基于灵活配置的数字化作业指导书的设计

赵 斌 ，张涵林，左会超，崔洪涛

（1.国能铁路装备有限责任公司沧州机车车辆维修分公司，河北 沧州 061113；2.北京心华石科技有限公司，北京 102488）

一直以来，我国铁路货车检修制度是以计划预防修为主，定期检修主要有厂修、段修两级检修修程，伴随铁路货车装备水平和货车安全监控技术水平的不断提升，国家能源集团铁路装备公司在铁路行业率先开展重载铁路货车智能运维体系改革，探索实现基于数据驱动的重载货车智能运维状态修，状态修主要有Z1、Z2、Z3 和Z4 检修修程；铁路货车检修以工艺转化的作业指导书为基准开展，随着状态修的开展和深入，工艺设计周期越来越短，作业指导书对落实工艺，保障检修质量具有重要作用；但目前铁路货车检修企业中作业指导书存在如下问题：①以办公软件编制的作业指导书，缺乏授权体系，且最终输出仍是非结构化文档，无论在查阅使用体验还是自身版本管理上难以提升；②样式单一，文件规模大，改版成本高，统一内容调整效率低下；③每次修订后，车间收旧发新工作繁琐，且有较大资源浪费。

依据精益管理思想，不断提炼、优化操作过程，让操作方法和知识不断积累和沉淀，逐渐成为生产管理规范化、生产流程条理化的重要工具。借鉴标准化作业指导书在其他行业应用经验，结合铁路领域的具体需求，探索出了基于灵活配置的数字化标准作业指导书的设计，缩短工艺转化作业指导书的周期，提升了工艺准备效率。

1 系统架构设计

作业指导书，作为传统的非结构化文档，在其数字化过程中，进行了广泛查阅和深入分析，初步构建了元素-节元素-节模板-作业指导书模板-作业指导书的五层结构体系，在软件设计规范中倡导的“数据-展示”分离的做法上，进一步将数据和视图的定义权由软件开发工程师推向用户，为用户提供更为灵活的平台，数据有什么？数据如何展示？完全交给用户去定义，系统架构设计图如图1 所示。

图1 作业指导书系统-系统架构设计

1.1 元素

元素，即对作业指导书的内容构成进行分析拆解后，找出元数据，进行定义的结果；元素将作为作业指导书的最小组成单元，通过为每个元素完善属性信息，完成了数字化作业指导书的基层构建。

1.2 节元素

节，即对元素的逻辑划分和管理，围绕作业指导书的构成进行定义和组织，同时也是作业指导书目录结构的组成，可以按需组织节元素，通过节和元素的定义组合，完成了数字化作业指导书的数据结构定义。

1.3 节模板

节模板，作业指导书展示是车间使用人员直接面对的作业指导书效果，经过多年经验积累，形成了较为实用的统一版式，而且在历次修订中，也会与时俱进的改良，可见数据展示是一个不断改进完善的过程，要适应这个特点，那么在保证数据稳定的基础上，数据展示必须是可以不断修改完善的，由此，定了节模板功能，为了适应丰富展示样式的需求，充分发挥CSS 技术在页面排版中的作用，节模板支持以源代码方式维护数据展示样式，这样将赋予用户充分的修改维护权限，几乎可以实现各类灵活展示样式，满足将来个性化需求，到此，即实现了作业指导书以节为单位的“数据”和“样式”的定义和维护，并且一组节元素可以配置多套节模板，满足作业指导书批量“改版”需求。

1.4 作业指导书模板

通过节元素完成作业指导书的“数据”定义，通过节模板实现作业指导书的“展示”定义，通过支持节元素与节模板的1 ∶N 逻辑关系，支持多模板定义；将作业指导书按节模板组装，系统通过作业指导书模板支持用户完整构建一份作业指导书的模板，用户可以在作业指导书模板中按需选择使用节元素和节模板，构建出不同样式作业指导书，完成作业指导书模板的装配。

1.5 作业指导书

编制作业指导书环节，用户通过选择既有模板，即可快速完成一份作业指导书的构建，然后分别维护各节元素的内容即可，通过前期基础建设，实现了作业指导书最小粒度的管理，达到了作业指导书的数字化和灵活管控需求。

2 系统功能设计

2.1 功能架构

作业指导书系统旨在通过结构化低层设计，实现灵活的数字化作业指导书，基于以上系统架构设计，规划以下功能设计，共包括8 个部分，分别为：节元素定义、节模板配置、作业指导书模板、作业指导书编制、作业指导书审核、作业指导书审批、作业指导书发布和作业指导书查阅。

2.2 节元素定义

节定义，通过以节的形式定义和管理作业指导书的元素，用户按作业指导书的逻辑构成来规划设计节信息，系统支持节的多级别树形定义；这样，通过节定义，基本构建了作业指导书的内容框架；节信息属性主要包括：名称、分类、数据分类、节级别、节标识、父节名称等。

元素定义，在每个节下，定义具体的元素，这些元素将是作业指导书的内容部分，对于公共元素，系统支持跨节使用；元素属性主要包括名称、类型、填报类型、下拉数据集、是否必填等属性；通过元素定义，为作业指导书数字化和结构化奠定基础。

