北京地鐵資產運維標準體系研究及其數字化應用

傅兵 袁若岑 黃穎俊

摘 要：本文基于北京地鐵資產全壽命周期管理、維修業務精細化管控與信息化管理三重需求，提出北京地鐵資產運維標準體系架構設計思路。結合北京地鐵智能運維平臺的建設與運行，按照統一規劃、統一設計、統一建設與統一運維的原則，構建標準數字化轉型的應用場景，圍繞標準形式數字化與標準過程數字化兩個轉型方向，提出標準體系貫通應用于智能運維平臺建設及應用場景的工作思路，推動標準化工作向數字化、網絡化與智能化轉型，并以北京地鐵6號線智能運維平臺試點應用為案例，驗證了標準體系指導并規范信息化系統的建設及運行工作的作用及意義。

關鍵詞：標準體系，資產運維，數字化，智能化，應用場景

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.04.011

0 引 言

北京地鐵設備設施呈現規模龐大、種類繁多、專業復雜、作業區域廣等特點，不僅存在由于成立時間較早帶來的不同時期設備設施技術發展階段差異化明顯的現象，而且廣泛存在各類運營設備設施即使安裝在同一車站也有可能分別來自不同供應商的問題，甚至存在不同部門站在自身視角采用不同的設備設施編碼體系及數據格式的情況，難以從設計、建設、運維管理等全生命周期視角開展設備設施的統一化管理。因此，技術多樣化所引發的“超復雜”技術共存局面，嚴重影響了設備設施維修業務全生命周期管理與精細化管控的力度與步伐，亟待出臺車輛設備設施運維管理標準體系予以統一指導與參考。

北京地鐵資產運維標準體系，是指為了滿足北京地鐵運營期間資產運維保障需求，由若干相互關聯的標準、規范等所組成的有機整體。針對上述北京地鐵資產運維標準化建設過程中存在的缺乏頂層規劃以及數字化落地難度大等問題，構建北京地鐵資產運維標準體系，主要任務有3個：（1）做好標準體系構成要素—標準的需求分析；（2）做好標準體系的架構設計；（3）做好標準體系的數字化轉型及其數字化應用。

1 設備運維標準體系需求分析

標準是標準體系的基本構成單元，標準的需求分析是構建標準體系的重要依據，既是標準體系研究的起點，又決定著標準體系的最終效果[1]。北京地鐵設備運維標準體系的構建過程應遵循公司維修業務管理架構及其實際執行情況，統籌考慮公司資產全壽命周期管控需求、維修業務精細化管控需求、維修業務信息化管理需求，通過北京地鐵智能運維平臺的建設及運行過程推動標準的數字化轉型及其落地應用工作。

1.1 資產全壽命周期管控工作需標準輔助

維修業務的高效運行取決于企業內部資產-維修-物資三者間資源整合的充分程度與精準匹配程度，考驗設備設施全壽命周期管理鏈條的完整度及顆粒細化的統一程度。北京地鐵投資-建設-運營“三分開”體制“天然”阻隔的現狀，造成資產-維修-物資三者管用分離，資產全壽命周期管理鏈條完成程度大打折扣。加之公司內部各部門之間受外部影響同樣存在“管用分離”的問題，對于資產-維修-物資業務規劃、標準規范及管理顆粒度長期無法統一，表面現象是造成人力浪費、設備閑置，深層原因是業務部門之間無法充分整合統籌這三者資源。因此，北京地鐵資產全壽命周期管控工作亟待標準輔助。

1.2 維修精細化管控工作需標準指導

精細化的維修業務流程標準編制工作是實現精檢細修、智能維修的基礎，也是維修核心能力提升的關鍵點。目前，北京地鐵車輛設備設施維修業務亟待人、財、物精準管控及工作完成數量與質量標準，使得整體維修業務流程能夠做到事前規范化指引與評估、事中透明化監控與反饋、事后歸檔信息能與事前形成規范對應，進而使維修信息可溯源可追蹤。因此，北京地鐵維修業務精細化管控工作需標準指導。

