王華勝, 張慶華, 王 靖, 艾厚溥

(1 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所， 北京 100081;2 中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 車輛處， 北京 100086;3 北京縱橫機(jī)電科技有限公司， 北京 100094)

動(dòng)車組檢修需要大量材料配件做支撐，這些材料配件不僅價(jià)值高而且采購或檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間長，對動(dòng)車組檢修效率和成本具有重要影響。生產(chǎn)實(shí)際中，一方面會(huì)遇到配件儲(chǔ)備過量、閑置，資金占用和養(yǎng)護(hù)成本高的問題，另一方面又會(huì)遇到部分備件儲(chǔ)備不足影響檢修進(jìn)度的情況。如何通過開展動(dòng)車組檢修配件庫存策略和定量配置研究，實(shí)現(xiàn)配件科學(xué)、高效配置，是目前需要迫切研究的問題。

1 動(dòng)車組檢修狀況

基于我國動(dòng)車組技術(shù)特點(diǎn)和維修需求，以現(xiàn)代維修理論為指導(dǎo)，按照計(jì)劃預(yù)防修為主的原則，制定了動(dòng)車組一至五級修程。其中一、二級屬于運(yùn)用維修，以維護(hù)保養(yǎng)為主，主要在動(dòng)車所完成；三、四、五級屬于高級維修，以恢復(fù)基本性能為主，主要在動(dòng)車段或主機(jī)廠完成。表1為主要系列車型動(dòng)車組修程級別及周期[1]。

(1)一級檢修——例行檢查

表1 主要系列車型動(dòng)車組修程級別及周期

為提高動(dòng)車組利用率，一級檢修一般在動(dòng)車組夜間庫停期間進(jìn)行，主要以檢查為主，包括制動(dòng)、走行、受電弓在內(nèi)的全面檢查，廁所排污、清掃保潔等。

(2)二級檢修——專項(xiàng)檢修

二級檢修是一個(gè)維修工作包的概念，其中包含了許多維修工作項(xiàng)目，每個(gè)工作項(xiàng)目的檢修周期、內(nèi)容各不相同。主要內(nèi)容包括空心車軸探傷、踏面修形、齒輪箱換油、軸承潤滑、重要系統(tǒng)和部件的功能測試等。

(3)三級檢修——轉(zhuǎn)向架分解檢修

三級檢修主要是轉(zhuǎn)向架分解檢修，對制動(dòng)、牽引、空調(diào)等系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)檢查和功能測試。

(4)四級檢修——系統(tǒng)分解檢修

四級檢修主要針對動(dòng)車組各系統(tǒng)的分解檢修，主要包括轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)系統(tǒng)的分解檢修，電機(jī)、電器的性能測試及更換，車內(nèi)設(shè)施的檢修等。

(5)五級檢修——整車全面分解檢修

五級檢修是對整車全面分解檢修，較大范圍地更新零部件，根據(jù)需要對動(dòng)車組進(jìn)行現(xiàn)代化升級和改造。主要包括動(dòng)車組分解、清洗、檢查、修復(fù)、更換、車體重新油漆等。

從上述檢修內(nèi)容和方式可看出，高級修需要對部件進(jìn)行分解檢修，更新易損易耗件；為確保動(dòng)車組安全，需要對某些部件進(jìn)行更新或更換；為提高檢修效率，有時(shí)需要借助周轉(zhuǎn)件對某些部件進(jìn)行換件修；上述工作都離不開材料備件的保障支持。表2給出某型動(dòng)車組高級修檢修規(guī)程中制動(dòng)系統(tǒng)部件高級修范圍和檢修方式：

表2 某型動(dòng)車組高級修范圍及方式

注：(1)“◎”表示該件允許在安裝狀態(tài)下進(jìn)行狀態(tài)檢修；(2)“△”表示該件在安裝狀態(tài)下需要局部分解檢修；(3)“□”表示該件需要從上一級分解下來進(jìn)行狀態(tài)檢修；(4)“◇”表示該件需要從上一級分解下來對本體進(jìn)行分解檢修；(5)“☆”表示該件需要從上一級分解下來進(jìn)行更新；(6)“○”表示該件需要在整車時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)；(7)“⊙”表示該件需要進(jìn)行單獨(dú)的部件試驗(yàn)。

2 動(dòng)車組檢修配件庫存模式及管理策略

針對動(dòng)車組材料備件技術(shù)特征和檢修需求特點(diǎn)，通常涉及以下常見的傳統(tǒng)庫存模式：

(1)冗余庫存模式

對于故障后可能引起動(dòng)車組不能出庫或中斷運(yùn)營的備件，須采用冗余庫存策略，確保檢修需求。首先根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期等因素，計(jì)算出基本庫存量；在此基礎(chǔ)上，對于采購渠道暢通、價(jià)值昂貴的備件應(yīng)嚴(yán)格控制庫存量，避免占用過多資金；對于采購渠道不暢通，不確定影響因素較多的備件，還應(yīng)考慮一定的冗余系數(shù)，適當(dāng)多庫存一定量的備件，以確保備件供應(yīng)不出現(xiàn)短缺。

