地铁车辆设备ABC分类研究

于丹丹徐永能李昊真（.南京理工大学自动化学院，南京 008；.青岛理工大学机械学院，青岛 66500）

地铁车辆设备ABC分类研究

于丹丹1徐永能1李昊真2
（1.南京理工大学自动化学院，南京 210018；2.青岛理工大学机械学院，青岛 266500）

利用层次分析法与ABC分类法相结合的方法将地铁车辆设备部件进行分类。选取运营安全性、运营服务性、维修费用和故障率作为准则指标，利用ABC分类法确定设备部件对准则的权重，运用层次分析法计算加权权重，最后根据加权权重对设备部件进行最终的ABC分类。这种方法可以快速将设备部件进行分类，并有效地选出关键设备，提高设备部件在日后的维修及架大修中的维修针对性。

层次分析法；ABC分类；设备部件；地铁车辆

1 引言

帕累托提出来的ABC分类法最早被用在库存仓储管理以及经济学财富分析上。ABC分析方法可以将某些事物或问题通过数理统计的方法进行排序，然后按照一定的规则将其划分为极其重要的、少数的以及一般的多数三部分，后称为ABC分类法。

ABC分类法比较简单，容易实行。结合某些特定的原则把设备进行排序，然后遵从ABC分类法排序，拣选出重点设备及关键设备、普通部件和通用部件。根据最终的分类，可以选出关键设备，为车辆架大修重点设备维修提供依据，对其进行状态监测，做好预防性维修，为优化架大修周期奠定基础。

基于层次分析法的ABC分类的思想是：利用该方法对地铁车辆设备分类时，首先通过计算获取准则层对目标层的权重，然后通过ABC分类的方法针对每一准则将设备部件分类汇总，并将每一准则分类下的ABC类设备部件进行加权，最后整合上述两个权重计算每个设备对目标层的组合权重。再次结合ABC分类法把得到的各设备部件组合权重排序分类，拣选出关键设备部件。

2 地铁车辆设备部件分类

2.1 构建层次模型

附图为某地铁车辆设备部件分类的层次模型，属于三层的单目标层次模型。目标层代表设备部件的关键性，用I表示；准则层代表决定设备部件分类的影响因素，用C表示；方案层代表需要进行分类的相关设备部件，用P表示。根据地铁运营信息反馈及车辆设备部件的实际情况，选取以下4个影响因素进行分析。

C1：运营安全性，判断设备部件关键性的一个重要指标就是该部件对地铁运营安全的影响程度。设备部件的损坏程度影响车辆故障的严重性，以及故障发生后所造成的人员伤亡与经济损失。

C2：运营服务性，地铁车辆设备部件的可靠性是地铁运营可靠性的保障。运营可靠性越高，即运营准点率越高，其社会服务性越好，进而乘客满意度越高，从而体现公共交通的价值。

C3：维修费用，是指设备部件故障检修维修工程中发生的实际费用，即设备维修的人工成本、消耗材料成本等。此维修费用不考虑因设备故障造成的退票、人员伤亡、补偿等直接经济损失和准点率下降等间接经济损失。

C4：故障率，由于不同类型的设备部件发生故障造成的结果不同，所以按故障率分类时不仅要考虑设备部件故障发生的频率还要兼顾其发生的频次。若发生故障直接影响运营安全的设备部件，要以其发生一次故障的概率为判断依据；若发生故障对运营安全影响较小但影响运营服务可靠性的设备部件，应以其发生故障的频次为判断依据。

附图 地铁车辆设备部件分类的层次模型

2.2 权重计算

要获得准则层中各个影响因素对目标层的权重，可以借助表1（标度表）对每两个影响因素进行比较获得，即矩阵A ：A= （aij）4x4（i，j=1，2，3，4）由公式（1）可计算出准则Ci对目标I的权重xi：

表1 标度表

根据式1计算得到每个影响因素对目标层的权重，从而得到权向量x（1）：

由于地铁车辆设备部件过多，方案层对准则层的权重无法通过两两之间的比较来获得，因此采用ABC分类的方法来获取。首先，所有参与分类的设备部件针对每一个影响因素的影响程度由高到低进行排序。然后，设备部件可根据ABC分类法分成三类：影响程度高的前20%为A类设备部件，说明其故障对此影响因素的影响极为重要，影响程度排序在20% ~50%为B类设备部件，说明其故障对此影响因素的影响一般；影响程度排序在最后50%的为C类设备部件，说明其故障对此影响因素的影响较低。继而对针对每个影响因素分类得到的A类、B类、C类三类设备部件给定不同的权重xA，xB，xC。如果有n个设备部件参与分类，那么设备部件对各个影响因素 i 的权向量就是xi（2）。

