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)階段工程機械在施工企業(yè)項目施工中大量使用，大型項目自有、外租機械設備種類多、數(shù)量高達幾十臺、上百臺，機械設備管理好壞影響生產(chǎn)有序進行和機械的使用成本，機械使用成本與項目成本掛鉤，機械維修保養(yǎng)費、租賃費、燃油費管控是降低成本的重要手段，在項目中應用物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測系統(tǒng)能準確、實時掌握機械動態(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”兩大功能組團的重要交通紐帶，在這世界級的“橋、島、隧、地下互通”集群工程中工程機械大量使用。

2 工程機械信息化管理的現(xiàn)狀

國內(nèi)大型施工企業(yè)工程機械有標準化管理制度，大多數(shù)施工項目的機械設備工時（租賃）、運行維保、燃油管理等是以機械管理人員為核心，以人工計時，紙質(zhì)記錄，相關(guān)人員確認為基礎(chǔ)。受機械設備分布、人員配置、作業(yè)時間段等因素影響，信息的準確性、時效性、一致性無法保證。這種靜態(tài)管理模式不利于機械的優(yōu)化配置和動態(tài)管理，存在機械設備盲目配置、利用率低、人員積極性和能動性差，使用成本高的弊端。而機械設備的信息化管理，流于形式的情況較多，往往只是構(gòu)建一個信息系統(tǒng)，對各個機械設備的生產(chǎn)廠家、規(guī)格型號、使用狀態(tài)等基本信息進行登記，并未做到實時監(jiān)控。這樣無法發(fā)現(xiàn)機械設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 應用

3.1 信息化管理提升應用方法

針對深中通道工程施工管理中工程機械分布廣、種類數(shù)量多的情況，為了強化項目對各施工區(qū)域機械設備的管控，提升數(shù)字化、信息化管理，項目部為機械設備引入安裝智能硬件，實現(xiàn)實時對不同類型機械的活動狀態(tài)、有效工作時間、怠速時長、地理位置、油耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控[1-9]，監(jiān)測分析形成的數(shù)據(jù)可在PC端和移動端可視化呈現(xiàn)，并可進行數(shù)據(jù)查詢導出。

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

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

3.2 系統(tǒng)技術(shù)原理

實時監(jiān)測管理系統(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，通過采集設備運動狀態(tài)、振動頻率、加速度、角速度等數(shù)個參數(shù)進行數(shù)據(jù)運算，對工程機械的啟停動作進行分析甄別，判斷和統(tǒng)計機械運行時間，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，通過各機械的油量標定和系統(tǒng)終端參數(shù)自學習，采集油的壓力值、溫度、傾斜角度等數(shù)據(jù)，對油箱內(nèi)油量值進行換算，從而獲得實時油量值。

4 應用成效

4.1 全面監(jiān)控

以深中通道自有和外租機械設備為例，機械分布在3個施工區(qū)域，實時監(jiān)測管理系統(tǒng)可實時在地圖上顯示機械設備的數(shù)量、類型、工作狀態(tài)、機械效率、地理位置等信息，方便管理人員高效掌握各區(qū)域的真實情況，進行合理機械配置和調(diào)度。

4.2 管理效率

實時監(jiān)測管理系統(tǒng)可將單臺設備的油耗、怠速時長、有效工作時間、加油記錄等數(shù)據(jù)按每日、每周、每月導出和保存。想對比人工計時系統(tǒng)可將機械的運行、怠速、靜止時間精確至分鐘，工時和油耗雙重分析輕松實現(xiàn)每一臺設備的使用成本核算，可視化的大數(shù)據(jù)分析平臺將每臺機械設備施工情況具體分析，管理人員可實現(xiàn)進行針對性管理。

4.3 安全管理

實時監(jiān)測管理系統(tǒng)可通過為工程機械設置施工區(qū)域、規(guī)定行駛路線、限定車速等多項舉措保障安全管理，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，管理人員會收到系統(tǒng)報警通知，可及時聯(lián)系機械操作人員（駕駛員），在施工中機械設備本身也可能出現(xiàn)安全故障，通過實時監(jiān)控，預警值設定，可及時掌握機械運行的變化，從而預測即將出現(xiàn)的問題隱患，提前安排調(diào)度，將有故障隱患的機械設備撤出檢修，避免安全問題的發(fā)生。

4.4 機械使用成本管理

項目施工機械設備的租賃費、自有機械設備保養(yǎng)維修費、燃油費是機械使用成本的管控重點，通過信息化管理對這些方面全面管控，可有效減少不合理成本，實現(xiàn)節(jié)省工程成本的目的。

