第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
本论文来源于作者参与的国内某地铁企业智能运维系统的开发项目。该项目是国内某地铁企业信息系统集成平台中的一个重要项目，该项目投资共 800 万人民币，建设工期为 2 年。该系统运用计算机技术和互联网技术，建立了以计划维修和状态维修相结合的预防性维修为主，故障维修为辅的综合维修模式，是一套新型的地铁智能运维系统。该项目于 2020 年 1 月通过了业主方的初步验收，赢得了用户的好评。本文以此项目为例，结合作者的实际经验，讨论地铁智能运维系统的设计和建设。
进入 21 世纪以来，我国城市轨道交通发展迅速。根据中国城市轨道交通协会发布的《2019 年中国内地城轨交通线路概况》数据显示，2019 年我国新增城市轨道交通运营线路 26 条，累计达到 211 条。截至 2019 年底，我国在城市轨道交通运营线路长度方面，地铁占比 77.07%，占主导地位，成为解决城市交通问题的主要工具之一。截至 2019年底，中国内地累计有 40 个城市开通城市轨道交通运营，运营线路达到 6730.27 公里，同比增长 16.8%。
在轨道交通行业蓬勃发展的背景下，北京、上海和广州等地的轨道交通已经率先进入信息化的运营阶段，地铁设备的智能运维问题逐渐成为地铁企业快速发展的瓶颈。当前地铁设备普遍采用故障维修和计划维修模式管理模式，已经落后于设备智能化、复杂化的发展要求，容易造成设备的维修不足和维修过剩的问题，导致故障的频发和资源浪费。
根据前期调研，城市轨道交通涉及的专业非常多，涵盖了结构、火灾报警系统、线路、电客车、低压动照、通信、通风空调（环控）、变电、综合监控、信号、环境与设备监控、接触网、站台门、门禁、电扶梯、自动售检票、给排水、房建、清分、工艺设备等二十多个专业系统，通过一系列高效的运营使各专业系统能够协调运转，实现安全运输。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
地铁最早是由欧美国家发明的，所以其设备维修管理制度和管理水平也高于我国设备维修水平。特别是国外发达国家在信息化建设上要早于我国，有很多国家的地铁的设备维修工作业务已经十分完善。
目前国外的设备维修管理系统主要是 CMMS-计算机化的设备维修管理（Computerized Maintenance Management System）和企业资产维修管理（EnterpriseAssetMaintenance）。CMMS 系统核心的功能集中在维修工作管理、备件采购管理和库存管理[3]。EAM 系统核心的功能集中在资产设备管理、远程监控、预防性维护和维修工单管理[4]。
比较典型的 EAM 是 IBM 公司的 MAXIMO。MAXIMO 的核心目标是帮助企业提高运营效率。目前已实现实时监控资产使用情况，除故障维修外，还能支持预防性维护和状态维修。同时 MAXIMO 可以在云端部署，也可能支持企业内部部署，行业实践经验丰富，拥有跨地区的庞大的运维团队。更重要的是，MAXIMO 初步建立了故障维修、计划维修和状态维修相结合的综合维修模式，能够适应不同设备维修的场景，其系统的理论和功能远远领先我国大部分设备维修管理系统。
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第二章 需求分析
2.1 设备运维中存在的问题
在作者参与的国内某地铁企业智能运维系统的开发项目前期，项目团队采用实地观察法和访问调查法相结合的方式。先是在征得地铁企业同意的情况下走访了地铁企业各个设备专业对应的各个维修中心、维修车间和维修工班，实地观察和体验地铁企业日常的设备运维工作，再重点访问维修中心、维修车间和维修工班等部门中对设备运维工作起主导作用的中心主任、车间工程师、工班长等。同时也访问了信息部门中负责智能运维系统项目的领导和员工，与他们探讨系统建设工作和注意事项。通过需求调研，我们总结地铁企业在设备运维实际业务中存在的主要问题如下：
（1）设备基础信息不完整。当前地铁企业对设备的管理很多是采用手工纸质登记的方式，缺乏标准化的编码管理体系；
（2）维修知识库没有建立，维修人员的个人经验没能得到沉淀，进一步转化为企业智力资本，不利于维修资源配置。
（3）维护计划效率低。地铁企业当前执行总体化的设备维护策略，过度依靠人工的方式去计划、执行和监督，以粗略的年计划和月计划，没有细化到日计划。而且临时性的故障维修任务也较多，经常临时增加周计划和日计划。需要加强预防性维护管理，引入设备智能化的状态修工单，实现故障修、计划修、状态修相结合的综合维修模式；
