机车检修管理信息系统总体方案

和谐型机车检修管理信息系统总体方案
二○一○年元
目录
1项目概述 (1)
1.1项目背景 (1)
1.2国内外现状 (2)
1.2.1国外现状 (2)
1.2.2国内现状 (2)
1.3系统设计目标 (3)
1.4系统设计原则 (4)
1.5系统设计依据 (5)
2总体需求 (6)
2.1机车数据标准化 (6)
2.2构建机车质量数据服务 (6)
2.3检修作业管理信息化 (7)
2.4机车质量控制信息化 (7)
2.5网络互连的基地应用环境 (8)
2.6灵活性与可扩展性 (8)
2.7数据资产价值管理 (9)
2.8可视化技术应用 (9)
3总体技术方案 (11)
3.1总体架构 (11)
3.2各级系统之间的信息流分析 (12)
3.3总体网络结构 (12)
3.4铁道部级功能设计 (13)
3.5铁路局级功能设计 (14)
3.6检修基地级功能设计 (15)
3.7运用维修段级功能设计 (16)
4基地管理信息系统技术方案 (18)
4.1生产设施布局分析 (18)
4.2各生产管理部门的业务关系 (18)
4.3管理信息系统逻辑结构 (29)
4.4管理信息系统物理结构 (31)
5检修基地生产管理系统功能设计 (39)
5.1业务功能需求 (19)
5.1.1生产调度管理 (20)
5.1.2机车检修管理 (21)
5.1.3机车质量管理 (22)
5.1.4机车远程监测与故障诊断 (22)
5.1.5机车配件管理 (22)
5.1.6检修基地设备管理 (24)
5.2管理系统功能设计 (25)
5.2.1生产调度子系统功能设计 (25)
5.2.2机车检修子系统功能设计 (26)
5.2.3机车质量管理子系统功能设计 (27)
5.2.4远程监控与故障诊断子系统功能设计 (27)
5.2.5配件管理子系统功能设计 (28)
5.2.6设备管理子系统功能设计 (28)
5.3管理系统信息流分析 (47)
5.3.1各子系统间的信息流 (47)
5.3.2各子系统间的信息流向说明 (48)
5.4信息流数据性能指标分析 (50)
6基础服务系统和实现技术 (54)
6.1运行维护管理系统 (54)
6.1.1业务目标 (54)
6.1.2功能描述 (54)
6.2基础编码管理系统 (56)
6.2.1编码原则与范围 (57)
6.2.2编码采集办法 (57)
6.2.3检修基地编码内容 (57)
6.2.4编码维护方案 (58)
6.3信息共享服务 (59)
6.3.1信息共享服务的功能 (59)
6.3.2共享服务实现方式 (59)
6.4数据传输系统 (60)
6.4.1数据传输系统功能 (60)
6.4.2数据传输系统实现方式 (61)
6.5信息安全 (61)
6.6检修信息系统实现技术 (62)
6.6.1采用J2EE体系结构 (62)
6.6.2分层的系统设计 (63)
6.6.3系统平台及运行环境 (64)
7数据采集和数据转换方案 (66)
7.1数据源种类 (66)
7.2数据采集方式 (67)
7.2.1现场作业数据的采集 (67)
7.2.2车载检测数据的采集 (68)
7.2.3身份认证/门禁出入等标识信息的采集 (68)
7.2.4视频监控信息的采集 (68)
7.2.5机车制造厂、配件供应商等单位信息的数据转换 (68)
8网络结构 (69)
8.1铁路网络结构现状 (69)
8.2检修基地网络需求 (70)
8.3基地网络总体结构 (70)
8.4检修基地局域网分层结构 (71)
8.5无线局域网WLAN设计 (73)
8.6无线局域网完全解决方案 (74)
9系统配置方案 (76)
9.1系统硬件需求 (76)
9.2系统软件需求 (77)
1项目概述
1.1项目背景
近几年来，铁道部紧密围绕“运能充足、装备先进、安全可靠、管理科学、节能环保、服务优质、内部和谐”的和谐铁路建设目标，着眼尽快缓解铁路严重制约国民经济和社会发展的“瓶颈”状况，确立并实施“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，大力推进原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，加快机车车辆装备现代化的步伐。

