郭文奇

（中鐵九局第七工程有限公司，遼寧沈陽 100044）

0 引言

機械設(shè)備支出占企業(yè)施工支出的很大一部分，如何控制機械設(shè)備成本便成為控制施工成本的一項重要內(nèi)容。單機核算可以通過設(shè)備成本與產(chǎn)值的對比分析，找出利潤損失點，為企業(yè)制定機械施工成本控制措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。但是，采用人工記錄數(shù)據(jù)的單機核算按月計算產(chǎn)值，如果涉及多臺設(shè)備一起施工或者設(shè)備調(diào)度頻繁等復(fù)雜情況，只能統(tǒng)計多臺設(shè)備總計的產(chǎn)值，無法準(zhǔn)確辨別單臺設(shè)備的產(chǎn)值。而物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸與處理，它與施工機械設(shè)備單機核算結(jié)合，讓單機核算更加的信息化、智能化，彌補單機核算數(shù)據(jù)采集難度大、人為因素影響高、核算周期難以縮短等缺點。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)可分為3 層：感知層、傳輸層和應(yīng)用層。

感知層相當(dāng)于人體的感知器官，由傳感器、執(zhí)行器與控制器及傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，是聯(lián)系物理世界與虛擬世界的紐帶。傳感器是把物理信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的儀器，下面利用油耗傳感器、GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）、角位移傳感器3 種傳感器對施工機械數(shù)據(jù)進行采集。油耗傳感器需要精確的油箱體積，通過測量油面高度，計算燃油消耗。由于短時間內(nèi)油面高度變化不大，很難準(zhǔn)確測量。為了提高測量準(zhǔn)確性，本文以每天為計量周期測量油耗。GPS 定位系統(tǒng)可以通過定位判定施工機械的位置和行走狀態(tài)，角位移傳感器可以用來測量角位移量和轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

傳輸層是對采集到的數(shù)字信號的進行傳輸，包括NFC（Near Field Communication，近場通信）、Wi-Fi（Wireless Fidelity，無線上網(wǎng)）等近場通信技術(shù)和GPRS（General Packet Radio Service通用分組無線服務(wù)技術(shù)）等遠距離傳輸技術(shù)。

應(yīng)用層是在終端把傳輸層傳送過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并利用終端設(shè)備對數(shù)據(jù)進行整理的分析。把分析計算過程集成到終端軟件中，讓最終結(jié)果和數(shù)據(jù)一目了然。

2 單機核算

單機核算是通過對比相同周期內(nèi)的單機產(chǎn)值和單機成本，確定單機盈虧的一種核算方法。

2.1 單機產(chǎn)值核算

人工計量產(chǎn)值的方法由于人力物力有限，一般每月只對單機產(chǎn)值統(tǒng)計一次。如果縮短計量周期會增加產(chǎn)值的計量難度，且隨著計量頻次的增加，受人為因素的影響增大，結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于計量者責(zé)任心。在多臺設(shè)備同時施工或者設(shè)備調(diào)動頻繁的施工中，人工計量產(chǎn)值只統(tǒng)計多臺設(shè)備周期內(nèi)的總產(chǎn)值，無法準(zhǔn)確區(qū)分周期內(nèi)每臺設(shè)備的產(chǎn)值。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以隨時通過傳感器分別記錄每臺設(shè)備的工作狀態(tài)，計算任意時間段內(nèi)的產(chǎn)值。施工機械工作狀態(tài)可分為3 種：待機狀態(tài)、行走狀態(tài)、施工狀態(tài)。只有施工狀態(tài)是產(chǎn)生產(chǎn)值的，只需要記錄施工狀態(tài)就可以準(zhǔn)確統(tǒng)計產(chǎn)值。