2.3 节模板配置

节模板，基于Web 的前后端分离技术，利用HTML+CSS 技术在前端展示中的出色表现能力，组织作业指导书的前端展示，结合节元素数据，构建出前端展示的源代码，直接配置到节模板中，实现数据和展示的结合，完成一个节模板的配置。

系统理论上支持一组节元素配置出无数个节模板，满足不同作业指导书的差别化需求，并且为作业指导书模板创作提供了统一平台，这样，通过模板升级能够快捷实现作业指导书的批量升级调整，满足作业指导书与时俱进的样式需求，大幅降低了改版成本，提供了工作效率。

作业指导书除了存在常规类数据外，还存在列表式数据，比如所需设备清单，设备清单包括设备名称、规格型号、数量等，每份作业指导书的所需设备清单是不一样的，如何构造可灵活增减的同类数据组，此问题曾一度摆在面前难以解决；经过仔细分析和研究，最终通过自定义html 标签sop-list 来实现这类数据组的随用户需求动态增减，并且在展示时进行解读渲染，实现更丰富的数据类型。

2.4 作业指导书模板

作业指导书模板，通过对节元素和节模板的不同选择组合进行组装，构建出完整的作业指导书模板；作业指导书模板是作业指导书数字化编制的依据，通过模板来实现作业指导书的统一标准化，并支撑将来的不断迭代升级。

记录每个作业指导书模板的引用情况，当作业指导书模板调整后可以针对性的升级某些作业指导书，也可以一键全部升级相关作业指导书，对于以往发生的作业指导书批量修改某些公共元素的场景，此方式将大幅提升工作效率。

2.5 作业指导书编制

作业指导书编制，在新加作业指导书或修改既有作业指导书时，可以通过选择或修改要使用的模板，来确定该作业指导书的构成和表现，满足不同用户的个性化需求。

在编制时，系统根据对应节元素和节模板的配置信息，动态渲染出作业指导书，用户可以进行作业指导书的编制，完善各个元素数据；根据元素数据类型的不同，除了可以支持文本信息外，系统也可以支持图片、音频和视频等多种数据类型，满足日趋丰富的作业指导书编制需求。

2.6 作业指导书审核

作业指导书审核，当完成作业指导书编制后，需要主管对作业指导书的适宜性、充分性和有效性进行审核签字。尤其当对既有作业指导书修订后，数字化作业指导书能够充分发挥其便捷的优势，通过颜色标注修订部分的内容，在审核时，一目了然，提高审核的针对性和效率。

2.7 作业指导书审批

作业指导书审批，当完成作业指导书审核后，需要主管副总经理对作业指导书审批签字，当对既有作业指导书修订后，数字化作业指导书能够充分发挥其便捷的优势，通过颜色标注修订部分的内容，在审批时，一目了然，提高审批的针对性和效率。

2.8 作业指导书发布

作业指导书发布，在以往的“办公软件编制+纸质印发”的模式下，更换车间的作业指导书比较繁琐，需要打印、塑封，并根据岗位，去现场更换，收旧换新，耗费大量人力物力；数字化作业指导书在审批后，自动根据实施日期将旧版下线，新版上线，且无需人为干预，简化了发布工作内容，提高了工作质量。

2.9 作业指导书查阅

作业指导书查阅，作业指导书是指导生产的纲领性文件，关乎工艺落地和生产质量，以往现场摆放的作业指导书查找困难，使用不便，且易损坏丢失，以前现场摆放的作业指导书如图2 所示；通过现场配备智能终端，可以便捷的按部件、按修程等多维度查找，也可以按关键字进行全文检索，大幅降低了作业指导书的使用门槛，对于宣传落实新工艺具有重要作用。

图2 传统作业指导书现场布置

图文形式的作业指导书严谨、科学，但是员工阅读和学习不够直观，甚至长时间阅读带来疲劳后会忽略重点，影响员工掌握要领，也带来安全生产隐患；为了提高员工对作业指导书的掌握情况保障生产质量，还设计了视频作业指导书，为用户创作搭建了平台，可以将作业指导书拆解为一个个短视频，以直观和强调的方式突出作业重点，以理论和观看实际作业的方式加深对作业指导书的理解和掌握。

3 对比与分析

通过对数字化作业指导书的设计与实现，无论在编制端还是在使用端均得到了提升，以下从七个维度分析对比如表1 所示。

表1 传统作业指导书与数字化作业指导书对比

通过对比，可以看出数字化作业指导书在多个方面明显优化传统作业指导书，实现了作业指导书的数字化转型，并且具有良好的扩展能力。

4 结束语

文章阐述了基于灵活配置的数字化作业指导书的设计思路，通过系统实现赋予了用户更多创造能力，提高了系统对各式各样作业指导书的适应能力，并通过用户使用验证，在多个维度上进行前后对比，证明了基于灵活配置的数字化作业指导书的设计优越性。

为了提高灵活性，帮助用户通过配置做出各式各样的作业指导书，而无需频繁依赖程序升级修改，是设计的初衷，基本达到了预期目标；但在实践中，也发现一些新问题，比如：为了提高系统的灵活性和适应性，加大了配置维护工作量，同时，对配置维护人员的素质提出了要求，系统在配置友好性上还有进一步提升空间。