張 赫, 張 超

(1. 中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司, 安徽合肥 230012 2. 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部, 江蘇徐州 221000)

隨著信息時代的到來，工程項目管理必將走向信息化，只有充分利用信息技術(shù)，推進(jìn)工程項目管理信息化，才能增強項目管理能力和技術(shù)手段，提升競爭力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，與國際建筑業(yè)接軌。近年，信息技術(shù)推廣應(yīng)用正從單項應(yīng)用向集成化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用發(fā)展，向節(jié)能、降耗、減少污染、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)展。我國高速鐵路建設(shè)技術(shù)正處于飛速發(fā)展中，而與信息化技術(shù)的結(jié)合能使高速鐵路建設(shè)技術(shù)得到提升，達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)、滿足更高的要求。在鐵路預(yù)制構(gòu)件廠的建設(shè)中，采用工廠化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和信息化管理相結(jié)合的手段進(jìn)行建設(shè)。但由于構(gòu)件類型多、數(shù)量大、生產(chǎn)規(guī)模大，導(dǎo)致生產(chǎn)組織和管理較為困難，人為因素的影響也使得預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量波動較大，因此借助信息化系統(tǒng)加強管理就顯得尤為必要。

結(jié)合信息化技術(shù)，使施工建設(shè)展現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理中：獲取信息、傳遞信息、處理信息、再生信息、利用信息，再將工期計劃、施工組織、任務(wù)銜接、現(xiàn)場管理等與信息化管理合理統(tǒng)籌，通過信息管理系統(tǒng)把工程管理中的施工管理、材料管理、安全質(zhì)量管理、物流管理等各個環(huán)節(jié)銜接起來，實現(xiàn)信息交互、資源共享、數(shù)據(jù)分析和預(yù)測判斷，從而達(dá)到降低管理成本，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量、增強項目效益的目的。

構(gòu)件廠信息化系統(tǒng)的建設(shè)，是以信息化管理平臺為主體，對生產(chǎn)管理、物流管理、材料管理、人員管理、設(shè)備管理等系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對智能調(diào)度系統(tǒng)和溫濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，開展調(diào)度運輸以及構(gòu)件養(yǎng)護(hù)過程的信息化研究。

1 裝配式構(gòu)件廠的信息化系統(tǒng)

1.1 信息化系統(tǒng)內(nèi)容

信息化是指利用信息網(wǎng)絡(luò)作為項目信息交流的載體從而大大加快信息交流速度。信息化可以加快項目管理系統(tǒng)中信息反饋速度和系統(tǒng)反應(yīng)速度，使項目參與者能夠及時查詢項目進(jìn)展情況，從而及時發(fā)現(xiàn)問題、作出決策，提高工作效率，減輕項目參與者日常管理工作的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而促進(jìn)工程建設(shè)項目管理水平不斷提高。

工程項目信息化系統(tǒng)通常包含：

(1)文檔與數(shù)據(jù)管理信息化：以工程項目的全生命周期為對象，實現(xiàn)信息無紙化，建立存儲所有工程信息的數(shù)據(jù)庫和與工程緊密相關(guān)的知識庫，便于共享和使用。

(2)信息溝通信息化：建立基于互聯(lián)網(wǎng)的信息管理系統(tǒng)，使項目的參建各方可以進(jìn)行遠(yuǎn)程交流，及時解決問題；建立建筑業(yè)電子商務(wù)網(wǎng)站，設(shè)立材料和設(shè)備數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)上詢價、招標(biāo)、訂貨，降低采購成本和管理成本，提供材料、設(shè)備優(yōu)化選擇的新空間。

(3)過程控制信息化：建立實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程專家咨詢、遙控指揮工程現(xiàn)場；建立科學(xué)的預(yù)控系統(tǒng)，在工程管理過程中，根據(jù)現(xiàn)狀、經(jīng)驗進(jìn)行推算，預(yù)測下一步可能出現(xiàn)的問題，使參建各方及時調(diào)整計劃，避免造成損失。

