李 威，張陸軍，劉神智，梁雙慶，杜東偉

（1.北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司運(yùn)營(yíng)四分公司，北京 101300；2.北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司地鐵運(yùn)營(yíng)技術(shù)研發(fā)中心，北京 102209；3.北京合圣凱達(dá)軌道交通設(shè)備有限公司，北京 100176）

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)城市化速度加快，城市人口流動(dòng)比重提高，交通壓力增加。地鐵以其運(yùn)量大、快速、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為市民出行的首選，在緩解交通壓力上發(fā)揮著越來越重要的作用。地鐵設(shè)備檢修有利于提高地鐵的運(yùn)行性能，減少或避免地鐵安全事故，有效地保障市民安全出行，緩解交通壓力。因此，地鐵設(shè)備檢修已成為保障地鐵安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措。

隨著城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展，地鐵客流量及運(yùn)營(yíng)線路不斷增加，地鐵設(shè)備檢修工作量加大，檢修周期縮短，檢修節(jié)奏加快。但是，目前的地鐵設(shè)備檢修大多還是采用相對(duì)傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，作業(yè)過程中缺乏實(shí)時(shí)在線指導(dǎo)，工藝標(biāo)準(zhǔn)化也有所欠缺，檢修過程質(zhì)量管控和保障手段不到位，檢修質(zhì)量對(duì)于人員熟練度依賴較強(qiáng)，而且車間現(xiàn)場(chǎng)多采用紙質(zhì)產(chǎn)品履歷和質(zhì)量跟蹤記錄卡來跟蹤和追溯檢修質(zhì)量，存檔以及后期的質(zhì)量追溯均有不便。因此，有必要探索一種面向地鐵設(shè)備檢修過程的質(zhì)量管控方法，提高檢修質(zhì)量和效率，確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全。

2015年，國(guó)務(wù)院審議通過“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略。“中國(guó)制造2025” 強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合，以信息化與工業(yè)化的相互促進(jìn)，努力打造新一代智能工廠，實(shí)現(xiàn)智慧生產(chǎn)。智能工廠建設(shè)的核心是制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufactoring Excution System,縮寫為MES）。有文獻(xiàn)介紹智能工廠體系下的MES構(gòu)建與應(yīng)用情況、離散型企業(yè)實(shí)施和應(yīng)用MES系統(tǒng)的方式和手段、MES系統(tǒng)在高速列車軸箱組裝線上的生產(chǎn)過程監(jiān)控、人員管理、設(shè)備狀態(tài)管理、物料管理等。MES系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量管理、項(xiàng)目看板管理等，提高企業(yè)制造執(zhí)行能力。運(yùn)用信息化手段進(jìn)行過程質(zhì)量管控勢(shì)必成為地鐵設(shè)備檢修行業(yè)的發(fā)展大趨勢(shì)。

綜上所述，針對(duì)地鐵設(shè)備檢修行業(yè)面臨的諸多問題和挑戰(zhàn)，本文以某公司地鐵車輛高速斷路器檢修過程為研究對(duì)象，利用生產(chǎn)信息化技術(shù)，設(shè)計(jì)一種面向高速斷路器檢修過程的管控系統(tǒng)。通過應(yīng)用管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速斷路器檢修過程的智能管控，提高地鐵車輛高速斷路器的檢修效率和檢修質(zhì)量。

2 地鐵車輛高速斷路器檢修流程分析

2.1 地鐵車輛一般檢修流程

地鐵車輛一般檢修流程如圖1所示。

圖1 地鐵車輛一般檢修流程

（1）入廠檢測(cè)。入廠檢測(cè)是在檢修前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀拍照、外觀檢測(cè)和功能試驗(yàn)，同時(shí)需記錄功能試驗(yàn)中產(chǎn)品的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（2）拆解。根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書拆解產(chǎn)品。拆解下來的零件，達(dá)到服役壽命的直接作報(bào)廢處理；未達(dá)到服役壽命的，放在物料托盤中，后期裝回產(chǎn)品上。

（3）清洗。使用洗滌劑和清洗設(shè)備對(duì)拆解的零件和產(chǎn)品外殼進(jìn)行清洗。

（4）過程檢。在清洗之后、裝配之前，質(zhì)檢員檢查全部未達(dá)到服役壽命的零件，敲定需要報(bào)廢的零件和可以繼續(xù)使用的零件。

（5）揀料。物料配送人員根據(jù)過程檢生成的需更換零件清單配送物料。

（6）裝配。按照裝配作業(yè)指導(dǎo)書完成產(chǎn)品組裝。

（7）出廠檢測(cè)。按照試驗(yàn)指導(dǎo)書對(duì)裝配好的產(chǎn)品做整機(jī)功能試驗(yàn)并拍照。若試驗(yàn)通過則放行，若試驗(yàn)不通過則呼叫質(zhì)檢人員進(jìn)行質(zhì)量分析及記錄。

2.2 存在問題

以檢修質(zhì)量為切入點(diǎn)，運(yùn)用“5W1H”方法，即從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)6個(gè)維度，詳細(xì)分析高速斷路器檢修過程及其所處檢修環(huán)境中存在的問題。具體問題項(xiàng)如圖2所示。

3 高速斷路器檢修過程管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 檢修過程管控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于高速斷路器檢修過程，針對(duì)過程中存在的紙質(zhì)化程度嚴(yán)重、過程質(zhì)量管控較弱、對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)依賴性較強(qiáng)和信息追溯不便等問題，設(shè)計(jì)面向地鐵車輛高速斷路器檢修過程的管控系統(tǒng)，地鐵車輛高速斷路器檢修過程管控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“管控系統(tǒng)”）由4層架構(gòu)組成，分別是：硬件層、功能層、參數(shù)化配置層和檢修知識(shí)層，如圖3所示，圖中RFID為射頻識(shí)別。

