動車組技術(shù)變更項目信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

韓子威

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

我國動車組車型種類多、技術(shù)含量高、運輸組織規(guī)模大、修程修制及工藝流程復雜[1]，其運用和檢修方式與既有機車、車輛存在較大差異[2]。隨著動車組信息管理規(guī)范化水平的不斷提高，對動車組技術(shù)變更項目流程規(guī)范提出了更高要求。動車組技術(shù)變更項目方案技術(shù)含量高、信息量大、類別類型多，其各部分內(nèi)容相互引用關(guān)聯(lián)[3]。當前，我國動車組對于源頭質(zhì)量等技術(shù)變更項目技術(shù)信息仍沿用傳統(tǒng)的非結(jié)構(gòu)化文件方式編制，中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）通過集中會議的方式組織造修企業(yè)、相關(guān)鐵路局以及監(jiān)理驗收單位共同制定各類技術(shù)變更相關(guān)方案，整個過程中文件編寫成本高、維護更新困難、溝通協(xié)調(diào)不暢。目前缺少一個統(tǒng)一的溝通協(xié)作平臺，實現(xiàn)對編輯、校對、審核、發(fā)布各項任務(wù)的協(xié)同管理。

并且，各鐵路局單位和造修企業(yè)，均有長年從事動車組技術(shù)變更項目管理，具備豐富工作經(jīng)驗的技術(shù)和管理人員，但是未能將技術(shù)平臺寶貴的經(jīng)驗積累下來。鐵路局出現(xiàn)問題時，經(jīng)常需要造修企業(yè)參與解決。技術(shù)工作緊迫繁重，需要大量時間處理問題，以保障動車組的安全運營。因此，需要建立統(tǒng)一的技術(shù)信息共享平臺，作為全路最權(quán)威的技術(shù)信息發(fā)布出口，并且與路內(nèi)各種信息系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)集成。

設(shè)計和開發(fā)一套動車組技術(shù)變更項目信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對動車組源頭質(zhì)量、加裝改造等項目從認定、整治申請到最終評價審核的全生命周期信息化管控。從而達到規(guī)范過程控制、提高作業(yè)效率、服務(wù)現(xiàn)場管理的目標。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

動車組技術(shù)變更項目管理系統(tǒng)針對國鐵集團—動車組技術(shù)中心—造修企業(yè)—鐵路局四級管理體系，實現(xiàn)動車組技術(shù)變更項目全流程體系的信息化管控。總體架構(gòu)，如圖1所示。

images/BZ_21_174_1049_1199_1737.png

系統(tǒng)在開發(fā)邏輯架構(gòu)上共劃分為四層，分別是基礎(chǔ)設(shè)施層，數(shù)據(jù)層，應(yīng)用中間件層和系統(tǒng)應(yīng)用層[4]。邏輯架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：包括網(wǎng)絡(luò)、硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)軟件。

（2）數(shù)據(jù)持久層：包括集中數(shù)據(jù)庫、本地相關(guān)信息化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口、外部相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，以及提供信息共享和交換的處理機制。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層：提供支持上層應(yīng)用的領(lǐng)域框架、工作流引擎、基礎(chǔ)類庫、通用模版等。

（4）系統(tǒng)應(yīng)用層：提供動車組技術(shù)變更業(yè)務(wù)管理相關(guān)的應(yīng)用功能、輔助應(yīng)用系統(tǒng)配置與管理的相關(guān)功能。同時，該層提供系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)接口，通過該接口可以為其他信息系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)流程設(shè)計

動車組技術(shù)變更項目信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程需求，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程需求

1.2.1 認定單流程管理

認定單流程管理包括鐵路局及造修企業(yè)提交認定單兩部分內(nèi)容。針對鐵路局車輛部門提交的確認單，由造修企業(yè)簽字確認，由鐵路局車輛處處長簽批。由鐵路局車輛部門錄入信息管理系統(tǒng)，并向造修企業(yè)和其他鐵路局、動車組技術(shù)中心、監(jiān)造驗收部門推送通知。針對造修企業(yè)提交的確認單，由造修企業(yè)主管領(lǐng)導簽批，并錄入信息管理系統(tǒng)。并向鐵路局、技術(shù)中心、監(jiān)造驗收部門推送通知。認定單流程管理流程，如圖4所示。