(2)一般庫存模式

對于故障后可能引起動(dòng)車組運(yùn)營品質(zhì)下降、價(jià)值不高、適于儲(chǔ)備的備件可采用一般庫存策略，以基本滿足檢修需求，不出現(xiàn)明顯短缺現(xiàn)象為基準(zhǔn)。根據(jù)其損耗規(guī)律、訂貨周期計(jì)算出基本庫存量，在此基礎(chǔ)上靈活掌握該類備件庫存。

(3)短缺庫存模式

對于價(jià)格昂貴，故障后并不中斷運(yùn)營，且采購渠道比較暢通的部件可采用短缺庫存策略。該策略以最大限度降低備件資金占用為目的，可采用動(dòng)車所(段)與主機(jī)廠備件共享，以及第三方備件儲(chǔ)備周轉(zhuǎn)等方法實(shí)現(xiàn)。

(4)零庫存模式

對于采購便捷，以及故障后基本不影響運(yùn)營的備件，可采取需要時(shí)按量采購的零庫存策略。避免不必要的資金占用和庫存管理。

針對動(dòng)車組檢修涉及的必?fù)Q件、消耗件、周轉(zhuǎn)件、高價(jià)偶換件，提出以下管理策略：

①必?fù)Q件管理策略。必?fù)Q件是指按照檢修規(guī)程要求必須更換的部件，其需求品種、數(shù)量都是確定的，可按照傳統(tǒng)庫存管理模式，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和需求計(jì)算并準(zhǔn)備庫存量。

②高價(jià)偶換件管理策略。高價(jià)偶換件通常價(jià)值較高、需求種類和數(shù)量不確定。建議各相關(guān)檢修單位共同建立備件聯(lián)合管理平臺(tái)，每個(gè)單位少量出資設(shè)立高價(jià)偶換件聯(lián)合基金由備件平臺(tái)統(tǒng)一管理，備件管理平臺(tái)收到某單位的高價(jià)偶換件需求申請時(shí)，快速組織采購或調(diào)撥備件，按照先使用、后付費(fèi)的方式快捷獲取急需的高價(jià)偶換件。

③消耗件管理策略。消耗件是指部件磨損、磨耗、疲勞、老化等實(shí)際狀態(tài)達(dá)到破損更換標(biāo)準(zhǔn)的部件，根據(jù)長期運(yùn)用檢修經(jīng)驗(yàn)，通?？梢猿醪秸莆掌浜膿p規(guī)律，進(jìn)而計(jì)算其消耗需求量。可在傳統(tǒng)庫存管理模式基礎(chǔ)上，視部件重要程度采用冗余庫存、一般庫存或短缺庫存。

④周轉(zhuǎn)件管理策略。為提高檢修效率、縮短檢修停時(shí)，高級修中某些部件通常采用換件修方式，這就需要配置一定量的周轉(zhuǎn)件，其配置數(shù)量與整車生產(chǎn)節(jié)拍、部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間等因素有關(guān)。而高級修任務(wù)階段性結(jié)束后，周轉(zhuǎn)件也會(huì)閑置下來，造成資金占用庫存成本增加。為此，周轉(zhuǎn)件應(yīng)借助備件聯(lián)合管理平臺(tái)在各相關(guān)檢修單位需求驅(qū)動(dòng)下高效周轉(zhuǎn)流動(dòng)，充分發(fā)揮其使用效率。

3 動(dòng)車組檢修配件定量配置方法

3.1 必?fù)Q件定量配置方法

動(dòng)車段高級修必?fù)Q件主要包括密封件、緊固件、緩沖件等易損易耗件，每次高級修時(shí)，某種必?fù)Q件的需求量可根據(jù)每列車配置數(shù)量和生產(chǎn)任務(wù)量準(zhǔn)確測算。

考慮到目前動(dòng)車組備件的訂貨提前期較長，訂貨成本較高，為盡可能減少庫存成本，一般是按照訂貨提前期來確定采購周期，每個(gè)采購周期內(nèi)的需求數(shù)量，也就是期初的儲(chǔ)備量可由式(1)計(jì)算：

(1)

式中：Nbl為該必?fù)Q件采購周期內(nèi)的需求數(shù)量；Nbcl為該必?fù)Q件在一列車上的配置數(shù)量；Tcgzq為該必?fù)Q件的計(jì)劃采購周期(日)；tjxjp為檢修節(jié)拍，即完成兩列動(dòng)車組檢修的平均間隔時(shí)間。

