電務(wù)車載設(shè)備檢修自動(dòng)化管理系統(tǒng)的檢修業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

劉 雋，張 華

（中國鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

電務(wù)車載設(shè)備檢修自動(dòng)化管理系統(tǒng)的檢修業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

劉 雋，張 華

（中國鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081）

本文以動(dòng)車組電務(wù)車載設(shè)備檢修流程為基礎(chǔ)，介紹在電務(wù)車載設(shè)備檢修自動(dòng)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中利用有限狀態(tài)機(jī)形式設(shè)計(jì)檢修業(yè)務(wù)流程的思路、方法以及模型。

車載設(shè)備檢修；業(yè)務(wù)流程；有限狀態(tài)機(jī)

目前，隨著動(dòng)車組開行數(shù)量的增加，ATP、LKJ等電務(wù)車載設(shè)備檢修工作量不斷加大，以現(xiàn)有的檢修模式，設(shè)備檢修時(shí)間明顯不足。以北京動(dòng)車段為例，每天需要檢修的動(dòng)車組約53組，其中，夜間約35組，正常情況下，電務(wù)檢修人員平均每小時(shí)檢修5.5組動(dòng)車組，作業(yè)十分繁忙。

日常作業(yè)時(shí)，當(dāng)動(dòng)車組進(jìn)入檢修位置后，車輛調(diào)度員通過電臺(tái)人工通知電務(wù)檢修人員動(dòng)車組入庫，可以進(jìn)行檢修。檢修人員接通知后，需要先趕到動(dòng)車組停放位置，再按規(guī)程上車檢修，留有的檢修時(shí)間都比較緊迫，一旦中間任何環(huán)節(jié)發(fā)生變化或差錯(cuò)，都易造成設(shè)備的漏檢、漏修或超時(shí)作業(yè)。同時(shí)，現(xiàn)有的電務(wù)車載設(shè)備檢修數(shù)據(jù)的記錄、修改、統(tǒng)計(jì)分析全部依靠人工完成，存在填寫任務(wù)大、實(shí)時(shí)性差、效率低、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)困難等問題。

針對(duì)以上問題，研發(fā)了電務(wù)車載設(shè)備檢修自動(dòng)化管理系統(tǒng)（ATPMIS），通過與動(dòng)車基地調(diào)度集中系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組進(jìn)庫自動(dòng)提醒和動(dòng)車組位置自動(dòng)顯示的功能，解決了檢修人員找車難，人車銜接不及時(shí)、不準(zhǔn)確，計(jì)劃信息獲取滯后等問題，提高了檢修作業(yè)效率。該系統(tǒng)對(duì)日常檢修作業(yè)進(jìn)行信息化管理，通過信息管理軟件，實(shí)現(xiàn)了檢修信息的電子化錄入、編輯和查詢，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、維護(hù)履歷等統(tǒng)計(jì)報(bào)表，解決了人工紙質(zhì)記錄效率低，統(tǒng)計(jì)難，無共享的問題，提高了檢修作業(yè)信息化管理水平。

1 檢修作業(yè)流程

在動(dòng)車段，檢修作業(yè)的執(zhí)行過程是檢修人員按照規(guī)定的檢修流程完成對(duì)動(dòng)車組車載設(shè)備的檢修。當(dāng)檢修中遇到設(shè)備故障時(shí)，也要按照既定的流程進(jìn)行故障處理、設(shè)備更換。電務(wù)車載設(shè)備檢修的基本流程如圖1所示。

在實(shí)際的作業(yè)過程中，對(duì)一列動(dòng)車組進(jìn)行的檢修工作被看做是一項(xiàng)檢修任務(wù)，并由預(yù)先指定的檢修人員負(fù)責(zé)檢修工作。檢修人員按照上述流程對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行檢修時(shí)，每完成一個(gè)檢修步驟，都要將過程和結(jié)果數(shù)據(jù)記錄下來。這些記錄一方面可以作為執(zhí)行下一步檢修操作的前提條件；另一方面可以作為后續(xù)的故障分析、作業(yè)質(zhì)量分析的原始依據(jù)。