1.2.2 申請單流程管理

申請單流程管理是指根據(jù)認定單由造修企業(yè)進行申請，并將整治申請單錄入信息管理系統(tǒng)。授權(quán)造修企業(yè)總工、主管售后的副總簽批權(quán)限。申請單中的所屬系統(tǒng)、故障部件按照功能分類進行選擇；車型可多選；整治范圍為標準車號；一類技術(shù)變更是評審，二類技術(shù)變更是備案。在申請單中需明確填寫故障屬性（影響運營安全、影響運營秩序、影響運用效率）、變更類別（I、II類）、變更類型（結(jié)構(gòu)類、軟件類，可多選）等關(guān)鍵信息。申請單提報之后，10個工作日內(nèi)由技術(shù)中心完成評審或核備，其中需要評審的，由技術(shù)中心上傳專家評審意見。

圖4 認定單流程管理流程圖

1.2.3 源頭質(zhì)量整治流程管理

各配屬鐵路局在源頭質(zhì)量問題通知下發(fā)后的7個工作日內(nèi)完成整治計劃錄入。每列動車組整改完成日期由造修企業(yè)在整改工作完成后3個工作日內(nèi)錄入系統(tǒng)，鐵路局在之后3個工作日內(nèi)確認。其中，高級修車組由造修企業(yè)按交付日期錄入完成時間。

1.2.4 源頭質(zhì)量整治完成管理

源頭質(zhì)量整治完成后，需填寫整治效果評價，由各鐵路局分別錄入，每3個月匯總評價一次。如有再次發(fā)生故障的情況，應(yīng)3個工作日內(nèi)錄入評價結(jié)果。對于經(jīng)動車組技術(shù)中心確認整治效果不良的，應(yīng)返回源頭質(zhì)量問題申請流程重新開始。對于整治效果符合要求的，由動車組技術(shù)中心根據(jù)各鐵路局整治效果評價結(jié)果進行關(guān)閉，整治完成。

1.2.5 源頭質(zhì)量設(shè)計優(yōu)化建議

對于整治完成的項點，由動車組技術(shù)中心提出設(shè)計優(yōu)化建議，并納入后續(xù)動車組采購技術(shù)條件。系統(tǒng)中設(shè)置“設(shè)計優(yōu)化建議”和“是否納入采購技術(shù)條件”兩個功能，由技術(shù)中心在整治完成后1個月內(nèi)填寫完畢。

2 系統(tǒng)應(yīng)用和實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

動車組技術(shù)變更項目信息管理系統(tǒng)功能劃分多級用戶，分別為國鐵集團、動車組技術(shù)中心、鐵路局、造修企業(yè)和監(jiān)造、驗收部門。其中，動車組技術(shù)中心、鐵路局、造修企業(yè)又分為經(jīng)辦人和簽批人2種角色。在系統(tǒng)登錄頁面中輸入用戶名和密碼后進行登錄。主要角色權(quán)限描述，如表1所示。

表1 各級用戶權(quán)限

（1）行政管理員：行政管理員主要針對國鐵集團及監(jiān)造、驗收部門的相關(guān)用戶使用。該類用戶為技術(shù)變更項目的監(jiān)督主體。行政管理員擁有查詢和下載附件的權(quán)限，可以查詢下載所有相關(guān)單據(jù)的詳細信息，但不具有編輯及審核等操作權(quán)限。行政管理員對技術(shù)變更項目整體流程監(jiān)督。并且可以使用系統(tǒng)中流程跟蹤、統(tǒng)計分析和信息發(fā)布等公用模塊。