1.3 維修管理信息化工作需標準奠基

目前，北京地鐵各分子公司率先自建一些維修管理信息系統，盡管勉強滿足各分子公司生產現場的資產與備件管理、設備點巡檢管理、故障粗略統計及分析等基本要求，但是基本不具備設備狀態感知、維修策略及故障預警預測等設備運維決策輔助功能，且這種各自為陣的開發應用，由于沒有功能規范化、技術統一化的標準導引，系統互聯互通性差，制約并限制了數據的共享及其深層次的感知-維修-決策-評估等維修閉環管理效果，嚴重影響了數據的深度挖掘應用與企業信息化的健康發展。因此，北京地鐵維修管理信息化工作亟需標準奠基。

2 設備運維標準體系架構構建思路

設備運維管理模型（如圖1所示）通過管理運維設備與運維人員，達到“安全、效率、效益”的核心目標。其中，管理設備應重點聚焦獲取設備有效感知數據，解決感知設備少、感知數據獲取難度大、有效性差的問題；管理人員應主要關注現場維修作業標準化管控，解決修程修制與現場作業標準“兩張皮”造成的現場作業過程管控難、運維過程“人財物”管控脫節的問題。

按照MECE（Mutually Exclusive CollectivelyE x haust ive）方法中縱向向下分解子目標完全窮盡、無遺漏，橫向拆解彼此獨立無交叉的原則，將設備運維標準體系架構分為設備運維管理類、設備維修人員類、設備智能化應用類以及外部環境類共計4類標準。其中，為明確分割設備運維管理類標準與設備智能化應用類標準范圍邊界，將設備智能化應用類標準歸入設備本體類標準，著重開展設備本體運行感知類標準及智能預測類標準的制定工作；設備運維管理類標準聚焦設備基礎管理類、設備業務管理類、設備服務管理類3個方向的標準制定工作；設備運維人員類標準從現場操作類、作業技能類兩個方向編制標準。設備運維標準體系架構詳如圖2所示。

3 設備運維標準體系研究重點—標準數字化

隨著新一輪科技革命與產業變革的孕育興起，以數據資源為重要生產要素、信息通信技術融合應用、全要素數字化轉型為重要推動力的數字經濟日益成為經濟發展的新模式[2]。

2020年3月，中國城市軌道交通協會發布《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》[3]。2021年10月，中共中央、國務院印發了《國家標準化發展綱要》，提出發展機器可讀標準、開源標準，推動標準化工作向數字化、網絡化、智能化轉型[4]。

3.1 標準數字化定義及表達形式

標準是數字化轉型的基礎。傳統的標準大多以人員閱讀為目標。標準數字化指利用數字技術（云計算、大數據、區塊鏈、物聯網、人工智能等）對標準本身即生命周期全過程賦能，使標準承載的規則與特性能夠通過數字設備進行讀取、傳輸和使用的過程[5 ]。數字化后的標準將不再僅以文檔形式存在，而是變革性地以知識形態存在，具體形態包括信息單元、信息模型、公式、算法、軟件代碼、音頻、視頻、數據庫、軟件系統、云平臺、零件、系統設備等[6]。

3.2 資產運維標準數字化應用場景

為了避免業務標準功能交叉重復、數據分散無序存儲、浪費資源，按照統一規劃、統一設計、統一建設、統一運維的原則，構建標準數字化轉型的應用場景是實現資產運維標準體系的數字化轉型的關鍵環節，重點在于提出標準數字化轉型的應用場景分類。

資產運維標準數字化轉型應用場景圖如圖3所示，本文提出3大類共計7個資產運維標準數字化轉型場景，分別是（1）基礎數據標準化場景、（2）修程修制數字化場景、（3）工藝文件數字化場景、（4）計劃修場景、（5）故障修（故障搶修）場景、（6）知識分享場景和（7）知識賦能場景。其中，基礎數據、修程修制及工藝文件數字化應用場景分屬于管理標準數字化應用場景類別，計劃修與故障修（故障搶修）場景分屬于現場作業數字化應用場景類別，知識分享與知識賦能場景分屬于知識管理數字化應用場景類別。下面以管理標準數字化應用場景、現場作業數字化應用場景以及知識應用數字化應用場景3大類為例說明標準數字化轉型應用場景構建方法。

