Предисловие

Статья будет полезна тем, кто:

• Исследует возможности ChatGPT;

• Интересуется цифровизацией в ж/д логистике;

• Хочет узнать про процесс ремонта вагонов на ВРП.

Текст состоит из вступления, 7 вопросов и ответов на них с небольшими отступлениями и заключения.

Вступление

Приветствую, читатель! Я – Максим, главный специалист по машинному обучению и анализу данных в команде «Цифрового вагона» в ПГК Диджитал.

В рамках цифровизации процессов наша компания разрабатывает различные продукты, например, для повышения эффективности эксплуатации парка вагонов. Один из таких продуктов – «Оптимизатор ремонтов» от команды «Цифрового вагона». Его конечная цель – помогать диспетчеру заадресовывать вагоны в ремонт на вагонно-ремонтные предприятия (ВРП) на основе анализа данных при помощи методов машинного обучения. Подробнее про продукт на Хабре уже рассказывала моя коллега, почитать можно здесь.

Для повышения качества работы алгоритмов и лучшего понимания процесса мы организовали серию выездов на ВРП. Про один из них мы уже писали в статье. В этот раз расскажем, как устроен процесс ремонта вагонов, какие есть нюансы и сложности, какие решения, в том числе цифровые, помогут с ними справиться. Для этого мы посетили площадку вагоноремонтного депо в Санкт-Петербурге, которое сокращенно называется ВЧДр и пообщались с главным инженером ВРП.

К встрече мы с коллегами решили подготовиться заранее и составить список интересующих вопросов. И тут нам пришла идея: а что если доверить этот процесс искусственному интеллекту? Сможет ли он составить адекватные вопросы с последовательной формулировкой, которые будут затрагивать значимые темы.  Мы решили бросить вызов ChatGPT и проверить сможет ли он решить нашу задачу. Для тех, кто еще не в курсе, ChatGPT – это система машинного обучения, которая генерирует ответы на основе обучения на большом количестве текстовых данных.

Нельзя сказать, что результат был получен моментально. Потребовалось порядка 8-10 запросов, чтобы сгенерировать пул из 100 вопросов и вручную отобрать из них самые интересные. Эффективнее всего оказалось сначала сгенерировать набор интересующих тем, а потом по темам генерировать вопросы.

Для поездки мы отобрали около 20 вопросов, которые касались терминологии, технологии ремонта, качества и мощности работ, учета и доставки запчастей. Семь самых лучших вопросов и ответов о ремонтах вагонов собрали ниже. Получилось ли у ChatGPT сделать их интересными и уместными, оценивать вам.

1. Что означает ВЧДр?

ВЧДр расшифровывается, как вагонная часть депо ремонтная (или ремонтное вагонное депо). В таких депо производят все виды плановых ремонтов (деповской, капитальный, капитальный с продлением срока службы, техническое обслуживание с диагностированием).

Вообще вагонно-ремонтные предприятия ВРП подразделяются на два типа – вагонно-ремонтные заводы (ВРЗ) и вагонно-ремонтные депо.

Предприятия первой категории выполняют сложный и объёмный тип ремонта – капитальный. Предприятия из второй категории специализируются на простом текущем ремонте и более сложном – деповском, некоторые площадки могут выполнять и капитальный ремонт вагона.

Что касается ВЧДр, оно относится ко второй категории ВРП.

Помимо ремонтных частей в депо есть и эксплуатационные. Они называются ВЧДэ – вагонная часть депо эксплуатационная или эксплуатационное вагонное депо. На этих площадках выполняют только текущие (отцепочные) ремонты.

2. Расскажите подробнее про типы ремонта, которые осуществляет ВЧДр?  

Выше мы уже говорили, что предприятие занимается текущим-отцепочным, деповским и капитальным ремонтами. Раскроем терминологию:

· Текущий отцепочный ремонт (ТОР) предполагает устранение неисправностей в ключевых частях грузового вагона (кузов, колесные пары, рамы, буксовой узел и т.д.) путем замены неисправных узлов или деталей новыми или заранее отремонтированными.

