業(yè)的維護(hù)與檢修等過程。
軌道交通車輛大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)以平臺(tái)軟件、服務(wù)器、Web終端、移動(dòng)APP終端、手持終端(PDA)等形式投入應(yīng)用,主要解決車輛產(chǎn)品的運(yùn)營安全保障、維修成本降低、修程修制優(yōu)化、產(chǎn)品全壽命周期管理支撐和新產(chǎn)品研發(fā)等問題,以“業(yè)務(wù)+數(shù)據(jù)”雙輪驅(qū)動(dòng)模式,促進(jìn)企業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí),帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
首先,對(duì)既有的管理文件按照數(shù)據(jù)表單、業(yè)務(wù)流程、操作界面等3個(gè)維度進(jìn)行優(yōu)化,明確各流程的功能定位、管理要素及輸入輸出信息。在保證功能和數(shù)據(jù)完整的前提下,識(shí)別并優(yōu)化管理要素,明確業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)在管理線的產(chǎn)出物,使管理過程盡量簡(jiǎn)潔與可視。對(duì)表單進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,明確數(shù)據(jù)項(xiàng)是原始數(shù)據(jù)還是再生數(shù)據(jù),指出數(shù)據(jù)項(xiàng)的來源和生成規(guī)則,優(yōu)化數(shù)據(jù)項(xiàng)的組成結(jié)構(gòu)。通過數(shù)據(jù)字典約束數(shù)據(jù)錄入范圍,并對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行編號(hào),如果數(shù)據(jù)項(xiàng)來源于其他流程,則注明業(yè)務(wù)支撐關(guān)系。對(duì)操作過程(表單、業(yè)務(wù)軟件操作步驟)進(jìn)行分析,刪除重復(fù)錄入的信息和與業(yè)務(wù)本身不相關(guān)的信息,優(yōu)化數(shù)據(jù)錄入順序和方式,并將管理要素相同的數(shù)據(jù)放置同一操作界面或表單,分步錄入。其次,編制業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的工作標(biāo)準(zhǔn)和激勵(lì)措施,設(shè)定各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、節(jié)點(diǎn)間允許的等待時(shí)間。
通過上述步驟實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)流程建設(shè)和權(quán)責(zé)一體化的管理關(guān)系,并將將業(yè)務(wù)流程按照功能和數(shù)據(jù)流向進(jìn)行匯總,形成總體業(yè)務(wù)藍(lán)圖。
組建專業(yè)團(tuán)隊(duì)對(duì)企業(yè)總部、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、末端用戶、企業(yè)內(nèi)相關(guān)部門、集團(tuán)內(nèi)其他企業(yè)的運(yùn)維部門、跨行業(yè)的運(yùn)維職能部門、經(jīng)驗(yàn)豐富的咨詢機(jī)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)研、走訪、交流,了解整個(gè)服務(wù)鏈的需求組成和管理模式。對(duì)業(yè)務(wù)模式和管理方法進(jìn)行深入研究,根據(jù)平臺(tái)建設(shè)需要,形成建設(shè)方案,如數(shù)據(jù)同步方案、數(shù)據(jù)管理規(guī)則、技術(shù)管理方案、權(quán)限管理方案、信息安全與終端管理方案、信息接口方案等。以建設(shè)方案為依據(jù),指導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)施。
大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)作為企業(yè)運(yùn)營管理平臺(tái)中的一部分,應(yīng)充分考慮與本企業(yè)其他系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)接口,與其他平臺(tái)間的數(shù)據(jù)接口,并根據(jù)建設(shè)情況分步實(shí)施。
首先,需要與各系統(tǒng)關(guān)鍵用戶和平臺(tái)開發(fā)商一起對(duì)業(yè)務(wù)接口和數(shù)據(jù)接口進(jìn)行梳理,形成信息接口方案。在建設(shè)初期,本著“保留既有業(yè)務(wù)接口,平臺(tái)間數(shù)據(jù)同步”的建設(shè)原則,對(duì)管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致的平臺(tái),直接同步數(shù)據(jù);對(duì)管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致的平臺(tái),建立標(biāo)準(zhǔn)間數(shù)據(jù)對(duì)照表,并按對(duì)照表定期同步數(shù)據(jù)。其次,待本系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)用后,可進(jìn)一步研究標(biāo)準(zhǔn)之間的兼容性,逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。最后,待各系統(tǒng)平臺(tái)均成熟穩(wěn)定后,可深入研究各管理體系之間的融合方案,優(yōu)化業(yè)務(wù)接口,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)集成與管理集成。
