工业互联网平台赋能轨道交通行业数字化转型方法论

　　轨道交通行业具有安全性能要求高、集约化管理、供应链系统相对独立、产品种类多、专业化程度高的行业特征，面临资源调配效率低下、车辆运维困难、客户需求不断提高等痛点，亟需加快基于工业互联网平台的数字化转型步伐，提升企业综合实力。中车四方、中车株机、中车浦镇等企业正以车辆远程运维为切入点，加速推动轨道车辆向研发设计数字化、生产制造柔性化、产业链管理一体化、车辆运维智能化等方向转型。基于此，本文深入剖析了轨道交通行业数字化转型趋势、平台应用场景以及业务落地解决方案。

　　轨道交通行业数字化转型趋势分析

　　研发设计从实验验证向平台仿真转变遥轨道车辆行业传统研发设计是基于实地实验验证的，每种新的零部件都需要经过大量的实际线路试验检测、数据提取、统计分析来确定它的安全性、可靠性，期间耗费大量的人力、物力、财力，且效率较低。基于工业互联网平台构建虚拟仿真环境，在赛博空间构建轨道车辆数字孪生体，通过工况设置、参数输入等进行虚拟仿真，不断迭代优化，将持续推动产品研发完善，缩短研发周期，降低研发成本。

　　生产制造从大批量向柔性化转变遥近年来，我国轨道车辆行业正处在快速发展时期，国内的需求量猛增、订单量巨大，轨道车辆供应商规模持续扩大、供给能力不断提升。但是，随着市场趋向饱和，地铁等多样性城市轨道交通的兴起，轨道车辆的产业需求逐渐升级，倒逼轨道车辆供应商积极寻求转型，从单纯的车辆制造商逐渐转变为基于车辆制造的服务商，探索车辆制造车间智能化改造，加速向柔性化生产的方式转变。

　　业务管理从以人为主向精益化转变遥轨道车辆行业传统的管理模式以人为主，具有变动性太大、作业管理混乱、管理无法落地且追溯性差等弊端，管理效率较低。基于工业互联网平台对业务流程进行实时把控，有利于打通部门之间、人机之间、设备之间的数据壁垒，实现以节拍式拉动、看板式管理、流水化作业和标准化工位等精益化管理模式，推动生产制造透明化、部门合作协同化、资源调配高效化，节约管理成本、提高管理效率。

　　设备运维从定时维修向按需维修转变遥轨道交通行业的车辆设备安全性能要求高，必须严格保障车辆运行过程中的健康水平。传统的高速铁路车辆运维建立了一套按照里程数维修的制度，每当车辆运行到标准里程数，必须进行健康水平检测，大大增加了运维的时间成本、经济成本。基于工业互联网平台在线采集车辆运行实时数据信息，经过算法统计和模型分析，有利于发现车辆运行过程中的健康状态和存在的问题，安排维修计划，保障车辆运行效率。

　　工程机械行业工业互联网平台应用场景及实践

　　虚拟仿真遥轨道交通行业基于工业互联网平台搭建虚拟仿真平台，构建车辆数字孪生体，在线上虚拟空间中进行工况模拟，可以实现研发设计迭代式优化。一是建立仿真模型。通过赛博空间和物理空间的映射，构建车辆系统虚拟模型，用来展示车辆系统实时状态。二是进行工况模拟。设立不同的线路，输入工况参数，进行虚拟空间实验，确定数字孪生体的车辆性能，为物理实体提供参照。三是进行设计优化。依托虚拟仿真得到的大量数据，经过统计分析，可以促进研发设计环节迭代更新。

　　例如，中车株洲机车使用ESI 集团IC. IDO 3D 仿真分析平台进行实时优化设计，为客户提供1∶1 3D 虚拟样机审查设计并实时传达修改，节省了大量的开发时间和成本。中车四方基于工业互联网平台协同仿真，提升资源利用率和研发仿真验证效率。

　　协同制造遥基于工业互联网全要素、全产业链、全价值链连接能力，打通人与机器之间、机器与机器之间、产线与产线之间的信息壁垒，实现生产过程最大化的协同平衡。一是人机协同。基于工业互联网平台，对机器设备进行远程监测、指挥、维护，实现人机协同作业。二是设备协同。基于平台采集生产过程数据信息，通过大数据分析优化，对生产线进行智能化改造，实现生产设备最优布局，让设备发挥最大效能。三是产线协同。基于平台数据的计算分析、智能决策，统一调配生产要素，推动跨产线协同制造。

