佛山地铁运营运作管理系统的设计与创新

隋佳斌

（佛山市轨道交通发展有限公司，广东佛山 528000）

近年来，国内城市轨道交通行业的信息化建设取得了飞跃式发展，在技术上和管理上均取得了显著突破。但是，行业内普遍存在信息化系统的规划建设与实际业务发展不匹配的情况，导致了管理水平参差不齐、应用建设“百家争鸣”，时常也因分散建设而引起信息系统间接口不通、数据孤岛等问题。

放眼运营管理领域，尽管人财物管理、采购仓储管理、设备维修管理与施工调度管理等核心业务均建有相应的信息化系统，但因各模块之间的业务差异以及系统间的衔接不够紧密，导致建设移交运营、建设资产转固定资产等环节问题频发，造成了轨道交通资产自诞生到报废的全生命周期的管理机制缺失。

目前，行业内缺乏先进有效的信息化管理工具，难以将管理对象(设备、资产、物资、区域)与维修组织、施工组织、运输组织、供应链、生产信息、决策支持等关键业务进行全局化融合。另外，企业现有的信息化系统集成度不高，存在管理信息不完整和数据孤岛等问题，影响企业经营效益和管理水平的提升。

1 运营业务一体化分析与建模

1.1 行业现状分析

采用分散建设信息化系统的方式，容易导致运营管理对象与生产运作业务间的割裂，站在运营管理对象的角度无法获取其生产检修履历，站在生产运作业务的角度无法获知运营管理对象的详细信息，增加了用户获取信息的难度和业务管理的成本。行业内部分企业已认识到当前信息化建设的困局，并开始逐步寻求转变，尝试采用一体化的建设思路。

北京地铁致力于构建一体化的综合信息管理平台，以加强对纵向业务系统应用整合能力以及对信息和数据资源的高效利用。例如，其员工终端与EAM企业资产管理系统、人力资源系统、办公自动化系统、平安志愿者App 等信息系统实现了互联互通，为北京地铁全量数据仓库提供了人员、车辆、物资、故障等标准的实时数据，大大提升了各层级管理人员的数据统计效率和解决问题效率[1]。

上海地铁开启了设施设备运维的生产组织平台化转型，先以部件级为试点，自下而上搭建专业级平台，在顶层设计中进行有机融合[2]。通过分布式数据总线，将多条城市轨道交通线路的信息融合至线网级智能化云平台。随着数据维度增大，数据可全方位反映设备的状态和各线路特性，以实现多系统信息资源的融合共享[3]。

深圳地铁通过统一规划智慧运营平台架构，实现了囊括“智慧运维、智慧车站、智慧出行、智慧行车、智慧段场、智慧调度、智慧经营”在内的运营业务应用集成平台。在减少子系统共用功能重复建设的同时，进一步强化了数据治理、数据服务、数据可视化等方面的能力，使企业的业务流程和管理能力得到了优化和升级[4]。

广州地铁早期分步建设了基本覆盖所有运营生产管理业务模块的信息系统，通过系统接口和数据总线等方式进行业务数据互通。由于各系统之间的业务逻辑存在较大差异，在建设初期没有预留集成管理方面的功能，使得优化改造困难重重。

无锡地铁的生产管理系统集成了资产管理、采购仓储、维修管理等运营核心业务模块，各模块间产生的业务数据流转顺畅，有效地支持了业务分析与决策。但因没有将施工调度管理等功能模块纳入到系统，导致维修业务与施工业务产生的数据相互脱节，无法更好地支持现场的生产运作。

美国联邦运输管理局(FTA)的资产管理指南指出，资产管理计划需要把人员、流程和工具结合在一起，以落实资产管理政策和目标，美国的很多运输机构已经建立了完善的资产管理系统。例如，纽约交通管理局(MTA)建立了综合管理信息系统，并制定了相关的政策，对地铁车厢、地铁轨道和地铁站，还有其他交通运输设施和基础设施进行管理和维护；科珀斯克里斯蒂地区交通管理局(CCRTA)在原有的软件上，加上了运输资产维护模块[5]。

