Всем привет!
Меня зовут Никита Ямщиков, руководитель департамента цифрового развития «Первой грузовой компании» (ПГК). В статье я расскажу о том, как наша команда делает обычный железнодорожный вагон цифровым. Собственно, один из продуктов, над которым мы сейчас работаем, так и называется — «Цифровой вагон». Система помогает собирать и анализировать большое количество данных о состоянии вагона, принимать своевременные решения о его ремонте и, таким образом, оптимизировать затраты компании.
Оцифровать ремонт вагонов
Качество вагонов — существенная сервисная составляющая железнодорожных грузоперевозок. Поэтому своевременное и качественное проведение ремонтов очень важно. Сам процесс довольно консервативный, а большая его часть происходит в полуавтоматическом режиме со значительной долей ручных корректировок. Все это ведет к таким рискам, как выбор отдаленного депо (а это рост стоимости перегона), отсутствие необходимых деталей, непроизводительный простой в их ожидании. Как нетрудно догадаться, эти риски, в случае своей реализации, ведут к дополнительным затратам.
Когда по инициативе РЖД на сети начали массово устанавливать датчики, которые измеряют технические показатели колесных пар вагонов – одну из самых дорогостоящих его частей – и позволяют видеть информацию практически в режиме «онлайн», мы поняли, что можем это использовать для решения своих задач. Так появилась идея, с которой стартовал продукт «Цифровой вагон» в ПГК. Мы решили создать модуль, который отслеживает технические показатели колесных пар с этих датчиков — ИС КТИ (контрольно-технические измерения).
Колесо под микроскопом
Измерения включают в себя несколько показателей, основной из которых — толщина гребня колесных пар. Она является важным показателем технического состояния вагона. Из-за тонкого гребня вагон может быть отцеплен в текущий ремонт, что может увеличить показатель его оборота или даже привести к задержкам доставки груза. Кроме того, тонкий гребень может стать причиной коммерческой забраковки подвижного состава из-за его негодности на экспорт.
Система КТИ автоматически отслеживает этот показатель и предоставляет всю необходимую информацию в виде отчетов. Ответственные за ремонт сотрудники понимают, когда требуется отправить вагон в специализированное депо. Кроме того, полученные данные интегрируются в пульт диспетчера ПГК, который помогает диспетчерам распределять вагоны под погрузку конкретным клиентам. Они понимают, что подвижной состав к перевозке уже не пригоден, и не берут его в расчет.
Система КТИ включает в себя несколько модулей:
сбор и предобработка данных
построение отчетности
предоставление доступа к данным из других систем
Предобработка данных КТИ — нетривиальная задача, так как датчики имеют большую погрешность и приходят в сыром виде. Реализация функционала по очистке данных — серьезный шаг в совместной работе бизнеса и ИТ. Обе стороны должны быть вовлечены в процесс, активно обсуждать идеи и быстро тестировать разработки.
Сама разработка велась по методологии Scrum. В результате решение было разработано быстро, на полную реализацию функционала ушло около 6 месяцев. Первый экономический эффект мы увидели почти сразу после того, как система заработала. Эффект был достигнут за счет сокращения непроизводительных порожних рейсов, забраковок вагонов по причине тонкого гребня и выявления случаев хищения колесных пар.
Лучше прогноз – качественнее парк
В 2021 году мы продолжим развивать систему. В планах – подключение предиктивной аналитики на основе анализа больших данных: внедрение интеллектуальных алгоритмов для предобработки данных, формирование рекомендаций по техническому обслуживанию вагонов, прогнозирование показателей толщины гребня и другое. ПГК получит возможность прогнозировать изменение состояния парка на будущие периоды. Мы сможем выявлять неисправность вагонов на раннем этапе и избегать большого износа. По своей сути это похоже на Predictive Maintenance – профилактическое обслуживание парка, которое повышает его качество и значительно снижает затраты на ремонт. Кроме того, понимая, какие вагоны отправятся в ремонт в ближайшее время, компания сможет точнее планировать свою перевозочную деятельность.
О том, как развивается продукт «Цифровой вагон», расскажем вам в ближайшее время. Готов ответить на ваши вопросы в комментариях.
