ЕДИНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С УДАЛЁННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ДАННЫХ
INTEGRATED SYSTEM FOR MONITORING TECHNICAL STATE OF ROLLING STOCK WITH REMOTE DATA TRANSFER

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в области ремонта и технического обслуживания сложных технических изделий, например локомотивов, судов, а также в автоматизированных системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.
Известен способ ремонта и технического обслуживания и применяемые в способе аппаратно-программный комплекс для диагностики и система контроля качества ремонта и технического обслуживания (RU 2357215), в котором рассмотрены только предаварийные состояния тягового подвижного состава (далее - ТПС), также в нем применяются стационарные стендовые и переносные системы диагностирования и контролируются только три идентифицирующих ТПС технических состояния: исправное, ограниченно работоспособное, предаварийное, а также основным понятием является «Техническое состояние локомотива» (исправное, ограниченно работоспособное, предаварийное). И анализируются только параметры объекта диагностирования - ТПС, а также только определяется техническое состояние ТПС: исправное, ограниченно работоспособное, предаварийное, отсутствует база данных выявляемых предаварийных состояний и в явном виде не заявлена реализация принципа постоянного улучшения (цикл Деминга, цикл PDCA и другие названия принципа).
Задачей изобретения является создание единой системы мониторинга (ЕСМ), которая позволит повысить надежность и сократить затраты на сервисное обслуживание тягового подвижного состава, также она может быть использована в других областях жизнедеятельности человека.
Достигаемый технический результат заключается в том, что предлагаемая система ЕСМ, используемая для идентификации инцидентов, поступающих в систему от локомотивов, с помощью удаленного управления передачей данных из всевозможных источников (отказы, предотказные состояния, нарушения режимов эксплуатации, замечания машинистов, дежурных по станции и диспетчеров, другие ситуации, отличные от нормальной), состоящая из внешних информационных систем железнодорожного транспорта (АСУЖТ), стационарных и переносных автоматизированных систем технического диагностирования (АСТД) и бортовых микропроцессорных систем управления и диагностирования различного назначения (МСУ), собирающих данные с датчиков локомотива о техническом состоянии его узлов и режимов их эксплуатации в распределенную базу данных, отличающаяся тем, что с целью организации работы с различными несовместимыми между собой диагностическими данными введена система серверов (Server) нижнего уровня, каждый из которых работает со своим видом АСУ, АСТД или МСУ (АРМ МСУ), а на сервер верхнего уровня поступает информация об инциденте в унифицированном формате, позволяющем организовать управление жизненным циклом инцидентов, а по сформированной информации после устранения групп инцидентов - управление проблемами (устранение причин появления инцидентов), осуществляемые согласно стандарту ISO 20000 и комплексу международных (ISO), национальных (ГОСТ) и железнодорожных корпоративных (СТО, СТК) стандартов управления качеством и надежностью, использование которых реализовано по принципу «встроенное качество».
Технический результат достигается тем, что в заявляемой системе
- кроме предотказных состояний рассматриваются и нарушения режимов эксплуатации, что очень существенно: опыт авторов мониторинга технического состояния показывает, что для системы с обратными связями это дает существенно более качественный результат;
- предлагается наряду со стационарными и переносными системами диагностирования и в первую очередь использовать бортовые микропроцессорные системы управления (МСУ) локомотивов. МСУ в процессе управления локомотивом опрашивают датчики, обрабатывают и сохраняют информацию, которая как раз используется в дальнейшем как диагностическая: данные МСУ считываются (с помощью flash-карт, переносного компьютера, по WiFi и/или GPRS (GSM)) и анализируются на специализированных автоматизированных рабочих местах (АРМ МСУ). Использование диагностических данных МСУ существенно увеличивает объем диагностической информации. Как следствие более полное представление о техническом состоянии локомотива, появляется возможность зафиксировать предотказное состояние в реальных условиях эксплуатации, что не всегда возможно смоделировать в стационарных условиях. А главное - появляется возможность контролировать режимы эксплуатации локомотивов;
- используются статистические методы управления надежностью: выявляются тренды изменения параметров, интенсивность проявления сбоев (в т.ч. срабатывания защит), используются предыдущие статистические данные о темпе развития предотказного состояния в отказное. Таким образом, становится возможным осуществлять техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р) ТПС по фактическому состоянию за счет прогнозирования остаточного ресурса;
- согласно стандарту ISO 20000 и ITIL введено понятие «Инцидент»: любая ситуация, отличная от нормальной (нарушение режима, тренд параметра, замечания машиниста и др.);
- кроме этих параметров анализируются данные всего жизненного цикла Инцидента: время постановки на ремонт, время ремонта, время поиска запасной детали и др., качество выполненного ремонта, число участников устранения инцидента, расход других видов ресурса. Накопление этих данных позволяет в дальнейшем реализовать трехконтурную систему управления надежностью;
- это только первый контур управления - Управление Инцидентами. Наряду с этим по данным о жизненном цикле Инцидента есть возможность управлять Проблемами - устранением причин возникновения Инцидентов для снижения их интенсивности и ресурсоемкости (второй контур управления). Кроме того, третий контур позволяет анализировать и менять саму технологию ТО и Р;
- управление Уровнем Сервиса, что является для железнодорожного транспорта главным: обеспечить перевозочный процесс надежным тяговым подвижным составом с максимальным коэффициентом технической готовности (КТГ) при его обслуживании сервисными компаниями;
- ведется база данных жизненных циклов Инцидентов, на основании которой создается система поддержки принятия решений (СППР): на уровне Управления Проблемами (второй контур) выявляются «Известные проблемы», «Известные ошибки», определяется корреляционная зависимость между проявлениями Инцидента и стоящими за ними неисправностями оборудования. По мере накопления данных СППР позволяет сокращать расход ресурсов на устранение инцидента;
- реализуется принцип постоянного улучшения, что соответствует требованиям ряда стандартов, в т.ч. ISO 9001. Кроме того, в Заявке цикл PDCA предлагается реализовать как трехконтурную систему.