（2）經(jīng)辦人：經(jīng)辦人主要針對造修企業(yè)、鐵路局及技術(shù)中心用戶使用。該類用戶主要操作為填寫單據(jù)相關(guān)信息，并上報給簽批人。該類用戶為技術(shù)變更項目的實施主體。其中，鐵路局經(jīng)辦人需填寫技術(shù)變更項目認定單、編制整治實施計劃、確認整治完成情況、評價動車組整治效果等信息。造修企業(yè)經(jīng)辦人需填寫技術(shù)變更項目認定單回填部分、技術(shù)變更項目整治申請單、提交上線試驗、運用考核報告、填寫整治完成日期等信息。技術(shù)中心經(jīng)辦人需填寫整治申請評審意見，填寫上線試驗、運用考核通知單、整治通知單、評價整治效果、確認是否納入后期采購技術(shù)條件等信息。

（3）簽批人：經(jīng)辦人主要針對造修企業(yè)、鐵路局及技術(shù)中心用戶使用。該類用戶主要操作為審核經(jīng)辦人填寫的相關(guān)信息對其進行確認并提交至下一個業(yè)務(wù)流程。該類用戶為技術(shù)變更項目的責任主體。其中，鐵路局簽批人主要需審批項目認定情況等信息。造修企業(yè)簽批人需對整治申請單中的相關(guān)信息進行審批。技術(shù)中心簽批人需對進行裁定的認定單進行審批，并對整治通知單進行審批。

（4）系統(tǒng)管理員：對系統(tǒng)整體進行研發(fā)、實施及日常運行維護。并負責對用戶進行注冊。

目前，動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)已經(jīng)在國鐵集團、動車組技術(shù)中心、各鐵路局、造修企業(yè)推廣使用。系統(tǒng)性能滿足用戶使用需求。

2.2 車載軟件版本號管理應(yīng)用

動車組技術(shù)變更項目變更類型分為結(jié)構(gòu)類及軟件類2種類型。對于軟件類變更，信息管理系統(tǒng)可以對其變更的車載軟件版本進行管理。

管理分為2部分，（1）整車軟件版本號管理；（2）車載關(guān)鍵軟件版本號管理。軟件版本管理功能可以管理車型的大版本軟件號以及每個車型中關(guān)鍵車載軟件的版本名。

在整車軟件版本號管理中，當用戶勾選軟件類技術(shù)變更項目后，需選擇是否為整車升級，若為是，則需根據(jù)車型批次填寫整車版本號，系統(tǒng)會自動顯示上一次整車版本號。在車載關(guān)鍵軟件版本號管理中，無論是否為整車升級，都需根據(jù)車型批次勾選軟件版本清單。系統(tǒng)中建立“車型-系統(tǒng)-設(shè)備-板卡”四級結(jié)構(gòu)樹，作為軟件清單字典表，用戶根據(jù)結(jié)構(gòu)樹勾選升級的軟件清單，填寫對應(yīng)的軟件名。系統(tǒng)會自動顯示上一次該軟件的軟件版本名。軟件版本管理可以設(shè)置約束條件，根據(jù)軟件版本的約束條件，輔助判斷是否可以進行重連等。有效的降低軟件版本管理成本。

2.3 動車組整治實施計劃預測應(yīng)用

信息系統(tǒng)中，整治項目分為結(jié)合運用修和結(jié)合高級修兩種類型進行實施。結(jié)合運用修進行的實施工作由造修企業(yè)在提交整治申請時分車型按不同鐵路局給出整治周期，在整治計劃管理模塊中以整治通知下發(fā)時間為開始，由系統(tǒng)自動獲取整治周期，推算實施結(jié)束時間；結(jié)合高級修進行的實施工作，在整治計劃管理模塊中由系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口自動獲取相關(guān)車組高級修計劃信息，推算實施計劃結(jié)束時間。

2.4 用戶管理

動車組技術(shù)變更項目總體分為源頭質(zhì)量項目及加裝改造項目兩部分。在各級用戶中，可能存在單獨管理需求。信息系統(tǒng)根據(jù)兩類項目進行劃分。使用一套用戶名可以對兩類項目分別驗證是否存在使用權(quán)限。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 技術(shù)變更項目信息共享平臺交互技術(shù)