(1)業(yè)務(wù)量化設(shè)計(jì):以總體業(yè)務(wù)藍(lán)圖為導(dǎo)向,根據(jù)業(yè)務(wù)方案進(jìn)行詳細(xì)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì),把各功能涉及到的流程進(jìn)行細(xì)化和量化,以滿足平臺(tái)功能完整性;在基于流程正向設(shè)計(jì)的同時(shí),考慮系統(tǒng)的容錯(cuò)性和管理的需要,例如對(duì)于不允許出現(xiàn)的問題,在管理上需要選擇性包容,建立激勵(lì)疏導(dǎo)機(jī)制,避免系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)死賬、壞賬乃至欺詐行為。
(2)功能量化設(shè)計(jì):與軟件開發(fā)單位合作開展信息化建設(shè),通過需求分析與軟件原型設(shè)計(jì),使信息化平臺(tái)功能定型、數(shù)據(jù)量化、操作可視化。
(3)定置量化設(shè)計(jì):根據(jù)信息化建設(shè)需求,對(duì)工作場(chǎng)地、系統(tǒng)監(jiān)控終端、操作終端、服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì),確定各自的功能與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)功能需求和軟件原型,進(jìn)行信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、信息編碼設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行深入分析和信息技術(shù)轉(zhuǎn)化,形成總體方案,并明確功能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑(見圖1)。
圖1 大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)體系架構(gòu)
步驟1:將常用的技術(shù)文件拆解成結(jié)構(gòu)化信息資料,如故障代碼表、作業(yè)指導(dǎo)書、維修手冊(cè)、定檢記錄表、典型故障案例等,便于知識(shí)檢索和版本更新;對(duì)業(yè)務(wù)填報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化拆解,通過梳理業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入輸出關(guān)系,指明表單中的數(shù)據(jù)來源,形成關(guān)聯(lián)化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一次錄入多次使用,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、智能關(guān)聯(lián)、快捷檢索。
步驟2:實(shí)施團(tuán)隊(duì)共同對(duì)經(jīng)過步驟1梳理后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)字典進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化,完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編碼體系設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮體系標(biāo)準(zhǔn)的通用性、兼容性、移植性、擴(kuò)展性、規(guī)律性,以及未來國際化的適用性;設(shè)計(jì)時(shí)原則上優(yōu)先采用國家標(biāo)準(zhǔn)和鐵路標(biāo)準(zhǔn),然后是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于尚未有確定性標(biāo)準(zhǔn)的情況,應(yīng)借鑒相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)實(shí)際情況形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后再給予采用和執(zhí)行。
對(duì)既服務(wù)于平臺(tái)核心業(yè)務(wù)、又貫穿于產(chǎn)品全壽命周期質(zhì)量管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)聯(lián)合其他專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),形成共同的標(biāo)準(zhǔn)體系,為適應(yīng)企業(yè)未來運(yùn)營管理系統(tǒng)各平臺(tái)的集成與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換提前做好技術(shù)準(zhǔn)備。共同的體系標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分考慮共享數(shù)據(jù)對(duì)各專業(yè)開展日常業(yè)務(wù)、知識(shí)抽取、技術(shù)提升時(shí)的可利用性與通用性。