Как в Формуле-1 – производится быстро, не требует значительных затрат, ремонтируется конкретный узел.

· Деповской ремонт (ДР) выполняется для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса вагона с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей.

Существует конкретный список узлов вагона, которые подлежат обязательному восстановлению при ДР, в отличии от ТОР, где требуется отремонтировать только то, что неисправно. Например, люки восстанавливают из состояния «использованных» до «почти новых».

· Капитальный ремонт (КР) производится для полного или близкого к полному восстановлению вагона с заменой или восстановлением любых его составных частей, включая базовые.

Это самый объёмный тип ремонта. Здесь нет ограничений по ремонту отдельных узлов вагона.

Деповской и капитальный ремонты называют плановыми. Для них регламенты периодичности проведения восстановительных работ введены на законодательном уровне. При погрузке вагона специалисты проверяют его техническое состояние, остаточный пробег, срок планового ремонта. Если остаточный пробег вагона составляет, например, меньше 500 км, то владелец обязан отправить его в плановый ремонт.

3. Сколько вагонов за месяц способно отремонтировать предприятие?

В депо 12 ремонтных позиций на 2-х ремонтных путях (по 6 позиций на каждом пути). В месяц оно способно выпускать 428 вагонов из планового ремонта. Это в два раза больше, чем способны ремонтировать аналогичные предприятия в городе при наличии у них 8 стационарных ремонтных позиций.

Отступление:

Среди проектов команды «Цифрового вагона» есть «План ремонтов». Его задача – рассчитывать оптимальный план ремонтов на каждом ВРП, используя известные данные по квотам ремонта на ВРП и прогноз образования выбытия вагонов в ремонт. Для этого мы используем оптимизационную модель с двумя последовательно применяемыми целевыми функциями. Первая – максимизирует суммарное число вагонов, которые планируется отремонтировать за расчётный период. Вторая – минимизирует совокупные затраты компании на ремонт.

4. Какие меры можно предпринять, чтобы свести к минимуму время простоя вагона в ремонте?

Под простоем вагона в ремонте понимается отрезок времени между моментом прибытия вагона в депо и моментом его выхода из нерабочего парка. Существует норматив простоя, который отражает сколько компания готова ожидать от ВРП проведения всех требуемых работ. Если вагон ремонтируется дольше положенного – это сигнализирует о каких-то нарушениях в процессе ремонта на предприятии.

Простой вагона в ремонте состоит из двух компонент: время на ремонт самого вагона и время внепланового ожидания ремонта. Уменьшение первой компоненты достигается за счёт оптимизации процесса самого ремонта. Вторая компонента зависит от нескольких причин. Их понимание позволяет предпринять необходимые меры, чтобы свести внеплановое время простоя в ремонте к минимуму. Выделим 4 основные причины простоев и предложим варианты их решения:

1. Перегруженность депо. Одна из самых частых проблем, с которой сталкиваются предприятия. В настоящее время затруднительно качественно решить задачу прогнозирования нагрузки на сеть железных дорог на горизонт более 2-3 дней. При этом, диспетчер при заадресации вагонов в депо должен уметь оценивать возможность принять вагон в ремонт на момент прибытия. В некоторых случаях время следования вагон на ВРП может достигать 14 дней. Реально оценить загруженность депо на протяжении этого периода невозможно, поэтому диспетчеру приходится планировать отправку вагонов исходя из своего опыта.

Как правило, диспетчеры разных компаний операторов отправляют вагоны в ремонт на одну и ту же площадку. Учитывая, что парк грузовых вагонов в России составляет более 1 млн вагонов, нередко число прибывших вагонов превышает мощность предприятия. Возникает избыточный простой.

Решение: операторам стоит предусматривать вероятность того, что депо будет забито к моменту прибытия вагона на ВРП и перенаправлять вагоны в ремонт на площадки других предприятий.

