地铁设备维修管理系统及其运营管理功能

地铁设备维修管理系统及其运营管理功能 轨厦交强?地铁设备维修管理系统及其运营管理功能上海电器技术(2010No.3) 地铁设备维修管理系统及其运营管理功能 钱彬林燕南京地铁运营分公司 摘要:地铁设备的计算机维修管理系统是基于有线和无线局域网,其中心数据库和 方法模型库是地铁设备维 修计算机管理系统的重要组成部分.介绍了地铁设备维修管理系统的主要技术有 维修决策建模和优化技术,维修 过程建模和优化技术,故障诊断和故障预测技术及备件采购决策模型;设备管理, 预防性维修计划,工单管理,维修 预算,报等功能模块. 关键词:地铁设备维修管理系统运营管理功能 TheMaintenanceSystemofSubwayEquipmentsand ItsFunctionofOperatingManagement QianBinLinYanTheSubsidiaryofSubwayOperationCompanyofNanjing Abstract:ThecomputermaintenancesystemofsubwayequipmentswasbasedonhardwireandwirelessLAN,withthe centraldatabaseandmethodologymodelbaseasitsvitalparts.Themaintechnologiesofthemaintenancesystemofsubway equipmentsweremaintenanceoptionmodelingandoptimization,maintenanceprocessmodelingandoptimization,accident diagnosisandprediction,aswellasthepurchaseoptionmodelingofspareparts.Themaintenancesystemofsubwayequip— mentsmainlyincludesfunctionalmoduleslikefacilitymanagement,predictivemaintenanceplan,RTUmanagement,budg— etofmaintenance,reportanalysis,andetc. Keywords:subwayoperationmaintenancesystemofequipmentfunctionofoperatingmana gement 0前言 一 般的地铁线路建成后,资产会移交给运营管 理部门,然后对设备进行登记,建立设备台账;同时, 针对不同的设备,制定相应的预防性维修策略,并根 据预防性维修策略生成设备维护计划;在生成维修 计划的同时计算出所需的人力及物料需求,做出中 长期预算.由于地铁运营对安全性要求比较高,因 此如何用好,管好设备,提高设备的可用性,尽可能 延长设备的生命周期,是地铁运营管理中的重要 工作. 典型的地铁设备传统维修管理模式如图1所 示.图1中,根据维修计划进行设备维护工作;设备 运行过程发生故障时,需对设备故障进行维修处理, 同时从相关设备系统中获取运营数据,如列车 行走里程,闸机出入人数,车站温湿度等.根据设备 发生故障及维修情况,分析设备性能,提出维护方 法,改进及设备报废换置建议,对报废设备进行 更新. 由于传统的计划维修模式是各机电设备系统分 一 5l一 上海电器技术(2010No.3)地铁设备维修管理系统及其运营管理功能?辄一交曩 业务计划 匝亘豳露匾匿圜 压亟圈 图1地铁设备传统的维修管理模式 别通过维修车间制定维修计划,并与控制中心维修 调度进行联系,安排本车间的日常检修和临时抢修 任务,是一种典型的分散管理模式.在此模式下,许 多系统设置了本系统的维修管理终端,并定员昼夜 不问断地倒班作业.但是,由于人员,技术,体制等 方面的原因,国内地铁设备的管理与世界一流的轨 道交通运营企业相比,在设备的前期,备件,维修管 理以及计算机应用等方面还存在着较大的差距.由 于存在着这种差距,国内地铁交通运营的人工成本, 物料消耗成本远高于国外先进的城市地铁运营企 业,如天津地铁的年运营费用高达3亿元左右,其中 1.6亿元为维修支出. 而地铁设备维修计算机管理系统的应用,能在 较大程度上改进城市地铁交通系统的设备管理水 平,提高维修质量,降低维修费用,是城市地铁交通 系统运行和维修管理的必然趋势. 一 52— 1地铁设备维修管理系统及组成 地铁设备的计算机维修管理系统一般采用cli— ent//server结构,并基于有线和无线局域网,由系统 服务器,在线监测系统,便携式测试设备和人工管理 终端等组成.