以挖掘機為例，通過安裝在挖掘機上角位移傳感器記錄的大臂旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和GPS 定位系統(tǒng)記錄的行走狀態(tài)判斷挖掘機的3種工作狀態(tài)。挖掘機位置不移動，大臂也不轉(zhuǎn)動時，判定為待機狀態(tài)。挖掘機位置不移動，但大臂轉(zhuǎn)動但時，判定為施工狀態(tài)。挖掘機位置移動，但大臂不轉(zhuǎn)動時，判定為行走狀態(tài)。根據(jù)挖掘機工作性質(zhì)，不存在一邊轉(zhuǎn)動大臂、一邊移動位置的狀態(tài)。

計算挖掘機施工狀態(tài)工程量時，計量周期可以任意選取Ln=Anαn。其中，Ln是計量周期內(nèi)某種施工的工程量，αn計量周期內(nèi)是某種施工的大臂轉(zhuǎn)動總角位移，An是某種施工單位角位移的工程量。An需要實驗得出，實際現(xiàn)場測量一定時間內(nèi)某種施工的工程量Ln'和相同時間內(nèi)的總角位移αn'，單位角位移的工程量計算公式為，則挖掘機計量周期內(nèi)的單機產(chǎn)值計算公式為。其中，Z 是計量周期內(nèi)的單機產(chǎn)值，Dn是某種施工的工程單價。

此方法在多臺施工機械同時進行同種施工時，對辨別每臺設(shè)備的產(chǎn)值和縮短單機核算的計量周期有明顯優(yōu)勢。

2.2 單機成本核算

根據(jù)成本組成不同可把設(shè)備分為租賃設(shè)備和購買的自有設(shè)備。設(shè)備成本又可分為固定成本和變動成本。

（1）租賃設(shè)備的成本包括燃油動力費和租賃費。其中，變動成本為燃油動力費，固定成本為租賃費。

（2）購買的自有設(shè)備的變動成本包括：燃油動力費（部分設(shè)備使用的電力費、水費）、材料費（各種附屬油、棉紗等）、配件費（自行更換的配件保養(yǎng)件等）、年費分?jǐn)偅隀z費、校驗費等）、維修費（外廠維修和單位自行維修）、其他直接費（二次運轉(zhuǎn)費、冬季施工及夜間施工增加費等）；固定成本包括：折舊費、保險費、管理費、機組人工基礎(chǔ)工資及津貼、設(shè)備大修理預(yù)提費。

（3）總成本為變動成本與固定成本之和，G=Y+Q。其中，G 是計量周期內(nèi)的總成本，Y 是計量周期內(nèi)的變動成本，Q 是計量周期內(nèi)的固定成本。

燃油動力費管理是單機成本核算中的重點內(nèi)容，不僅管理難度大，而且統(tǒng)計容易出差錯。把燃油動力費核算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，通過油耗傳感器采集計量周期內(nèi)的燃油消耗量，再乘以燃油單價就可以準(zhǔn)確計算出計量周期內(nèi)的燃油動力費。相比于人工記錄油耗，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以直接把燃油消耗數(shù)據(jù)傳送到計算機終端，并在終端對燃油消耗進行分析，判斷是否消耗異常。

人工記錄數(shù)據(jù)的油耗分析是通過記錄單臺設(shè)備一段時間內(nèi)的總?cè)加拖牧砍钥傞_機時間，得出單位時間平均油耗量。但是施工機械有多種不同工作狀態(tài)，油耗也是不同的。一般情況下的油耗順序為：施工狀態(tài)油耗＞行走狀態(tài)油耗＞待機狀態(tài)油耗。根據(jù)總工作時間求得的平均油耗，會因為施工內(nèi)容的不同產(chǎn)生較大的誤差，很難判斷出數(shù)據(jù)是否異常。例如發(fā)現(xiàn)挖掘機某天油耗異常增高，可能是由于當(dāng)天施工時間增長，待機時間縮短導(dǎo)致，不能準(zhǔn)確判斷油耗是否異常。

