技術(shù)狀態(tài)管理在軌道交通車輛全生命周期中的應(yīng)用

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司研發(fā)綜合管理部，130062，長(zhǎng)春∥高級(jí)工程師）

技術(shù)狀態(tài)管理在軌道交通車輛全生命周期中的應(yīng)用

孫維有

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司研發(fā)綜合管理部，130062，長(zhǎng)春∥高級(jí)工程師）

針對(duì)軌道交通車輛技術(shù)狀態(tài)管理的功能、過(guò)程、應(yīng)用情況及存在的問(wèn)題，從所涉及的內(nèi)容和方法上進(jìn)行了分析研究，并結(jié)合實(shí)際情況提出了技術(shù)狀態(tài)管理在軌道交通車輛全生命周期中的應(yīng)用方案。研究結(jié)果可為軌道交通車輛全生命周期技術(shù)狀態(tài)管理的推廣實(shí)施提供參考。

軌道交通車輛；全生命周期；技術(shù)狀態(tài)管理

Author′saddressCRRC Changchun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

軌道交通車輛，尤其是高速動(dòng)車組，由于高度的技術(shù)集成，使得其構(gòu)造極其復(fù)雜。因此，從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)營(yíng)和維修保養(yǎng)的整個(gè)生命周期，其技術(shù)狀態(tài)及信息都需要能夠得到有效地控制、記錄及追溯，這對(duì)于保證車輛具有20～30年的安全運(yùn)營(yíng)期是至關(guān)重要的。

傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)不能滿足高復(fù)雜性、長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的管理需要，引入技術(shù)狀態(tài)管理方法已經(jīng)成為必然選擇，特別是國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（IRIS）已將技術(shù)狀態(tài)管理（配置管理）納為強(qiáng)制執(zhí)行條款，作為國(guó)際鐵路行業(yè)準(zhǔn)入資質(zhì)的認(rèn)證。

1 技術(shù)狀態(tài)管理

1．1 技術(shù)狀態(tài)管理功能

技術(shù)狀態(tài)管理也稱配置管理，是根據(jù)產(chǎn)品的要求、設(shè)計(jì)與使用信息來(lái)建立和維護(hù)產(chǎn)品的性能、功能及物理屬性的連貫性管理過(guò)程，并貫穿整個(gè)產(chǎn)品的生命周期。技術(shù)狀態(tài)管理功能可以簡(jiǎn)單概括為識(shí)別想要達(dá)到的技術(shù)狀態(tài)，并去控制達(dá)到它。具體可以歸結(jié)為以下4點(diǎn)：①明確要求是什么；②達(dá)到要求的方法是什么；③當(dāng)前的狀態(tài)是什么；④要求達(dá)到?jīng)]有。技術(shù)狀態(tài)管理功能可以用圖1表述。

圖1 技術(shù)狀態(tài)管理的功能

1．2 技術(shù)狀態(tài)管理過(guò)程

技術(shù)狀態(tài)管理主要遵循以下過(guò)程。

（1）技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)：識(shí)別出哪些項(xiàng)點(diǎn)要納入技術(shù)狀態(tài)管理，即解決“要求是什么”。

（2）技術(shù)狀態(tài)控制：對(duì)于識(shí)別出的技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行控制，保證其符合要求，即解決“達(dá)到要求的方法是什么”。

（3）技術(shù)狀態(tài)記實(shí)：對(duì)各技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)記錄和報(bào)告，確保每個(gè)相關(guān)的人都能及時(shí)獲得準(zhǔn)確的狀態(tài)信息，即解決“當(dāng)前的狀態(tài)是什么”。

（4）技術(shù)狀態(tài)審核：對(duì)技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)、技術(shù)狀態(tài)控制、技術(shù)狀態(tài)記實(shí)等過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督檢查，以確保重要項(xiàng)點(diǎn)都識(shí)別了、得到有效控制了、進(jìn)行詳細(xì)記錄和報(bào)告了，即確保要求到位了、控制到位了、記錄到位了，解決“要求達(dá)到?jīng)]有”。