历过不懈奋斗，走出了一条符合我国国情和路情的铁路自主创新之路，机车车辆装备现代化取得了重大进展。

自主设计制造的和谐型机车陆续投入到六大干线和主要运煤通道运用，分别牵引6000吨、1万吨甚至2万吨列车，发挥出较好的机车效能。

随着和谐型机车的陆续投入运用，东部地区尤其是京广线以东地区，将率先采用和谐型机车牵引，既有机车将逐步向我国西部、西北部、西南部转移。

为做好和谐型机车的检修工作，依据“专业化、集中修”的原则，在天津、上海、武汉、广州、成都、西安建立六个路网性电力机车检修基地，主要承担东北、华北、华中、华东、华南、西南、西北地区使用的全部和谐型电力机车的2年检及以上修程的机车检修工作，其中，天津、广州检修基地还承担新造机车的任务。

在哈尔滨建立一个内燃机车检修基地，主要承担东北三省及北京、天津、河北地区使用的和谐型内燃机车2年检（预留6年检）的机车检修工作。

在全路改扩建和谐型机车运用维修段，承担和谐型机车1年检及以下修程的检修任务，基本形成现代化的和谐型机车检修网络。

为提高机车检修效率，实现和谐型机车检修基地和运用维修段内部现代化管理，同时实现机车检修与机车运用及运输调度等部门的信息共享，需要充分利用信息化手段为和谐型机车的检修提供技术支持。

为此，编制了和谐型机车检修管理信息系统总体方案。

1.2国内外现状
1.2.1国外现状
德国、法国、日本等先进的机车制造、应用国家的铁路资料显示，国外大功率机车的维修基本上都采用基于RAMS的现代运用维修管理理念，重视数据采集和分析（FMECA），实现周全、精确的计划编制，实施精细的生产过程管理；同时配备大量先进的检测、测试、试验和诊断设备、信息终端，依托先进的计算机网络，把相关工作岗位人员密切连接在一起，整体考虑运用和维修一体化管理的业务需求，实现对调度、生产、技术、设备、仓储、人力资源、办公等的综合管理；车载控制管理信息系统集成了强大的状态监测和故障诊断功能，可将故障预警信息及时传送到地面，指导机车维修作业；维修基地与地区调度中心、生产厂家、配件材料及服务提供商等进行信息交互，实现机车维修产业价值链联动。

1.2.2国内现状
多年来，我国铁路科技工作者应用先进的信息技术，开发了大量用在机车检修方面的信息系统，为提高机车检修效率，规范检修作业流程方面起到了很大的帮助。

但是，从全路来看，既有的检修管理信息系统存在一些问题，不适应和谐型机车检修的需要，主要表现在：一是和谐型机车检修的业务需求变化了，过去机车检修主要分段修和厂修，修程的选择主要依据机车走形公里数确定，机车的段修又分为辅修、小修和中修，在机务段完成机车检修业务，机车大修也叫即厂修，需安排机车进入机车制造工厂维修，铁道部经过几次生产力布局调整，全路机务段由二百多个减少为五十七个，机务段规模不断扩大，原来的部分机务段变成了车间，而和谐型机车又将实施“专业化、集中修”的原则，这些业务的变化，均对检修信息系统提出更高的新要求；二是既有的检修系统由于开发单位不同，建设年代不同，造成技术标准不统一，系统维护困难，根本实现不了信息共享，不能真正提高资源重复利用，提高检修作业效率的要求；三是现代化的检修基地将采用大量的自动化工装设备，新的检修信息系统必须能够和这些工装设备进行信息共享，减少人工输入，降低检修作业人员的工作量，从而提高效率和检修质量。

1.3系统设计目标
积极消化吸收国际先进的设计理念，立足中国铁路机车检修的实际需求，以现代化技术装备为基础，遵循相关标准和规范。

达到起点高、功能完善、集成度高、结构合理的设计要求，开发出拥有自主知识产权的中国铁路和谐型机车检修信息系统。

具体目标如下：
1．建立机务信息化系统的体系结构和设计标准
通过和谐型机车检修管理信息系统的开发和实施，完善机务基础编码规则和体系，形成机务信息化系统架构设计、通信接口设计的标准和规范。

2．全面支撑机车检修的生产作业过程
覆盖和谐型车检修基地和运用维修段的业务管理和检修作业过程，满足兼容多种机型的技术管理要求，支持机车全路调配运用和网络化维修的指导思想。

