數(shù)字化賦能下地鐵車輛架大修計劃管理系統(tǒng)集成設(shè)計與運行研究

近年來，關(guān)于地鐵車輛架大修計劃的數(shù)字化管理問題，國內(nèi)外已有部分研究與實踐探索。在國外，以德國、法國、日本等城市軌道交通系統(tǒng)為代表，其運維體系普遍具有較高的信息化程度。德國柏林地鐵將維修管理系統(tǒng)與列車運行調(diào)度平臺深度集成，通過工序節(jié)點智能編排與工期可視化控制，實現(xiàn)了運維協(xié)同的最優(yōu)化管理。

一、地鐵車輛架大修計劃管理存在的主要問題

（一）計劃制定缺乏實時數(shù)據(jù)支撐

地鐵車輛架大修計劃的編制通常依賴維修周期、里程統(tǒng)計與人工經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)估，存在明顯的滯后性和不確定性。在日常運營過程中，車輛的使用狀態(tài)、載荷波動、線路運行環(huán)境等動態(tài)信息并未被實時接入計劃制定流程，導(dǎo)致維修計劃與實際狀態(tài)脫節(jié)。一旦出現(xiàn)突發(fā)臨修需求或運行參數(shù)異常，原有計劃很難及時調(diào)整，造成資源調(diào)配被動，嚴(yán)重時甚至影響列車安全運營。

（二）架大修周期安排不夠精準(zhǔn)高效

目前多數(shù)城市軌道交通企業(yè)采用固定周期制進(jìn)行架大修安排，缺乏針對性判斷機(jī)制。部分車輛可能尚未達(dá)到真實維修閾值即被送修，造成資源浪費；而部分高強(qiáng)度運行車輛未及時納入修程，又可能埋下安全隱患。此外，車間資源配置、人員排班與維修物資調(diào)撥多依賴靜態(tài)計劃，缺乏基于負(fù)載與風(fēng)險的動態(tài)協(xié)調(diào)能力，難以應(yīng)對突發(fā)變動和高峰排修壓力，整體維修效率受到制約[1]。

（三）信息流轉(zhuǎn)斷層影響協(xié)同決策

架大修計劃的形成與執(zhí)行往往涉及多個部門，如運營調(diào)度、設(shè)備維護(hù)、物資采購、人力資源等，但目前各單位之間的信息系統(tǒng)互聯(lián)程度低、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，缺乏統(tǒng)一平臺支撐。工作流程中頻繁出現(xiàn)人工填報、信息重錄等現(xiàn)象，不僅增加了溝通成本，也造成計劃偏差、物資錯配等問題。計劃管理難以形成“閉環(huán)”，執(zhí)行力與協(xié)調(diào)性不足，決策層面也缺乏實時的全局感知基礎(chǔ)。

（四）缺乏統(tǒng)一平臺支撐全過程監(jiān)管

在架大修計劃從制定到落地的全過程中，企業(yè)普遍缺乏一套統(tǒng)一的數(shù)字化監(jiān)管平臺來進(jìn)行進(jìn)度跟蹤、資源協(xié)調(diào)和結(jié)果反饋。計劃一旦發(fā)布，下游執(zhí)行過程中的工期延誤、作業(yè)偏差等信息無法高效上報與處理，造成管理部門響應(yīng)滯后，問題積壓，甚至引發(fā)連鎖性計劃紊亂。此外，當(dāng)前缺乏對歷史維修數(shù)據(jù)的系統(tǒng)歸檔與分析，經(jīng)驗難以沉淀復(fù)用，進(jìn)一步削弱了計劃優(yōu)化與質(zhì)量評估能力。

二、數(shù)字化集成的架大修計劃管理系統(tǒng)集成設(shè)計

（一）搭建多源數(shù)據(jù)融合平臺

地鐵車輛架大修計劃的合理制定，首先依賴于對車輛運行狀態(tài)、歷史維修記錄、臨修需求、資源供給等多源數(shù)據(jù)的全面掌握。為此，系統(tǒng)需構(gòu)建一個多源數(shù)據(jù)融合平臺，集成來自車輛監(jiān)控系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)（EAM）、人力資源平臺、物資供應(yīng)平臺等的數(shù)據(jù)通道，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)橫向數(shù)據(jù)互通與縱向數(shù)據(jù)打通[3]。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)清洗與結(jié)構(gòu)化處理機(jī)制，系統(tǒng)可將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可分析的標(biāo)準(zhǔn)格式，并以車輛為單位建立數(shù)據(jù)檔案，實現(xiàn)車輛狀態(tài)全生命周期追蹤。同時該平臺還須具備實時更新能力，確保計劃制定時所依托的數(shù)據(jù)具有時效性與準(zhǔn)確性，為后續(xù)的智能分析與計劃生成提供堅實基礎(chǔ)[2]。