技術(shù)狀態(tài)管理過(guò)程如圖2所示。

圖2 技術(shù)狀態(tài)管理的過(guò)程

2 國(guó)內(nèi)軌道交通車輛技術(shù)狀態(tài)管理應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

國(guó)內(nèi)軌道交通車輛制造企業(yè)為了走入國(guó)際市場(chǎng)，近年來(lái)開(kāi)始引入技術(shù)狀態(tài)管理，并進(jìn)行IRIS認(rèn)證。但由于起步較晚，技術(shù)狀態(tài)管理的應(yīng)用也比較膚淺、局限，還不夠系統(tǒng)，主要存在以下問(wèn)題：

（1）技術(shù)狀態(tài)管理體系不健全。技術(shù)狀態(tài)管理工作雖或多或少都在開(kāi)展，但未能按照標(biāo)準(zhǔn)要求建立一個(gè)完整的體系并系統(tǒng)地實(shí)施。

（2）車輛及其零部件的各種技術(shù)狀態(tài)信息（如圖紙、技術(shù)文件、軟件信息，版本、變更信息，車輛、物料信息，運(yùn)營(yíng)信息，檢修信息等）之間比較分散，存儲(chǔ)在各自的管理系統(tǒng)中，沒(méi)有進(jìn)行有效整合，缺乏互聯(lián)共享，導(dǎo)致信息檢索困難，不能為車輛運(yùn)維檢修提供有效支撐。

（3）車輛技術(shù)狀態(tài)信息在車輛全生命周期各階段（如設(shè)計(jì)制造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、檢修等階段）相對(duì)獨(dú)立，車輛制造企業(yè)與用戶及供應(yīng)商之間的信息傳遞不及時(shí)，沒(méi)有形成信息共享，導(dǎo)致各相關(guān)方信息不全面或不準(zhǔn)確，更新不及時(shí)，這對(duì)車輛運(yùn)營(yíng)安全造成不利影響。

3 技術(shù)狀態(tài)管理應(yīng)用

3．1 技術(shù)狀態(tài)管理體系的建立

根據(jù)技術(shù)狀態(tài)管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合軌道交通車輛的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和全生命周期過(guò)程，建立符合技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)、控制、記實(shí)、審核等要求的，并涵蓋車輛設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)、檢修等全過(guò)程的管理體系，主要內(nèi)容包括：圖紙和技術(shù)文件的版本變更管理、零部件的批次與序列號(hào)管理、車輛軟件的版本管理、零部件的技術(shù)匹配管理等。各項(xiàng)管理過(guò)程應(yīng)遵循計(jì)劃—實(shí)施—檢查—處理（PDCA）原則進(jìn)行閉環(huán)管理。

3．1．1 技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識(shí)

首先要確定車輛的產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)，按照車輛物料清單（BOM）展開(kāi)，逐層搭建產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)樹(shù)（各節(jié)點(diǎn)即技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)點(diǎn)），原則上要分解到最小可更換單元。產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)可以按車輛分部位搭建。對(duì)于采購(gòu)零部件，可以單獨(dú)搭建產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)樹(shù)，也可以納入上級(jí)產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)樹(shù)。

根據(jù)軌道交通車輛的特點(diǎn)，應(yīng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)中標(biāo)識(shí)以下信息，以便對(duì)其進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)控制和記實(shí)：①是否需要進(jìn)行批次管理；②是否需要進(jìn)行序列號(hào)管理；③是否涉及車輛軟件；④是否涉及技術(shù)匹配。

通過(guò)以上標(biāo)識(shí)，可以從產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)樹(shù)中導(dǎo)出以下清單，進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)管理：①批次管理零部件清單；②序列號(hào)管理零部件清單；③車輛軟件清單；④技術(shù)匹配零部件清單。

3．1．2 技術(shù)狀態(tài)控制與記實(shí)