（1）硬件層是指在高速斷路器檢修過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)支撐作業(yè)管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能管控和事后追溯的信息化硬件設(shè)備。

（2）功能層，即管控系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，包括：目視化管理，拉動(dòng)式配送和自動(dòng)化防錯(cuò)3個(gè)主要功能。目視化管理是將檢修過程中需要監(jiān)控和讀取的信息顯示在系統(tǒng)界面，使作業(yè)人員和管理人員快速了解車間和執(zhí)行過程的關(guān)鍵信息。拉動(dòng)式配送是指作業(yè)管控系統(tǒng)采集各個(gè)檢修工位的物料更換需求和配送需求，并發(fā)送給物料管理人員進(jìn)行物料分揀和配送。自動(dòng)化防錯(cuò)是指系統(tǒng)根據(jù)檢修知識(shí)對(duì)實(shí)際作業(yè)過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建立的約束關(guān)系，防止人工裝配過程中發(fā)生疏忽等錯(cuò)誤。功能層將分成上層信息管理平臺(tái)（主要面向車間管控層）和底層工作單元（主要面向車間執(zhí)行層）2部分進(jìn)行規(guī)劃。

圖2 高速斷路器檢修過程存在問題

圖3 高速斷路器檢修過程管控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（3）參數(shù)化配置層是指將檢修過程中需要使用的物理資源和信息資源按照工藝路線—工序—工步的形式進(jìn)行關(guān)聯(lián)和匹配，形成支撐檢修過程的結(jié)構(gòu)化信息表達(dá)。

（4）檢修知識(shí)層是指檢修過程中所需要使用的人、機(jī)、料、法、環(huán)等實(shí)體制造資源和虛擬制造資源。

3.2 檢修過程管控系統(tǒng)硬件架構(gòu)規(guī)劃

如上所述，硬件層是支撐管控系統(tǒng)的重要部分，管控系統(tǒng)的信息采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤和信息追溯等功能的實(shí)現(xiàn)均需建立在信息化基礎(chǔ)設(shè)施或硬件的基礎(chǔ)上?；诠芸叵到y(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃（圖4），管控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)規(guī)劃可被分為2層，第1層為車間執(zhí)行層，第2層為車間管控層。

（1）車間執(zhí)行層負(fù)責(zé)檢修過程業(yè)務(wù)活動(dòng)的執(zhí)行、管控以及檢修過程的數(shù)據(jù)記錄和采集，所以車間執(zhí)行層的硬件架構(gòu)需要對(duì)檢修過程中的工藝流程、物流運(yùn)輸流程和信息采集流程提供有效的支撐。車間執(zhí)行層硬件設(shè)備包括終端設(shè)備、工位一體機(jī)、掃碼槍、條碼打印機(jī)、智能工具盒、人員身份授權(quán)設(shè)備、計(jì)數(shù)扭力槍、工位生產(chǎn)異常控制系統(tǒng)（Andon）、線體電機(jī)和線體傳感器、電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)（DPS）標(biāo)簽控制器、DPS電子標(biāo)簽、電壓傳感器、電流傳感器等。

（2）車間管控層主要幫助生產(chǎn)管理人員完成對(duì)車間執(zhí)行層中檢修作業(yè)的管理，進(jìn)一步提升檢修過程的管理水平。車間管控層的硬件設(shè)備主要有：用于管理生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的生產(chǎn)服務(wù)器，用于打印產(chǎn)品條碼和生產(chǎn)報(bào)表的產(chǎn)品條碼打印機(jī)和打印設(shè)備，用于執(zhí)行檢修過程中信息發(fā)布、檢修計(jì)劃制定、檢修譜系追溯、質(zhì)量管理的PC終端設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)管理透明化和信息發(fā)布的可視化屏幕，用于查看檢修過程數(shù)據(jù)的平板電腦等。

4 檢修管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證

基于上述設(shè)計(jì)，開發(fā)了地鐵車輛高速斷路器檢修過程管控系統(tǒng)，如圖5所示。

圖4 硬件架構(gòu)規(guī)劃

圖5的右邊為系統(tǒng)所在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和相關(guān)硬件設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)檢修過程信息的采集，硬件設(shè)備方面部署了觸控一體機(jī)、條碼掃描槍、條碼打印機(jī)、可編程邏輯控制器（PLC）等。

圖5 管控系統(tǒng)界面及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

圖5的左邊為管控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)，主要分為兩大部分：①上層信息平臺(tái)，主要是完成物理資源及信息資源的基礎(chǔ)信息建模與組態(tài)配置，并在此基礎(chǔ)上支撐上層平臺(tái)里其他具體應(yīng)用模塊及底層工作單元的功能實(shí)現(xiàn)；②底層工作單元，主要用于指導(dǎo)和完成產(chǎn)品檢修流程中入廠檢查、拆解、清洗、過程檢查、揀料、裝配、出廠檢查等檢修作業(yè)。

5 結(jié)束語

本文在“中國(guó)制造2025”大背景下，以某企業(yè)地鐵車輛高速斷路器產(chǎn)品為研究對(duì)象，分析其檢修流程及檢修車間生產(chǎn)現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合信息化等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種面向地鐵設(shè)備檢修過程的管控系統(tǒng)。通過檢修管控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施，提升地鐵設(shè)備檢修過程信息化水平和管控力度，減少檢修作業(yè)對(duì)人員的依賴性，提高檢修產(chǎn)品質(zhì)量和檢修效率。