以轉(zhuǎn)向架空氣彈簧上部密封圈為例，該密封圈在1列車上的配置數(shù)量為32個(gè)；設(shè)其采購周期為1個(gè)月，若動(dòng)車組檢修節(jié)拍為4日，則該必?fù)Q件的每個(gè)采購周期內(nèi)的需求數(shù)量為：32×(30/4)=240(個(gè))。

3.2 偶換件定量配置方法

偶換件通常用于臨修故障，偶換件的需求量與偶發(fā)故障率密切相關(guān)，因此，其備件庫存量可由式(2)計(jì)算：

Nol=Szxgl×λo

(2)

式中：Nol為偶換件的需求數(shù)量；Szxgl1為動(dòng)車組累計(jì)走行里程，106km；λo為106km走行距離該部件的偶發(fā)故障率，次/106km。

以動(dòng)車組輪對剝離為例，通過現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)某動(dòng)車所輪對剝離偶發(fā)故障率約為0.2次/106km，該動(dòng)車所配屬動(dòng)車組月累計(jì)走行500萬km，則由式(2)可計(jì)算出該動(dòng)車所輪對剝離偶換件平均月需求量為1條。

3.3 消耗件定量配置方法

按照故障機(jī)理和影響因素不同，動(dòng)車組檢修消耗件需求量預(yù)測模型可分為以下幾類：

(1)走行公里因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與走行公里密切相關(guān)，主要包括：閘片、碳滑板、研磨子、接地碳刷等。其備件需求量可由式(3)計(jì)算：

Nxl=Szxgl×λx

(3)

式中：Nxl為備件的需求數(shù)量；Szxgl2為動(dòng)車組累計(jì)走行里程，萬km；λx為單位走行公里該部件的消耗量，個(gè)/萬km。

通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，某型動(dòng)車組研磨子的消耗率約為3.625 個(gè)/萬km；碳滑板的消耗率約為0.830 塊/萬km；動(dòng)車閘片的消耗率約為0.870 片/萬km。統(tǒng)計(jì)表明，該動(dòng)車組的平均月走行里程約為7 萬km，若某動(dòng)車所配屬該型動(dòng)車組30列，則由式(3)可計(jì)算得到，每月研磨子的需求量約為761個(gè)；每月碳滑板的需求量約為174塊；每月動(dòng)車閘片的需求量約為183片。

(2)時(shí)間及環(huán)境因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與運(yùn)用時(shí)間和環(huán)境因素密切相關(guān)，如橡膠件、密封件、濾網(wǎng)、雨刷等。其備件需求量可由式(4)計(jì)算：

Nxl=Tyysj×λsj×δh

(4)

式中：Tyysj為動(dòng)車組累計(jì)運(yùn)用時(shí)間，列日；λsj為單位運(yùn)用時(shí)間內(nèi)該部件的消耗率，個(gè)/列·天；δh為環(huán)境因子，涉及雨季、風(fēng)沙、高溫、高寒、潮濕等環(huán)境影響因素，環(huán)境較好時(shí)可取δh<1.0，環(huán)境惡劣時(shí)可取δh>1.0。

(3)客流因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與客流大小因素密切相關(guān)，如座椅、茶幾板、給水及衛(wèi)生設(shè)施、廁所門鎖機(jī)構(gòu)等。其備件需求量可由式(5)進(jìn)行計(jì)算：

Nxl=Rljkl×λkl

(5)

式中：Rljkl為動(dòng)車組累計(jì)運(yùn)送客流，萬人；λkl為運(yùn)送單位客流該部件的消耗量，個(gè)/萬人。

時(shí)間及環(huán)境因素模型、客流因素模型等還需要在實(shí)踐中根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化和完善。

3.4 周轉(zhuǎn)件定量配置方法

動(dòng)車組檢修周轉(zhuǎn)件的需求量與該部件在動(dòng)車組上的配置數(shù)量、承修單位的檢修能力、入修車密度、整車檢修節(jié)拍、部件裝車最長允許等待時(shí)間、部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間等多種因素有關(guān)，現(xiàn)對相關(guān)因素做簡要說明：

(1)部件在動(dòng)車組上的配置數(shù)量。動(dòng)車組檢修通常是整列入修，部件也是整列份檢修，因此，部件在動(dòng)車組上的配置數(shù)量直接影響檢修配件需求量。

(2)動(dòng)車組檢修飽和度。動(dòng)車組日入修數(shù)量與承修單位最大日檢修能力之比為動(dòng)車組檢修飽和度。但當(dāng)動(dòng)車組平均日入修數(shù)量超過承修單位平均日檢修能力時(shí)，檢修飽和度最大取100%。