3．1．2．1 圖紙與技術(shù)文件版本管理

按照車輛產(chǎn)品配置結(jié)構(gòu)樹(shù)，將各技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)點(diǎn)的圖紙、技術(shù)文件相關(guān)聯(lián)，建立產(chǎn)品配置基線。初始產(chǎn)品配置基線的版本可以定義為“0”，初始圖紙與技術(shù)文件的版本可以定義為“A”。

按照所使用系統(tǒng)的不同，圖紙與技術(shù)文件的版本管理可以有分階段升級(jí)和即改即升級(jí)兩種方式。

對(duì)于分階段升級(jí)方式，應(yīng)根據(jù)車輛制造的批量、變更情況及生產(chǎn)周期，定義階段升級(jí)節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，原則上“試制結(jié)束”和“車輛全部交付”節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行階段升級(jí)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果批量比較大，可以分小批量進(jìn)行階段升級(jí)。另外，也可以在工程變更達(dá)到一定數(shù)量時(shí)進(jìn)行階段升級(jí)。每次階段升級(jí)，需要升級(jí)產(chǎn)品的配置基線。由于是分階段升級(jí)，所以在下一次階段升級(jí)前，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要及時(shí)對(duì)圖紙和技術(shù)文件按照工程變更進(jìn)行簽字更改。為了便于階段升級(jí)，應(yīng)在產(chǎn)品配置基線中實(shí)時(shí)記錄每次變更日期、變更號(hào)、變更項(xiàng)、物料號(hào)、變更版本、執(zhí)行車輛，以防止下次階段升級(jí)時(shí)有所遺漏。

對(duì)于即改即升級(jí)方式，應(yīng)注意更改和升級(jí)之間的時(shí)間差不能太長(zhǎng)，否則容易影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。另外，由于變更升級(jí)的數(shù)量越來(lái)越多，哪些車輛執(zhí)行哪些版本的圖紙和技術(shù)文件，以及執(zhí)行哪些變更就很難隨時(shí)說(shuō)清楚，所以必須進(jìn)行及時(shí)記錄。一種方法是采用手工匯總，即按照產(chǎn)品配置基線，在每個(gè)技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖紙和技術(shù)文件后，詳細(xì)記錄每次變更的日期、變更號(hào)、變更版本號(hào)、執(zhí)行車輛；另一種方法是通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)記錄，即產(chǎn)品配置基線與變更系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，每次變更時(shí)詳細(xì)記錄變更日期、變更號(hào)、變更項(xiàng)、物料號(hào)、變更版本、執(zhí)行車輛，變更發(fā)布后由系統(tǒng)自動(dòng)更新到產(chǎn)品配置基線中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)。

通過(guò)實(shí)時(shí)的變更記錄，可以隨時(shí)掌握所有車輛和所有物料的文件何時(shí)做了哪些變更，目前執(zhí)行哪個(gè)版本，以防止執(zhí)行錯(cuò)誤。

3．1．2．2 工程變更管理

（1）問(wèn)題的提出與原因分析：在發(fā)布變更之前，首先要詳細(xì)記錄問(wèn)題現(xiàn)象，并進(jìn)行原因分析，將其與之后的變更進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其目的一是為了給變更方案提供有效數(shù)據(jù)，二是為了進(jìn)行知識(shí)積累，提升設(shè)計(jì)水平。

（2）影響對(duì)象評(píng)估：列出所有的影響對(duì)象，并逐一進(jìn)行評(píng)估，確保有針對(duì)性地制定變更方案，并保證變更方案的全面性。

（3）變更方案驗(yàn)證：為保證變更方案的有效性和可執(zhí)行性，必須進(jìn)行有效性與可行性驗(yàn)證。

（4）執(zhí)行范圍與執(zhí)行單位確定：要準(zhǔn)確確定變更執(zhí)行車輛范圍與執(zhí)行單位，并完成傳達(dá)與簽收。

（5）變更的閉環(huán)管理：變更的閉環(huán)管理對(duì)于保證車輛的技術(shù)狀態(tài)尤為重要。為實(shí)現(xiàn)變更閉環(huán)管理，要保證所有應(yīng)執(zhí)行范圍與應(yīng)執(zhí)行單位都嚴(yán)格執(zhí)行變更，在整個(gè)變更完成后才能實(shí)施變更關(guān)閉。