1.2 业务一体化建模

实现城市轨道交通运营业务建模，是开展信息系统设计和建设的前提。佛山地铁的运营生产类业务分为接管运营对象业务、管理运营对象业务、运营生产运作业务。其中，具有实际物体属性的物资、设备、资产、备品备件、运营区域等统称为运营管理对象，绝大部分来源于建设单位的交付以及运营单位的自主采购。生产运作业务与运营管理对象之间密不可分，自土建设施、资产设备、备品备件交运营后，运营单位就围绕其接管的对象展开采购仓储、检修、调度施工、车务运作等一系列生产运作业务。根据上述业务分析，佛山地铁的运营生产业务建模如图1 所示。

图1 佛山地铁运营业务建模 Figure 1 Modeling of the Foshan Metro operations

2 “资产-设备-维修”一体化设计

城市轨道交通企业是典型的资产密集型企业[6]，通常情况下，一条轨道交通线路的资产数量可达1 万～3 万项，金额高达100 亿～300 亿元。运营企业需管辖的资产不仅种类目录繁多、分布广泛、变动频繁，而且资金投入大、建设周期长、技术要求高[7]。

根据资产和设备的定义，资产可以理解为将设备作为实物对象，并以货币化的形式体现财务管理维度的管理对象，即一个资产可由一个或多个设备组成[8]。

地铁线路建成移交后，运营单位会为其接管的资产设备制定相应的维修与保养策略[9]，其中资产、设备、维修业务之间是联系紧密的。下面将围绕其移交体系、管理体系、维修体系之间的业务运作展开论述，其中资产设备一体化的业务关系[10]如图2 所示。

图2 资产设备一体化的业务关系 Figure 2 Relationship among activities for asset and equipment integration

2.1 移交体系

设备资产编码、建设移交、采购仓储一并构成整个移交体系。在管理对象投入运营前，必须根据运营管理规范，对其进行编码以及关键信息的过滤和转换。

2.1.1 设备资产编码

统一编码规则的本质是一棵自顶向下的资产设备编码树[11]，由该规则编制出长度为21 位的编码称为资产设备码。该码是资产和设备在系统中的身份标识，具有唯一性和终身性。资产设备树自顶向下依次为线路编号(3 位)、位置编号(3 位)、五级编码区(10 位)以及流水号(5 位)。在五级编码区中，每个层级的编码各占2 位，未使用到的层级采用末尾补零法补足相应的位数。

系统中的设备、资产、BIM 均采用基于资产设备编码树的编码规则，并在五级编码区中实现对资产和设备的区分。财务部门在第一～第五层级的编码中灵活选定资产所在的层级，假如选定了第三层级作为企业的固定资产，那么该层级与其所有叶子结点共同构成一套完整的资产体系。

以广播系统为代表的固定资产为例，其资产设备编码为F02OCC020105000000001，F02OCC 代表资产设备的原始编码所在地为佛山地铁2 号线的控制中心，0210050000 代表通信系统(02)下的专用通信系统(10)中的广播系统(05)，因为第四和第五层级未被使用，所以使用数字零来补足位数。最后5 位代表资产设备的流水号。在五级编码区域中，财务部门把第三层级的广播系统划定为企业固定资产，那么广播系统的下属组成单元将被自动认定为设备，目录树如图3所示。

图3 资产设备编码树 Figure 3 Asset and device coding tree

2.1.2 建设资产移交

佛山地铁第一轮线网工程有多个建设主体，资产设备信息的组成形式难以跟运营管理规范保持一致，所以在移交运营前必须对接管对象的信息进行清洗和转换，使建设数据符合系统导入的要求。为了减少人工介入数据清洗业务，佛山地铁在后续的线网建设中，将把统一编码规范推广至建设单位，使资产设备编码得以贯穿于整个建设周期和运营周期。

2.1.3 采购与仓储

运营企业除了从建设单位接收资产设备外，仍会自主采购部分资产设备以及运营所需物资。该环节首先需要提出采购需求，并制定相应的采购计划，以便作为后续的实施依据，实现从预算到采购，再到入库、仓储、出库和报废的全流程管理[12]。与此同时，将采购订单、供应商管理、采购合同等功能一并纳入到采购业务中，以实现业务之间的相互关联。

2.2 管理体系

设备作为资产的基本组成单元，通过对底层数据单元的维护，采用自底向上的维护模式，以实现对企业资产设备树的治理。在设备管理业务中，除了重点管理设备的基本内在属性外，还要将运作管理系统中与设备相关的各个业务关联起来。

