地铁设备智能化运维管理探索与实践

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引言
随着地铁的飞速发展，地铁运营里程和设备将激增，相应的设备运行维护工作强度和工作量也在快速增长，如何科学、高效地维护好这些设备，让地铁运营更安全、更稳定、更高效、更经济，将成为地铁运营管理者面临的一个很现实和急迫的问题。

为了解决目前地铁设备运维管理面临的现实问题，通过引入互联网+物联网双核心技术，革新设备维修管理方法, 建设设备智能化运维平台，以达到地铁网络化运维工作高效、精细、标准和智能化的管理目标。

1、地铁设备运维管理现状
1.1设备运维管理工作压力越大要求越高
要想富，先修路，随着我国经济的快速发展，轨道交通也前所未有的进入快车道，但随着交通风险规模的增加，在人员和设备分布上、线路布置上、设备构造、技术性能、维护方式等方面都各有特点和差异性，客流量持续攀升、拥挤度超标以及需要高效应对突发事件的局面，加之地铁空间普遍密闭狭小分散，维修时间紧迫等特点，对地铁设施和设备的安全性（Safety)、可用性（Availability) 、可靠性（Reliability) 与可维修性（Maintainability)自然水涨船高的要求越来越高。

规模的庞大和装备的复杂，再加上各种设施更新改造，给运维管理带来巨大挑战与压力。

如何科学、高效的组织好设备运维管理工作，既保障地铁
设备的安全稳定运营，又能提高设备运维
工作的效率，这是所有地铁运营管理者和
决策者们都将面临和需要解决的重点现实
问题。

1.2设备运维管理难度加大
传统的地铁设备运维管理主要是依靠有
经验的员工，在作业班组内采取“传帮带”
的方式，随着地铁线路的增多，越来越多有
经验的老员工被抽调到新线，同时大量的新
员工补充进来，设备维修的技术力量被不断
的摊薄。

维修作业现场依靠的是作业人员的
专业技能和经验，检修记录数据填写在纸质
记录本上，数据失去其应有的价值，难以形
成对设备状态的及时有效评估，现场的技术
支持和流程监管也是缺失的。

如何规范设备
维修作业流程和检修规程标准，提供现场技
术资料支持，做到现场作业流程监管和卡控，
及时有效的获取设备状态数据，这些都给设
备运维信息的传递共享、互联互通带来了新
的要求和挑战。

1.3设备运维管理信息化水平要求提高
为了适应新形势下的地铁设备运维管
理的根本需求，就需要提升和引进当代最
先进科学管理技术，对目标实际精细化管
理。

目前，国内外地铁普遍采用EAM作为
地铁设备资产、维修组织、物资等的信息
化管理平台，但是EAM作为一种面向资产
密集型企业的产品化系统，在应用到地铁
行业时还需要针对地铁行业的业务流程特
点进行定制开发，以适应设备运维管理日
益突出的信息化水平要求。

国内地铁目前主要实行的是计划性维
修体系，根据不同的设备运行条件制定相
应的修程，包括巡检，月检，季检，年检
等多种修程，定期释放这些修程，维修人
员根据修程进行设备运维作业。

从国内外
行业发展历程看，一般来说当维修体系发
展到相对成熟阶段时，会逐渐从计划修向
状态修转变。

状态修是基于设备状态数据
的，对设备维修作业数据的采集、存储和
分析要求非常高，这就对信息化系统平台
的建设提出了更高要求，以适应向状态修
转变过程中的设备状态及时采集、分析、
展示的需求。

2、设备智能运维管理总体思路
当地铁进入网络化运营时代后，面对
日趋复杂和要求越高的设备运维管理工作，
传统的设备维修数据记录、采集、传输、
分析、展示方式已经逐渐无法适应，EAM
的局限性和维修体系的转变也需要地铁设
备维修管理向智能化方向发展。

通过采集、存储、分析和展示设备运
维过程中产生的业务数据和状态数据，建
立智能化运维管理系统，为设备运维工作
提供大数据支持，支撑维修质量和过程控
制，为维修体系向状态修和预测性维修逐
步转变提供数据积累。

设备智能运维管理实现的总体思路如
下：第一，以标准化和精细化管理为目标，
梳理现有的检修规程和检修标准，使之适
应设备智能运维管理的需要，同时制定相
关的数据标准，让设备运维数据的采集、
存储和分析成为可能；第二，将检修规程
和流程固化到信息化系统中，所有维修作
业按照标准执行，减少人为因素影响设备
维修质量；第三，引入物联网技术，使用
移动终端和RFID电子标签，在作业现场及
时采集设备维修数据，同时加强维修作业
现场的监管和卡控，保障维修质量；第四，
地铁设备智能化运维管理探索与实践
文｜深圳地铁运营集团钟文文
【摘要】本文以地铁在线路网络化运营条件下的设备智能化运维管理实践为研究方向，
分析了在地铁设备运维管理的现状，从建设地铁设备智能运维信息化平台的角度出发，对
城市轨道交通进入网络化运营后的设备维修体系转型的必要性进行探讨，提出了在地铁网
络化运营条件下设备智能运维管理实现的总体思路、主要业务功能、技术实现方案和应用
效果及展望。