（二）建立地鐵車輛架大修標(biāo)準(zhǔn)模型庫

為了實現(xiàn)架大修計劃的科學(xué)化與智能編排，系統(tǒng)需構(gòu)建一套標(biāo)準(zhǔn)化的架大修模型庫，對不同車型、不同修程的維修需求進(jìn)行模塊化拆解與量化表達(dá)（如圖1所示）。該模型庫以車輛維修技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合歷史工單數(shù)據(jù)與專家經(jīng)驗，提煉出維修工序、作業(yè)時長、工位要求、關(guān)鍵資源與技術(shù)條件等關(guān)鍵指標(biāo)，并按維修級別、車型結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)部件建立分類編碼體系，形成可復(fù)用、可推演的結(jié)構(gòu)化模型資源庫[4]。

圖1?地鐵車輛架大修標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)建流程圖

以B型車輛架修為例，可劃分出包括“轉(zhuǎn)向架拆解”“電纜檢查”“受電弓更換”“車輛動態(tài)試驗”等共計N個標(biāo)準(zhǔn)工序，每一道工序配置對應(yīng)的資源需求項（人、工時、備件、工位）、預(yù)計作業(yè)時長及風(fēng)險等級，實現(xiàn)維修任務(wù)的顆?；磉_(dá)。

同時，系統(tǒng)通過設(shè)置“資源權(quán)重參數(shù)”和“風(fēng)險調(diào)整因子”，可對模型中的關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級評估。具體計算可參考以下加權(quán)表達(dá)式：

作業(yè)復(fù)雜度指數(shù)（CI）=Σ(αi×indicatori)

其中，αi表示第i項指標(biāo)的權(quán)重（如人員數(shù)、預(yù)計工時、作業(yè)風(fēng)險等），indicatori 表示該指標(biāo)對應(yīng)的量化值。該指數(shù)可用于計劃編排引擎中，實現(xiàn)任務(wù)優(yōu)先級排序與工期沖突調(diào)解。

（三）構(gòu)建維修資源配置數(shù)據(jù)庫

為確保架大修方案的可行性，需要建成涵蓋人員、工位和備件三大方面的維修資源配置數(shù)據(jù)庫[5]。人員方面包括技術(shù)工人種類、證件資質(zhì)、工作空閑期、熟練程度等級等。工位方面要記錄所能從事任務(wù)的類別、設(shè)備配置情況、體積大小等。備件方面要列出備品備件庫存數(shù)量、采購日期、與作業(yè)的任務(wù)相關(guān)性等。所有資源都要有一個獨特的號碼和關(guān)鍵字符號標(biāo)簽用來搜索并匹配。數(shù)據(jù)庫支持動態(tài)刷新機(jī)制，當(dāng)資源狀態(tài)發(fā)生變化（如人員的倒班、物品的進(jìn)出），整個數(shù)據(jù)庫內(nèi)的相關(guān)記錄將會自動更新，使計劃制訂和實施時刻保持實時準(zhǔn)確，提供高效的故障服務(wù)和方案實施準(zhǔn)確率[3]。

（四）實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計劃智能編排

在實際的計劃生成過程中，系統(tǒng)生成的計劃需求對模擬修復(fù)作業(yè)的布置流程，結(jié)合維修作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)程序和資源池對工作進(jìn)行匹配和優(yōu)化。類似項目管理中的風(fēng)險預(yù)估機(jī)制，在制定架大修計劃前，需要考慮可利用的資源、任務(wù)間的沖突以及裝備的負(fù)載等情況，來選擇主要路徑和可能存在的沖突源。為了保證合理高效的順序安排以及動態(tài)可修改工作清單的生成，系統(tǒng)在制定計劃時，就要充分考慮四大要素：資源可用性、工序依賴性、時間窗口與優(yōu)先級評估。這些分析元素是計劃智能排序的基礎(chǔ)，可以有效地識別資源約束、任務(wù)沖突以及實施風(fēng)險。然后編排引擎使用不同的目標(biāo)優(yōu)化算法，結(jié)合實際狀態(tài)的變化信息來制定執(zhí)行階段的工作優(yōu)先排序和動態(tài)可修改工作清單。同時系統(tǒng)也融入了PDAP模式，即以維修計劃為目標(biāo)，基于實時數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，主動調(diào)整排程路線，并通過執(zhí)行反饋來不斷優(yōu)化效率，實現(xiàn)循環(huán)派工和智能更新[4]。

（五）自動生成可視化架大修計劃清單

在完成任務(wù)匹配與計劃編排后，系統(tǒng)可基于作業(yè)模型與資源調(diào)度結(jié)果，自動生成結(jié)構(gòu)化的架大修計劃清單，并通過可視化平臺進(jìn)行展示。計劃清單可按線路、車型、維修級別、時段等維度生成短期計劃與中長期計劃兩個版本，管理者可根據(jù)實際需求選取匹配方案。對于運營波動較大的線路，系統(tǒng)支持實時刷新，動態(tài)調(diào)整排程節(jié)點，并通過顏色標(biāo)識、甘特圖等方式清晰呈現(xiàn)任務(wù)進(jìn)度、資源負(fù)荷與潛在沖突點。若運維人員對計劃排布有特定偏好或業(yè)務(wù)限制，也可手動干預(yù)局部計劃，系統(tǒng)會同步評估其影響，并提供優(yōu)化建議。可視化計劃不僅提升了調(diào)度透明度，也強(qiáng)化了執(zhí)行的可控性與計劃協(xié)同效率。

