高鐵故障數據庫建立及應用
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摘要：本文立足于當前高鐵信息化建設的背景，研究了基于故障字典的故障管理體系，探討了故障管理信息化的重要性以及故障字典收集的說明，在此基礎上分析了高鐵故障數據庫的建立與應用。
關鍵詞：故障體系；故障字典；信息化
1信息化背景
隨著產品維修技術、信息技術、智能產品技術的發展和成熟，全生命周期管理理論與管理實踐已成為世界范圍內許多先進行業研究的重點和未來戰略發展方向。國內外的飛機、鐵路、發動機等企業已進行了積極的探索，并實現了成熟應用。與此同時，國家高鐵事業進入穩定發展階段，高鐵車輛的可靠性和安全性已成為保障高鐵網絡正常運營的重要因素。作為產品和相關運維服務的提供者，產品檢修服務管理體系正面臨著從制造型向“制造+服務”型企業轉變，從傳統粗放式管理向精細化管理轉變，為支持企業轉型，更好的服務于客戶，同時支持產品研發設計改進優化，建立產品故障管理體系并通過信息化固化勢在必行。
2建立基于故障字典的故障管理體系
2.1故障管理需求分析
原來故障的記錄主要依賴于檢修人員的描述，同一個故障可能存在不同的描述，故障的記錄和維修經驗的積累屬于維修人員的個人行為且多為紙質版記錄，既費時又費力，很多維修經驗無法傳遞給更多的遇到同樣故障的維修人員。故障描述的顆粒度較粗，沒有細化到最小可維修單元，無法進行更細維度的數據采集和分析。僅有分類管理、原因的記錄依然依賴于文字描述，這會給未來故障數據提取、整理、分析帶來困難。這種零散化的、非標準化的故障記錄，無法為后期的列車可靠性分析提供有用的數據?；谶@種故障管理的現狀，建立了一套面向可靠性分析和LCC成本分析的故障管理體系。其中故障字典是故障記錄和故障分析的基礎，是列車故障的知識庫，指以系統分類為基礎，依據故障處理的操作流程用結構化語言總結記錄列車在檢修、運用及零部件委外給供應商維修中發生的故障，用于規范和關聯故障處理的相關維修活動，在故障發生時通過故障字典快速指導定位故障并找到故障解決方案。
2.2故障管理具體實現概述
故障單是故障記錄的載體，通過故障字典和故障單的有效結合，（1）可以直接制作維修工單和維修計劃，提高故障處理效率；（2）便于知識的累積和傳播，對于維修過程中發現的新故障以及新的故障處理方案，可以通過故障字典的增補進行累計并且便于所有維修人員查閱；（3）與列車構型管理配合，形成完整的精確到每個部件每種故障的故障體系，詳細記錄每一個設備下各種故障的發生情況；（4）便于進行故障統計和故障分析，將故障記錄規范化是進行可靠性分析的前提，有助于改進產品的設計和制造技術，為新產品的研發提供數據支撐。（5）通過記錄的結構化的故障數據可以傳遞給RAMS系統，并根據產品的結構數據、運行數據、故障數據等進行LCC分析及敏度分析，將LCC成本分析貫穿到產品全壽命周期的各個階段，在保證安全的情況下，提出合理維修優化意見，最大程度的體現經濟效益。
3故障管理信息化
3.1搭建故障樹
目標：支持故障提報及故障的統計分析原則：以產品設計系統分類維度進行展開，細分到需要統計故障的最小可維修單元（包括供應商的最小可維修單元），不區分輛，不區分位置信息，除了“輛”節點，每個構型位置節點均與一個故障樹節點（系統分類）關聯。實現：客戶化開發，結合管理需要，建立后臺表存儲故障樹結構，并支持擴展及前臺查看展示。
3.2故障字典&故障單
故障單是故障字典的數據源；通過終端業務部門故障單錄入進而管理故障原因分析及最終解決方案，是故障管理的重要載體；故障單包含故障字典所需的所有字段；目標：分層級對故障進行細分及固化原則：分層級進行故障故障字典建立：（1）故障對象；（2）故障現象；（3）故障原因；（4）解決方案實現：客戶化開發構建故障字典，同時支持PC端及移動應用端使用，單獨存儲管理故障對象、故障現象、故障原因、解決方案的同時，建立四者間的關聯關系，能夠通過任意維度自動查詢帶出其它三個維度，供售后人員快速排查解決故障；基于系統大部件分類展開而形成的故障樹的葉節點，故障統計的最小單位。是故障統計的載體。故障分類不區分車型；對故障現象及故障原因、解決方案的標準化描述，如圖1所示。
4故障字典收集說明
4.1故障對象
（1）搭建故障樹應細化到滿足技術中心故障統計分析的需求，最細可細化至供應商級的最小可維修單元。（2）考慮將多種具有相似性的車型，匯總，生成公用的故障樹。減少維護的工作量。增強故障數據的共享。（3）考慮維修時故障記錄的便捷性：從方便定義故障、查找設備的角度進行設計。