圖1 電務(wù)車載設(shè)備檢修基本作業(yè)流程

2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

為了滿足動(dòng)車段現(xiàn)場的需求，適應(yīng)電務(wù)車載設(shè)備檢修作業(yè)流程，ATPMIS設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是在系統(tǒng)中構(gòu)建出與檢修作業(yè)流程相對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)處理流程。

（1）一項(xiàng)檢修任務(wù)從開始到結(jié)束，它的當(dāng)前狀態(tài)會(huì)隨著檢修人員所執(zhí)行的操作情況在不斷的變化，例如：從制定任務(wù)，分配任務(wù)，開始檢修等直到檢修任務(wù)結(jié)束。

（2）檢修人員的操作是引起任務(wù)當(dāng)前狀態(tài)變化的原因，例如：檢修人員發(fā)現(xiàn)某個(gè)車載設(shè)備出現(xiàn)故障后，檢修任務(wù)就進(jìn)入了故障處理狀態(tài)。

如果將檢修任務(wù)的狀態(tài)變化看作是從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的遷移，同時(shí)將檢修人員引起狀態(tài)變化的特定操作看作是觸發(fā)狀態(tài)遷移的事件，那么在ATPMIS的設(shè)計(jì)方案中，電務(wù)車載設(shè)備檢修基本作業(yè)流程就非常適合采用“有限狀態(tài)機(jī)”的形式進(jìn)行建模。

有限狀態(tài)機(jī)（FSM，F(xiàn)inite-State Machine），簡稱狀態(tài)機(jī)，是一種對(duì)象行為建模的工具，其作用主要是描述對(duì)象在它的生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的狀態(tài)序列，以及如何響應(yīng)來自外界的各種事件。

狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)果用統(tǒng)一建模語言（UML）的形式表示出來就是狀態(tài)機(jī)圖，ATPMIS中業(yè)務(wù)流程的狀態(tài)機(jī)圖如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程狀態(tài)機(jī)圖

其中，框圖代表任務(wù)的狀態(tài)，圖中文字表示狀態(tài)的名稱，箭頭線代表檢修人員的操作事件，線上文字表示操作的名稱。有些操作事件不會(huì)引起狀態(tài)的變化，因此箭頭線的起始端與結(jié)束端都在同一個(gè)狀態(tài)框圖上；其它操作事件會(huì)引起狀態(tài)的遷移，因此箭頭線的起始端與結(jié)束端連接了不同狀態(tài)框圖。箭頭的方向表示了狀態(tài)遷移的方向。

當(dāng)一個(gè)任務(wù)處于“初始狀態(tài)”時(shí)，它其實(shí)是一個(gè)空任務(wù)，沒有任何實(shí)際的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)收到動(dòng)車組檢修計(jì)劃或用戶開始編制任務(wù)時(shí)，任務(wù)的狀態(tài)遷移至“任務(wù)編制”。

任務(wù)處于“任務(wù)編制”狀態(tài)時(shí)，用戶可以對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行編輯，例如：確定待檢動(dòng)車組，填寫檢修內(nèi)容，指定檢修人員，添加注意事項(xiàng)等。當(dāng)完成任務(wù)編制時(shí)，通過發(fā)布任務(wù)操作可以將該任務(wù)遷移至“運(yùn)用檢修”狀態(tài)。

在“運(yùn)用檢修”狀態(tài)，檢修人員可以記錄設(shè)備檢修的各項(xiàng)結(jié)果。如果檢修無故障，直接進(jìn)入“完成狀態(tài)”。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，遷移到“故障處理”狀態(tài)。