与设备管理相关的业务有维修、仓储、物资等，经投影出关键数据后，以依赖注入的方式跟设备的内在基本属性有效地关联起来，实现各业务之间的信息互通，可有效地治理设备管理业务跟其他相关业务间的数据孤岛问题，信息互通的方式如图4 所示。

图4 资产设备业务信息的互通 Figure 4 Information exchange for asset and equipment management

2.3 检修体系

系统的检修方式由故障申报和例行检修组成。从维修工程学的角度出发，这两种方式可以满足设备的维修管理规律，在最合适的时机对最需要的设备采取相应的维修措施。故障申报常用于设备突发故障时的紧急提报，例行检修面向有计划性的检修作业。

例行检修功能可添加多个检修任务项，用于设置和监控检修过程有关的任务细节。在设定好修程名称、频率和作业单位等参数后，系统自动生成相应的检修工单。此外，用户可在系统中导出例行检修的排程，直观清晰地获取一段时间内的检修任务安排。

在填写维修工单时，可动态关联系统的设备业务、物资业务以及人力业务。用户可以选择待维修的设备以及维修过程所需要的物资，待工单生效后，系统将自动核减物资库中相关物资的数量，并在设备资产库中将该设备标记为维修状态。待检修任务完成后，设备管理模块可同步获取本次维修记录，有关作业人员的维修工时信息可直接作为人工费用结算的依据。

3 运营区域与调度施工管理

城市轨道交通的施工作业具有质量要求高、作业空间相对集中、夜间作业多、冲突情况复杂等特点[13]。运营企业必须科学合理地组织施工作业，最大限度地利用较短的作业时间，有条不紊地完成既定的安全生产任务。

与维修组织相比，施工组织服务于运营区域，为其附属的设备、房建、轨道等设施提供维护保养服务；维修组织服务于设备对象，两者间有着密切的联系。完成设备故障申报或例行检修工单后，系统自动生成相应的施工计划，实现维修组织与施工组织间的连通。

3.1 系统功能需求

调度施工管理模块是对施工管理流程的抽象体现，为施工管理的全生命周期提供服务和支持。施工管理的生命周期分为计划提报阶段、施工组织阶段、质量分析阶段。施工计划管理是施工组织的依据，需要实现施工计划提报与审批、工程车扣修计划、登高令管理、动火令管理、工作票管理等功能。施工组织管理需要实现计划请销点等功能，确保制定好的施工计划能安全有序地落实。施工数据分析模块需要分析计划的完成情况与指标，集成到员工App 中，使各层级的管理人员快速高效地获取完成情况的信息。除了实现传统的业务功能外，还需要实现施工图版以及施工条件检测的功能，调度施工模块的功能结构如图5所示。

图5 调度施工系统功能模块 Figure 5 Overall structure of dispatch and construction

3.2 施工条件检测

施工条件检测是系统的安全需求，冲突检测功能保证了施工计划提报的合理性，从源头上保证施工过程所需的时间、空间、电力等资源可以满足安全施工的需求。施工请点检测功能通过系统审核请点条件的方式，在降低人工审核成本的同时，也避免了因审核不慎所带来的安全隐患[9]。实现自动检测施工条件的前提，是将线路区域和供电区域划分成若干个施工基本单元，作为资源申请、调配、审核的基本单位[14]。

3.2.1 施工计划冲突检测

执行冲突检测的第一步是判定施工计划是否满足填写规范。满足相关规范后，系统将遍历用户申请的施工基本单元，逐一执行空间资源、电力资源、时间资源的联合检测，确保每一个施工基本单元所需要的施工资源均未被占用。

系统在遍历施工基本单元时，执行如下检测规则：同一时间段的同一个施工区域内，A1 或B1 类施工作业区域及防护区域内不允许有其他A 类或B 类作业，但A1 类的防护区域可以发生重叠。如果A3、B2 类施工作业影响行车区域，那么该时间段内的轨行区不允许有A1 或B1 类作业。同一时间段的同一接触网供电分区，不可同时安排送电与停电两项作业计划，或拆地线与挂地线作业。

在调度优先级上以抢修计划为优先，当抢修计划生效后，与抢修计划相冲突的普通计划自动失效，并且联动发布通知。普通计划采用先申请先分配施工资源的原则，如果检测出冲突，系统则把对应的冲突信息提示给用户，该过程如图6 所示。