一種方法是通過(guò)手動(dòng)表格匯總的方式關(guān)閉。將執(zhí)行范圍與執(zhí)行單位做成二維表，對(duì)每個(gè)交叉點(diǎn)單元格進(jìn)行關(guān)閉，所有交叉點(diǎn)單元格關(guān)閉后整個(gè)變更即關(guān)閉。另一種方法是通過(guò)變更系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)中定義執(zhí)行范圍與執(zhí)行單位，每次執(zhí)行完畢后即時(shí)在系統(tǒng)中進(jìn)行關(guān)閉，全部執(zhí)行完后由系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)在系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總程序，用于實(shí)時(shí)跟蹤匯總。更好的方法是通過(guò)變更系統(tǒng)自動(dòng)生成變更條形碼或二維碼，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)每次執(zhí)行完后直接掃碼進(jìn)行關(guān)閉。

3．1．2．3 批次管理與序列號(hào)管理

批次管理是為了實(shí)現(xiàn)同一批次零部件的追溯性管理，序列號(hào)管理是為了實(shí)現(xiàn)單一零部件的精準(zhǔn)追溯性管理。零部件的批次管理與序列號(hào)管理需要在設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)檢、發(fā)運(yùn)、裝配、運(yùn)營(yíng)、維修等各個(gè)環(huán)節(jié)的所有記錄中進(jìn)行序列號(hào)記錄，以保證實(shí)現(xiàn)可追溯性。批次管理與序列號(hào)管理的過(guò)程為：零部件范圍確定，批次號(hào)及序列號(hào)編碼規(guī)則定義，批次號(hào)及序列號(hào)標(biāo)識(shí)，批次號(hào)及序列號(hào)裝配記錄。

對(duì)于批次號(hào)與序列號(hào)的標(biāo)識(shí)，可以根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)和特性采取以下幾種標(biāo)識(shí)方法：鑄字、鋼印刻打、激光刻打、條形碼、二維碼、電子標(biāo)簽等。任何一種標(biāo)識(shí)方法，均要保證序列號(hào)標(biāo)識(shí)的永久性和可識(shí)別性。為了便于識(shí)別與記錄，可以使用條形碼、二維碼、電子標(biāo)簽等方式，通過(guò)掃描設(shè)備讀取和記錄。

為了便于批次號(hào)與序列號(hào)追溯，可將批次號(hào)與序列號(hào)納入系統(tǒng)管理，即零部件的清單發(fā)布、安裝記錄、更換記錄都同步記錄在系統(tǒng)中。

3．1．2．4 車輛軟件版本管理

車輛軟件版本管理過(guò)程為：確定車輛軟件清單及版本，車輛軟件安裝及記錄，車輛軟件變更升級(jí)記錄。

為了便于車輛軟件版本管理，應(yīng)定義整車級(jí)的車輛軟件版本，起始版本可以稱為軟件基準(zhǔn)。版本號(hào)應(yīng)在車輛的軟件操作界面中進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每次升級(jí)任何一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)軟件時(shí)，車輛軟件版本號(hào)都應(yīng)同步升級(jí)，這樣才能保證整個(gè)車輛軟件的同步性。

為了便于跟蹤車輛軟件的版本狀態(tài)，可將車輛軟件版本納入系統(tǒng)管理，從車輛軟件版本清單發(fā)布，到軟件安裝和軟件升級(jí)都同步在系統(tǒng)中記錄，對(duì)于未及時(shí)記錄的由系統(tǒng)即時(shí)報(bào)警提醒。

