工程機(jī)械管理信息化與應(yīng)用

張克超，周相榮，劉炳林

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

0 引言

現(xiàn)階段工程機(jī)械在施工企業(yè)項(xiàng)目施工中大量使用，大型項(xiàng)目自有、外租機(jī)械設(shè)備種類多、數(shù)量高達(dá)幾十臺(tái)、上百臺(tái)，機(jī)械設(shè)備管理好壞影響生產(chǎn)有序進(jìn)行和機(jī)械的使用成本，機(jī)械使用成本與項(xiàng)目成本掛鉤，機(jī)械維修保養(yǎng)費(fèi)、租賃費(fèi)、燃油費(fèi)管控是降低成本的重要手段，在項(xiàng)目中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)掌握機(jī)械動(dòng)態(tài)，提升信息化管理水平。

1 概況

深中通道是連接廣東省深圳市和中山市的建設(shè)中大橋，全長約24 km，是連接廣東自貿(mào)區(qū)三大片區(qū)、溝通珠三角“深莞惠”與“珠中江”兩大功能組團(tuán)的重要交通紐帶，在這世界級(jí)的“橋、島、隧、地下互通”集群工程中工程機(jī)械大量使用。

2 工程機(jī)械信息化管理的現(xiàn)狀

國內(nèi)大型施工企業(yè)工程機(jī)械有標(biāo)準(zhǔn)化管理制度，大多數(shù)施工項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備工時(shí)（租賃）、運(yùn)行維保、燃油管理等是以機(jī)械管理人員為核心，以人工計(jì)時(shí)，紙質(zhì)記錄，相關(guān)人員確認(rèn)為基礎(chǔ)。受機(jī)械設(shè)備分布、人員配置、作業(yè)時(shí)間段等因素影響，信息的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、一致性無法保證。這種靜態(tài)管理模式不利于機(jī)械的優(yōu)化配置和動(dòng)態(tài)管理，存在機(jī)械設(shè)備盲目配置、利用率低、人員積極性和能動(dòng)性差，使用成本高的弊端。而機(jī)械設(shè)備的信息化管理，流于形式的情況較多，往往只是構(gòu)建一個(gè)信息系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)廠家、規(guī)格型號(hào)、使用狀態(tài)等基本信息進(jìn)行登記，并未做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。這樣無法發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備在施工過程中所出現(xiàn)的各種問題，也就難以提前避免相關(guān)的問題。

3 應(yīng)用

3.1 信息化管理提升應(yīng)用方法

針對(duì)深中通道工程施工管理中工程機(jī)械分布廣、種類數(shù)量多的情況，為了強(qiáng)化項(xiàng)目對(duì)各施工區(qū)域機(jī)械設(shè)備的管控，提升數(shù)字化、信息化管理，項(xiàng)目部為機(jī)械設(shè)備引入安裝智能硬件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)不同類型機(jī)械的活動(dòng)狀態(tài)、有效工作時(shí)間、怠速時(shí)長、地理位置、油耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控[1-9]，監(jiān)測(cè)分析形成的數(shù)據(jù)可在PC端和移動(dòng)端可視化呈現(xiàn)，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢導(dǎo)出。

信息化管理系統(tǒng)主要由智能主機(jī)、油位監(jiān)測(cè)儀（傳感器）、軟件系統(tǒng)組成，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of monitoring and management system

3.2 系統(tǒng)技術(shù)原理

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)以基于物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，采用GPS定位、北斗定位、基站定位三重定位方式，通過采集設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、振動(dòng)頻率、加速度、角速度等數(shù)個(gè)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，對(duì)工程機(jī)械的啟停動(dòng)作進(jìn)行分析甄別，判斷和統(tǒng)計(jì)機(jī)械運(yùn)行時(shí)間，系統(tǒng)中油位傳感器采用的是高靈敏度的液壓傳感器并搭載了三軸傳感器，通過各機(jī)械的油量標(biāo)定和系統(tǒng)終端參數(shù)自學(xué)習(xí)，采集油的壓力值、溫度、傾斜角度等數(shù)據(jù)，對(duì)油箱內(nèi)油量值進(jìn)行換算，從而獲得實(shí)時(shí)油量值。