影响因素运营安全性、运营服务性、维修费用及故障率的ABC分类原则如下：

（1）运营安全性准则C1的ABC分类原则。以因设备部件故障造成的人员伤亡及经济损失作为判断依据，将参与分类的设备部件分类汇总，并按其造成的伤亡程度及经济损失严重性由高到低进行排序。根据ABC分类规则将其分类，前20%的为A类，20% ~ 50%的为B类，剩下50%的为C类。

（2）运营服务型准则C2的ABC分类原则。以因设备部件故障而造成的地铁车辆无法正常运行为判断依据，将要分析的设备部件分类汇总，并按其对运营及车辆运行造成的影响程度的严重性由高到低进行排序。然后根据ABC分类规则将设备部件分类，前20%的为A类，20% ~ 50%的为B类，剩下50%的为C类。

（3）维修费用准则C3的ABC分类原则。以因设备部件维修费用判断依据，将要分析的设备部件分类汇总，并按维修费用由高到低进行排序。再根据ABC分类规则将设备部件分类，前20%的为A类，20% ~ 50%的为B类，剩下50%的为C类。

（4）故障率准则C3的ABC分类原则。以因设备部件故障次数为判断依据，将要分析的设备部件分类汇总，并按故障率由高到低进行排序。然后根据ABC分类规则将设备部件分类，前20%的为A类，20% ~ 50%的为B类，剩下50%的为C类。

2.3 地铁设备部件分类

根据式2和式4可以计算得出每个参与分类的设备关键性的权重θ。将最终计算得到的权重由高到低排序，再进行ABC分类得到关键设备部件。

3 实例

通过调研，选取某地铁运营公司运营车辆的设备部件进行故障统计、设备部件维修费用等基础数据的统计。按照上述基于层次分析法的ABC分类法对其分类。依据实际情况并结合工程师意见，确定相关权重数据。相关调研数据统计见表2。

表2 相关数据统计

为了保证各个影响因素给出权重的客观性，收集该地铁运营公司多个专家、总工程师、维修人员、管控人员以及乘客对4个因素的打分，最终综合确定运营安全性，运营服务性，维修费用，故障率准则的权重分别为：即x（1）=（0.4，0.3，0.2，0.1）T。同时，由该地铁公司相关专家给A、B、C三类进行权重分配，即通过ABC分类得到的A、B、C三类赋以权重5，3，2，即A类=5，B类=3，C类=2。然后根据收集到的原始数据进行相关计算，最后选出关键设备进行架大修关键部件处理。权重分配及判断依据详情表见表3。

根据该地铁运营公司提供的车辆部件相关数据并加以分类、计算，确定该地铁公司轨道交通车辆设备部件分类结果见表4。

4 结论

文章在层次分析法的基础上对地铁车辆设备部件进行ABC分类，从而快速有效地拣选出关键部件，为日后设备部件的维修及地铁车辆的架大修提供依据，提高设备部件维修的可控性，为优化车辆架大修修成，节省车辆维修工时奠定基础。文章选取了四个准则建立层次模型，但在实际运用中，不同企业对不同类型设备关注的指标不同，所以选取的准则也不尽相同。一般来讲，最好不要选择太多的准则。

[ 1 ] 崔南方，罗雪. 维修备件基于AHP 的ABC分类模型[J].工业工程与管理，2004：33-36.

[ 2 ] 赵福成. 浅析 A B C 分类在设备管理中的作用[J].科技创新与应用，2012：15.

[ 3 ] 丁留明，崔南方，李晋. 考虑设备关键性的备件库存ABC分类两阶段改进模型研究[J].物流工程，2006：41-44.

Research on ABC Classification of the Metro Vehicle Equipment (Nanjing University of Science and Technology Nanjing 210018 ;

Qingdao University of Technology , Qingdao 266500)
Yu Dandan1Xu Yongneng1Li Haozhen2

The paper use analytic hierarchy process (AHP) and ABC classification method to categorize the metro vehicle equipment parts. It selects operation safety , operation service , maintenance and failure rate as a standard index , and ABC classification is used to determine the weights of criteria equipment parts , using the analytic hierarchy process (AHP) to calculate the weighted weight , according to the weighted weights to the ABC classification equipment parts. This method can quickly categorizing equipment parts , and effectively select key equipment , improving equipment parts of maintenance and overhaul maintenance of targeted in the future.

analytic hierarchy process (AHP) ; ABC classification ; equipment parts ; metro vehicle

表3 权重分配及判断依据详情表

表4 设备部件分类结果

U482.4

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