实现对和谐型机车检修和运用维修段的生产调度管理、检修管理、机车质量管理、机车远程监测与故障诊断、机车配件管理、设备管理等工作的信息化。

3．服务运输安全生产，提升机车检修质量
立足服务运输安全生产，支持定期修、状态修相结合的检修模式，构建完整的机车和大部件履历。

对机车的状态、位置、运行里程等实时跟踪，根据机车状态进行预警，合理制定机车检修计划；对大部件进行全生命周期跟踪，提升机车检修的质量。

4. 提高机车利用率
通过远程监测技术及时了解机车的运行状态及技术状态，为实现机车就近救援、就近检修提供技术上的支持。

支持机车司机在途排除故障，便于集中调度，提高机车利用率。

5．加强信息共享，提高机车检修效率
规范基础编码，加强信息共享，减少人工输入环节，优先取用设备自动产生的信息，确保各生产环节高效率协同和顺畅衔接，降低现场作业人员劳动强度，提高机车检修效率。

6．重视数据积累，改进检修工艺和修程修制
通过维修数据的积累和分析，不断改进检修工艺、优化修程修制和作业流程；进行精细成本核算和全面成本分析，有效管控维修成本。

实现对和谐型机车检修
基地和运用维修段生产经营的有效、科学管理，建成设备先进、管理科学的和谐型机车检修基地和运用维修段，为铁路和谐型机车检修知识体系的创新，提供强有力数据支撑。

1.4系统设计原则
和谐型机车检修信息系统建设要结合我国铁路检修作业的实际情况，采用国内外新的技术和理念。

按照铁道部制定的《和谐型机车的修程修制》以及《铁路信息化总体规划》的要求进行设计。

具体原则如下：
1．以业务需求为导向，覆盖机车检修全过程
深入分析检修基地和运用维修段的业务内容和流程，从业务实际需要出发，开发出实用的检修信息系统，为和谐型机车检修作业服务。

2．统筹考虑、整体设计，网络互联、信息共享
坚持统一领导、统一规划、统一标准、统一资源、统一管理的“五统一”原则，站在全路视角，注重整体设计和网络互连互通，实现铁道部、铁路局、检修基地、运用维修段四级之间的信息共享，同时实现与其他系统的互联互通和信息共享。

3．采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术
充分了解、学习、借鉴国内外机车维修管理的先进理念，吸取机车检修管理信息系统开发的经验和教训。

采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术，构建科学合理的和谐型机车检修信息系统。

4．系统设计坚持稳定性、安全性、实用性、扩展性和易维护性的原则
检修基地和运用维修段的信息化建设中，各应用系统均与生产密切相关，对系统的稳定性、安全性要求较高。

操作界面要贴近业务实际，便于作业人员使用。

5．立足当前、夯实基础，突出重点、稳步推进
和谐型机车检修管理信息系统既要体现全新的设计理念，又要立足我国实际，做好信息化建设的基础性工作。

在实施信息化的过程中，有主有次，突出重点，牢牢把握核心系统，逐步完善。

1.5系统设计依据
和谐型机车检修信息系统的设计依据如下：
1.《铁路信息化总体规划》铁信息[2005]4号
2.《铁路信息化十五发展计划》铁计[2001]134号
3.《铁路机务信息化规划》
4.《机务信息化总体方案》
5.“关于发布《铁路信息化总体规划》的通知”铁信息[2005]4号
6.《铁路主要技术政策》铁科技[2004]78号
7.《铁路技术管理规程》铁道部令[1999]20号
8.《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
2总体需求
2.1机车数据标准化
机车数据标准化既是铁道部机务信息化规划的基本要求，也是机车质量管理系统的现实需要。

机车质量管理系统的一个重要部分就是机车质量数据的集中管理和共享。

在此基础上可以更好地监控机车质量和对机车质量进行分析，建立故障模型等。

要达到此目的，其根本办法是：抓好数据标准的制订工作，落实信息资源管理基础标准，全新规划、完善共享数据库，建立稳定的全域数据结构，只有从数据集成抓起，才能做到系统的集成。