4 應(yīng)用成效

4.1 全面監(jiān)控

以深中通道自有和外租機(jī)械設(shè)備為例，機(jī)械分布在3個(gè)施工區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在地圖上顯示機(jī)械設(shè)備的數(shù)量、類型、工作狀態(tài)、機(jī)械效率、地理位置等信息，方便管理人員高效掌握各區(qū)域的真實(shí)情況，進(jìn)行合理機(jī)械配置和調(diào)度。

4.2 管理效率

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可將單臺(tái)設(shè)備的油耗、怠速時(shí)長、有效工作時(shí)間、加油記錄等數(shù)據(jù)按每日、每周、每月導(dǎo)出和保存。想對(duì)比人工計(jì)時(shí)系統(tǒng)可將機(jī)械的運(yùn)行、怠速、靜止時(shí)間精確至分鐘，工時(shí)和油耗雙重分析輕松實(shí)現(xiàn)每一臺(tái)設(shè)備的使用成本核算，可視化的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)將每臺(tái)機(jī)械設(shè)備施工情況具體分析，管理人員可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行針對(duì)性管理。

4.3 安全管理

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可通過為工程機(jī)械設(shè)置施工區(qū)域、規(guī)定行駛路線、限定車速等多項(xiàng)舉措保障安全管理，在行駛過程中若出現(xiàn)超速、超出施工區(qū)域、偏離路線等異常情況，管理人員會(huì)收到系統(tǒng)報(bào)警通知，可及時(shí)聯(lián)系機(jī)械操作人員（駕駛員），在施工中機(jī)械設(shè)備本身也可能出現(xiàn)安全故障，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)警值設(shè)定，可及時(shí)掌握機(jī)械運(yùn)行的變化，從而預(yù)測(cè)即將出現(xiàn)的問題隱患，提前安排調(diào)度，將有故障隱患的機(jī)械設(shè)備撤出檢修，避免安全問題的發(fā)生。

4.4 機(jī)械使用成本管理

項(xiàng)目施工機(jī)械設(shè)備的租賃費(fèi)、自有機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)維修費(fèi)、燃油費(fèi)是機(jī)械使用成本的管控重點(diǎn)，通過信息化管理對(duì)這些方面全面管控，可有效減少不合理成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)省工程成本的目的。

1）租賃費(fèi)

類似深中通道這種大型工程項(xiàng)目，為滿足施工需求外租機(jī)械設(shè)備高峰期時(shí)可達(dá)幾十臺(tái)，系統(tǒng)可對(duì)每臺(tái)機(jī)械每日、每周、每月工作時(shí)長及靜止時(shí)長、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并形成電子報(bào)表，根據(jù)系統(tǒng)提供的異常日?qǐng)?bào)，管理人員可以一目了然查看機(jī)械的怠速、車輛閑置率過高的現(xiàn)象，讓管理更具針對(duì)性，可以有效地杜絕怠工現(xiàn)象提高使用效率，對(duì)于閑置率過高的機(jī)械可采用臨時(shí)租賃代替包月租賃的方式，選擇最優(yōu)化的機(jī)械配置方案，從而降低使用成本。

2）保養(yǎng)維修費(fèi)

在機(jī)械設(shè)備使用成本中保養(yǎng)維修費(fèi)占較大比例，機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)與維修相比，費(fèi)用低、技術(shù)要求低、時(shí)間短，在機(jī)械設(shè)備管理“管、用、養(yǎng)、修”組成中，保養(yǎng)先于維修，及時(shí)有效地維護(hù)保養(yǎng)減少機(jī)械設(shè)備的磨損，能延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備完好率、利用率和生產(chǎn)率，減少機(jī)械使用壽命內(nèi)的維修支出[5]。在管理系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械運(yùn)行統(tǒng)計(jì)模塊可精確統(tǒng)計(jì)機(jī)械的運(yùn)行時(shí)間，提醒管理人員按時(shí)保養(yǎng)，在使用中還可以針對(duì)不同機(jī)械設(shè)備，設(shè)定具體的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警值，當(dāng)溫度、壓力等監(jiān)測(cè)數(shù)值達(dá)到預(yù)警值時(shí)，系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)將警報(bào)發(fā)到PC端和移動(dòng)端提醒管理人員及時(shí)處置，避免機(jī)械小問題發(fā)展成大維修項(xiàng)。

