高铁故障数据库建立及应用

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摘要：本文立足于当前高铁信息化建设的背景，研究了基于故障字典的故障管理体系，探讨了故障管理信息化的重要性以及故障字典收集的说明，在此基础上分析了高铁故障数据库的建立与应用。

关键词：故障体系；故障字典；信息化

1信息化背景

随着产品维修技术、信息技术、智能产品技术的发展和成熟，全生命周期管理理论与管理实践已成为世界范围内许多先进行业研究的重点和未来战略发展方向。国内外的飞机、铁路、发动机等企业已进行了积极的探索，并实现了成熟应用。与此同时，国家高铁事业进入稳定发展阶段，高铁车辆的可靠性和安全性已成为保障高铁网络正常运营的重要因素。作为产品和相关运维服务的提供者，产品检修服务管理体系正面临着从制造型向“制造+服务”型企业转变，从传统粗放式管理向精细化管理转变，为支持企业转型，更好的服务于客户，同时支持产品研发设计改进优化，建立产品故障管理体系并通过信息化固化势在必行。

2建立基于故障字典的故障管理体系

2.1故障管理需求分析

原来故障的记录主要依赖于检修人员的描述，同一个故障可能存在不同的描述，故障的记录和维修经验的积累属于维修人员的个人行为且多为纸质版记录，既费时又费力，很多维修经验无法传递给更多的遇到同样故障的维修人员。故障描述的颗粒度较粗，没有细化到最小可维修单元，无法进行更细维度的数据采集和分析。仅有分类管理、原因的记录依然依赖于文字描述，这会给未来故障数据提取、整理、分析带来困难。这种零散化的、非标准化的故障记录，无法为后期的列车可靠性分析提供有用的数据。基于这种故障管理的现状，建立了一套面向可靠性分析和LCC成本分析的故障管理体系。其中故障字典是故障记录和故障分析的基础，是列车故障的知识库，指以系统分类为基础，依据故障处理的操作流程用结构化语言总结记录列车在检修、运用及零部件委外给供应商维修中发生的故障，用于规范和关联故障处理的相关维修活动，在故障发生时通过故障字典快速指导定位故障并找到故障解决方案。

2.2故障管理具体实现概述

故障单是故障记录的载体，通过故障字典和故障单的有效结合，（1）可以直接制作维修工单和维修计划，提高故障处理效率；（2）便于知识的累积和传播，对于维修过程中发现的新故障以及新的故障处理方案，可以通过故障字典的增补进行累计并且便于所有维修人员查阅；（3）与列车构型管理配合，形成完整的精确到每个部件每种故障的故障体系，详细记录每一个设备下各种故障的发生情况；（4）便于进行故障统计和故障分析，将故障记录规范化是进行可靠性分析的前提，有助于改进产品的设计和制造技术，为新产品的研发提供数据支撑。（5）通过记录的结构化的故障数据可以传递给RAMS系统，并根据产品的结构数据、运行数据、故障数据等进行LCC分析及敏度分析，将LCC成本分析贯穿到产品全寿命周期的各个阶段，在保证安全的情况下，提出合理维修优化意见，最大程度的体现经济效益。

3故障管理信息化

3.1搭建故障树

目标：支持故障提报及故障的统计分析原则：以产品设计系统分类维度进行展开，细分到需要统计故障的最小可维修单元（包括供应商的最小可维修单元），不区分辆，不区分位置信息，除了“辆”节点，每个构型位置节点均与一个故障树节点（系统分类）关联。实现：客户化开发，结合管理需要，建立后台表存储故障树结构，并支持扩展及前台查看展示。

3.2故障字典&故障单

故障单是故障字典的数据源；通过终端业务部门故障单录入进而管理故障原因分析及最终解决方案，是故障管理的重要载体；故障单包含故障字典所需的所有字段；目标：分层级对故障进行细分及固化原则：分层级进行故障故障字典建立：（1）故障对象；（2）故障现象；（3）故障原因；（4）解决方案实现：客户化开发构建故障字典，同时支持PC端及移动应用端使用，单独存储管理故障对象、故障现象、故障原因、解决方案的同时，建立四者间的关联关系，能够通过任意维度自动查询带出其它三个维度，供售后人员快速排查解决故障；基于系统大部件分类展开而形成的故障树的叶节点，故障统计的最小单位。是故障统计的载体。故障分类不区分车型；对故障现象及故障原因、解决方案的标准化描述，如图1所示。

4故障字典收集说明

4.1故障对象

（1）搭建故障树应细化到满足技术中心故障统计分析的需求，最细可细化至供应商级的最小可维修单元。（2）考虑将多种具有相似性的车型，汇总，生成公用的故障树。减少维护的工作量。增强故障数据的共享。（3）考虑维修时故障记录的便捷性：从方便定义故障、查找设备的角度进行设计。