隨著大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)各項(xiàng)業(yè)務(wù)功能的逐步上線和驗(yàn)證,需配套建立金字塔式的培訓(xùn)體系。如在區(qū)域關(guān)鍵用戶的培養(yǎng)與培訓(xùn)中,需把設(shè)計(jì)理念、管理原則、實(shí)現(xiàn)邏輯等灌輸給關(guān)鍵用戶,使之具備平臺(tái)診斷能力,再由關(guān)鍵用戶對(duì)所在的區(qū)域進(jìn)行全員培訓(xùn)。關(guān)鍵用戶需對(duì)最終用戶反饋的問題進(jìn)行初步分析,提出有建設(shè)意義的改善措施,指導(dǎo)平臺(tái)持續(xù)優(yōu)化改善,最后通過績效指標(biāo)和用戶滿意度,持續(xù)驗(yàn)證平臺(tái)建設(shè)效果。
3.1.1 車載數(shù)據(jù)管理技術(shù)
采用多級(jí)多線程預(yù)處理技術(shù)將不同車型的車載數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)預(yù)處理,并采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫對(duì)預(yù)處理結(jié)果進(jìn)行分類存儲(chǔ)(見圖2)。
一級(jí)預(yù)處理是將車載數(shù)據(jù)按各車型可歸集的最小模塊進(jìn)行分類存儲(chǔ)。將故障數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)按實(shí)體車組的模塊進(jìn)行時(shí)間序列存儲(chǔ)。
圖2 車載數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)方式
二級(jí)預(yù)處理是根據(jù)一級(jí)預(yù)處理結(jié)果并結(jié)合規(guī)則引擎,將符合簡(jiǎn)單條件規(guī)則(符合四則運(yùn)算條件)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取并存儲(chǔ)在一級(jí)中間結(jié)果庫中。
三級(jí)預(yù)處理是根據(jù)二級(jí)預(yù)處理的結(jié)果結(jié)合規(guī)則引擎,將符合復(fù)合條件規(guī)則(跨天、計(jì)算次數(shù)、多位置比較等)的數(shù)據(jù)抽取并存儲(chǔ)在二級(jí)中間結(jié)果中。如果有更復(fù)雜的規(guī)則條件可以繼續(xù)增加四級(jí)、五級(jí)預(yù)處理。將復(fù)雜的規(guī)則拆解成多級(jí)規(guī)則,通過多次抽取實(shí)現(xiàn)預(yù)期的處理邏輯,為數(shù)據(jù)建模提供技術(shù)支持。
利用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的高速計(jì)算功能,可以快速關(guān)聯(lián)各種規(guī)則,處理時(shí)間控制在毫秒級(jí)。
3.1.2 故障預(yù)測(cè)技術(shù)
在系統(tǒng)、分系統(tǒng)或部件可能出現(xiàn)小缺陷或早期故障,或逐漸降級(jí)不能以最佳性能完成其功能的某一時(shí)刻,選取相關(guān)檢測(cè)方式,設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)這些小缺陷、早期故障或降級(jí),做到防患于未然。
3.1.3 數(shù)據(jù)融合技術(shù)
多傳感器數(shù)據(jù)融合是對(duì)兩個(gè)或更多傳感器組成的具有協(xié)同、互補(bǔ)和競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)的傳感器陣列進(jìn)行智能處理,其目的是采用高效率的診斷方法將各自的信息綜合起來,以便對(duì)電子系統(tǒng)的狀態(tài)確定獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)論。
3.1.4 車輛構(gòu)型管理技術(shù)
產(chǎn)品構(gòu)型是構(gòu)建軌道交通車輛檢修維保體系和產(chǎn)品全壽命周期管理的載體和基礎(chǔ)。通過構(gòu)建產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)庫,可為精細(xì)化運(yùn)用修、精細(xì)化計(jì)劃修、精細(xì)化故障修等提供數(shù)據(jù)支撐。
通過構(gòu)建車組構(gòu)型,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ),為車輛檢修維保體系提供數(shù)據(jù)支撐,為交互式電子手冊(cè)編制提供數(shù)據(jù)支撐,實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(見圖3)。
圖3 基于車輛構(gòu)型的電子履歷模型
3.1.5 工作流引擎
將所有與工作流相關(guān)的功能匯集到工單管理模塊。利用工作流引擎技術(shù),可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求快速調(diào)整流程。通過流程副本技術(shù),個(gè)性化配置總部級(jí)、站級(jí)的流程節(jié)點(diǎn)人員列表。根據(jù)實(shí)際需要將人員列表與員工的登錄信息或考勤信息相結(jié)合,即當(dāng)員工登錄或上班考勤后,才出現(xiàn)在可以分配的人員列表中。
采用表單編輯器技術(shù),可以對(duì)工單界面進(jìn)行快速的調(diào)整,方便地優(yōu)化調(diào)整各種工單界面,快速響應(yīng)用戶的需求。
(1)遠(yuǎn)程監(jiān)控:通過接入車輛遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)、檢修下載數(shù)據(jù)、人工錄入故障數(shù)據(jù),借助信息化平臺(tái)進(jìn)行解析和集中展示,實(shí)現(xiàn)全車型遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控(見圖4),實(shí)時(shí)了解車輛運(yùn)營狀態(tài)、車載數(shù)據(jù)變化、故障情況,及時(shí)掌握車輛的健康狀態(tài)。