3.2.1 管理標準數字化應用場景（電子履歷）

管理標準數字化應用場景是指在對設備分級分類、車輛構型進行結構化拆解直至最小維修單元，將修程修制也按照拆解后的設備最小維修單元進行逐一對應，再將設備編碼信息作為設備的唯一關鍵字穿透并對應到設備修程修制中，實現設備運維全生命周期過程中的運行、故障、維修等全量數據的精細化歸集索引，可通過電子履歷實現對設備運維管理工作的多維度分析，真正實現將修程修制要求通過數字化手段貫穿工藝文件以及現場維修作業的全過程，提升設備的運維管理水平。管理標準數字化應用場景可拆解為基礎數據標準化場景、修程修制數字化場景以及工藝文件數字化場景3個應用場景。

3.2.2 現場作業數字化應用場景

現場作業數字化場景是指將現場維修的工序及作業要求，進行標準化和結構化轉換，形成指導現場維修的標準化作業數據。目前北京地鐵月均每條線路的工單量將近1.6萬單，將工藝文件進行結構化、數字化轉置，形成數字化工序，推送至現場維修人員的移動終端中，通過數字化手段規范現場維修作業，達到現場維修作業精檢細修和降本增效的管控要求?，F場作業數字化應用場景可拆解為計劃修與故障修場景等2個應用場景。

3.2.3 知識應用數字化應用場景

標準化研究是一項需要廣泛知識背景的科研工作，涉及多學科多領域，新領域新技術的不斷涌現，使得標準體系的完善、新標準的編制、標準化研究工作的推進均呈現出復雜多變的形勢[ 7 ]。因此，知識管理工作及其工具技術可提供語義搜索、可視化數據支持等應用方式，為拓展標準化研究的深度和廣度提供方法及數據支撐。知識應用數字化應用場景是指將企業對其所擁有的知識資源進行數字化歸集、管理及共享的場景，該類場景不僅有利于知識從識別、獲取、開發、分解、儲存到傳遞[8]的全壽命周期管理效率的提升，也會為企業員工積累及共享知識提供更為便捷的條件。知識應用數字化應用場景可拆解為知識分享及知識賦能等兩個應用場景。

4 設備運維標準體系數字化轉型探索及應用成效

4.1 資產運維標準體系數字化轉型思路探索

北京地鐵資產運維標準數字化轉型思路重點圍繞兩個方向展開，（1）標準形式數字化，（2）標準過程數字化。

標準形式數字化表達的目的是為使計算機系統能夠自主理解和處理標準。國際標準化組織（ISO）與國際電工委員會（IEC）達成了關于機器可讀標準分級模型[9]的一致意見，將機器可讀標準分級模型的發展階段劃分為：“0級：紙質文本格式”“1級：開放數據格式”“2級：機器可讀文檔”“3級：機器可讀內容”“4級：機器可交互內容”等5個階段。

目前，北京地鐵對資產運維標準體系進行了標準形式數字化的轉換過程，根據圖4所示分級模型，基本達到了2級機器可讀標準水平。標準形式數字化包括兩個互逆的過程：拆分和組合。

拆分過程是將標準要素拆解為元數據，并定義數據的組織、數據域及其關系的信息。其中，元數據指結構化的數據要素，其最重要的特征和功能是為數字化信息資源建立一種機器可理解框架。按照數字結構化標準對標準中的關鍵字、數據構成、數據要素等進行分解，并定義數據的組織、數據域及其關系的信息和標準中的邏輯、技術等關系，可以通過對相關數據元素的建模予以表示。例如：可以將機電設備的維修規程拆解為數據元素和相關模型，予以描述和管理，實現手段可包含預定規則的數據庫管理系統、XML建模語言、仿真系統等。組合過程就是將各種數據元素按照預定的規則進行重新整合。整合后的標準既可以是數據庫，也可以是傳統文本形式。

標準過程數字化是指利用數字技術對標準化工作的全生命周期進行管理[5 ]。北京地鐵資產運維標準體系是與北京地鐵智能運維平臺建設工作同步開展的，并全程指導智能運維平臺的建設及運行工作，根據實際維修業務開展情況，不斷對標準體系進行修訂及驗證工作，如圖5所示。

