标准化、精益化和智能化在地铁装备全生命周期维护中的应用

孙辰，沈建欢，王俊

（1.杭州中港地铁装备维护有限公司 技术中心，浙江 杭州 310000；2.杭州中港地铁装备维护有限公司 项目部，浙江 杭州 310000）

0 引言

随着城市轨道交通行业快速发展，地铁装备专业维护领域逐渐进入大众视野，专业维护体系的建立成为必然［1-2］。由于现代科学技术发达，大数据和人工智能等高端新技术推动了城市轨道交通智能运维平台的发展［3-5］。然而，地铁装备维护过程中涉及的计划修、故障修、架修和大修等需要耗费大量的人力、物力、财力等资源，标准化、精益化和智能化管理理念应运而生，该管理理念在地铁装备全生命周期专业维护领域的探索应用引起业界专家广泛关注。

1 标准化

为在一定范围内获得最佳秩序，对实际或潜在问题制定共同和重复使用规则的活动，称为标准化。它包括制定、发布及实施标准的过程［6］。标准化在地铁装备维护中的应用至关重要［7］。对地铁装备全生命周期维护期间出现的重复性过程、循环性流程和各个系统纵向发展模式制定和实施标准，便于维护过程专业管理，以提高工作效率。但是，基于地铁列车智能运维欠缺标准化管理体系支撑的现状，且存在规划设计和实际运维需求脱节的情况，装备维护标准化仍存在许多限制因素，例如，地铁列车设计结构差异、配件产品质量差异、线路状态差异、检修人员技术水平参差不齐以及各种突发事件等，目前暂无可依据的行业标准。

杭州中港地铁装备维护有限公司（简称中港维护）以杭州地铁1号线大修为基础，逐步积累地铁维护实际操作和项目管理经验，进而制定操作标准和项目文件统一标准化管理平台。且以香港铁路有限公司（简称港铁）40年维护经验的总结性文件（通用文件，各车辆段/车型专用文件约1 500份）为依据逐渐形成标准化数据库。中港维护项目标准化体系架构见图1。其中，从管理角度看，人员管理、物料管理、场地管理、安全体系和应急响应机制可实现跨项目的标准化体系建立。

图1 中港维护项目标准化体系架构

（1）维护策略标准化。维护策略标准化是按照现有的维护规程，通过具体要求实施作业，维护项目分为计划修（PM）、故障修（CM）和架大修等。

（2）单项目/线路标准化。针对不同的项目线路，维护策略和改造普查标准需要专有化，需要制定专有文件解决项目独有性问题。杭州地铁1号线是杭州首条运营线路，采用铝合金车体，与近年运营的不锈钢车体相比，整体铝合金车体更容易变形，针对这一情况，必须根据专有维护策略对车体维护；制动和牵引系统中进口件的使用也需要根据专有标准对其进行标准化维护。

（3）人员管理标准化。为保证维护工作的有效开展和生产作业质量，维护基地具备相对固定的管理人员、技术人员、质检人员和检修人员是保证生产作业连续性和稳定性的基础，对维护过程参与人员进行岗前安全、工艺、质量检验和设备操作等培训是保证作业安全性、可靠性的前提。

（4）改造/整改/普查标准化。主要包括维护作业指导书编制、项目转化培训和故障处理手册编制3个方面。

（5）安全体系标准化。首先建立相应的安全管理体系和制度体系，确保维护作业安全性。定期进行维护基地安全检查，确保维护现场各项安全标准有效执行。

（6）物料管理标准化。通过建立标准化管理平台管理物料出入库，以简化流程、节省人力。

（7）场地管理标准化。首先，对定制工装、设备和操作工具场地标准化管理；其次，操作人员必须穿劳保用品才能进入施工场地，操作人员必须严格依照生产作业流程进行规范操作；最后，安装摄像装备进行现场实时监控，以实现场地管理标准化。

（8）应急响应机制标准化。针对普遍性和经常性故障进行普查并提供技术支持，同时建立应急响应机制，标准化的应急响应机制可备不时之需。

建立项目标准化体系不仅可以避免维护过程中由于人为因素导致的一系列生产失误，进而提高作业质量和工作效率，还可以节省时间成本和人力成本，进而节省维护成本。然而，标准化管理在实际应用中存在差异，以港铁轴温监测为例，港铁各线路车辆轴温监测标准大致相同，但实际监测过程中仍然存在差异。需要针对不同情况制定和执行不同的标准化文件，避免“一刀切”，否则可能造成更多的执行问题。

2 精益化

精益化管理要求企业的各项活动都必须运用精益思维（Lean Thinking）。精益思维的核心是以最小资源投入，包括人力、设备、资金、材料、时间和空间，创造出尽可能多的价值，为顾客提供新产品和及时的服务。精益化在地铁装备维护领域的应用主要体现在维护的适宜性、有效性以及全过程管理。

基于精益化管理的理念，在地铁装备全生命周期维护中，采用基于资产状态的维护（CBM）、车辆系统表现监控小组（EEPM）、资产状态及性能评估（ACCA）、资产健康状态监控（AHM）、资产寿命保障（ALA），实现地铁装备全生命周期维护精益化管理，达到可靠性、安全性及成本最佳平衡。地铁资产的全生命周期见图2。运营和维护阶段，在使用年限内且无实质性影响时，可选择修复，若达到报废条件可选择置换，从而实现地铁正常运营。