圖4 全車型遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控全圖
(2)故障預(yù)警:對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,按照故障預(yù)警規(guī)則給出遠(yuǎn)程故障預(yù)警。對(duì)車組下載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,按照隱性故障規(guī)則給出隱性故障預(yù)警提示;依據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)突變預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)警及模型預(yù)警。
(3)數(shù)據(jù)分析:實(shí)現(xiàn)車組歷史故障查詢、參數(shù)趨勢(shì)分析、故障分布分析和故障統(tǒng)計(jì)分析功能。對(duì)車組、系統(tǒng)及關(guān)鍵部件的故障、運(yùn)營里程、運(yùn)營時(shí)間等數(shù)據(jù),按日、周、月、季度、年度等時(shí)間維度,按服務(wù)站、配屬局、運(yùn)行線路、車型、車組、系統(tǒng)、關(guān)鍵部件等進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)、查詢及對(duì)比。
(4)應(yīng)急指揮:通過平臺(tái)進(jìn)行專家會(huì)診和應(yīng)急指揮,實(shí)現(xiàn)“智慧”聯(lián)網(wǎng),降低故障對(duì)運(yùn)營次序的影響,及早下發(fā)故障與維修建議,服務(wù)站提前安排人員,準(zhǔn)備技術(shù)文件、工具和料件,保證車輛故障得到及時(shí)維修,縮短輔助作業(yè)時(shí)間。
(5)故障處理:故障錄入、故障處理、質(zhì)量確認(rèn)、工單報(bào)工等所有故障管理業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)工作流的管理;將流程化的作業(yè)步驟、信息傳遞節(jié)點(diǎn)、信息過程時(shí)效性、結(jié)構(gòu)化表單固化到信息平臺(tái)中,形成標(biāo)準(zhǔn)的工作流,并借助虛擬的服務(wù)調(diào)度進(jìn)行信息傳遞、閉環(huán)監(jiān)管,提高流程執(zhí)行過程的透明度和管理者的決策效率,從而提高作業(yè)過程質(zhì)量。
(6)問題跟蹤:對(duì)重點(diǎn)故障信息、服務(wù)站反饋問題、用戶需求等進(jìn)行反饋、跟蹤、分析、回復(fù)及關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)問題歸零管理。
(7)履歷管理:實(shí)現(xiàn)車組硬件配置、軟件配置和構(gòu)型管理;可按照車組、部件、軟件、車型維度等查詢履歷數(shù)據(jù),并提醒部件的軟件版本。
(8)可靠性分析:根據(jù)故障數(shù)據(jù)信息,對(duì)車型、車組、系統(tǒng)、關(guān)鍵部件等按時(shí)間或按供應(yīng)商進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算百萬公里故障數(shù)、平均無故障時(shí)間、平均無故障公里數(shù);按照模板生成運(yùn)營月度分析報(bào)告,并按規(guī)定數(shù)據(jù)格式發(fā)送至RAMS(可靠性、可用性、可維修性、安全性)分析軟件,進(jìn)行詳細(xì)分析。
(9)售后管理:實(shí)現(xiàn)人員管理、技術(shù)通知管理、監(jiān)控普查管理、物流管理、任務(wù)評(píng)價(jià)管理等綜合業(yè)務(wù)管理。通過二維碼和移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)配件領(lǐng)取、分發(fā)、調(diào)撥、接收、使用、借用、借出、返修和盤點(diǎn)等物料全過程管理。以圖形化方式直觀展示平臺(tái)內(nèi)數(shù)據(jù),通過表格、折線圖、扇形圖等多種形式展現(xiàn)數(shù)據(jù),方便操作者快速查閱。
通過建設(shè)軌道交通車輛大數(shù)據(jù)管理平臺(tái),能夠有效積累產(chǎn)品運(yùn)維數(shù)據(jù)和用戶需求,為相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)研發(fā)、精細(xì)制造、量化管理、柔性生產(chǎn)、智能服務(wù)等提供數(shù)據(jù)支撐。以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為載體,通過引導(dǎo)供應(yīng)鏈的神經(jīng)末梢向市場(chǎng)前端延伸,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部戰(zhàn)略合作,以及向服務(wù)多元化、精細(xì)化、個(gè)性化方向發(fā)展,形成核心技術(shù)深度掌握、基礎(chǔ)設(shè)施共建共享、資源成本對(duì)沖結(jié)算、業(yè)務(wù)服務(wù)相互競(jìng)爭(zhēng)的生態(tài)格局。借助企業(yè)間管理平臺(tái)的互通,明確各企業(yè)職責(zé)分工,統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),建立授信機(jī)制,形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,共同維護(hù)市場(chǎng)秩序,努力跨越低級(jí)競(jìng)爭(zhēng)陷阱,開發(fā)人類智慧資源,不斷開拓產(chǎn)品增值服務(wù)。