在檢修人員完成故障處理后，業(yè)務(wù)流程也將進(jìn)入“完成狀態(tài)”。

“故障處理”是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)，它的內(nèi)部包含了由若干子狀態(tài)構(gòu)成的子狀態(tài)機(jī)，其狀態(tài)機(jī)如圖3所示。

故障處理起始于“開始故障處理”子狀態(tài)，當(dāng)檢修人員開始填寫故障記錄時(shí)，遷移至“故障記錄”子狀態(tài)。

檢修人員可以編輯故障記錄，例如：填寫設(shè)備參數(shù)、報(bào)警信息等。當(dāng)完成故障記錄后，子狀態(tài)將遷移至“故障分析”。

在“故障分析”中，檢修人員需要填寫分析記錄，其最終的分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)狀態(tài)遷移分支：如果通過設(shè)備軟件升級(jí)之類的簡單處理即可排除故障，子狀態(tài)會(huì)遷移至“簡單處理”；如果需要更換配件，子狀態(tài)將遷移至“配件更換”。

圖3 故障處理狀態(tài)機(jī)圖

在“簡單處理”子狀態(tài)中，檢修人員應(yīng)填寫處理記錄，在完成簡單處理操作后，將進(jìn)入“完成故障處理”子狀態(tài)。

在“配件更換”子狀態(tài)，檢修人員將填寫更換記錄，在完成設(shè)備更換操作后也會(huì)進(jìn)入“完成故障處理”子狀態(tài)。

“完成故障處理”子狀態(tài)代表“故障處理”復(fù)合狀態(tài)的整體結(jié)束。

至此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用狀態(tài)機(jī)形式已經(jīng)對(duì)檢修基本作業(yè)流程進(jìn)行了完整的建模，形成系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程。在面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域，恰好有一種軟件設(shè)計(jì)模式與狀態(tài)機(jī)相對(duì)應(yīng)，就是“狀態(tài)模式”（State Pattern）。通過狀態(tài)模式，我們能夠很方便的在ATPMIS系統(tǒng)中將檢修作業(yè)流程的狀態(tài)機(jī)模型用代碼加以實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語

電務(wù)車載設(shè)備檢修自動(dòng)化管理系統(tǒng)將檢修業(yè)務(wù)流程作為系統(tǒng)的核心，又融合了其它檢修管理功能。通過在北京動(dòng)車段的現(xiàn)場使用，證明系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)合理、穩(wěn)定可靠，符合現(xiàn)場檢修作業(yè)要求，同時(shí)也證明了以有限狀態(tài)機(jī)的思路和方法進(jìn)行業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)的合理性與實(shí)用性。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運(yùn)[2012]305號(hào) 高速鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則 [S].北京：中國鐵道出版社,2013.

[2]Martin Fowler.UML Distilled(Third Edition) [M].Addison Wesley,2003.

[3]K.Scott Allen.Programming Windows Workfow Foundation:Practical WF Techniques and Examples using XAML and C# [M].Packt Publishing,2006.

[4]賴信仁.UML團(tuán)隊(duì)開發(fā)流程與管理 [M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

責(zé)任編輯 徐侃春

圖3 故障解析模塊程序流程圖

目前，便攜式動(dòng)車組故障診斷系統(tǒng)已通過用戶首檢并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，交付客戶應(yīng)用，在應(yīng)用過程中也已取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸其明.DirectShow開發(fā)指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2]劉震蕓.CRH5型動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2015：40-46.

[3]梁 勇.C++程序設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

責(zé)任編輯 徐侃春

Workfow design in Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance

LIU Jun,ZHANG Hua
( Signal &Communication Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Based on the workfow of EMU signaling vehicle equipment maintenance,this article described how to use the idea,method and model of the Finite-State Machine to design the maintenance workfow in the design of Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance.

vehicle equipment maintenance;workfow;Finite-State Machine

U285.62∶U266.2

A

1005-8451（2016）05-0051-03

2015-11-08

劉 雋，副研究員；張 華，副研究員。