1.2 信息化系統(tǒng)設(shè)計思路

在構(gòu)件廠信息化系統(tǒng)建設(shè)中，采用信息技術(shù)構(gòu)建一個綜合數(shù)字化平臺，通過信息集成化、自動化、智能化和多元化技術(shù)應(yīng)用，綜合信息化系統(tǒng)平臺實現(xiàn)多專業(yè)、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、信息集成和信息共享，對相關(guān)設(shè)施設(shè)備生產(chǎn)過程安全狀態(tài)進(jìn)行自動監(jiān)測、預(yù)控和應(yīng)急處置，以實現(xiàn)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控與預(yù)控、各子系統(tǒng)資源共享以及設(shè)備集中管理和維護(hù)，最終達(dá)到安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保、降低管理及施工成本投入的目的。

局域網(wǎng)與平臺之間關(guān)聯(lián)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)與各個設(shè)備的信息交互和互聯(lián)互通，實現(xiàn)資源在不同車間及生產(chǎn)線共享和動態(tài)調(diào)整；信息化系統(tǒng)具有信息化、精細(xì)化、人性化、移動化特征，在大數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)下，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控、運維管理、運儲組織、最優(yōu)組織、移動服務(wù)等快速高效調(diào)度控制功能。

利用信息化管理平臺，實現(xiàn)對生產(chǎn)管理、物流管理、材料管理、人員管理、設(shè)備管理等系統(tǒng)的實時控制反饋，及時掌握生產(chǎn)現(xiàn)狀與庫存物流情況，保障構(gòu)件及時供應(yīng)，提高生產(chǎn)效率。智能調(diào)度中心通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)行智能化調(diào)度控制，利用自動導(dǎo)航小車，進(jìn)行構(gòu)件轉(zhuǎn)運工作，智能地實現(xiàn)程序性流程運轉(zhuǎn)，減少人員操作失誤，提高構(gòu)件轉(zhuǎn)運效率。溫度、濕度控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對關(guān)鍵節(jié)點溫度、濕度等與生產(chǎn)密切相關(guān)參數(shù)的實時監(jiān)控與自動報警，以確保構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場處于適宜環(huán)境。

2 信息化管理平臺

2.1 信息化管理平臺工作原理

以構(gòu)件特征表和生產(chǎn)臺賬為基礎(chǔ)，物資材料追溯為主線，實現(xiàn)構(gòu)件廠生產(chǎn)及內(nèi)業(yè)資料的串聯(lián)；利用信息化技術(shù)及相關(guān)軟硬件設(shè)施，建立調(diào)度指揮體系與生產(chǎn)現(xiàn)場間的聯(lián)動指揮體系，形成數(shù)據(jù)正確、傳遞暢通、響應(yīng)及時的智能指揮體系；引入智能化、自動化生產(chǎn)裝備及技術(shù)，實現(xiàn)智能化的生產(chǎn)監(jiān)控、工藝監(jiān)測、安全預(yù)警以及處置響應(yīng)，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

2.2 信息化平臺管理系統(tǒng)

根據(jù)構(gòu)件廠生產(chǎn)特點，為提高信息化管理程度，更好地銜接生產(chǎn)工序、固定內(nèi)業(yè)資料對接方式，建立信息化系統(tǒng)管理框架，搭載數(shù)據(jù)采集、傳輸、匯總、分析、預(yù)警等功能，從源頭掌握信息，提高過程控制能力，及時把握生產(chǎn)工序質(zhì)量，建立信息化、智能化的控制體系。

信息化平臺管理系統(tǒng)主要由以下部分組成：①生產(chǎn)管理；②物流管理；③材料管理；④人員管理；⑤設(shè)備管理；⑥會議管理；⑦基礎(chǔ)信息，如圖1所示。

圖1 信息化平臺管理系統(tǒng)功能

2.2.1 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)管理主要包括預(yù)制構(gòu)件廠的生產(chǎn)任務(wù)、驗收管理、養(yǎng)護(hù)記錄、模板管理和生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)。生產(chǎn)任務(wù)通過提前錄入構(gòu)件特征表，根據(jù)生產(chǎn)計劃發(fā)起施工任務(wù)，現(xiàn)場技術(shù)人員確認(rèn)生產(chǎn)過程，作業(yè)班組接到指令后進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)。同時管理平臺上反映構(gòu)件生產(chǎn)的相應(yīng)時間，方便后臺查閱和檢查。構(gòu)件生產(chǎn)所有工序完成后標(biāo)注對應(yīng)的二維碼，反映構(gòu)件的具體生產(chǎn)作業(yè)時間，方便管理。驗收管理、養(yǎng)護(hù)記錄模塊可以反映出各生產(chǎn)任務(wù)的驗收日期、養(yǎng)護(hù)日期、批次數(shù)量、驗收結(jié)果和養(yǎng)護(hù)情況等，實現(xiàn)對各構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量情況的把控。