同时，检修基地和运用维修段内部管理也需要基地自己的管理数据标准，如统一的绩效管理指标、规范的作业流程、统一的报表格式等。

检修基地和运用维修段内部管理数据标准化是建立数据中心的前提，检修基地和运用维修段生产管理数据标准化是检修基地和运用维修段生产数据质量、机车数据质量的保证。

缺乏质量的数据是无用的数据，甚至是有危害的数据。

生产数据管理标准化是建立可靠的数据中心的要求。

2.2构建机车质量数据服务
机车质量数据服务是在机车质量数据共享的模式上对内和对外提供规范的机车质量数据访问服务。

机车质量数据主要是各机车的组成信息、部件状态信息、检修信息、运用整备信息、修程修制信息等。

构建机车质量数据服务具体需求可包括如下几个方面：
1）数据采集自动化
机车质量数据主要是机车运行状态数据、机车检修数据、机车技术履历数据等。

机车运行状态数据可以采用车载自动监测设备采集，通过WLAN技术进入
基地数据中心。

检修数据、机车技术数据等则可通过自动化测试设备和数据录入终端相结合的采集形式实现。

2）机车质量数据中心
机车质量数据采集自动化的目的就是要对机车质量状态进行实时监控，并为检修基地、运用维修段的机车质量数据和生产数据的共享及再利用创造条件。

在数据自动采集的基础上，检修基地、运用维修段管理信息化还需要建立数据中心，集中监控各机车的生产运行、检修作业、生产调度等过程信息，对检修基地、运用维修段生产运行进行实时监控。

3）数据共享服务体系
在机车运行及其检修过程中，能够获取大量的机车质量数据和检修基地和运用维修段生产管理数据，这些数据是非常有用的信息资源，是数字化检修基地、运用维修段上层应用的基本需求。

作为和谐型机车质量及运营保障的基础，必须提供标准的共享数据服务体系，使得数字化检修基地、运用维修段的其它相关应用单位和应用系统能够轻易获得机车质量信息或必要的检修作业信息。

2.3检修作业管理信息化
和谐型机车检修管理信息系统要求针对检修基地、运用维修段内部各作业流程和各职能部门的管理手段实现信息化。

和谐型机车检修管理信息系统需要对生产调度管理、检修过程管理、机车质量管理、机车配件管理、设备管理等核心业务提供支撑作用。

在适当的时候，也要求对上述核心业务提供辅助支持的人力资源管理、财务管理、办公自动化等提供先进的信息化管理手段。

2.4机车质量控制信息化
保障和支撑机车运用是检修基地、运用维修段的核心业务目标，也是检修基地、运用维修段信息化的核心目标。

要满足此目标，要求对机车质量控制提供信息化的先进管理方式。

机车质量控制信息化是现代铁路运营保障的基本手段，在国内外的高速铁路得到了广泛应用。

在和谐型机车引进吸收后，在采用新的和谐型机车检修模式下，
对机车质量控制提出了新的要求，如大规模机车质量数据的管理、车载检测设备以及车载检测数据传输方式的选择和使用。

机车质量控制信息化主要包括机车技术管理、机车检修管理、机车远程监控与故障诊断、质量分析等几方面内容。

2.5网络互连的应用环境
根据铁道部的规划，全国共有和谐型机车七大检修基地，分别设在哈尔滨、天津、上海、武汉、成都、西安和广州，与七大检修基地相配套的还有众多运用维修段。

它们之间以及与主管路局、铁道部之间会形成大量的数据交互，特别是要求机车质量数据全路共享。

基于上述情况，检修基地、运用维修段必须采用网络互连的统一应用环境。

在统一、互连的应用环境下，可以很好地适应检修基地、运用维修段与铁道部、铁路局的信息交互，也可以很好地适应运用维修段与检修基地的大量信息交互。

网络互连的应用环境要求能实现和提供统一的机车质量数据共享模型，能够适应各类应用系统的集成。

它需建立一个先进的分布式应用系统集成环境。

2.6灵活性与可扩展性
事物总是不断发展的，和谐型机车检修基地、运用维修段也同样会根据铁路部门管理水平的提高而变化，为了保护既有投资和可持续发展，和谐型机车检修管理信息系统要求提供足够的灵活性和可扩展性。

系统的灵活性主要是能满足检修基地、运用维修段的管理模式变化和业务流程变化，需要具备作业流程自定义功能和组织结构调整功能。

并且能根据需要实现商业智能分析（BI），提供灵活的数据分析功能。

系统的扩展性主要是指能满足检修基地、运用维修段的可持续发展，能适应检修基地、运用维修段业务的持续改进与优化。

随着检修基地、运用维修段信息化的不断深入，新的功能模块能简单无缝地集成到既有信息系统中，避免形成信息孤岛。

2.7数据资产价值管理
数据信息资源既是企业信息化建设的出发点，又是企业信息化的目标。

企业信息系统的实质就是利用现代管理科学和信息技术建立现代信息网络系统，使企业管理活动各个环节通过数据的快速流通和有效服务，实现资金流、物流和工作流的整合，达到企业管理效率和水平的提高。

信息系统中应用软件处理的最重要对象和生产的产品就是数据信息，要使软件的应用效率达到最佳，必须对企业的数据结构作充分的分析，通过对数据资源的开发和有效利用，使得这些信息在局部范围和广域范围得到更好的应用。