Заявляемая единая система мониторинга технического состояния тягового подвижного состава с удаленной передачей данных работает следующим образом. В процессе эксплуатации локомотивов формируется информация о наличии отказов, предотказных состояний, нарушений режимов эксплуатации, замечаний и др., которая фиксируются в МСУ, информация с которых считывается в АРМ МСУ, где расшифровывается. Кроме того, информация фиксируется в АСУЖТ, АСТД, ТУ-152 и других автоматизированных и ручных информационных системах. Из всех перечисленных информационных систем информация о возможных инцидентах в виде диагностических сообщений передается в ЕСМТ, где автоматически, автоматизировано или вручную создается лист регистрации инцидента. Далее с использованием различных АРМ ЕСМТ осуществляется управление жизненным циклом инцидента, управление проблемами и уровнем сервиса.
Каждый тип и модификация МСУ собирает и накапливает диагностические данные в собственном формате, зависящем от типа и серии локомотива, используемых датчиков, частоты опроса и др. Формат данных разных МСУ существенно отличается. АРМ МСУ, рассчитанные на работу с определенным видом МСУ, расшифровывают эти данные и по специальным алгоритмам находят инцидент (в которой данные расшифровки крепятся для подтверждения неисправности). Информация из АРМ МСУ в ЕСМТ отправляется уже в унифицированном формате (обработанном и адаптированном), одинаковом по структуре для всех диагностических источников: дата и время Инцидента, серия, номер и приписка локомотива, код инцидента, краткое описание инцидента, место и обстоятельства инцидента, скан осциллограммы с данными, фото (если нужно), ФИО диагноста и другая необходимая для устранения инцидента первичная информация. Таким образом, при всем разнообразии первичных источников информации, исходная информация об инциденте, на основании которой создается лист регистрации инцидента, унифицирована и называется «Диагностическое сообщение».
Предлагаемая система состоит (Рис. 1 и Рис. 2) из
- установленных на локомотиве микропроцессорных систем управления различного назначения (МСУ), накапливающих диагностическую информацию в процессе выполнения своих основных функций;
- систем передачи данных информации от МСУ в стационарные системы (на базе Flash-накопителей, WiFi-систем, GSM-систем и др.);
- информационных систем железнодорожного транспорта (АСУЖТ), накапливающих в процессе управления процессами перевозок информацию о работе и дислокации локомотивов;
- автоматизированных рабочих мест (АРМ) расшифровки данных приборов безопасности, фиксирующих нарушения режимов эксплуатации и работу тормозов локомотива;
- автоматизированных рабочих мест расшифровки данных МСУ (АРМ МСУ), позволяющих в процессе расшифровки данных МСУ выявлять инциденты: предотказные состояния, отказы и нарушения режимов эксплуатации;
- автоматизированных стационарных и переносных систем технического диагностирования (АСТД), позволяющих в процессе технического обслуживания и ремонта локомотива выявлять предотказные состояния и отказы отдельных видов оборудования;
- системообразующей автоматизированной информационно-управляющей единой системы мониторинга технического состояния и режимов эксплуатации локомотивов (ЕСМТ);
- совокупность АРМ единой системы мониторинга (ЕСМТ), позволяющих фиксировать инциденты и управлять жизненным циклом инцидентов;
- АРМ факторного анализа для выявления по данным жизненных циклов инцидентов проблем;
- АРМ управления мероприятиями для устранения проблем, приводящих к появлению инцидентов,
- АРМ факторного анализа для управления уровнем сервиса локомотивов;
- серверов АСУЖТ, АРМ МСУ и ЕСМТ, на которых создаются базы данных и системы управления базами данных (СУБД). ЕСМТ является инструментом автоматизированного управления надежностью локомотивов (АСУНТ).