4.2故障現象
（1）每一個故障現象關聯在唯一的故障對象上。同一個故障對象可有多個故障現象。（2）故障現象的描述盡量簡潔、易于理解。（3）同一種故障現象用同一種語言描述。（4）每個故障現象對應有一個故障現象分類。
4.3故障原因
（1）故障原因與故障現象是多對多的關系。即：一個故障現象會對應多個故障原因；一個故障原因也會對應多個故障現象。（2）故障原因的描述盡量簡潔、易于理解。（3）同一種故障原因用同一種語言描述。
4.4故障解決措施
（1）基于業務部門的要求，解決措施的描述需要使用結構化數據描述具體工序。這種詳細描述的好處是故障單上信息較完整，可以直接轉換成檢修通知單/工單。（2）解決措施是針對具體的故障對象、故障現象、故障原因而言的。即使同一個故障對象-現象-原因仍然可以有多個解決措施。（3）對于具體故障現象和故障原因，可對維修步驟進行詳細描述，并關聯標準工藝代碼，可以以附件的形式上傳作業指導書。
5故障字典業務場景
故障字典的維護是一個長期的工作，隨著業務的不斷進行，故障字典也應動態更新。因新業務需求而帶來的故障字典維護需求：例如新的車型上線運行、新的指導文件或標準的下發；或者按照公司要求有了新的分析標準需要新增故障字典；這種情況發生的頻率較低，一旦發生則數據量較大；
5.1故障字典新增的業務場景包括：
（1）首次出現的廠外故障不在故障字典中，需要補充故障字典：（需要分為2種情況）情況1：經過檢修通知單的處理方案：故障提交到廠內，廠內分析后給出技術通知，技術工程部在錄入檢修通知單的時候同時寫入正確的故障字典信息，并勾選自動生成故障字典。情況2；沒經過檢修通知單出的處理方案：故障提交到廠內，廠內分析后給出了專家結論等，但沒有下技術通知，這種情況下需要人工維護故障字典。（2）廠內故障：技術工程部在做檢修通知單的同時自動添加至故障字典。（3）特殊情況：廠外提故障，服務站實際上可以處理，但是由于期初故障字典數據收集不全，沒有涵蓋這部分內容。這部分需要人工維護。隨著業務進行，故障字典不能滿足現行業務，需要增補、刪除或調整，例如：原有的故障字典沒能完全覆蓋所有故障現象，需要將運用過程中新發現的故障現象予以總結、提煉，從而完善故障字典；或者原有故障字典某一局部的分析粒度過粗/細，需要予以調整；或者老問題有了新的解決方案。這種情況發生的頻率較高，但隨著故障字典的逐步完善，新產生的需要調整的地方會越來越少。故障字典更新/失效的業務場景包括：（1）需要修改故障字典內容；（2）需要失效故障字典；（3）故障字典某一局部的分析粒度過粗/細，需要予以調整；（4）現有故障字典描述不夠準確，或使用的描述方式不再符合規范，需要予以調整；（5）老問題有了新解決方案，并且老問題失效。
6故障字典作用
如表1所示。
7故障字典應用實現概述
（1）采用移動應用技術，實現售后服務中的故障處理、技術資料查閱、服務工單派發與報工等結合故障模擬診斷和專家智能系統的實施，實現遠程故障診斷。（2）采用移動終端技術的應用，快速查找技術文檔或數據，實現故障報告、工單執行、履歷收集等無紙化記錄，提高了現場作業效率和水平（3）通過與其他大型業務系統（PDM、ERP、MES、QMS）進行了信息化集成，實現了故障信息數據的實時傳遞，消除了信息孤島。（4）建立了完善的故障字典（包括故障對象、故障模式、故障原因、故障解決方案）和故障提報、處理流程，用于規范和關聯故障處理的相關維修活動。（5）進一步完善各車型（包括歷史車型和小批量車）故障字典數據，故障利用率大幅度提高。通過故障字典的設置，實現了診斷工程師故障處置作業的標準化，大大降低對現場檢修服務人員技能水平的要求。
8故障庫信息化價值總結
建立故障代碼體系，規范故障處理流程，實現對車輛運用故障的快速響應，縮短處理時間，提高維修效率。同時，積累故障數據庫，為產品可靠性分析、設計和工藝優化改進提供了重要數據來源。故障庫已成為公司設計部門進行產品優化改進、售后服務部門診斷處理故障的重要數據來源；同時為列車全生命周期成本（LCC）管理提供精確的數據支撐。獲得主要經濟效益如下：（1）動車組百萬公里故障率同比下降33%；（2）故障診斷及處理效率同比提升20%；（3）后列均服務人數降低24%；（4）減少高級修停工時間、待料時間，降低大量的管理成本。
9未來展望
進一步打通主機廠與供應商、客戶的上下游數據鏈，供應商委外修故障管理，完善部件故障庫，有效支撐了公司檢修服務業務的精細化管理，保障產品運用安全。
作者：何彬 馮巍 蔣帥 單位：中車青島四方機車車輛股份有限公司