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以準(zhǔn)確統(tǒng)計出處在3 種不同工作狀態(tài)的時間，計算3 種工作狀態(tài)的油耗。因為油耗傳感器靈敏度低，精度不高，3 種工作狀態(tài)又反復(fù)交叉。每種狀態(tài)時間短，直接記錄每種狀態(tài)油耗誤差大，所以不直接計量某種工作狀態(tài)的油耗，而是通過計量工作狀態(tài)的時間，再根據(jù)每天采集的油耗總量計算每種工作狀態(tài)的油耗。

連續(xù)測量n 天油耗和時間數(shù)據(jù)，第n 天的待機狀態(tài)總時間為tan，行走狀態(tài)總時間為tbn，施工狀態(tài)總時間為tcn，油耗量為yn。因為施工機械在相同工作狀態(tài)時，燃油消耗速度基本相同，所以可設(shè)待機狀態(tài)燃油消耗速度為xa，行走狀態(tài)燃油消耗速度為xb，施工狀態(tài)燃油消耗速度為xc。在第n 天可得如下方程：

從第1 天到第n 天，所有yn組成了一個n 個等式，3 個未知量的超定方程組。

將上述方程組向量化得到數(shù)學(xué)模型：TX=Y。其中，

此方法需要保證前四組數(shù)據(jù)的油耗是正常的，才可以正確擬合回歸方程。每次獲得數(shù)據(jù)可以更新回歸方程，數(shù)據(jù)越多，回歸方程準(zhǔn)確性越高。

上述模型只可檢測出由于油箱漏油、燃油丟失等原因造成的油耗的突然變化導(dǎo)致的油耗異常。由于設(shè)備老化、燃油質(zhì)量不佳等原因?qū)е碌介L期性油耗異常，此模型無法檢測。

2.3 單機核算對機械施工的動態(tài)優(yōu)化作用

單機核算的主要作用是確定每臺設(shè)備的盈虧情況。通過對比分析盈虧值，找到機械施工和成本管理的薄弱環(huán)節(jié)，并驗證改正措施的有效性，最終達到減少利潤流失，提升管理水平的目的。

某計量周期內(nèi)單機核算的盈虧值R 可以表達為R=Z-G。式中三者的計量周期相同。如果R＞0，則計量周期內(nèi)是盈利的；如果R＜0，則計量周期內(nèi)是虧損的；如果R=0，則計量周期內(nèi)是不虧不盈的。

將核算實際的盈虧值與目標(biāo)盈虧值比較，如果實際的盈虧值達到預(yù)期目標(biāo)，則保持現(xiàn)在有的設(shè)備管理內(nèi)容；如果實際的盈虧值沒有達到預(yù)期，則可從單機產(chǎn)值和單機成本兩方面分析原因并提出改正措施。最后再通過單機核算對改正措施進行驗證，改正后的實際盈虧值達到預(yù)期目標(biāo)，那么改正措施合理。

從上訴論述可以看出，單機核算的結(jié)果可以對機械施工進行一種動態(tài)的優(yōu)化。單機核算的計量周期越短，機械施工的動態(tài)優(yōu)化頻率就越高，對優(yōu)機械施工管理就越有利。人工記錄數(shù)據(jù)的單機核算由于計量周期較長，計量周期內(nèi)施工種類多，很難準(zhǔn)確確定是哪天、哪種施工導(dǎo)致的虧損，無法正確地提出改正措施，減弱了單機核算的動態(tài)優(yōu)化作用。而結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以把單機核算的周期縮短到按天計量而又不失準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與單機核算結(jié)合，可以提高核算的信息化與智能化，在不增加人力的前提下，縮短核算周期。在計算多臺設(shè)備進行同種施工的單機產(chǎn)值時，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以清晰確認(rèn)每臺設(shè)備的產(chǎn)值。在對燃油消耗成本異常的分析中，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)準(zhǔn)確測出設(shè)備處在不同工作狀態(tài)的時間，通過最小二乘法計算出每種狀態(tài)油耗，可以避免由于工作狀態(tài)改變導(dǎo)致的油耗異常。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提高單機核算對機械施工進行動態(tài)優(yōu)化的頻率，增強動態(tài)優(yōu)化的作用。