2. Ошибки в документообороте. Неявная, но постоянная проблема. Дело в том, что цифровизация в сфере железнодорожных перевозок находится на стадии внедрения. Многие процессы постепенно перестраиваются, меняются формы документов, по которым происходит подтверждение совершения различных операций. Как следствие, приходится сталкиваться с различными ошибками. Например, в одной отчётной системе может быть указано, что вагон ещё в ремонте, а в другой – что вагон уже в пути на погрузку.

Решение: использовать различные источники данных, активно прорабатывать с поставщиками данных имеющиеся проблемы.

3. Отсутствие запчастей. Очевидная проблема, но применимая далеко не для каждого оператора. С одной стороны, ее причина в избыточном и непрогнозируемом выбытии вагонов в ремонт. С другой стороны, цепочка поставок запчастей достаточно длинная, поэтому могут возникать задержки. Кроме того, есть сложности с учётом запчастей на складе.

Решение: контролировать складские запасы в депо и внедрять систему прогнозирования остатков запчастей.

4. Форс-мажоры. Такие ситуации происходят редко, тем не менее, могут создавать значительные трудности, увеличивать время ремонтов и простоев вагонов.

Решение: оператору необходимо помнить о том, что такие ситуации случаются, и заранее проработать план действий на случай оперативного реагирования на изменения рынка.

ВРП со своей стороны также стремятся максимально сократить время простоя вагонов. Во-первых, это позволяет им поддерживать высокий уровень выпуска отремонтированных вагонов в течении месяца. Во-вторых, операторские компании, в том числе ПГК, контролируют время простоя своих вагонов в ремонте. Если сроки значительно превышают нормативы простоя, компания уменьшает плановое число ремонтов на предприятии в следующем месяце. Это помогает снизить потери от неэффективного ожидания ремонта.

Отступление:

Затраты на простой в ремонте являются одной из трех значимых компонент при выборе ВРП для заадресовки вагона. В совокупности с затратами на ремонт и тарифом на перемещение вагона от станции выбытия до станции ремонта данные показатели формируют ранг предприятия. На текущий момент такой набор рангов для каждого ВРП лежит в основе продукта «Матрица заадресации», который разработала команда ПГК. Такая матрица позволяет нам выбирать ВРП для ремонта вагонов по принципу снижения затрат и сокращения времени простоя.

5. Как вы обеспечиваете качество и долговечность ремонтных работ?

Для этого предприятие следует двум составляющим: испытывает узлы вагонов на стендах перед сборкой вагона со стороны ВРП и опирается на подробные руководства к ремонту.

Большинство узлов вагона после ремонта проходят обязательные испытания на стендах. Их результаты вносятся в компьютер. Если система фиксирует отклонения от регламентных значений, проводится повторный ремонт. В случае поломки узла в процессе эксплуатации вагона, именно эти показатели служат дополнительным гарантом ремонта, проведенного в соответствии со стандартами. В целом, процесс ремонта закреплен в специальных руководствах.

В случае капитального ремонта проводятся полные восстановительные работы кузова, ходовой части вагона, соединительных узлов и прочего, производится покраска. Регламенты по проведению работы строгие, допускаются минимальные отклонения.

В случае деповского ремонта требования менее строгие. По итогу ремонта ответственный за проверку качества специалист проводит осмотр проделанных работ и при необходимости проверяет на соответствие регламентным значениям результаты испытания узлов на стендах.

6. Каковы способы предотвращения повторного повреждения одного и того же вагона после ремонта?

Основной способ – бережливая эксплуатация вагона. Этого можно достигнуть, соблюдая несколько условий:

• Регулярное техническое обслуживание и осмотр железнодорожных вагонов помогут выявить потенциальные проблемы и устранить их до того, как они нанесут больший ущерб. Перед каждой отправкой вагонов с погрузки до станции назначения проводится проверка технического состояния вагона. На месте осмотра вагона также могут присутствовать представители операторов. Например, специалисты ПГК регулярно проводят такие осмотры, чтобы оценить состояние парка.