資產運維標準體系貫通應用北京地鐵智能運維平臺建設及運行的工作思路可以簡單表述為：為貫徹北京地鐵公司集團-二級單位兩級架構體系及數據管控要求，集團平臺層通過全量數據倉庫執行基礎管理標準（設備基礎數據標準、設備修程修制管理標準、物資編碼標準、知識體系數據標準等）與系統接口標準（各系統數據接口標準）的技術管控手段，實現二級單位應用層數據的標準化應用。具體步驟為：首先，在全量數據倉庫中，建立數據標準交互的接口表，所有的數據交互工作均可通過這個接口表進行轉換，完成數據結構的檢查，如：感知類傳感器數據通過接口表轉換為設備的運行數據，形成標準化的設備運行數據表；其次，通過數據標準監控數據內容的質量，確保數據的正確性，如：設備運行數據中出現異常數據時，可對該數據進行告警、修復或剔除；最終達到資產運維標準體系指導并監管智能運維平臺建設及運行過程的目標。

4.2 應用成效

北京地鐵智能運維平臺從2022年年底起在北京地鐵6號線設備專業進行維修系統試點應用，通過全面落地應用資產運維標準體系，有效提升了6號線設備維修管理水平（管理標準數字化應用、現場作業數字化應用、知識應用數字化應用）。

首先，在管理標準數字化應用方面，實現了基礎數據標準化、維修工藝標準化和故障管理標準化場景應用。其中，基礎數據標準化場景按照系統規范錄入設備臺賬信息，6號線總共形成16，436條設備臺賬信息，并通過對接維修工單，形成設備電子履歷，為設備的全壽命周期管理奠定了數據基礎；維修工藝標準化場景通過結合修程、工藝文件，實現維修規程、工藝要求與現場作業工單的數據聯動，僅機電專業就編制完成了894條標準化作業；故障管理標準化場景，針對故障工單在系統中按照對運營的影響，規范了故障的分級分類，共形成3級16類故障分級分類標準，同步細化了故障涉及的項點11，456項及維修建議504條，有效規范并優化故障的識別和處置流程。

其次，在現場作業數字化應用方面，實現了工時管控標準化，基于移動終端掃碼功能，實現了包含計劃修與故障修在內的各類工單執行工時的有效記錄，同時依托現場執行的標準化作業，使得各類工單的執行從質量、工時、效率等層面不斷趨向規范化。以2023年6-10月機電分公司6號線各類工單工時變化趨勢為例，智能維修系統上線后，工單數量從2023年6月7890條逐步穩定到月均11，000條工單，平均耗時從2023年6月的1.29小時下降到2023年10月的0.94小時，說明工單平均工時逐步下降且加權平均趨勢線日趨平穩，說明現場維修的標準化管控效果正在逐步顯現。具體數據如圖6所示。

最后，在知識應用數字化應用方面，初步實現了知識分享與知識賦能的應用場景，完成了搭建知識體系、基礎知識沉淀、知識應用及賦能的工作。公司已建立設備維修知識體系，為設備維修相關知識建立了知識體系標準，主動獲取并沉淀了設備維修歷史經驗、資料文件及專家知識等，分別形成1141條靜態知識數據和7136條動態知識數據。目前，通過專業知識系統算法優化，對智能維修系統中10%的維修建議提出了優化建議。

5 總結與建議

目前，北京地鐵已發布了包含《資產維護管理車輛設備設施分級編碼規范》《資產維護管理修程修制數據規范》《維修知識體系數據標準規范》在內的8部資產運維基礎管理數據規范以及《智能運維平臺維修系統接口規范》等在內的9部平臺數據接口規范，初步構建了北京地鐵智能運維平臺的資產運維管理標準體系與數據應用標準體系，有效規范了資產運維管理工作，促進了資產運維管理工作與智能運維平臺數據應用的深度融合，不僅對提高北京地鐵資產運維管理水平及技術升級有決定性作用，而且對標準體系及資產運維管理工作的數字化轉型具有至關重要的意義。

按照標準數字化轉型總體思路，后續智能運維標準體系具體實施路徑將從標準數字化表達和標準智能化應用兩大方面展開，進而沿著夯實標準數字化發展基礎階段、完善標準數字化服務能力階段以及推進標準智慧化決策階段3個階段，逐步達到通過數字化技術應用，對運維管理標準體系的管理、服務、實施的數據進行自動采集和監測分析，并據此開展數據分析工作，實現對標準體系的管理、服務與實施的評價，最終形成標準科學化決策能力。

參考文獻

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