2.2.2 物流管理

物流管理包括庫存管理、出庫記錄和物流追蹤三項功能。能夠?qū)Ω黝愋蜆?gòu)件的產(chǎn)品規(guī)格、生產(chǎn)批次、庫存位置、庫存數(shù)量、出庫記錄以及物流跟蹤等信息進(jìn)行錄入分析，實現(xiàn)對構(gòu)件庫存數(shù)量以及物流情況的實時監(jiān)控。

2.2.3 材料管理

材料管理主要包括對材料的基礎(chǔ)信息、庫存、入庫、材料消耗等相關(guān)信息的管理。對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中所需的主材、輔材的基本信息進(jìn)行錄入，涵蓋材料名稱、規(guī)格型號、單位、生產(chǎn)廠家、材料類型、備注等信息。

材料消耗管理可實現(xiàn)對消耗清單預(yù)設(shè)置和物資預(yù)警。消耗清單預(yù)設(shè)置：消耗清單可根據(jù)工序預(yù)先設(shè)置需要的物資材料名稱及數(shù)量。實際消耗數(shù)量及其它信息通過與設(shè)備連接后自動采集生成。物資預(yù)警管理能夠?qū)λ形镔Y設(shè)置庫存預(yù)警值，待達(dá)到預(yù)警線后，自動向管理人員發(fā)出警報，及時進(jìn)行物資補充。物資庫存管理根據(jù)消耗的物資數(shù)量，自動計算物資的儲存數(shù)量。庫存表中數(shù)據(jù)的記錄變化由入庫提交后和消耗量提交后觸發(fā)計算。物資追溯根據(jù)物資消耗清單生成的數(shù)據(jù)庫中記錄，查找某一物資及其規(guī)格型號，可追溯到使用該物資的構(gòu)件號，生成物資反向追溯統(tǒng)計信息。

2.2.4 人員管理

預(yù)制構(gòu)件廠信息化管理平臺的人員管理功能包括：人員信息維護(hù)、人員培訓(xùn)管理、人員考勤管理、人員定位。

由信息化管理員進(jìn)行構(gòu)件廠各級管理人員個人信息的維護(hù)，每位管理人員都有對應(yīng)的崗位和角色，生成對應(yīng)的二維碼；每位管理人員需要在管理平臺上進(jìn)行管理工作，如：現(xiàn)場技術(shù)人員，對應(yīng)完成生產(chǎn)過程中自檢、報檢等工序，且在管理平臺上進(jìn)行登錄、響應(yīng)、完成任務(wù)等，結(jié)合手機端APP進(jìn)行操作和錄入。人員培訓(xùn)管理系統(tǒng)可實現(xiàn)人員培訓(xùn)資料、考試試卷的上傳，保證所有人員可下載查看培訓(xùn)資料。將考勤系統(tǒng)和人員管理系統(tǒng)進(jìn)行匹配，通過對人臉進(jìn)行識別，實現(xiàn)智能化考勤。人員定位系統(tǒng)能對現(xiàn)場人員實現(xiàn)定位管理，并在預(yù)制構(gòu)件廠管理云平臺展示人員實時位置信息。

2.2.5 設(shè)備管理

設(shè)備管理包括對預(yù)制構(gòu)件廠的所有設(shè)備、重要部件、易損耗材等的管理。涉及設(shè)備的基礎(chǔ)信息、種類、庫存、狀態(tài)、維保等，此外還包括與攪拌站系統(tǒng)的信息傳輸。

機械管理員提前錄入設(shè)備信息、運轉(zhuǎn)記錄接口、設(shè)定設(shè)備維修保養(yǎng)時間，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行接收、處理和分析數(shù)據(jù)，定期提醒管理人員進(jìn)行保養(yǎng)維修，采集設(shè)備運轉(zhuǎn)記錄形成報表，方便后臺檢查和管理。