【关键词】地铁；设备；智能；运维
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通过对采集的设备状态数据进行大数据分析和展示，对设备状态预警预判，为设备维修工作的统筹安排和调整提供决策支持。

3、设备智能运维管理业务功能分析
地铁设备运维业务主要包括基础信息维护、维修计划管理、现场维修作业执行、物资消耗管理以及数据分析共五大部分内容。

3.1基础信息维护
基础信息是设备智能运维管理的根基和核心，只有根基打牢了，上层的数据采集和分析才有可能实现。

地铁设备智能运维管理的基础信息包括地理位置，设备数据，数据字典，检修记录标准模板等。

地铁设备的物理地理位置包括线路，车辆段，车站，变电所，行别/股道，逻辑上还可根据专业系统的差别，分为站间，公里标百米标，锚段杆号等。

这些地理位置在空间上是按照层级关系组织的树状结构，设备挂载在这些树状节点上，每一个设备都和地理位置一一对应。

设备数据的维护和管理要求符合维修作业的需要，根据检修规程对设备目录种类和层级结构进行划分，基本原则是检修规程中需要检修的设备必须是单台可维护的。

设备编码采用的是由系统自动生成的流水号，保证唯一性。

设备基本属性包括设备目录，地理位置，专业系统，物资编码，生产日期，生产厂家，投运日期，预计寿命，责任部门等。

设备还应该根据不同的设备目录设置自定义属性，满足不同专业系统设备维修作业的需要，如图1所示。

数据字典以键值的形式对设备运维业务中的所有元数据进行管理，涵盖了维修业务中涉及到的所有关键项数据，为检修数据的填写和大数据分析提供了标准选择项。

检修记录标准模板以检修规程中Word 表格形式的记录表为标准，通过梳理每个记录表的检修模式和检修数据的填写方式，将记录表以模板形式固化到系统中，形成设备检修数据采集的标准模板，从而实现设备状态数据的存储和分析。

检修记录分为巡视巡检，单体检修，线性检修三种模式，巡视巡检表本身不关联设备，只有检修中发现有缺陷或故障的设备时才选择具体的设备上报，单体检修是一个设备就是一张表，表中的所有检修数据都关联到这个设备上，线性检修是检修范围内的设备都在一张表上，按行记录每一个设备的检修数据。

检修记录标准模板中的数据项是按照检修规程维修作业工序进行管理，主要项目包括检修项目，检修标准，使用仪器，检修数据填写形式（修前，修后，备注，文本，数字，标准值，选择项等）。

模板则按照预设的数据编码进行管理，包括仪器编码，设备属性编码，检修参数编码，检修数据项编码（包括修前，修后，数据项的值，备注，状态等），如图2所示。

3.2维修计划管理
地铁设备维修计划包括检修计划和施工计划，检修计划是根据修程定期释放的周期性预防性维修计划，施工计划是根据检修计划制定的可入场维修作业的时间、地点、人员、内容等具体实施计划。

检修计划和施工计划在EAM 中都可以实现，但缺乏维修作业更加精细化的作业任务安排，包括作业分工，检修的设备，使用的检修记录模板，需要领取的物资和工器具，现场安全卡控措施等。

因此，在设备智能维修管理中还应支持作业任务的管理。

3.3维修作业执行
维修作业负责人根据检修计划和施工计划发布具体的作业任务，维修班组人员就可以通过移动终端同步作业任务到现场执行，按照作业任务对设备进行检修作业，作业过程中使用移动终端APP 领用工器具和物资，录入设备状态数据，检修完成后将数据同步到系统服务器，技术管理人员可以在系统上即时查看到最新的检修记录
情况，如图3所示。

维修作业现场需要技术支持时，通过扫描设备上安装的RFID 电子标签或二维码，可以快速调出设备的属性信息，技术资料，历史检修记录和故障信息，还有备品备件库存信息，检修过程中也可以随时调出工艺卡进行查阅，如图4所示。

3.4物资消耗管理
利用物联网技术，在备件、耗材和工器具上安装RFID 或二维码标签，作业任务进行时，利用移动终端扫描标签实现备件、耗材的领用，消耗和归还，实现工器具的领用，出清和归还，物资消耗的整个流程实现电子化管理，可以对物资的使用情况进行统计和分析，为物资采购和配置计划提供数据支持。

3.5数据分析展示
设备智能运维管理的核心需求就是如何运用数据来指导维修业务，因此需要对采集的设备维修业务数据进行分析和展示，让各层级人员都能快速获取自己所关心的数据。