4.2故障现象

（1）每一个故障现象关联在唯一的故障对象上。同一个故障对象可有多个故障现象。（2）故障现象的描述尽量简洁、易于理解。（3）同一种故障现象用同一种语言描述。（4）每个故障现象对应有一个故障现象分类。

4.3故障原因

（1）故障原因与故障现象是多对多的关系。即：一个故障现象会对应多个故障原因；一个故障原因也会对应多个故障现象。（2）故障原因的描述尽量简洁、易于理解。（3）同一种故障原因用同一种语言描述。

4.4故障解决措施

（1）基于业务部门的要求，解决措施的描述需要使用结构化数据描述具体工序。这种详细描述的好处是故障单上信息较完整，可以直接转换成检修通知单/工单。（2）解决措施是针对具体的故障对象、故障现象、故障原因而言的。即使同一个故障对象-现象-原因仍然可以有多个解决措施。（3）对于具体故障现象和故障原因，可对维修步骤进行详细描述，并关联标准工艺代码，可以以附件的形式上传作业指导书。

5故障字典业务场景

故障字典的维护是一个长期的工作，随着业务的不断进行，故障字典也应动态更新。因新业务需求而带来的故障字典维护需求：例如新的车型上线运行、新的指导文件或标准的下发；或者按照公司要求有了新的分析标准需要新增故障字典；这种情况发生的频率较低，一旦发生则数据量较大；

5.1故障字典新增的业务场景包括：

（1）首次出现的厂外故障不在故障字典中，需要补充故障字典：（需要分为2种情况）情况1：经过检修通知单的处理方案：故障提交到厂内，厂内分析后给出技术通知，技术工程部在录入检修通知单的时候同时写入正确的故障字典信息，并勾选自动生成故障字典。情况2；没经过检修通知单出的处理方案：故障提交到厂内，厂内分析后给出了专家结论等，但没有下技术通知，这种情况下需要人工维护故障字典。（2）厂内故障：技术工程部在做检修通知单的同时自动添加至故障字典。（3）特殊情况：厂外提故障，服务站实际上可以处理，但是由于期初故障字典数据收集不全，没有涵盖这部分内容。这部分需要人工维护。随着业务进行，故障字典不能满足现行业务，需要增补、删除或调整，例如：原有的故障字典没能完全覆盖所有故障现象，需要将运用过程中新发现的故障现象予以总结、提炼，从而完善故障字典；或者原有故障字典某一局部的分析粒度过粗/细，需要予以调整；或者老问题有了新的解决方案。这种情况发生的频率较高，但随着故障字典的逐步完善，新产生的需要调整的地方会越来越少。故障字典更新/失效的业务场景包括：（1）需要修改故障字典内容；（2）需要失效故障字典；（3）故障字典某一局部的分析粒度过粗/细，需要予以调整；（4）现有故障字典描述不够准确，或使用的描述方式不再符合规范，需要予以调整；（5）老问题有了新解决方案，并且老问题失效。

6故障字典作用

如表1所示。

7故障字典应用实现概述

（1）采用移动应用技术，实现售后服务中的故障处理、技术资料查阅、服务工单派发与报工等结合故障模拟诊断和专家智能系统的实施，实现远程故障诊断。（2）采用移动终端技术的应用，快速查找技术文档或数据，实现故障报告、工单执行、履历收集等无纸化记录，提高了现场作业效率和水平（3）通过与其他大型业务系统（PDM、ERP、MES、QMS）进行了信息化集成，实现了故障信息数据的实时传递，消除了信息孤岛。（4）建立了完善的故障字典（包括故障对象、故障模式、故障原因、故障解决方案）和故障提报、处理流程，用于规范和关联故障处理的相关维修活动。（5）进一步完善各车型（包括历史车型和小批量车）故障字典数据，故障利用率大幅度提高。通过故障字典的设置，实现了诊断工程师故障处置作业的标准化，大大降低对现场检修服务人员技能水平的要求。

8故障库信息化价值总结

建立故障代码体系，规范故障处理流程，实现对车辆运用故障的快速响应，缩短处理时间，提高维修效率。同时，积累故障数据库，为产品可靠性分析、设计和工艺优化改进提供了重要数据来源。故障库已成为公司设计部门进行产品优化改进、售后服务部门诊断处理故障的重要数据来源；同时为列车全生命周期成本（LCC）管理提供精确的数据支撑。获得主要经济效益如下：（1）动车组百万公里故障率同比下降33%；（2）故障诊断及处理效率同比提升20%；（3）后列均服务人数降低24%；（4）减少高级修停工时间、待料时间，降低大量的管理成本。

9未来展望

进一步打通主机厂与供应商、客户的上下游数据链，供应商委外修故障管理，完善部件故障库，有效支撑了公司检修服务业务的精细化管理，保障产品运用安全。

作者：何彬 冯巍 蒋帅 单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司