Заявляемая система ЕСМ разрабатывается в рамках создания автоматизированной системы управления надежностью локомотивов (АСУНТ) и является информационной основой функционирования АСУНТ. Понятие АСУНТ включает в себя принципы построения автоматизированной системы управления надежностью локомотивов. При этом главное внимание уделяется технологии технического обслуживания и ремонта локомотивов, организации вертикали управления, реализации принципа постоянного улучшения. АСУНТ делится на три основных блока: программное, технологическое и ресурсное обеспечение. Программное обеспечение АСУНТ включает в себя ЕСМТ, системы расшифровки данных бортовых микропроцессорных систем АРМ МСУ, автоматизированные системы технического диагностирования (АСТД), информационные системы железнодорожного транспорта АСУЖТ.
Задача ЕСМТ - создать единое информационное пространство управления надежностью локомотивов (Рис. 3). Кроме того, программные средства ЕСМТ реализуют принцип «встроенное качество» за счет использования при ее построении методов международных (ISO), национальных (ГОСТ) и корпоративных (СТО и СТК ОАО «РЖД») стандартов и методик в области управления надежностью, качеством, а также бережливого производства (Lean Production). Интерфейс ЕСМТ представляет собой совокупность взаимосвязанных окон, каждое из которых реализует определенную функциональность системы (Рис. 4).
Программное обеспечение ЕСМТ включает в себя следующие блоки.
1. Блок основного окна ЕСМТ (Окно управления инцидентами) включает функции Управления Инцидентами и функции настройки Основного окна:
Окно Управления Инцидентами (Основное окно Системы) представляет собой таблицу данных (список), каждой строке которого соответствует один инцидент. В столбцах Строк инцидентов содержится управляемый (настраиваемый) набор информации об инциденте. Инциденты в системе могут быть созданы как автоматическим (по данным МСУ), так и ручным (по данным бумажных носителей) способами. Функции настройки Основного окна (меню Основного окна) представляет собой набор графических управляющих элементов: собственно меню, иконок, кнопок и других графических элементов, путем нажатия на которые Пользователь может запустить необходимую функцию или окно, также произвести настройки параметров, характеристик, формирование и сохранение сценариев настройки фильтров Основного окна системы как на местном уровне, так и для общего пользования - Стандартные настройки.
2. Блок аналитики (Аналитика) состоит из набора функций и модулей для создания различного рода отчетных форм, включает в себя: Модуль «Факторный анализ» - комплексный аналитический модуль, формирующий экранные формы и документы для печати в результате автоматизированного анализа информации с автоматическим использованием математических и логических методов, рекомендованных стандартами качества (СТК) ОАО «РЖД, а также международными и национальными стандартами; «Стандартные отчеты» - окно, из которого имеется доступ к стандартной отчетности Системы. Стандартная отчетность разрабатывается программно на основании технических условий и технических заданий пользователей Системы; «Конструктор отчетов» - окно конструктора отчетов (отчеты пользователей системы) в котором, с помощью набора необходимых параметров запроса информации, находящейся в Системе (параметры запроса соответствуют разделам и полям ЛР), формируется шаблон формирования отчетной формы.
3. Сервисный блок (Сервис) состоит из трех основных блоков: «Форум технической поддержки» используется на всех уровнях иерархии. Представляет собой единое информационное пространство, в котором производятся консультации пользователей по возникающим вопросам в процессе эксплуатации программного обеспечения Системы ЕСМТ; «Окно Администратора» используется для настройки программ и приложений, ввода пользователей и назначения ролей и функций работников в Системе. Доступ в Окно администратора строго ограничен ролью Администратора (местного Администратора, функционального Администратора); «Окно Библиотека» используется всеми ролями. Представляет собой единое информационное пространство, в котором хранится нормативная документация (приказы, регламенты, инструкции, руководства пользователей и др.).
4. Блок Менеджмент Качества (KPI) - Модуль формирования отчетности по основным показателям работы локомотивного хозяйства СМК для организации работы системы менеджмента качества ООО «ТМХ-Сервис». Интерфейс отчета представляет собой таблицу, в которой в автоматическом режиме из БД ЕСМТ формируется набор ключевых показателей. Информация в окно СМК может приводиться за заданный период времени в заданных подразделениях по заданным сериям как в табличном, так и графическом виде.