其中,中心数据库和方法模型库是地 铁设备维修计算机管理系统的重要组成部分,如图 2所示.系统中的中心数据库的构建可采用SQL Se~er等数据库平台,方法模型库的和实现可 基于对象建模技术和构件对象模型技术. 中心数据库应存储的数据包括各类设备的型 号,购买日期和基本参数;各类设备运行维修记录, 包括每次运行的起止时间,运行里程,各次维修起止 时间,维修参与人员,维修项目,所耗维修备件;所有 设备历次故障的记录,包括故障时间,故障部位, 故障原因等;设备状态监控数据,主要是自动在线监 轫叠交碾?地铁设备维修管理系统及其运营管理功能上海电器技术(2010No.3) 系统服务器 端 图2地铁设备维修管理信息系统示意图 测或离线监测结果,以及人工检测得到的各类设备 ,基 状态监控数据;各类维修备件的生产厂家,型号本参数,采购时间,储存地点,采购数量,所需金额, 当前剩余数量,以及各备件的领用日期,领用人员和 使用原因;还有维修人员数据,维修工具记录等 情况. 方法模型库是计算机维修管理系统实现决策自 动化和智能化的核心.方法模型库中存储了大量的 用于诊断,决策和分析计算的数学模型,以及代表专 家知识和行业的规则库.维修决策模型和维修 过程模型用于设备维修决策支持和维修活动过程优 化.故障诊断和故障预测方法库中存储了城市地铁 交通系统各类设备故障诊断,故障预报所需要的各 种方法,实现故障预警,事故预防,尽可能避免运行 安全事故.行业维修标准规范库和专家经验知识库 采用恰当的方法,描述和存储现有的地铁,轻轨和独 轨系统各类设备维修的经验和规范,如地铁车辆的 日检,月检,定修,架修和大修规程. 2系统开发所需的关键技术 地铁设备维修管理系统的主要技术有维修决策 建模和优化技术,维修过程建模和优化技术,故障诊 断和故障预测技术及备件采购决策模型. 2.1维修决策建模和优化 维修决策建模和优化技术侧重于对系统或设备 的失效,以及对维修工作进行定量的描述和分析,是 从运筹学角度指导维修工作的进行.目前,维修决 策建模和优化技术正处于快速发展阶段,特别是单 设备系统的定期维修决策建模和优化理论已较为成 熟.但由于缺少维修决策支持软件系统,在地铁,轻 轨和独轨等系统设备的维修保养中,主要还是依据 专家经验和行业规程进行维修计划制定和维修决 策.另外,要在轨道交通系统设备维修管理中应用 一 53— 上海电器技术(2010No.3)地铁设备维修管理系统及其运营管理功能?轨?娜 维修决策建模和优化技术,还必须要重视设备故障 和劣化数据的积累,这是维修决策建模和优化的 基础. 2.2维修过程建模和优化 维修过程建模和优化,对城市地铁交通系统管 理部门合理安排维修作业,优化维修资源配置十分 必要.维修过程模型就是使用数学解析模型或仿真 模型描述维修活动的执行顺序,维修活动所需要的 资源及其获取,以及这些活动问的相互关系,分析维 修过程的平均维修时间,资源利用率等.维修过程 模型必须考虑在维修过程中确定维修活动顺序和分 配维修资源的限制规则,从而更好地模拟维修过 程.已有的维修过程建模和优化方法是基于Petri 网理论. 2.3故障诊断和故障预测 故障诊断是通过信号检测和信号提取,识别设 备所处的状态(正常状态,故障状态和临界状态 等).设备故障诊断方法包括:基于专家系统的智 能化诊断方法,灰色系统理论诊断方法,神经网络诊 断方法,模糊系统诊断方法,信号处理技术诊断方法 等.目前,相关理论已较为成熟,但故障预测技术的 研究尚不够充分.已有的故障预测技术可分为:基 于经验的故障预测方法,特征的故障预测方法和对 象物理模型的故障预测方法. 2.4备件采购决策模型 维修作业所需的维修备件要从维修资源需求的 角度考虑.虽然,从某种角度而言,存储的备件越多 越好,然而维修备件的采购也会受到资金和储存场 地的限制,故存在采购的最佳数量和时机的问题. 所以,要解决该问题,需要维修备件采购建模和优化 技术.在城市地铁交通设备的维修管理信息系统 中,嵌入备件采购模型必须要有相应的专家支持. 3设备维修管理系统的功能 从地铁设备管理业务分析可知,设备维修管理 —. 54.— 系统应包括:设备管理功能模块,预防性维修计划功 能模块,工单管理功能模块,委外维修功能模块,维 修预算功能模块和报表分析功能模块等. 3.1设备管理功能模块 设备管理功能模块是设备维修管理系统的基础 信息模块,包括位置管理,设备分类,维修工作组以 及设备台账等.地铁设备一般分布在几十km甚至 几百km沿线的不同车站及隧道(高架)内,必须清 楚地定义设备的位置,才能对设备进行更好的管理. 