高鐵故障數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用

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摘要：本文立足于當(dāng)前高鐵信息化建設(shè)的背景，研究了基于故障字典的故障管理體系，探討了故障管理信息化的重要性以及故障字典收集的說明，在此基礎(chǔ)上分析了高鐵故障數(shù)據(jù)庫的建立與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：故障體系；故障字典；信息化

1信息化背景

隨著產(chǎn)品維修技術(shù)、信息技術(shù)、智能產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展和成熟，全生命周期管理理論與管理實(shí)踐已成為世界范圍內(nèi)許多先進(jìn)行業(yè)研究的重點(diǎn)和未來戰(zhàn)略發(fā)展方向。國內(nèi)外的飛機(jī)、鐵路、發(fā)動(dòng)機(jī)等企業(yè)已進(jìn)行了積極的探索，并實(shí)現(xiàn)了成熟應(yīng)用。與此同時(shí)，國家高鐵事業(yè)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段，高鐵車輛的可靠性和安全性已成為保障高鐵網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營的重要因素。作為產(chǎn)品和相關(guān)運(yùn)維服務(wù)的提供者，產(chǎn)品檢修服務(wù)管理體系正面臨著從制造型向“制造+服務(wù)”型企業(yè)轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)粗放式管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變，為支持企業(yè)轉(zhuǎn)型，更好的服務(wù)于客戶，同時(shí)支持產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)改進(jìn)優(yōu)化，建立產(chǎn)品故障管理體系并通過信息化固化勢在必行。

2建立基于故障字典的故障管理體系

2.1故障管理需求分析

原來故障的記錄主要依賴于檢修人員的描述，同一個(gè)故障可能存在不同的描述，故障的記錄和維修經(jīng)驗(yàn)的積累屬于維修人員的個(gè)人行為且多為紙質(zhì)版記錄，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，很多維修經(jīng)驗(yàn)無法傳遞給更多的遇到同樣故障的維修人員。故障描述的顆粒度較粗，沒有細(xì)化到最小可維修單元，無法進(jìn)行更細(xì)維度的數(shù)據(jù)采集和分析。僅有分類管理、原因的記錄依然依賴于文字描述，這會(huì)給未來故障數(shù)據(jù)提取、整理、分析帶來困難。這種零散化的、非標(biāo)準(zhǔn)化的故障記錄，無法為后期的列車可靠性分析提供有用的數(shù)據(jù)。基于這種故障管理的現(xiàn)狀，建立了一套面向可靠性分析和LCC成本分析的故障管理體系。其中故障字典是故障記錄和故障分析的基礎(chǔ)，是列車故障的知識(shí)庫，指以系統(tǒng)分類為基礎(chǔ)，依據(jù)故障處理的操作流程用結(jié)構(gòu)化語言總結(jié)記錄列車在檢修、運(yùn)用及零部件委外給供應(yīng)商維修中發(fā)生的故障，用于規(guī)范和關(guān)聯(lián)故障處理的相關(guān)維修活動(dòng)，在故障發(fā)生時(shí)通過故障字典快速指導(dǎo)定位故障并找到故障解決方案。

2.2故障管理具體實(shí)現(xiàn)概述

故障單是故障記錄的載體，通過故障字典和故障單的有效結(jié)合，（1）可以直接制作維修工單和維修計(jì)劃，提高故障處理效率；（2）便于知識(shí)的累積和傳播，對(duì)于維修過程中發(fā)現(xiàn)的新故障以及新的故障處理方案，可以通過故障字典的增補(bǔ)進(jìn)行累計(jì)并且便于所有維修人員查閱；（3）與列車構(gòu)型管理配合，形成完整的精確到每個(gè)部件每種故障的故障體系，詳細(xì)記錄每一個(gè)設(shè)備下各種故障的發(fā)生情況；（4）便于進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)和故障分析，將故障記錄規(guī)范化是進(jìn)行可靠性分析的前提，有助于改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。（5）通過記錄的結(jié)構(gòu)化的故障數(shù)據(jù)可以傳遞給RAMS系統(tǒng)，并根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進(jìn)行LCC分析及敏度分析，將LCC成本分析貫穿到產(chǎn)品全壽命周期的各個(gè)階段，在保證安全的情況下，提出合理維修優(yōu)化意見，最大程度的體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