随着应用软件使用的时间不断增长，积累的数据量也必将越来越丰富。

当数据量积累到一定程度的时候，通过先进的数据分析手段，可以深入挖掘机车质量特性和检修技术特性等众多有价值的信息，从而充分体现信息化带来的数据资产价值。

对这些数据资产有效管理既是机车检修管理信息化的重要需求，也是机车检修重要的潜在价值点。

2.8可视化技术应用
可视化管理一般采用先进的地理信息系统（GIS），它可以结合电子地图技术和现代电子定位技术（如GPS）等技术手段，直观地模拟显示重要目标的地理位置信息和其他需要的重要属性信息。

在机车检修管理信息化中，对可视化技术应用的需求体现在如下两个方面：1）生产调度管理
机车位置调度管理是生产调度管理的重要内容，尤其在检修基地模式的大规模生产方式下，存在大量的机车调度作业，如何方便地把机车安排在合适的位置并直观地展示机车所在检修和存放区域，则是调度中心极为关心的问题。

而GIS 系统正是用于解决上述问题的主流方案。

2）设备管理
基于GIS系统的设备可视化管理，可以为检修基地和运用维修段内机务设备
管理提供一种全新的、高效的工作手段，而且为机务设备管理及定位与查询提供一目了然的信息展现方式。

3总体技术方案
3.1总体架构
和谐型机车检修管理信息系统的需求涉及铁道部、铁路局、检修基地、运用维修段四级部门以及制造厂、配件供应商的相关业务，各级部门在系统中有着不同的职能范围，在系统架构、基础编码、数据交换规范等方面要统一设计和规划，以实现信息共享和全路机务信息化的可持续发展。

铁道部：承担对铁路局、检修基地、运用维修段的管理职能，掌握机车的配属、运用及质量情况，对全路机车运用、检修、质量、机务设备等信息进行查询、统计和分析，进行管理制度的持续优化以及业务上指导。

铁路局: 承担对检修基地和运用维修段的管理及业务指导职能，向检修基地和运用维修段下达生产指令、传达铁道部的相关政策和方针。

及时掌握机车运用、检修和质量情况，对全局机车运用、检修、质量、机务设备等信息进行查询、统计和分析。

检修基地：承担和谐型机车的两年修和六年修的检修任务。

运用维修段：承担和谐机车运用管理和1年及以下修程的检修任务。

和谐型机车检修管理信息系统总体架构如图1所示：
图1 和谐型机车信息化系统总体架构
3.2各级系统之间的信息流分析
铁道部、铁路局、检修基地、运用维修段之间信息流向如图2所示：
图2 铁道部、铁路局、检修基地、运用维修段之间信息流向
机车制造厂：将新车技术履历和旧车厂修资料提交给检修基地；
配件供应商：将配件的技术资料提交给检修基地和运用维修段；
车载检测系统：机车在进段或进检修基地时，通过WLAN将采集的海量机车过程信息发给地面服务器；机车在线运行期间，通过GPRS 等通信方式将机车故障状态信息实时发给地面故障诊断系统。

3.3总体网络结构
从整体设计的原则考虑，检修基地的信息化建设，必须把铁道部、铁路局、检修基地、运用维修段、路外单位的需求进行综合考虑，形成一个网络化的信息
系统，覆盖机车检修作业的整个过程。

检修基地、铁道部、铁路局、运用维修段之间依托铁路综合IT网互连互通，路外单位通过网络安全平台与路内系统进行数据交换。

系统网络拓扑结构如图3所示：
正在入段机车运用维修段
运用维修段级
检修相关系统
正在入段机车
图3 系统网络拓扑结构
3.4铁道部级功能设计
铁道部和谐型机车运用主管部门通过信息系统可实现机车配属情况的查询和统计，机车运用效率与运用成本的统计和分析，机车检修成本的统计和分析，机车及设备位置信息查询，机车及设备履历、台帐信息查询，综合以上信息为铁道部机车运用决策提供依据。

具体功能构成如下图4所示：
图4 信息系统铁道部功能设计
3.5铁路局级功能设计
铁路局和谐型机车运用主管部门通过信息系统可实现机车配属情况的查询和统计，机车运用效率与运用成本的统计和分析，机车检修成本的统计和分析，机车及设备位置信息查询，机车及设备履历、台帐信息查询，综合以上信息并结合铁道部命令为铁路局机车运用决策提供依据。

具体功能构成如下图5所示：。