图6 施工计划冲突的提示信息 Figure 6 Conflict prompt messages of construction plan

以2021 年第一季度(1～3 月)为例，用户累计提报施工计划657 条，产生的冲突行为达90 起。其中，54起因待提报计划与正式计划发生冲突而造成，占冲突行为总量的60%，有效地避免了跟现有的23 条施工计划发生冲突；施工计划不符合时间要求的数量共29起，占32.22%；因达到计划申报上限而产生的冲突数量共5 起，占5.5%；剩下的2 起为用电行为冲突，占2.2%。各类型的冲突占比如图7 所示。

图7 2021 年第一季度冲突类型的分析 Figure 7 Analysis of conflict category (First Quarter 2021)

由此可知，用户时常因无法获知同一时间段内申请的施工区域是否存在其他施工计划而造成冲突，若不在计划提报阶段加以防护，将会影响到企业的安全生产，带来风险和隐患。

3.2.2 施工请点条件检测

施工请点时，A 类、C1 作业区域必须为“非运营状态”，且施工作业区域无相关冲突(判定标准同施工计划冲突检测)，随后系统将检测停电需求与线路的停电状态是否一致，需配挂地线的作业线路是否已经完成配挂地线。只有当上述所有条件全部满足要求时，方可开始施工请点登记。

3.3 施工管理图形化

施工区域的图形化可提升用户的使用体验。用户提报施工计划时，可在图形化界面中快速选定施工作业区域，如图8 所示。同时，也可以在图形化界面中快速获得任一时间段内所有区域的施工作业信息，如图9 所示。

图8 选择施工作业区域 Figure 8 Selection of the construction areas

在施工实时监控功能的需求上，用户可快速获取任何时间段内所有运营区域的施工情况，以图文并茂的形式提供直观的实时施工信息，大幅度提升了信息获取的用户体验。实时施工监控图如图10 所示。

图9 施工计划图版 Figure 9 Construction plan graph

图10 施工计划监控图 Figure 10 Construction monitoring graph

4 物资管理与相关业务的关联

物资作为运营管理对象的重要组成部分，在基于生产运作业务一体化的设计理念下，必须把物资管理业务跟采购仓储、设备检修等相关业务关联起来。采用相互依赖注入的方式，实现物资管理业务与其关联业务间的相互操作，既能正向查询对应物资的仓储、消耗、领用等情况，也能从关联业务的角度反向查询和操作相应的物资管理业务。物资管理与其业务的关系如图11 所示。

图11 物资管理业务关系 Figure 11 Material management business relationship

5 总结与展望

5.1 实现业务有机整合

佛山地铁从企业信息化战略出发，以“统一规划、分步实施、分线应用、数据集群”的方针建设运作管理系统，解决了运营管理对象与生产运作业务间的割裂问题，有效地治理了地铁运作管理过程中的数据孤岛。将资产设备管理、维修组织管理、物资管理、调度施工等运营业务进行有机整合，实现了一站式地铁运作管理系统。

尽管完成了生产运作管理业务的整合，但该体系与其他职能类信息系统之间仍存在数据孤岛。因此，在后续系统规划和建设过程中，将大力促进生产运作体系与企业的人力、财务、合同、战略决策等业务的有机融合，从生产运作一体化上升到战略-职能-生产业务一体化，实现企业内部各项业务的高度互通。

5.2 打造员工履历体系

佛山地铁将以全方位打造“人才闭环”为目标，建设人力资源管理模块，实现人力资源的职能类业务与站务管理、乘务管理等职能生产类业务的有机整合，形成对员工履历体系的全维度覆盖。在一个系统界面内对企业员工进行全方位画像，可一站式查询员工的基本信息、培训信息、物资申领记录及其对管辖的资产设备的维修保养履历，无需跨系统获取，节省了获取信息和统计数据的成本。人力资源管理与其他业务的融合如图12 所示。

图12 人力资源与其他业务的融合 Figure 12 Integration of human resources with other business

5.3 促进行业标准完善

促进城市轨道交通行业信息化专业标准的制定。现有规范的实施时间是2014 年，经过7 年时间的发展，出现了一些不足之处，亟待修正和完善。《地铁设计规范》仅对信息化作了办公自动化系统的定位描述，而对需要建设的信息系统和采用的标准缺乏相应的标准支撑依据。希望能够促进运营生产组织管理所需的专用信息系统纳入行业设计规范，从新线设计环节有力保障地铁运营运作系统的建设条件，为地铁运营全生命周期管理提供一个信息化、数字化和智能化的全新局面。