　　例如，中车株机基于轨道交通行业工业互联网平台，建设转向架智能制造车间，实现人员、AGV 设备、物料、产线全部数字化对接，解决了智能制造产线之间的协作问题。11 条子生产线可达到最大化的协同平衡，转向架的构架、车轮和车轴3 条生产线之间的相互等待时间基本为零。同时，基于平台开展柔性化生产，使小批量试制与大批量投产同步进行，推动人员成本减少50%，生产效率提升30.1%。

　　产业链管理遥轨道交通作为一个综合性产业，其产业链十分丰富，基于工业互联网平台实现产业链的有效管理，将促进轨道交通行业资源配置优化、服务能力提升。一是供应链管理。建立供应商关系维护、对接、交流平台，严密把控市场动向，确保零部件高效供应，保障生产维修需求。二是制造链管理。加强生产制造过程的实时监测、数据采集、智能分析，提高生产车间的洞察力。三是服务链管理。建立客户对接平台，积极交流，根据客户不断升级的需求推出个性化产品，提高企业服务能力，塑造综合竞争力。

　　例如，中车信息技术有限公司结合中国中车供应链产业升级需求，优化整合中车电商平台和中车供应链采购管理资源，建设“中车购”供应链电子商务协同平台，加强供应链管理。截止到2017 年7 月，平台交易总规模超过640 亿元，合格供应商用户总数超过2 万家。

　　设备健康管理。基于工业互联网平台对轨道车辆设备进行深刻洞察、设备故障精准预测、事故风险有效评估，按需安排维修计划。一是状态监测。通过传感器等感知设备，采集车辆运行过程中的状态数据，实时进行状态监测，确保车辆安全运行。二是建模仿真。利用虚拟仿真平台，进行不同工况的状态模拟，从而不断优化车辆性能。三是大数据分析。结合工作日志、历史故障、运行轨迹、实时位置等海量数据进行挖掘分析，判断可能出现故障的时间和部位，实现预测性维护。

　　例如，中车株机使用先进的联网技术、传感器技术，搭建数据采集和分析平台。及时了解机车的健康参数，确保车辆在安全可控的状态下运行。中车四方和国信会视合作，基于工业互联网平台建设了轨道交通装备智能运维平台，实现列车状态数据的实时采集和处理。对列车状态进行监控和故障快速告警，降低列车运维成本，保障列车的健康安全运行。

　　推进应用场景落地的着力点

　　进行生产车间改造袁提高生产效率遥一是依托工业互联网平台，对车间全要素进行连接，实现生产数据可视化、生产过程透明化的制造全过程动态管控。二是基于大数据分析，对生产车间资源进行智能化调配，实现产线协同，提高生产资源利用率。三是基于工业互联网平台，结合5G、人工智能、大数据等新一代信息技术，对车间进行智能化改造，提高生产制造数字化水平。

　　开发智能业务系统袁增强管理水平遥一是生产安全管理，对生产车间进行实时监测，对历史数据进行统计分析，对应参照，排查安全隐患，提供安全报警服务。二是质量管理，利用传感器、摄像头等设备，对各工序进行质量数据采集，进行数据分析，完善不合格品处理、质量分析、售后质量信息处置等工作，三是业务管理，开发基于平台的一体化管理系统，打通供应商、服务商、经销商等合作伙伴间的信息壁垒，提高管理效率，降低管理成本。

　　提供车辆远程运维袁确保运行安全遥一是建立实时状态感知系统，利用各种传感器探测、采集车辆运行过程中的参数信息，将收集的数据进行有效转换和传输。二是建立车辆实时监控系统，结合数字孪生技术，直接展示线上所有运行列车的速度、状态、运营等参数，有效提升车辆的统筹、调度、管理效率。三是建立故障预警系统，依据历史数据建立各参数变化与故障损伤的概率模型，结合当前车辆运行参数，进行健康状态判断、趋势分析与异常情况自动报警，降低运维成本。

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