图2 地铁资产的全生命周期

资产的优先级由资产全生命周期不同阶段定义，是一个长期的规划过程。地铁关键干预措施是针对每个基础设施资产类别以及资产全生命周期的不同阶段定义的。在运营和维护期间，需要对资产和维护工作进行检查和评估。例如，纠正性维护（当发现故障时）、预防性或预测性维护（根据经验确定未来的维护需求）。因此，精益化管理过程中需要确定检查频率、维护频率和更新频率，基于地铁资产生命周期对资产寿命进行评估和管理，全生命周期资产管理见图3。港铁英国制列车（M train）运营至今已超过40年，整车设计寿命为30年，投入使用后，首次资产寿命保障评估时间为第1个10年，设计寿命前3年起，至少每6年进行1次资产寿命保障评估。

图3 全生命周期资产管理

3 智能化

随着城市轨道交通行业快速发展，地铁装备全生命周期维护保养问题日趋重要。智能化平台的搭建有利于节省时间和人力成本，减小失修、漏修的几率，使地铁装备及资产效益最大化［8-9］。智能化在地铁装备维护中主要应用于状态修（CBM）、改造和管理系统，包括日常运维、架大修置换和数据及履历管理。对车辆的维护工作主要通过人检、人修的方式进行，通过人眼观察和人工校核会造成一些由主观因素导致的质量问题，同时，难以形成存储数据和数据关联链，不利于积累生产经验和形成管理模式。例如，系统工程师对故障数据进行分析和判断后，通过已有经验作出相应决策，该方法受个人主观因素影响，该模式存在检测方式不准确和不全面等问题。随着科技进步，人工智能和大数据技术使机检逐渐代替人检，机检可避免人检造成的主观因素影响，只需考虑环境因素，得到的检测结果更客观，同时，通过数据化形式呈现，便于存储数据和建立检、修数据链。

港铁自2005年开始对列车相关设备进行智能化改造，并成立列车状态监测中心（RS CmonC），对不同线路地铁列车的受电弓、轮对、轴箱等设备状态进行实时监控，目前我国主要使用智能成像技术（见图4）。

图4 智能成像技术

3.1 车底巡检机器人

采用车底巡检机器人（见图4（a））开展工作，代替质检人员完成车底巡检工作，实现车底无死角、全覆盖，确保结果真实可靠。车底巡检机器人主要功能包括：图像采集、车辆编号识别、自主移动巡检、缺陷点智能定位、车底缺陷识别与测量。

（1）图像采集。图像采集功能可保留数据存档，便于后续检查。

（2）车辆编号识别。自主识别待检车辆编号，并调出待检车辆数据，最后将结果记录在该待检车辆档案中。

（3）自主移动巡检。自主移动巡检功能采用自主导航、自主定位的移动方式，可满足巡检坑道间的自行转运要求。

（4）缺陷点智能定位。通过缺陷点智能定位功能准确定位缺陷点，告知运维人员故障准确位置并传回故障点图片。

（5）车底缺陷识别与测量。能够覆盖单列车超过5 000余个检测点位，进行车底缺陷识别与测量的巡检工作。

3.2 360°动态图像智能检测系统

360°动态图像智能检测系统（见图4（b））采用图像特征分析和状态识别技术，地铁列车经过时360°高清全景扫描车辆，实现故障报警。覆盖车顶、车体车窗、侧部和底部走行部可视部件，形成覆盖车辆360°全景高清图像。实现车辆编号、车速和轴位等车辆信息自动识别。

地铁列车维护项目主要包括每半个月进行1次的A检、日常均衡修和架大修。智能化在维护过程中有益于提升地铁列车可用性、减少人为因素和降低人车比。地铁列车智能化架大修系统包括车辆管理、零部件分析、架修管理、库存管理、终端功能、ERP对接和多媒体查询机。该系统可实现1车1档，全生命周期数据管理；可提高数据分析处理效率，便于后续追溯；可全过程自动记录管理，降低人为因素导致的损失；实现无纸化办公，节能环保。

4 专业维护

专业维护是地铁装备全生命周期维护领域业务发展的必然趋势，通过专业维护实现标准化、精益化和智能化管理是地铁装备维护领域业务发展的必经之路。中港维护具有专业化维护经验。

（1）技术培训。新员工经过选拔、培训、发展以及晋升的规范化培养流程成长为成熟的技术专员，进而组成专业化维护技术团队。

（2）人员分工。充分考虑员工具备的能力和性格特点，同时结合地铁装备维护各个流程的特点，将每位员工安排在合适的岗位积累知识、提升技能进而不断提升工作效率。

（3）项目经验。丰富的项目经验、成熟的维护体系以及与业主和分包商良好的供需关系为标准化维护奠定了坚实的基础，有利于跨项目的标准维护实施。

5 结束语

从专业角度开展地铁装备全生命周期维护业务势在必行，也是时代所趋。标准化流程在地铁装备全生命周期维护中的应用不仅可以提高作业效率和管理效率，还能最大限度降低失误率和人工成本，保障安全的前提下，保质保量完成任务；在保证安全运营的基础上，地铁装备全生命周期维护中的精益化管理能使地铁装备及资产价值效益最大化；智能化的应用降低地铁装备全生命周期维护中时间成本和人力成本，同时减少人为主观因素的影响，便于收集到更客观的数据。基于地铁错检、漏修和维护力度把握不够等生产现状及全生命周期维护成本高的生产现状，标准化、精益化、智能化的专业维护体系建立至关重要，该体系的建立可为其他相关的维护业务提供参考。科技赋能地铁装备全生命周期维护领域，利用新技术、新方法解决传统技术方法遗留的问题，标准化、精益化和智能化在地铁装备全生命周期维护中的专业应用可实现安全性及经济性的最佳平衡。但是在实施过程中，无论是标准化、精益化还是智能化都要适度合理，允许特殊情况特殊处理，不能盲目“一刀切”。