Комментарии (35)
amarao
26.07.2021 16:52+2Цифровой вагон - вагон, на котором написаны цифры.
NikYam Автор
27.07.2021 08:35+1Добрый день!
Так и есть. Номер вагона, вместе с сотней других показателей, действительно используется как входная информация в цифровых продуктах и ML-моделях.
SerjV
20.09.2021 19:01Цифровой вагон - вагон, на котором написаны цифры.
Когда-то было модно ко всему приписывать "электронный", потом "нано"... Сейчас, похоже, "цифровой" (хотя цифровой всё-таки логичнее в наше время, чем электронный, вот только из термина ЭЦП законодатели в своё время не ту букву убрали). Ну и термин "модель" для бизнес-целей как-то не звучит, "двойник" звучит лучше.
vvpoloskin
27.07.2021 00:57Так а что из себя датчик представляет и куда он встраивается? Сколько уже их поставили?
NikYam Автор
27.07.2021 09:21Добрый день!
Спасибо за вопрос. Датчики ставит РЖД, и датчиков на сети много. Сам датчик представляет из себя лазер и измерительную камеру. Луч лазера направляется на деталь, отражается и попадает на измерительную камеру. Например, такой луч можно направить на колесо вагона. То есть, когда рядом c датчиком, установленным около ж/д пути, проезжает поезд, система лазером "сканирует" колесо по различным параметрам, создавая его виртуальную 3D модель. Данные из этой модели мы используем в наших цифровых продуктах.
nemo0x2102
27.07.2021 11:10а на каких условиях РЖД предоставляет доступ к данным этих систем - у вас какой то уникальных договор с ними или в принципе данные могут получать все заинтересованные в этом компании?
NikYam Автор
27.07.2021 11:20Добрый день!
Доступ к этим данным предоставляется на коммерческих неуникальных условиях.
freestyler8
27.07.2021 11:45А как измеренные параметры колес привязываются к конкретным вагонам с конкретными инвентарными номерами? Датчик считывает с вагона какую-то метку?
NikYam Автор
27.07.2021 16:15Добрый день,
Отличный вопрос! Вообще, для распознавания номеров вагонов можно использовать CNN - сверточные нейронные сети, и такие технологии активно применяются в отрасли. Но в данном случае все проще: есть данные измерений всех колес поезда, есть информация о том, какой это поезд и есть информация, из каких конкретно вагонов он состоит - на уровне информационных систем происходит сопоставление этих данных и привязка конкретного измерения к конкретному вагону и даже колесу.
vvpoloskin
27.07.2021 13:21Это получается не вагон, а какой-то цифровой рельс) а как связь обеспечивается?
NikYam Автор
27.07.2021 16:06Добрый день!
Все верно, у нас довольно оцифрованная отрасль) Датчики подключены к системам РЖД по кабелю.
GlebGleb
27.07.2021 09:20Очень интересна в первую очередь аппаратная начинка вагона.
Помимо толщины гребня, какие ещё показатели используются для вагонов?
NikYam Автор
27.07.2021 10:15Добрый день!
Помимо толщины и высоты гребня эти датчики определяют ширину и толщину обода колеса, его диаметр, расстояние между внутренними гранями колес, наличие дефектов на поверхности катания.
Другой существующий тип датчиков представляет из себя рамки, создающие 3D модель вагона целиком, выявляя все дефекты и неисправности.
И наконец, для коммерческой приемки вагонов мы создали отдельное мобильное приложение - "Мобильный репортер ПГК".
Информация с этих и многих других источников объединяется в единый цифровой профиль вагона и используется в цифровых продуктах и сервисах.
babenek
27.07.2021 10:56Зашел как-то в завод полувагон.
Его отправили в ремонт.
Срезали борта - платформа получилась.
Поменяли ему номер, чтобы по правилам было.
Вот тут-то и сломалась информационная модель АСУ :)
NikYam Автор
27.07.2021 10:57Добрый день!