为了方便维修管理和报表分析,可将具有相同特性 的设备分类,如将AFC设备分为闸机,自动增值机, 自动售票机,半自动售票机,发卡机,系统软件等. 维修工作组是指具体从事设备维修的工作组,一个 工作组负责一定数量设备的维护,维修工作.在设 备中定义维修工作组,该设备的所有工单将自动分 配给其工作组.设备移交给运营部门后,设备的相 关信息需录入系统,形成设备台账,以便管理和安排 维修工作. 设备根据其父子结构可进行组装,形成设备树: 列车一车厢一转向架一轮对一车轮,如图3所示. 设备树可以方便地定位设备,直观了解设备组成情 况.仪表读数可根据设备树由父设备传递给子设 备,子设备的维修成本也可以累计到父设备.子设 备可以从其父设备上拆卸下来维修,维修后也可再 安装到其他父设备上去. 3.2预防性维修计划功能模块 在地铁中,最常用的仪表读数为列车的每日行 车里程,由列车中抄录的行车里程通过系统接口上 传到设备维修管理系统中.仪表读数可以根据定义 的设备结构,由父设备自动传递到子设备.如图4 所示,列车001的行走里程可以传递给其子设备车 厢A101,车厢A104;车厢A104获得的行走里程数 据可以再传递给其子设备转向架01和转向架02. 仪表读数一级级传递给所有子设备,子设备根据获 取仪表读数,生成相应的预防性维修计划. 辄厦交癌?地铁设备维修管理系统及其运营管理功能上海电器技术(2010No.3) 图3设备树 列车 鬻麟 转向转向 架Ol架02 转向 架03 转向 架04 转向 架O5 转向 架06 图4仪表读数的继承关系 转向 架07 转向 架08 — 55一 一口目7_i自鞠 上海电器技术(2010No.3)地铁设备维修管理系统及其运营管理功能?辄?交矗 子设备从父设备拆卸后,再安装到其他设备上, 其原仪表读数保留,且从新父设备继承仪表读数. 如果父设备的仪表读数出现了错误,修正父设备的 仪表读数后,系统将自动修正其所有子设备的仪表 读数. 定制完成预防性维修计划后,系统根据预防性 维修计划参数,自动生成设备的预防性维修计划,并 同时生成人力和物料需求计划.如果是委外维修设 备,系统自动将维修计划分配给承包商,否则系统就 自动分配给相应的工作组.计划人员根据预防性维 修计划,结合实际的可用人力和物料安排分配维修 工作,生成预防性维修工单. 3.3工单管理功能模块 根据维修工作性质,工单可分为预防性维修工 单,故障维修工单以及非维修工单.预防性维修工 单是根据设备预防性维修计划,由系统自动产生的. 故障维修工单是当设备发生故障时,由相关人员根 据故障情况手工输入的.如果故障有标准维修模 式,在录人工单时,选择对应的标准工作,自动引用 标准工作中定义的工作步骤,人工需求,物料需求等 信息;工单生成后,由计划员分派给相关维修人员进 行设备检修或故障处理;检修或故障处理完成后,再 把相关的信息录入工单.为了与财务系统接口,在 工单中增加财务会计科目信息,以便把维修成本传 递到财务系统中. 3.4委外维修管理功能模块 在地铁运营设备维修管理中,由于维修成本或 技术等原因,某些设备或某类设备需外包给专业的 承包商进行维修.对于委外维修设备,系统在生成 预防性维修工单时自动分配给承包商,由承包商完 成设备检修.当委外维修设备发生故障,创建工单 时,系统自动将工单分配给委外承包商;承包商完成 维修工作后,填报工单相关信息. 一 56— 3.5维修预算功能模块 在地铁运营管理中,预算是一项非常重要工作, 而维修预算又是运营预算中的重中之重.一个较为 准确的维修预算,能够为维修工作提供强有力的资 金和人力支持,使维修工作能够按计划执行下去. 设备维修管理系统中,维修预算可分为基于维修计 划的预算,基于故障维修的预算以及基于经验的 预算. 3.6报表分析功能模块 根据设备台账,维修计划以及工单信息,系统可 以产生维修成本分析,定期检修遵守程度分析,维修 实际费用和预算差异分析,外包维修工作有效性分 析,设备故障率等各类报表,供维修管理人员分析, 改进维修工作. 4结语 基于有线和无线局域网的地铁设备的计算机维 修管理系统,采用了维修决策建模和优化技术,维修 过程建模和优化技术,故障诊断和故障预测技术,备 件采购决策模型,能在较大程度上改进城市地铁交 通系统的设备管理水平,提高维修质量,降低维修费 用,是城市地铁交通系统运行和维修管理的必然 趋势. 参考文献 [1]刘伯鸿.浅谈地铁设备维修管理[J].现代城市轨道交 通,2009(3):65—66. 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