3．1．2．5 技術(shù)匹配管理

技術(shù)匹配管理主要是對(duì)有技術(shù)匹配要求的零部件進(jìn)行識(shí)別與裝配控制，以保證零部件性能與物理特性達(dá)到要求。通過(guò)零部件技術(shù)匹配清單，確定需要技術(shù)匹配的零部件，同時(shí)明確技術(shù)匹配事項(xiàng)，并在零部件裝配時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)，在車輛裝配記錄中進(jìn)行記錄，并納入隨車履歷，以便后續(xù)車輛運(yùn)營(yíng)維護(hù)時(shí)可按照技術(shù)匹配要求進(jìn)行檢修和更換。為了保證嚴(yán)格按照技術(shù)匹配要求進(jìn)行零部件裝配和更換，可將技術(shù)匹配清單及裝配和更換記錄納入系統(tǒng)管理，由系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)。

3．1．3 技術(shù)狀態(tài)審核

技術(shù)狀態(tài)審核分為功能性審核和物理性審核。功能性審核一般與評(píng)審和功能性試驗(yàn)同步進(jìn)行，物理性審核一般與實(shí)物檢查和實(shí)物試驗(yàn)同步進(jìn)行。

3．2 技術(shù)狀態(tài)信息網(wǎng)

在建立全生命周期技術(shù)狀態(tài)管理體系時(shí)，要建立以物料為中心的多維技術(shù)狀態(tài)信息網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)車輛全生命周期各階段、各技術(shù)狀態(tài)信息之間的相互關(guān)聯(lián)檢索，如圖3所示。

圖3 全生命周期技術(shù)狀態(tài)信息網(wǎng)

例如：在設(shè)計(jì)制造階段，建立物料與車輛（輛、編組、列）及其圖紙、文件、軟件的版本和變更對(duì)應(yīng)關(guān)系；在運(yùn)營(yíng)階段，建立車輛與運(yùn)營(yíng)里程及運(yùn)營(yíng)時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在檢修階段，建立車輛與檢修級(jí)別和檢修承包商的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)各階段、各技術(shù)狀態(tài)信息之間的相互關(guān)聯(lián)，形成多維技術(shù)狀態(tài)信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各技術(shù)狀態(tài)信息之間的相互追溯。

3．3 技術(shù)狀態(tài)信息管理平臺(tái)

在車輛制造企業(yè)內(nèi)部，對(duì)各技術(shù)狀態(tài)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行整合或接口互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)互聯(lián)共享。在車輛制造企業(yè)與用戶及供應(yīng)商之間，也要實(shí)現(xiàn)各技術(shù)狀態(tài)信息管理系統(tǒng)的接口互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)互聯(lián)共享。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立軌道交通車輛全生命周期技術(shù)狀態(tài)管理體系，定義車輛全生命周期各階段技術(shù)狀態(tài)信息及其關(guān)聯(lián)性，并通過(guò)技術(shù)狀態(tài)信息管理平臺(tái)互聯(lián)互通，可以有效實(shí)現(xiàn)車輛全生命周期技術(shù)狀態(tài)信息的追溯與管理。

［1］ 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）．質(zhì)量管理體系：技術(shù)狀態(tài)管理指南：ISO 10007—2003［S］．

［2］ 中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．質(zhì)量管理體系：技術(shù)狀態(tài)管理指南：GB／T 19017—2008［S］．

［3］ 中國(guó)人民解放軍裝備部．技術(shù)狀態(tài)管理：GJB 3206A—2010［S］．

［4］ 歐洲鐵路行業(yè)協(xié)會(huì)（UNIFE）．國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：IRISV02—2009［S］．

Application of Technical Condition Management on All Life Circle of Rail Transit Vehicle

SUN Weiyou

The functions，process，application，existing problems，related contents and methods of the technical condition management of rail transit vehicle are analyzed．At the same time，combined with practical conditions，the application of this management to all life circle of rail transit vehicle is proposed．This research provides a reference for the effective implementation of rail transit vehicle life circle configuration management．

rail transit vehicle；all life circle；technical condition management

U270．1

10．16037／j．1007－869x．2017．02．030

2016－09－20）