(3)動(dòng)車組檢修節(jié)拍。承修單位在最大日檢修能力條件下，兩組車平均修竣間隔時(shí)間。如某動(dòng)車段每隔2 d 修竣落成1組動(dòng)車組，該動(dòng)車段檢修節(jié)拍為2 d；某工廠每天修竣落成2組動(dòng)車組，該工廠檢修節(jié)拍為0.5 d。

(4)部件裝車最長允許等待時(shí)間。指某部件從拆下時(shí)刻到不影響動(dòng)車組整車檢修進(jìn)度的裝車時(shí)刻，所允許的最長等待間隔時(shí)間。如：客室空調(diào)檢修需要結(jié)合車體檢修同步進(jìn)行，若車體檢修工序?yàn)? d，則空調(diào)最遲要在第8 d裝車調(diào)試，否則會(huì)影響整車檢修進(jìn)度，空調(diào)的最長允許等待時(shí)間為8 d。

(5)配件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間。指配件從送修到修竣回送到整車承修單位的時(shí)間間隔。如：某空調(diào)送修運(yùn)輸需要3 d，在空調(diào)廠檢修5 d，回送運(yùn)輸需要3 d，則檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間為11 d。

基于上述因素，某周轉(zhuǎn)件的需求數(shù)量可由式(6)計(jì)算：

(6)

式中：Nbl為該周轉(zhuǎn)備件需求數(shù)量；Nzcl為該部件配置在每列車上的數(shù)量；δ為某承修單位動(dòng)車組檢修飽和度；tzzsj為該部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間；tddsj為該部件最長允許等待時(shí)間；fjxjp為動(dòng)車組檢修節(jié)拍。

幾種典型情況分析：

(1)部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間小于等于其最長允許等待時(shí)間(tzzsj≤tddsj)，則無須準(zhǔn)備周轉(zhuǎn)件。仍以空調(diào)檢修為例，若空調(diào)采用屬地化檢修模式，檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間就是檢修時(shí)間5 d，則車體尚未檢修完，空調(diào)即可修竣返回，實(shí)現(xiàn)了原車原修，無須準(zhǔn)備周轉(zhuǎn)件。

(2)部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間大于其最長允許等待時(shí)間(tzzsj>tddsj)，檢修持續(xù)進(jìn)行，則須準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量的周轉(zhuǎn)件。仍以客室空調(diào)為例，該空調(diào)在1組車上的配置數(shù)量為8臺(tái)；設(shè)檢修飽和度為100%，設(shè)其檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間為11 d，若某動(dòng)車段的動(dòng)車組檢修節(jié)拍3 d，則該空調(diào)的儲(chǔ)備數(shù)量應(yīng)為：8×1.0×(11-8)/3=8(臺(tái))。計(jì)算結(jié)果表明，該情況需要準(zhǔn)備1列份的空調(diào)周轉(zhuǎn)件，以彌補(bǔ)第1列動(dòng)車組修竣時(shí)的配件缺口，從第2列動(dòng)車組開始就可用修竣部件接續(xù)周轉(zhuǎn)。

(3)若只有1列車檢修且部件檢修周轉(zhuǎn)時(shí)間大于其最長允許等待時(shí)間，由于檢修不持續(xù)，檢修節(jié)拍不存在，式(6)無法應(yīng)用，為不影響整車檢修進(jìn)度，須準(zhǔn)備1列份的周轉(zhuǎn)件。

4 結(jié)論與建議

基于我國動(dòng)車組檢修狀況和材料備件需求特點(diǎn)，開展檢修材料備件管理優(yōu)化研究，得出以下結(jié)論：

(1)針對動(dòng)車組檢修材料備件實(shí)際需求，分析了冗余庫存、一般庫存、短缺庫存、零庫存等傳統(tǒng)庫存模式特點(diǎn)和適用范圍。

(2)針對必?fù)Q件、消耗件、周轉(zhuǎn)件、高價(jià)偶換件消耗規(guī)律和需求特點(diǎn)，在傳統(tǒng)備件管理策略基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)檢修單位建立備件聯(lián)合管理平臺(tái)的高效、共享管理策略。

(3)在全面分析必?fù)Q件、消耗件、周轉(zhuǎn)件、高價(jià)偶換件的消耗特點(diǎn)和影響因素基礎(chǔ)上，提出其定量配置計(jì)算公式，為動(dòng)車組檢修材料備件定量配置管理提供技術(shù)支撐。

備件管理對動(dòng)車組檢修效率和成本都有著至關(guān)重要的影響，隨著動(dòng)車組檢修工作的不斷深入和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的日益積累，材料備件的消耗規(guī)律和影響因素將得到進(jìn)一步揭示，材料備件管理工作會(huì)更加科學(xué)、優(yōu)化。