2.2.6 會議管理

日常項目管理采用信息化系統(tǒng)，將所有指令和通知轉(zhuǎn)換成信息，實現(xiàn)上傳下達(dá)的通暢，結(jié)合項目部的管理類型，做到標(biāo)準(zhǔn)化管理。

以上述模塊數(shù)據(jù)為代表的信息化系統(tǒng)構(gòu)建了后臺管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，管理人員實時上傳更新數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成可視化圖表并向管理人員發(fā)送相應(yīng)提醒通知，及時進(jìn)行排查消除，實現(xiàn)科學(xué)化及時性管理，提高生產(chǎn)效率。

2.2.7 基礎(chǔ)信息

基礎(chǔ)信息為構(gòu)件產(chǎn)品庫，能夠?qū)崿F(xiàn)對構(gòu)件廠生產(chǎn)各類型構(gòu)件的編號、名稱、規(guī)格、型號等信息的匯總。

3 智能調(diào)度系統(tǒng)

3.1 AGV運輸車

AGV運輸車應(yīng)用“智能+遠(yuǎn)程控制”的新調(diào)度系統(tǒng)控制模式，并具備定位、糾偏、防撞、無線通訊、智能調(diào)度、智能控制、遠(yuǎn)程控制等功能，有自動巡航模式和本地遙控模式。

自動巡航模式由導(dǎo)航策略和防撞策略實現(xiàn)沿固定路線自主導(dǎo)航，并具備優(yōu)先級最高的自主避撞功能。導(dǎo)航采用視覺導(dǎo)航+磁釘導(dǎo)航的方式：

(1)視覺導(dǎo)航: 在沿二維碼的線路上，畫一定寬度的黃線作為參照線，通過高速CCD攝像頭采集圖像，經(jīng)過實時的圖像處理，獲取小車和參照線的相對位置，可以保證小車始終沿著參照線中心位置行駛，具有較高的精度。

(2)磁釘導(dǎo)航：利用磁釘分布式預(yù)埋方法，結(jié)合小車的體長和行駛速度等特點，實現(xiàn)定向過程，該方法預(yù)埋及維護(hù)成本低，安裝靈活，在室內(nèi)及室外均有良好效果，不受外界環(huán)境影響，抗干擾能力強。防撞為應(yīng)對構(gòu)件廠的復(fù)雜環(huán)境(沒有專用通道，需避讓設(shè)備、人、叉車、貨車等)。在調(diào)度系統(tǒng)的交通管制的基礎(chǔ)上，在AGV本體上還有激光雷達(dá)、聲波雷達(dá)、防撞觸邊三重避障措施，見圖2。

圖2 多重避障

本地遙控模式采用1臺遙控器控制多臺小車，既節(jié)約成本又可靈活作業(yè)。遙控模式可以實現(xiàn)小車前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等全部動作，屬于輔助操控方式，僅在極端天氣或路況不明等特殊情況下使用。

3.2 AGV位置

在AGV運行過程中，實時觀察每個任務(wù)線路上的AGV小車的編號、任務(wù)、具體位置信息，AGV小車每經(jīng)過一個RFID便簽反饋一次實時位置(兩個RFID便簽區(qū)間位置)，具體位置通過小車的行駛速度計算得出，運行場地示意圖如圖3所示。

圖3 AGV運行場地示意

3.3 倉儲平面狀態(tài)

AGV小車會根據(jù)系統(tǒng)上倉儲狀態(tài)實時顯示情況，自動存放貨物，并更新倉儲狀態(tài)。倉儲平面圖如圖4所示。

圖4 倉儲狀態(tài)實時顯示

3.4 電池電量

對AGV電池電量進(jìn)行監(jiān)控，電池電量低于設(shè)定值便會發(fā)出警報提醒，并對控制臺發(fā)送信息提醒。最大限度提高AGV的電池壽命和工作效率。

3.5 故障報警

基于對人員設(shè)備的安全考慮，AGV在行駛過程中會發(fā)出燈光和音樂提醒行人避讓，與物體發(fā)生碰撞或者發(fā)生故障也會發(fā)出警報提醒，并對控制臺發(fā)送信息提醒。