А вы талантливый человек. Отличный стих :)
DMGarikk
27.07.2021 14:44а по конкретике не ответили, я работал в ремонтном депо 20 лет назад и данный стих гораздо ближе к правде чем кажется
история с 'перебить номера на вагонах' случалась гораздо чаще чем хотелось бы
фишка тут не сколько в самой системе, а сколько в том — будет ли кто проводить расследования по её 'странностям'
помня как работает РЖД да и ПГК… фактически дочка РЖД… эх.даж не буду ;)
==
а уж с цифровыми представлениями вагонов сколько лет носятся… уу… я блин работал бригадиром установки для осуществления выходного контроля вагонов для записи в базу техсостояния, меня начальник депо и ктото из руководства выше уговаривали-выпрашивали (я довольно плотно работал с ребятами — разработчиками этого девайса) сделать так чтобы 'все выходящие вагоны были исправны по твоим отчетам, а то ругают нас'
в итоге придумали поставить на мою установку один вагон (забракованный по кондиционеру, который уже полгода гарантийный ремонт ждет) и каждый день снимать с него показания, но в комп писать каждый раз новый номер вагона (который сегоня выходит из ремонта)
==
а уж по колесным парам… ну выцепят по ползуну КП гденить на ПТО, напишут что «все крындец брак» поставят подменную… а эту КП уведут… и что у вас в вашей системе будет записано?NikYam Автор
27.07.2021 15:32Добрый день,
Верно, цифровой продукт дает рекомендации сотрудникам, а уже дальше все рекомендации отрабатываются. По рекомендациям системы реализуется определенный, заранее запланированных перечень задач, приводящий к экономическому эффекту. Достижение эффекта от подобных цифровых продуктов возможно только при условии, что продукт "вписан" в реальные бизнес-процессы компании и что продуктом реально пользуются.
Что касается случаев подмены колесной пары, то происходит следующее: новая колесная пара будет немного отличаться от предыдущей. По каждой колесной паре постоянно происходят замеры датчиками и постоянное построение временных рядов со всеми характеристиками, и в случае подмены колесной пары на таком временном ряду будет видно резкое увеличение или уменьшение какого-нибудь показателя, например толщины гребня. В реальности - небольшое изменение сразу нескольких показателей. По таким паттернам мы сразу сможем понять, что колесную пару подменили.
Exclipt
27.07.2021 11:39+2А конкретика будет какая-то - как сделано, хотя бы что конкретно сделано, а то "мы сделали хорошо, а в ближайшее время сделаем еще лучше и расскажем", звучит как "теперь наша зубная щетка чистит на 200% лучше".
Или речь идет вообще про "мы выгрузили одну табличку из базы lorawan в mysql в красивую экселечку"?
NikYam Автор
27.07.2021 12:12Добрый день!
Мы планируем подготовить несколько статей про цифровые продукты и цифровую платформу, где детальнее осветим такие вопросы, как выбранная архитектура, используемый стек и применяемые ML-модели.
Забегая вперед, могу сказать, что целевой стек цифрового продукта следующий: Angular - фронт, Python - бэк, Posgresql - БД. Плюс Kubernetes, GraphQL, Airflow. Business Oriented Architecture на сервисах.
Продукт приносит эффект около 100 млн рублей ежегодно. Основные бизнес драйверы - это сокращение необоснованной отцепки вагонов в ремонт и сокращение затрат на порожние рейсы.
Exclipt
27.07.2021 13:57Спасибо, будет интересно почитать.
Подскажите, вы работаете с уже готовыми данными, или с оборудованием тоже, начиная с передачи данных с датчиков?
NikYam Автор
27.07.2021 14:25Спасибо, будем стараться.
Мы получаем сырые данные с датчиков уже из информационных систем РЖД, то есть непосредственно с оборудованием не взаимодействуем. На своей стороне мы реализуем получение, обогащение, обработку и хранение этих данных, разработку пользовательского интерфейса и бэкенда продукта, построение моделей, выявляющих отклонения, а также настройку оповещений, отчетности и интеграций с другими цифровыми сервисами и продуктами компании.
avk17
30.07.2021 23:53А можно узнать какие типы неисправностей вагонов в вашей практике являются самыми частыми? И какие из них служат основанием для необоснованной отцепки вагона?