（4）缺乏系统化、流程化和标准化的运维管理体系。当前地铁企业虽有一些监控、监督和质量管理制度，但是大多依赖人工和纸质，严重缺乏系统化、流程化和标准化的运维管理体系；
（5）查询统计信息困难。当前地铁企业普遍依靠人工进行设备故障信息的统计和查询，效率和准确性都难以保证，因此无法为企业提供对设备维修实际情况的监控、监督和质量管理。
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2.2 业务需求分析
根据前期调研和分析，地铁行业要想提高设备运维的水平，实现设备智能运维，必须对当前的设备维修管理系统进行升级改造，引入新的管理模式。因此，企业需要借助于计算机技术和互联网技术进行科学的管理，合理使用运维模式，科学设计维修管理的具体业务流程，从而实现智能运维。下面通过分析设备的维修模式和主要管理业务，针对性地总结设备智能运维的功能需求。具体业务流程如下：
（1）基础信息管理员将设备登记设备台帐，随时跟踪更新设备信息、位置信息和设备使用状态；
（2）故障提报人在发现设备异常时，进行提报故障，创建故障修工单，工班调度人员根据故障提报人提报的故障安排工班人员进行故障处理；
（3）车间工程师进行标准化管理，确定运维策略和相应规范，建立预防性维护、状态测点、材料计划、人工计划、安全交底等，报车间主任审批。这是一个相当重要的环节，因为高效的标准化管理，可以大大降低设备维修成本，提高企业效率；
（4）系统后台根据预防性维护计划，在每天晚上自动生成次月或次日的计划修工单，并发送到相关的工班人员，同时短信通知；
（5）系统后台根据状态测点，在设备状态超出临界值的时候，自动生成状态修工单，并发送到相关的工班人员，同时短信通知；
（6）工班人员在维修过程中，对涉及到的物资使用和用工情况，根据现场施工情况，建立了各项材料消耗明细和人工工时明细等；
图 2-1 5W2H 分析法的运维工单
第三章 系统设计.......................42
3.1 系统设计原则................................. 42
3.2 系统总体设计............................. 43
第四章 系统集成、测试和效果分析...................103
4.1 系统应用集成................................. 103
4.1.1 与施工调度管理系统集成应用........................ 103
4.1.2 与供应链管理系统集成应用......................... 104
第五章 结论与展望............................... 117
5.1 结论.......................... 117
5.2 展望.......................... 117
第四章 系统集成、测试和效果分析
4.1 系统应用集成
本系统通过与地铁企业的信息系统集成平台实现数据交互、共享传递[32]，各系统应用关系如图 4-1 所示：
图 4-1 系统应用关系图
第五章 结论与展望
5.1 结论
地铁智能运维系统不仅可以实现对地铁设备维修工作的全程监管，并对设备数据、标准数据、计划数据和工单数据的规范统一，帮助设备管理、故障维修、预防性维护等过程的信息资源共享，解决维修不足和维修过剩的问题，提高了设备利用率，延长设备生命周期，最终降低地铁企业的运营成本。本系统运用计算机技术和互联网技术，建立了以计划维修和状态维修相结合的预防性维修为主，故障维修为辅的综合维修模式，设计一套新型的地铁智能运维系统。作者将本文研究成果总结以下几个方面：
1、简单介绍对国内外地铁智能运维系统的研究成果，同时通过实地观察法和访问调查法调研地铁企业公司设备维修的管理现状，对系统进行智能运维分析和功能需求分析。
2、运用决策树对各种设备的运维方式进行决策分析，通过对运维工单的分析和运维方式决策分析，将各种维修方式优化组合，为不同的设备专业选用最优的维修方式，有助于地铁公司对不同的设备采用其最优的运维方式。
3、运用 Oracle 数据库设计原则，通过调研和整理地铁企业当前的维修规程和维修标准，为其制定标准的数据规范，实现基础数据的规范统一。
4、详细阐述了系统核心的功能模块设计和数据库设计等，为系统的功能开发提供的参考基础，对开发一套地铁智能运维系统具有指导作用。
5、通过与地铁企业的信息系统集成平台实现数据交互、共享传递，为地铁企业节约运营成本，提升信息化程度等。
6、通过测试、试运行和效果分析，验证系统的功能是否符合用户需求，是否实现最初的设计目的。
参考文献（略）