3故障管理信息化

3.1搭建故障樹

目標(biāo)：支持故障提報(bào)及故障的統(tǒng)計(jì)分析原則：以產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)分類維度進(jìn)行展開，細(xì)分到需要統(tǒng)計(jì)故障的最小可維修單元（包括供應(yīng)商的最小可維修單元），不區(qū)分輛，不區(qū)分位置信息，除了“輛”節(jié)點(diǎn)，每個(gè)構(gòu)型位置節(jié)點(diǎn)均與一個(gè)故障樹節(jié)點(diǎn)（系統(tǒng)分類）關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)：客戶化開發(fā)，結(jié)合管理需要，建立后臺(tái)表存儲(chǔ)故障樹結(jié)構(gòu)，并支持?jǐn)U展及前臺(tái)查看展示。

3.2故障字典&故障單

故障單是故障字典的數(shù)據(jù)源；通過終端業(yè)務(wù)部門故障單錄入進(jìn)而管理故障原因分析及最終解決方案，是故障管理的重要載體；故障單包含故障字典所需的所有字段；目標(biāo)：分層級(jí)對(duì)故障進(jìn)行細(xì)分及固化原則：分層級(jí)進(jìn)行故障故障字典建立：（1）故障對(duì)象；（2）故障現(xiàn)象；（3）故障原因；（4）解決方案實(shí)現(xiàn)：客戶化開發(fā)構(gòu)建故障字典，同時(shí)支持PC端及移動(dòng)應(yīng)用端使用，單獨(dú)存儲(chǔ)管理故障對(duì)象、故障現(xiàn)象、故障原因、解決方案的同時(shí)，建立四者間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠通過任意維度自動(dòng)查詢帶出其它三個(gè)維度，供售后人員快速排查解決故障；基于系統(tǒng)大部件分類展開而形成的故障樹的葉節(jié)點(diǎn)，故障統(tǒng)計(jì)的最小單位。是故障統(tǒng)計(jì)的載體。故障分類不區(qū)分車型；對(duì)故障現(xiàn)象及故障原因、解決方案的標(biāo)準(zhǔn)化描述，如圖1所示。

4故障字典收集說明

4.1故障對(duì)象

（1）搭建故障樹應(yīng)細(xì)化到滿足技術(shù)中心故障統(tǒng)計(jì)分析的需求，最細(xì)可細(xì)化至供應(yīng)商級(jí)的最小可維修單元。（2）考慮將多種具有相似性的車型，匯總，生成公用的故障樹。減少維護(hù)的工作量。增強(qiáng)故障數(shù)據(jù)的共享。（3）考慮維修時(shí)故障記錄的便捷性：從方便定義故障、查找設(shè)備的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2故障現(xiàn)象

（1）每一個(gè)故障現(xiàn)象關(guān)聯(lián)在唯一的故障對(duì)象上。同一個(gè)故障對(duì)象可有多個(gè)故障現(xiàn)象。（2）故障現(xiàn)象的描述盡量簡潔、易于理解。（3）同一種故障現(xiàn)象用同一種語言描述。（4）每個(gè)故障現(xiàn)象對(duì)應(yīng)有一個(gè)故障現(xiàn)象分類。

4.3故障原因

（1）故障原因與故障現(xiàn)象是多對(duì)多的關(guān)系。即：一個(gè)故障現(xiàn)象會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)故障原因；一個(gè)故障原因也會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)故障現(xiàn)象。（2）故障原因的描述盡量簡潔、易于理解。（3）同一種故障原因用同一種語言描述。

4.4故障解決措施

（1）基于業(yè)務(wù)部門的要求，解決措施的描述需要使用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)描述具體工序。這種詳細(xì)描述的好處是故障單上信息較完整，可以直接轉(zhuǎn)換成檢修通知單/工單。（2）解決措施是針對(duì)具體的故障對(duì)象、故障現(xiàn)象、故障原因而言的。即使同一個(gè)故障對(duì)象-現(xiàn)象-原因仍然可以有多個(gè)解決措施。（3）對(duì)于具體故障現(xiàn)象和故障原因，可對(duì)維修步驟進(jìn)行詳細(xì)描述，并關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)工藝代碼，可以以附件的形式上傳作業(yè)指導(dǎo)書。

5故障字典業(yè)務(wù)場景

故障字典的維護(hù)是一個(gè)長期的工作，隨著業(yè)務(wù)的不斷進(jìn)行，故障字典也應(yīng)動(dòng)態(tài)更新。因新業(yè)務(wù)需求而帶來的故障字典維護(hù)需求：例如新的車型上線運(yùn)行、新的指導(dǎo)文件或標(biāo)準(zhǔn)的下發(fā)；或者按照公司要求有了新的分析標(biāo)準(zhǔn)需要新增故障字典；這種情況發(fā)生的頻率較低，一旦發(fā)生則數(shù)據(jù)量較大；

5.1故障字典新增的業(yè)務(wù)場景包括：

（1）首次出現(xiàn)的廠外故障不在故障字典中，需要補(bǔ)充故障字典：（需要分為2種情況）情況1：經(jīng)過檢修通知單的處理方案：故障提交到廠內(nèi)，廠內(nèi)分析后給出技術(shù)通知，技術(shù)工程部在錄入檢修通知單的時(shí)候同時(shí)寫入正確的故障字典信息，并勾選自動(dòng)生成故障字典。情況2；沒經(jīng)過檢修通知單出的處理方案：故障提交到廠內(nèi)，廠內(nèi)分析后給出了專家結(jié)論等，但沒有下技術(shù)通知，這種情況下需要人工維護(hù)故障字典。（2）廠內(nèi)故障：技術(shù)工程部在做檢修通知單的同時(shí)自動(dòng)添加至故障字典。（3）特殊情況：廠外提故障，服務(wù)站實(shí)際上可以處理，但是由于期初故障字典數(shù)據(jù)收集不全，沒有涵蓋這部分內(nèi)容。這部分需要人工維護(hù)。隨著業(yè)務(wù)進(jìn)行，故障字典不能滿足現(xiàn)行業(yè)務(wù)，需要增補(bǔ)、刪除或調(diào)整，例如：原有的故障字典沒能完全覆蓋所有故障現(xiàn)象，需要將運(yùn)用過程中新發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象予以總結(jié)、提煉，從而完善故障字典；或者原有故障字典某一局部的分析粒度過粗/細(xì)，需要予以調(diào)整；或者老問題有了新的解決方案。這種情況發(fā)生的頻率較高，但隨著故障字典的逐步完善，新產(chǎn)生的需要調(diào)整的地方會(huì)越來越少。故障字典更新/失效的業(yè)務(wù)場景包括：（1）需要修改故障字典內(nèi)容；（2）需要失效故障字典；（3）故障字典某一局部的分析粒度過粗/細(xì)，需要予以調(diào)整；（4）現(xiàn)有故障字典描述不夠準(zhǔn)確，或使用的描述方式不再符合規(guī)范，需要予以調(diào)整；（5）老問題有了新解決方案，并且老問題失效。

6故障字典作用

如表1所示。

7故障字典應(yīng)用實(shí)現(xiàn)概述

（1）采用移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)售后服務(wù)中的故障處理、技術(shù)資料查閱、服務(wù)工單派發(fā)與報(bào)工等結(jié)合故障模擬診斷和專家智能系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷。（2）采用移動(dòng)終端技術(shù)的應(yīng)用，快速查找技術(shù)文檔或數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)告、工單執(zhí)行、履歷收集等無紙化記錄，提高了現(xiàn)場作業(yè)效率和水平（3）通過與其他大型業(yè)務(wù)系統(tǒng)（PDM、ERP、MES、QMS）進(jìn)行了信息化集成，實(shí)現(xiàn)了故障信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞，消除了信息孤島。（4）建立了完善的故障字典（包括故障對(duì)象、故障模式、故障原因、故障解決方案）和故障提報(bào)、處理流程，用于規(guī)范和關(guān)聯(lián)故障處理的相關(guān)維修活動(dòng)。（5）進(jìn)一步完善各車型（包括歷史車型和小批量車）故障字典數(shù)據(jù)，故障利用率大幅度提高。通過故障字典的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了診斷工程師故障處置作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，大大降低對(duì)現(xiàn)場檢修服務(wù)人員技能水平的要求。

8故障庫信息化價(jià)值總結(jié)

建立故障代碼體系，規(guī)范故障處理流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)用故障的快速響應(yīng)，縮短處理時(shí)間，提高維修效率。同時(shí)，積累故障數(shù)據(jù)庫，為產(chǎn)品可靠性分析、設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化改進(jìn)提供了重要數(shù)據(jù)來源。故障庫已成為公司設(shè)計(jì)部門進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化改進(jìn)、售后服務(wù)部門診斷處理故障的重要數(shù)據(jù)來源；同時(shí)為列車全生命周期成本（LCC）管理提供精確的數(shù)據(jù)支撐。獲得主要經(jīng)濟(jì)效益如下：（1）動(dòng)車組百萬公里故障率同比下降33%；（2）故障診斷及處理效率同比提升20%；（3）后列均服務(wù)人數(shù)降低24%；（4）減少高級(jí)修停工時(shí)間、待料時(shí)間，降低大量的管理成本。

9未來展望

進(jìn)一步打通主機(jī)廠與供應(yīng)商、客戶的上下游數(shù)據(jù)鏈，供應(yīng)商委外修故障管理，完善部件故障庫，有效支撐了公司檢修服務(wù)業(yè)務(wù)的精細(xì)化管理，保障產(chǎn)品運(yùn)用安全。

作者：何彬 馮巍 蔣帥 單位：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司