• Правильное распределение веса груза поможет предотвратить повторное повреждение определенных частей железнодорожного вагона. Например, обратите внимание, как распределены сыпучие грузы в полувагонах (это вагон без крыши, но с бортами). Если груз был бы сконцентрирован только в передней части вагона, это создавало бы избыточную нагрузку на его ходовые узлы, что в итоге привело бы к ускоренному износу.

• Правильное использование погрузочно-разгрузочного оборудования, такого как краны и домкраты, может помочь предотвратить повреждение железнодорожных вагонов во время погрузки и разгрузки. Например, из-за неаккуратного обращения быстро изнашиваются люки вагонов, грузы могут просыпаться, и такой вагон не допускается к выходу на погрузку.

• Модернизация инфраструктуры путей и стрелочных переводов позволит снизить вероятность повреждения вагонов во время транспортировки.

• Установка систем мониторинга (датчики, камеры или регистраторы данных) поможет оперативно выявлять проблемы и предотвратить повторные повреждения.

Отступление:

Одна из целей команды «Цифрового вагона» в рамках проекта «Предиктивный ремонт» помочь сократить затраты компании на отцепки в ТР на основе данных с датчиков комплексов технических измерений (КТИ) и интегрированных постов автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях (ППСС).

КТИ используются для автоматического контроля геометрических параметров колесных пар.

ППСС позволяет снизить время обработки подвижных составов по прибытию на станцию при одновременном повышении уровня безопасности движения. Система создана на основе технологий машинного зрения (распознавание знаков опасности, трафаретных надписей, инвентарных номеров, определение завышения-занижения фрикционных клиньев, определение наличия и толщины тормозных колодок и др.).

Данные с указанных систем в автоматическом режиме поступают на вход модели. Модель анализирует состояние вагона, его колесных пар и уведомляет, если есть необходимость выполнить ремонт.

7.  Что стоило бы оптимизировать в процессе взаимодействия железнодорожного депо и ПГК для расстановки приоритетов и планирования ремонтных работ на основе эксплуатационных потребностей?

Важнейшей составляющей взаимодействия железнодорожного депо и ПГК является коммуникация. Отлаженный процесс инвентаризации запчастей, прозрачный процесс документа оборота, эффективное перераспределение вагонов на основе данных по загруженности ВРП – все это блоки, составляющие фундамент качественного планирования ремонтных работ.

Со стороны команды «Цифрового вагона» проводится успешная работа по оптимизации процессов заадресовки вагонов в ремонт на уровне анализа больших данных по состоянию сети железных дорог, проработки бизнес-логики, разработке моделей машинного обучения.

Заключение

Подошёл к концу наш список вопросов от ChatGPT и ответов на них от главного инженера ВРП.  Вопросы были сгенерированы и заданы ровно в той формулировке, как написано в статье. Из всех вопросов только последний выглядит несколько сложным. Но и он вызвал адекватную реакцию у отвечающего.

Можно сказать, что ChatGPT смог успешно справиться с поставленной задачей.  Естественно, что не все вопросы были получены с первого раза. Было проделано несколько итераций с просьбой уточнить или сгенерировать вопросы на более специфическую тему, а потом из полученных результатов были отобраны значимые. Отдельные сложности вызвала генерации вопросов на специфические темы. Например, сначала пришлось рассказать нейросети, что такое КТИ и как они используются в ремонте. Только потом удалось получить вопросы по этой теме. В целом, ChatGPT оказался отличным инструментом для подготовки материалов к поездке.  

Для меня подобные выезды на производственные площадки необходимы при разработке продукта по оптимизации процесса ремонта вагонов. Они позволяют глубже погрузиться в тему, прочувствовать изнутри, какие проблемы существуют и какие решения используются. Полученный впечатления становятся фундаментом для новых идей и гипотез.

Надеюсь, статья была интересна и полезна для вас. А если у вас появились вопросы, пишите в комментариях, буду рад ответить.