（六）開展全過程任務(wù)分解與調(diào)度

在地鐵車輛架大修生產(chǎn)計劃管理中，系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)工序模型和資源配置，對每輛車的作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行模塊化劃分，形成包含工藝路徑、作業(yè)時長、人員安排及物資使用的工序包。調(diào)度環(huán)節(jié)不再依賴人工經(jīng)驗，而是由系統(tǒng)依據(jù)資源占用狀態(tài)、維修工位負(fù)荷和人員可用時間進(jìn)行自動匹配，并優(yōu)先排列關(guān)鍵路徑工序，合理安排并行與串行作業(yè)節(jié)奏。全過程中，系統(tǒng)支持任務(wù)狀態(tài)實時更新，并與進(jìn)度節(jié)點聯(lián)動形成“動態(tài)工期預(yù)測”。一旦某節(jié)點發(fā)生延誤，系統(tǒng)將自動重排任務(wù)流、重新分配資源，并生成沖突提示，確保整體計劃在可控范圍內(nèi)推進(jìn)。該機(jī)制極大提升了臨修工作的節(jié)奏感、緊湊度和響應(yīng)效率[5]。

（七） 實施動態(tài)監(jiān)控與閉環(huán)管理

架大修計劃的可執(zhí)行性不僅取決于前期編排質(zhì)量，更有賴于全過程中的動態(tài)監(jiān)控與反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。系統(tǒng)可從三個維度實現(xiàn)閉環(huán)管理：節(jié)點感知、過程追蹤和結(jié)果反饋。

1.節(jié)點感知：系統(tǒng)對各關(guān)鍵工序設(shè)置時間閾值與狀態(tài)節(jié)點，通過任務(wù)調(diào)度模塊實時監(jiān)控工序是否按計劃啟動和結(jié)束。優(yōu)點是響應(yīng)快，可實時預(yù)警；但需依賴車間作業(yè)終端數(shù)據(jù)完整接入。

2.過程追蹤：通過移動工單、人員簽到、物料出入庫等數(shù)據(jù)流實現(xiàn)作業(yè)流程數(shù)字化映射，并自動生成施工日志。優(yōu)點是數(shù)據(jù)連續(xù)性強(qiáng)；不足在于一線人員數(shù)據(jù)填報習(xí)慣需培養(yǎng)。

3.結(jié)果反饋：作業(yè)完成后，系統(tǒng)自動比對計劃與實際執(zhí)行偏差，生成進(jìn)度偏差圖、資源占用分析報告，并輸出執(zhí)行績效指標(biāo)，供后續(xù)優(yōu)化計劃模型使用。優(yōu)點是形成反饋閉環(huán)；但需中后臺具備數(shù)據(jù)處理與解讀能力。

三、數(shù)字化系統(tǒng)的延伸應(yīng)用與價值拓展

（一）促進(jìn)維修資源統(tǒng)籌配置與效率提升

數(shù)字化系統(tǒng)上線后最直接的成效之一，體現(xiàn)在維修資源的統(tǒng)籌配置與調(diào)配效率的顯著提升。以S市地鐵公司為例，自2023年上線架大修計劃集成管理平臺后，通過人員工時、工位排程與物資庫存三項數(shù)據(jù)的打通，實現(xiàn)了維修資源的集中調(diào)配。以車輛架修周期為基準(zhǔn)，系統(tǒng)自動匹配任務(wù)所需技能工種、工位條件和備件供應(yīng)，并基于歷史作業(yè)數(shù)據(jù)計算平均作業(yè)時長，實現(xiàn)動態(tài)排班。

（二） 賦能運維一體化與計劃協(xié)同聯(lián)動

架大修計劃系統(tǒng)的建設(shè)不僅解決了維修任務(wù)的內(nèi)部排布問題，更在實際運行中推動了運維體系的縱向聯(lián)動與橫向協(xié)同。以H軌道公司為例，在2022年完成架大修管理平臺與運營調(diào)度系統(tǒng)的接口整合后，計劃信息可同步至列車運行圖調(diào)整平臺，實現(xiàn)運行安排與維修節(jié)點的前置對接。

四、結(jié)語

綜上所述，地鐵車輛架大修計劃管理的數(shù)智化轉(zhuǎn)型，不僅是提升維修效率與執(zhí)行力的管理需求，更是城市軌道交通系統(tǒng)適應(yīng)高密度運營與精細(xì)化管控的戰(zhàn)略選擇。架大修計劃的科學(xué)編排、資源的統(tǒng)籌配置、執(zhí)行過程的動態(tài)調(diào)度與績效反饋機(jī)制，必須依托統(tǒng)一、高效的數(shù)字化集成系統(tǒng)來支撐。同時系統(tǒng)建設(shè)也需緊貼一線運維實際，構(gòu)建“模型驅(qū)動—數(shù)據(jù)賦能—預(yù)警聯(lián)動—反饋閉環(huán)”的運行邏輯，推動從傳統(tǒng)經(jīng)驗管理向平臺智能決策轉(zhuǎn)變。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》http://m.00559.cn/w/kj/32519.html