1）租賃費

類似深中通道這種大型工程項目，為滿足施工需求外租機械設備高峰期時可達幾十臺，系統(tǒng)可對每臺機械每日、每周、每月工作時長及靜止時長、運行狀態(tài)進行統(tǒng)計并形成電子報表，根據(jù)系統(tǒng)提供的異常日報，管理人員可以一目了然查看機械的怠速、車輛閑置率過高的現(xiàn)象，讓管理更具針對性，可以有效地杜絕怠工現(xiàn)象提高使用效率，對于閑置率過高的機械可采用臨時租賃代替包月租賃的方式，選擇最優(yōu)化的機械配置方案，從而降低使用成本。

2）保養(yǎng)維修費

在機械設備使用成本中保養(yǎng)維修費占較大比例，機械維護保養(yǎng)與維修相比，費用低、技術(shù)要求低、時間短，在機械設備管理“管、用、養(yǎng)、修”組成中，保養(yǎng)先于維修，及時有效地維護保養(yǎng)減少機械設備的磨損，能延長機械設備的使用壽命，提高設備完好率、利用率和生產(chǎn)率，減少機械使用壽命內(nèi)的維修支出[5]。在管理系統(tǒng)內(nèi)，機械運行統(tǒng)計模塊可精確統(tǒng)計機械的運行時間，提醒管理人員按時保養(yǎng)，在使用中還可以針對不同機械設備，設定具體的安全風險預警值，當溫度、壓力等監(jiān)測數(shù)值達到預警值時，系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)將警報發(fā)到PC端和移動端提醒管理人員及時處置，避免機械小問題發(fā)展成大維修項。

3）燃油費

油耗成本的管控對提高施工企業(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、分包自帶機械設備每月油耗近百萬元，監(jiān)測管理系統(tǒng)通過對油耗的分析可以得到每一臺機械設備每天、每分鐘的油耗情況，可以及時發(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)測機械的運行情況，避免人為因素長時間怠工所造成的額外燃油消耗；通過對比同種類同規(guī)格機械正常運行的油耗率，排除故障多、燃油系統(tǒng)老舊，燃油消耗多的外租設備進場。

圖2（a）為某機械加油后系統(tǒng)的實時監(jiān)測圖，系統(tǒng)會自動監(jiān)測和記錄加油時間、加油量，圖2（b）為某外租機械操作員違規(guī)抽取油箱燃油后系統(tǒng)監(jiān)測記錄（發(fā)生時間、燃油異常消耗量），當發(fā)生燃油異常消耗時系統(tǒng)會在移動端自動報警提醒管理人員，系統(tǒng)的燃油監(jiān)測功能有效杜絕了項目施工中機械偷油、漏油情況發(fā)生。

圖2 燃油監(jiān)測對比圖Fig.2 Comparison of fuel monitoring

圖3 為某機械設備多日油耗曲線圖，通過曲線波動對比可分析單機或者同型號多臺機械燃油消耗情況，進行針對性的管理，減少機械怠速，提升管理效率，降低機械燃油消耗。

4）機械施工路線管控

系統(tǒng)支持按天選擇機械進行軌跡查詢，方便核查有無公車私用的現(xiàn)象。若施工區(qū)域跨度大，運輸路線遠，系統(tǒng)可按項目、日期對機械車輛運輸趟數(shù)進行統(tǒng)計，并可將單趟的起點、終點、出發(fā)時間、達到時間、運輸時長一一列出，方便項目核查對比，進行費用管理。

圖3 某機械設備多日油耗曲線圖Fig.3 Multi day fuel consumption curve of a mechanical equipment

4.5 系統(tǒng)對接

監(jiān)測管理系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和企業(yè)的OA、財務、采購或ERP等系統(tǒng)對接，實現(xiàn)機械信息動態(tài)查詢，電子臺班快速上傳，方便財務對賬。對同規(guī)格、不同品牌機械在實際施工的運行、油耗數(shù)據(jù)分析可為企業(yè)機械采購提供參考數(shù)值，集團企業(yè)可對不同項目的機械設備數(shù)據(jù)進行歸納比較，找出各公司、各項目的差距，分析原因并提出改善措施，不斷改進機械設備的管理水平。

5 結(jié)語

機械設備信息化管理是應用現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展和管理技能，通過計劃、組織、協(xié)調(diào)、控制等開展的機械綜合管理，是把信息化技術(shù)、經(jīng)濟和管理等綜合起來，對機械進行全面研究的新興手段，幫助企業(yè)實現(xiàn)規(guī)范化、精細化、信息化的統(tǒng)一管理模式和平臺。實時監(jiān)測管理便于集團的集中管控，達到提高設備可利用率及可靠性，控制使用成本，減少機械的閑置時間，提升機械設備OEE指標的目的。信息技術(shù)發(fā)展和管理深度結(jié)合，終將提升信息化機械管理體系水平。