3）燃油費(fèi)

油耗成本的管控對(duì)提高施工企業(yè)整體盈利能力意義重大，深中通道西人工島工程中自有、外租、分包自帶機(jī)械設(shè)備每月油耗近百萬元，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)通過對(duì)油耗的分析可以得到每一臺(tái)機(jī)械設(shè)備每天、每分鐘的油耗情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)非正常情況下燃油的過多消耗，有效地避免偷油、漏油等情況的發(fā)生；通過監(jiān)測(cè)機(jī)械的運(yùn)行情況，避免人為因素長時(shí)間怠工所造成的額外燃油消耗；通過對(duì)比同種類同規(guī)格機(jī)械正常運(yùn)行的油耗率，排除故障多、燃油系統(tǒng)老舊，燃油消耗多的外租設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。

圖2（a）為某機(jī)械加油后系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄加油時(shí)間、加油量，圖2（b）為某外租機(jī)械操作員違規(guī)抽取油箱燃油后系統(tǒng)監(jiān)測(cè)記錄（發(fā)生時(shí)間、燃油異常消耗量），當(dāng)發(fā)生燃油異常消耗時(shí)系統(tǒng)會(huì)在移動(dòng)端自動(dòng)報(bào)警提醒管理人員，系統(tǒng)的燃油監(jiān)測(cè)功能有效杜絕了項(xiàng)目施工中機(jī)械偷油、漏油情況發(fā)生。

圖2 燃油監(jiān)測(cè)對(duì)比圖Fig.2 Comparison of fuel monitoring

圖3 為某機(jī)械設(shè)備多日油耗曲線圖，通過曲線波動(dòng)對(duì)比可分析單機(jī)或者同型號(hào)多臺(tái)機(jī)械燃油消耗情況，進(jìn)行針對(duì)性的管理，減少機(jī)械怠速，提升管理效率，降低機(jī)械燃油消耗。

4）機(jī)械施工路線管控

系統(tǒng)支持按天選擇機(jī)械進(jìn)行軌跡查詢，方便核查有無公車私用的現(xiàn)象。若施工區(qū)域跨度大，運(yùn)輸路線遠(yuǎn)，系統(tǒng)可按項(xiàng)目、日期對(duì)機(jī)械車輛運(yùn)輸趟數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并可將單趟的起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間、達(dá)到時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)長一一列出，方便項(xiàng)目核查對(duì)比，進(jìn)行費(fèi)用管理。

圖3 某機(jī)械設(shè)備多日油耗曲線圖Fig.3 Multi day fuel consumption curve of a mechanical equipment

4.5 系統(tǒng)對(duì)接

監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和企業(yè)的OA、財(cái)務(wù)、采購或ERP等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械信息動(dòng)態(tài)查詢，電子臺(tái)班快速上傳，方便財(cái)務(wù)對(duì)賬。對(duì)同規(guī)格、不同品牌機(jī)械在實(shí)際施工的運(yùn)行、油耗數(shù)據(jù)分析可為企業(yè)機(jī)械采購提供參考數(shù)值，集團(tuán)企業(yè)可對(duì)不同項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納比較，找出各公司、各項(xiàng)目的差距，分析原因并提出改善措施，不斷改進(jìn)機(jī)械設(shè)備的管理水平。

5 結(jié)語

機(jī)械設(shè)備信息化管理是應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展和管理技能，通過計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、控制等開展的機(jī)械綜合管理，是把信息化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理等綜合起來，對(duì)機(jī)械進(jìn)行全面研究的新興手段，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、精細(xì)化、信息化的統(tǒng)一管理模式和平臺(tái)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理便于集團(tuán)的集中管控，達(dá)到提高設(shè)備可利用率及可靠性，控制使用成本，減少機(jī)械的閑置時(shí)間，提升機(jī)械設(shè)備OEE指標(biāo)的目的。信息技術(shù)發(fā)展和管理深度結(jié)合，終將提升信息化機(jī)械管理體系水平。