4 溫、濕度控制系統(tǒng)

4.1 溫、濕度控制系統(tǒng)內(nèi)容

立體式養(yǎng)護(hù)室內(nèi)部設(shè)置自動養(yǎng)護(hù)裝置，包括控制器開關(guān)、溫、濕度感應(yīng)器、蒸養(yǎng)管道、蒸汽發(fā)生器。控制器開關(guān)對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行控制，溫度、濕度感應(yīng)器自動采集立體式養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫濕度參數(shù)，保障其在設(shè)定參數(shù)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)作業(yè)參數(shù)異常時，控制器開關(guān)根據(jù)實際情況下達(dá)相應(yīng)開關(guān)信號，蒸汽發(fā)生器依據(jù)控制器信號控制蒸汽量。蒸養(yǎng)管道布置在每個立體式養(yǎng)護(hù)室底部四周，與蒸汽發(fā)生器相連，為養(yǎng)護(hù)提供蒸汽。利用信息化的智能軟件系統(tǒng)的指揮和調(diào)度功能，可實現(xiàn)對養(yǎng)護(hù)、轉(zhuǎn)運等各項工序?qū)崟r監(jiān)控與及時處理，如圖5、圖6所示，時刻掌握各養(yǎng)護(hù)室溫、濕度情況，及時依據(jù)實際情況進(jìn)行溫、濕度調(diào)整，保障構(gòu)件養(yǎng)護(hù)環(huán)境。

圖5 立體養(yǎng)護(hù)室控制軟件界面

圖6 監(jiān)控云臺界面

4.2 功能設(shè)計

(1)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)設(shè)立立體化多個測量點，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)室溫度和濕度多點數(shù)據(jù)實時采集，并將數(shù)據(jù)直接傳輸入環(huán)境監(jiān)控云臺。

(2)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室需控制的溫度和濕度上、下限值，根據(jù)實時采集的溫濕度數(shù)據(jù)和設(shè)定的溫、濕度上、下限值進(jìn)行比較。當(dāng)溫、濕度超過上、下限值時，報警提示并智能控制空調(diào)出風(fēng)口和增濕設(shè)備的噴淋口進(jìn)行溫度或濕度補償，以滿足標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室的溫、濕度控制在要求的范圍內(nèi)。

(3)設(shè)定時間周期，能自動記錄各采集點的溫度、濕度及時間，并將已記錄的溫度和濕度數(shù)據(jù)繪制成監(jiān)測變化曲線，可通過數(shù)據(jù)歷史查詢功能進(jìn)行查看，分析生產(chǎn)情況。

4.3 硬件組成系統(tǒng)

按模塊設(shè)計，可分為溫、濕度測量模塊、溫度調(diào)控模塊、濕度調(diào)控模塊、數(shù)據(jù)存儲及顯示模塊、通信模塊。針對混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室的實驗環(huán)境特點，主要硬件以低能耗單片機為控制核心，采用防水型高精度數(shù)字式溫濕度一體傳感器，結(jié)合智能溫、濕度傳感器單總線技術(shù)、單片機和相關(guān)通信協(xié)議等，保證長期使用的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)通信采集的準(zhǔn)確性以及可靠性。

4.4 工作流程

系統(tǒng)可完成溫、濕度數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、控制以及與系統(tǒng)云端進(jìn)行通信。溫、濕度數(shù)據(jù)采集通過數(shù)字溫、濕度傳感器來完成，采集數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)處理后，對每個采集點通過模塊實時顯示，如遇超過設(shè)置溫、濕度上、下限值，智能控制加熱與增濕器自動啟動和停止，使混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室保持在設(shè)定的溫、濕度狀態(tài)。同時不斷將采集到的數(shù)據(jù)上傳至計算機及云端，由計算機完成各溫、濕度值、日期和時間的存儲及繪制數(shù)據(jù)曲線圖和打印，以便管理人員對溫、濕度值的變化規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

5 結(jié)束語

信息化管理平臺、智能調(diào)度控制系統(tǒng)和溫、濕度控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，簡化了構(gòu)件質(zhì)量信息的收集流程，可實現(xiàn)對構(gòu)件生產(chