高鐵故障數(shù)據(jù)庫建立及應用
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摘要：本文立足于當前高鐵信息化建設的背景，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，在此基礎上分析了高鐵故障數(shù)據(jù)庫的建立與應用。
關鍵詞：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、信息技術、智能產(chǎn)品技術的發(fā)展和成熟，全生命周期管理理論與管理實踐已成為世界范圍內(nèi)許多先進行業(yè)研究的重點和未來戰(zhàn)略發(fā)展方向。國內(nèi)外的飛機、鐵路、發(fā)動機等企業(yè)已進行了積極的探索，并實現(xiàn)了成熟應用。與此同時，國家高鐵事業(yè)進入穩(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)絡正常運營的重要因素。作為產(chǎn)品和相關運維服務的提供者，產(chǎn)品檢修服務管理體系正面臨著從制造型向“制造+服務”型企業(yè)轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)粗放式管理向精細化管理轉(zhuǎn)變，為支持企業(yè)轉(zhuǎn)型，更好的服務于客戶，同時支持產(chǎn)品研發(fā)設計改進優(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，同一個故障可能存在不同的描述，故障的記錄和維修經(jīng)驗的積累屬于維修人員的個人行為且多為紙質(zhì)版記錄，既費時又費力，很多維修經(jīng)驗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，沒有細化到最小可維修單元，無法進行更細維度的數(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、非標準化的故障記錄，無法為后期的列車可靠性分析提供有用的數(shù)據(jù)?；谶@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，是列車故障的知識庫，指以系統(tǒng)分類為基礎，依據(jù)故障處理的操作流程用結(jié)構化語言總結(jié)記錄列車在檢修、運用及零部件委外給供應商維修中發(fā)生的故障，用于規(guī)范和關聯(lián)故障處理的相關維修活動，在故障發(fā)生時通過故障字典快速指導定位故障并找到故障解決方案。
2.2故障管理具體實現(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劃，提高故障處理效率；（2）便于知識的累積和傳播，對于維修過程中發(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進行累計并且便于所有維修人員查閱；（3）與列車構型管理配合，形成完整的精確到每個部件每種故障的故障體系，詳細記錄每一個設備下各種故障的發(fā)生情況；（4）便于進行故障統(tǒng)計和故障分析，將故障記錄規(guī)范化是進行可靠性分析的前提，有助于改進產(chǎn)品的設計和制造技術，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)構數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進行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)濟效益。
3故障管理信息化
3.1搭建故障樹
目標：支持故障提報及故障的統(tǒng)計分析原則：以產(chǎn)品設計系統(tǒng)分類維度進行展開，細分到需要統(tǒng)計故障的最小可維修單元（包括供應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，每個構型位置節(jié)點均與一個故障樹節(jié)點（系統(tǒng)分類）關聯(lián)。實現(xiàn)：客戶化開發(fā)，結(jié)合管理需要，建立后臺表存儲故障樹結(jié)構，并支持擴展及前臺查看展示。
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)務部門故障單錄入進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：分層級對故障進行細分及固化原則：分層級進行故障故障字典建立：（1）故障對象；（2）故障現(xiàn)象；（3）故障原因；（4）解決方案實現(xiàn)：客戶化開發(fā)構建故障字典，同時支持PC端及移動應用端使用，單獨存儲管理故障對象、故障現(xiàn)象、故障原因、解決方案的同時，建立四者間的關聯(lián)關系，能夠通過任意維度自動查詢帶出其它三個維度，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，故障統(tǒng)計的最小單位。是故障統(tǒng)計的載體。故障分類不區(qū)分車型；對故障現(xiàn)象及故障原因、解決方案的標準化描述，如圖1所示。
4故障字典收集說明
4.1故障對象
（1）搭建故障樹應細化到滿足技術中心故障統(tǒng)計分析的需求，最細可細化至供應商級的最小可維修單元。（2）考慮將多種具有相似性的車型，匯總，生成公用的故障樹。減少維護的工作量。增強故障數(shù)據(jù)的共享。（3）考慮維修時故障記錄的便捷性：從方便定義故障、查找設備的角度進行設計。
4.2故障現(xiàn)象
（1）每一個故障現(xiàn)象關聯(lián)在唯一的故障對象上。同一個故障對象可有多個故障現(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）每個故障現(xiàn)象對應有一個故障現(xiàn)象分類。
4.3故障原因
（1）故障原因與故障現(xiàn)象是多對多的關系。即：一個故障現(xiàn)象會對應多個故障原因；一個故障原因也會對應多個故障現(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)務部門的要求，解決措施的描述需要使用結(jié)構化數(shù)據(jù)描述具體工序。這種詳細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）解決措施是針對具體的故障對象、故障現(xiàn)象、故障原因而言的。即使同一個故障對象-現(xiàn)象-原因仍然可以有多個解決措施。（3）對于具體故障現(xiàn)象和故障原因，可對維修步驟進行詳細描述，并關聯(lián)標準工藝代碼，可以以附件的形式上傳作業(yè)指導書。
5故障字典業(yè)務場景
故障字典的維護是一個長期的工作，隨著業(yè)務的不斷進行，故障字典也應動態(tài)更新。因新業(yè)務需求而帶來的故障字典維護需求：例如新的車型上線運行、新的指導文件或標準的下發(fā)；或者按照公司要求有了新的分析標準需要新增故障字典；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)分析后給出技術通知，技術工程部在錄入檢修通知單的時候同時寫入正確的故障字典信息，并勾選自動生成故障字典。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，但沒有下技術通知，這種情況下需要人工維護故障字典。（2）廠內(nèi)故障：技術工程部在做檢修通知單的同時自動添加至故障字典。（3）特殊情況：廠外提故障，服務站實際上可以處理，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。隨著業(yè)務進行，故障字典不能滿足現(xiàn)行業(yè)務，需要增補、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，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)整的地方會越來越少。故障字典更新/失效的業(yè)務場景包括：（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，需要予以調(diào)整；（4）現(xiàn)有故障字典描述不夠準確，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故障字典應用實現(xiàn)概述
（1）采用移動應用技術，實現(xiàn)售后服務中的故障處理、技術資料查閱、服務工單派發(fā)與報工等結(jié)合故障模擬診斷和專家智能系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)遠程故障診斷。（2）采用移動終端技術的應用，快速查找技術文檔或數(shù)據(jù)，實現(xiàn)故障報告、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)務系統(tǒng)（PDM、ERP、MES、QMS）進行了信息化集成，實現(xiàn)了故障信息數(shù)據(jù)的實時傳遞，消除了信息孤島。（4）建立了完善的故障字典（包括故障對象、故障模式、故障原因、故障解決方案）和故障提報、處理流程，用于規(guī)范和關聯(lián)故障處理的相關維修活動。（5）進一步完善各車型（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。通過故障字典的設置，實現(xiàn)了診斷工程師故障處置作業(yè)的標準化，大大降低對現(xiàn)場檢修服務人員技能水平的要求。
8故障庫信息化價值總結(jié)
建立故障代碼體系，規(guī)范故障處理流程，實現(xiàn)對車輛運用故障的快速響應，縮短處理時間，提高維修效率。同時，積累故障數(shù)據(jù)庫，為產(chǎn)品可靠性分析、設計和工藝優(yōu)化改進提供了重要數(shù)據(jù)來源。故障庫已成為公司設計部門進行產(chǎn)品優(yōu)化改進、售后服務部門診斷處理故障的重要數(shù)據(jù)來源；同時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)濟效益如下：（1）動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）后列均服務人數(shù)降低24%；（4）減少高級修停工時間、待料時間，降低大量的管理成本。
9未來展望
進一步打通主機廠與供應商、客戶的上下游數(shù)據(jù)鏈，供應商委外修故障管理，完善部件故障庫，有效支撐了公司檢修服務業(yè)務的精細化管理，保障產(chǎn)品運用安全。
作者：何彬 馮巍 蔣帥 單位：中車青島四方機車車輛股份有限公司