DmitryKlass
30.07.2021 23:53Добрый день!
подскажите по поводу результатов считывания параметров колес
у вагона 4 колпары ,
как результаты считывания привязываются в системе к конкретной колпаре с конкретным заводским номером? ведь номер колпары не считывается лазером
NikYam Автор
11.08.2021 14:12Добрый день! Спасибо за ваш вопрос.
Сами датчики не считывают номера колесных пар.
Датчики говорят нам:
вагон номер XXXX, колесная пара номер 1, состояние X;
вагон номер XXXX, колесная пара номер 2, состояние Y;
Далее, так как нам известен номер (нашего) вагона и порядковый номер колесной пары в этом вагоне (по которой было проведено измерение), и мы знаем какие детали установлены на наши вагоны, то уже в наших информационных системах происходит привязка данных с датчиков к конкретным КП для принятия управленческих решений.
UmnoD
16.08.2021 13:49Ну это не так :) лист комплектации не отражает порядка установки КП под вагоном - совсем совсем. Как повернут вагон в момент прохождения КТИ вам тоже не известно :)
Поэтому привязка выполняется не совсем так, как Вы описали.
NikYam Автор
16.08.2021 18:53Я понял ваш вопрос: вагон может ехать повернутым на 180 градусов, условно "задом-наперед", как определить последовательность колесных пар в таком случае?
Отличный вопрос, это определяется по предыдущим наблюдениям за ободом и гребнями по всем колесным парам. Даже на одном вагоне КП изнашиваются неодинаково. Сравниваются оба направления вагона с историческими данными, определяется направление, которое дало минимальное отклонение.
Если более подробно, то:
на прошлых данных глубиной в 5 значений строится медиана
текущие данные КТИ сравниваем с медианой каждого показателя для случая прямой тележки
текущие данные КТИ сравниваем с медианой каждого показателя для случая обратной тележки
выбираем вариант тележки (прямая / обратная), который дал минимальную суммарную погрешность
Надеюсь, я не запутал вас.
DMGarikk
17.08.2021 11:54Сравниваются оба направления вагона с историческими данными, определяется направление, которое дало минимальное отклонение.
кхм, тоесть вы имперически угадываете положение вагона? а может проще ориентироваться на какойто конкретный признак?… ну там расположение ТЦ или ВР?
потому что вы — то определили какой стороной вагон, а механику вы как об этом скажете? Это когда он только только с перегона приехал — понятно, там человек подойдёт и мелком нарисует крестик, а если его выцепили и он две недели в тупике стоял? кто когда вспомнит где у него первая КП, а где третья?NikYam Автор
01.09.2021 14:11На месте специалист разберется, проведя оффлайн замеры тех параметров, которые предложит система.
Над вашими предложениями также подумаем,
Спасибо!
juliazotova
11.08.2021 14:12Добрый день!
Выше Вы указали технологический стек. Это полностью Ваша разработка? А модуль планирования ремонтов Вы тоже сами написали или выбрали с рынка?
NikYam Автор
11.08.2021 14:26Добрый день,
Спасибо за ваш вопрос!
В ПГК сформированы центры компетенций для самостоятельной реализации сложных и нетиповых цифровых продуктов (разработчики, аналитики, архитекторы, DS, DE, DevOps, Scrum и другие).
Решение о способе реализации того или иного продукта принимается на Архитектурном комитете по итогам проработки всех архитектурных развилок и альтернатив по достаточно большому количеству параметров (TCO, покрытие функционала, соответствие целевой архитектуре и еще десятку других).
Данный цифровой продукт - полностью разработка ПГК, модуль планирования ремонтов сейчас в реализации, планируем завершить внутренними ресурсами.
mikelavr
Погуглил "хищение колесных пар". Открылась бездна.
NikYam Автор
Добрый день!
Насколько я знаю, иногда встречались случаи подмены колесных пар (случайные или преднамеренные). В случае подмены колесной пары, при последующих измерениях на графиках возникнет скачек в тех или иных характеристиках колеса, а система выдаст предупреждение о таком нештатном событии. Поэтому заниматься подменой колесных пар стало бессмысленно.