動車組技術(shù)變更項目實行集中管理原則，國鐵集團及動車組技術(shù)中心是數(shù)據(jù)的集中點。當技術(shù)變更項目審批通過后，進入計劃實施階段，造修企業(yè)及鐵路段、所需要獲得相關(guān)任務(wù)信息并制定計劃開始實施。實施完成后，需要將實績回填至系統(tǒng)中，完成整個項目閉環(huán)管理。對于技術(shù)變更項目涉及變更的信息需要同步更新至履歷系統(tǒng)中，保證履歷系統(tǒng)中信息的準確性。

數(shù)據(jù)使用WebService進行數(shù)據(jù)接口傳輸，數(shù)據(jù)返回值使用JSON序列化對象進行傳輸交互，使用統(tǒng)一的JSON數(shù)據(jù)規(guī)范，JSON序列化對象結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 JSON序列化對象結(jié)構(gòu)

在動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)共享與交互有2種方式：

（1）應(yīng)用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器直接在數(shù)據(jù)庫之間進行數(shù)據(jù)交互傳輸；

（2）通過WebService服務(wù)獲取其他動車組管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

對于格式比較固定、實時性要求不高的數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器進行交互傳輸。如：車型車組信息、車組配屬信息等，由EMIS系統(tǒng)同步到動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)；

對于業(yè)務(wù)需求比較靈活、實時性要求很高的數(shù)據(jù)，應(yīng)用WebService服務(wù)方式交互傳輸。如：動車組技術(shù)變更項目字典的綜合展示查詢等。

信息安全主要研究建立完善的權(quán)限管理模型、建立人員權(quán)限管理流程規(guī)范及制度、實行統(tǒng)一權(quán)限認證、實施IP地址綁定及硬件地址綁定、加強密碼策略等方面。按照用戶屬性定義的需求，分別建立統(tǒng)一的用戶權(quán)限信息庫，對每個用戶進行詳細定義，實現(xiàn)基于角色的權(quán)限管理。

3.2 業(yè)務(wù)流程快速配置技術(shù)

結(jié)合Windows Workflow Foundation快速勾線工作流的編程模型思想，動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)通過創(chuàng)建相關(guān)配置表，具體包括用戶信息表，權(quán)限分類表，角色操作表，流程分類表，狀態(tài)字典表等實現(xiàn)對自定義流程實例的個性定制、快速配置、閉環(huán)處理。工作流系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)主要分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和流程數(shù)據(jù)兩部分內(nèi)容，根據(jù)流程數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間軸可以動態(tài)、直觀的生成該業(yè)務(wù)流程的歷史操作軌跡，并對未處理環(huán)節(jié)的操作信息進行展示。

4 系統(tǒng)實施

目前，動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)已在全路上線實施。截止2018年11月底，系統(tǒng)平穩(wěn)運行，共計注冊用戶539名，納入系統(tǒng)管理認定單464項、申請單451項、整治通知單295項，并對歷年源頭質(zhì)量問題項目進行了集中補錄547項，共涉及整治車組18.4萬列/項。系統(tǒng)已將全路所有上線動車組源頭質(zhì)量問題納入系統(tǒng)統(tǒng)一管控，并提供了多維度的統(tǒng)計查詢功能。

5 結(jié)束語

動車組技術(shù)變更管理信息系統(tǒng)是對動車組造修企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和造修質(zhì)量等源頭質(zhì)量問題進行全流程管理的信息系統(tǒng)，是動車組技術(shù)管理體系重要的組成部分，對動車組全生命周期管理具有重要意義。但當前系統(tǒng)仍處于初期階段，對于加裝改造類技術(shù)變更項目管理體系仍不完善。后續(xù)將持續(xù)開展動車組技術(shù)變更信息管理系統(tǒng)建設(shè)，優(yōu)化既有功能模塊，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；增加完善的統(tǒng)計查詢功能，提供更全面的數(shù)據(jù)支撐；并且加快與動車組管理信息系統(tǒng)各級應(yīng)用系統(tǒng)的接口互連工作，提高系統(tǒng)的完整性。