数据分析和展示分为主题分析、指标监控及预警、综合运维平台三部分。

（1）主题分析
主题分析服务于战略管理层、管理监控层、分析预测层三个层次；在战略管理层面实现围绕关键设备运维指标进行各种主题分析，满足战略决策和战略管理的需要; 在管理监控层面实现对设备检修各项业务数据实时查询、统计，确保业务数据的准确性和实效性；在分析预测层面实现业
图1 设备层级结构及属性管理
图3 维修作业执行流程
图
2
检修记录标准模板
图
4 现场技术支持
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务数据的深度挖掘和业务预测与发展趋势分析，满足日常设备维修业务管理和运维决策的需要。

根据以上思路，设备智能运维管理的主题分析规划为设备综合状态分析、设备故障统计分析、设备更换统计分析、缺陷分析、维修计划分析、测量数据趋势分析等分析主题。

能够及时准确地获取设备维修各项业务统计数据，满足各类报表的要求。

改变由于在数据分散情况下，设备信息获取时间长的状况，以实现快速提取地铁设备运行状态数据并进行整合展示；能够根据不同设备的质量管理指标建立地铁设备运行状态数据分析平台，为地铁设备运维管理决策提供有针对性的关键指标核算数据模型。

（2）指标监控及预警
为满足地铁运营管理层能直观了解设备的运行状况和宏观把控设备质量状态的需要，设备智能运维管理提供了重点设备质量指标监控及预警功能，意在对设备日常运行质量进行监控、预警, 能够结合各设备专业的统计需求设定特定流程的监控点，监控设备的运行状况。

通过设定科学指标体系，对设备运行数据深度挖掘，监控设备运行状态情况，在及时掌握设备动态的基础上，对可能出现的不良趋势及时提出预警信号，帮助决策者和管理者宏观把握，及时决策以减少不必要的损失。

预警监控子模块主要功能是监控列车运行平稳和均衡性等相关指标，做到能及时发现异常情况，并且自动做出预警和对事故进行必要的防范与补救，并通过短信、邮件、即时消息、声音等多种方式提醒。

设备智能运维管理建立一系列监测统计指标，确定警戒线、分析警报，事先发现导致设备运行不佳的迹象或征兆，警示决策管理者，提醒其采取防范与调整措施，保证设备正常运行。

（3）大数据综合运维平台
大数据综合运维平台列车一站式综合
管理中心信息平台，可在大屏上展现智能图表，可以钻取信息。

通过直观影像与声音标示或提示设备运行状态，便于管理者直接观测，并根据相关现象下达相关指令，利用前端工具的特性，实现静态图表和动态展现相结合。

通过大数据综合运维平台，管理者可以看到所有设备、所有部门提供的即时数据及通过数据系统自动显示的各种模拟图形，管理者根据相关数据可以对不同部门、不同专业的负责人下达相关指令，达到监测、预警和决策的作用，为管理的高效性提供了保障。

如图5所示。

4、设备智能运维管理技术方案
设备智能运维管理技术方案采用成熟的Java 技术体系，Web 系统基于B/S 三层体系结构，采用Spring 框架，移动终端采用Android 平台，数据库采用Oracle ，从标准和技术上保障系统的可扩充性、易维护性、开放性和统一性。

设备智能运维管理采用服务器集群技术进行部署，确保服务器即使在大量用户访问时也能正常运行，同时提高相关设备的容错性，保证服务集群设置数量的合理性，保证系统的可靠性及高效使用性，保证系统的可扩展性，以备日后满足轨道交通的规模增涨的数量。

如图6所示。

5、设备智能运维管理应用效果
在设备智能运维管理平台投入使用后，设备维修作业人员已经逐渐适应使用移动终端APP 进行现场检修作业，现场填写设备状态数据（如图7所示），同步到服务器后形成标准的检修记录数据供技术管理人员查阅和审批，已经基本实现了检修的无纸化作业，并可进行各项业务数据的分析和展示，初步达成了设备智能运维管理的目标。

在试点运行的4条线路5个专业系统69个工班，通过使用移动终端APP ，累计
已采集电子化检修表格14634张，检修设备215790台次，设备状态参数1246281项，同时梳理和整理了大量的设备基础数据，制定了相关的数据标准，将各个专业系统的履历图、示意图和系统图都进行了电子化和数据化存储与展示。

借助设备智能运维管理平台，地铁基本可以实现对单台设备的状态数据采集、存储、分析和展示，及时获取设备状态，掌握线路及线网的设备运维情况，为后续进一步优化设备运维计划安排，实现设备健康趋势预警预判提供了大量的数据支撑。

图6 集群部署和负载均衡
图5 大数据综合运维平台
图7 移动终端APP 应用【参考文献】
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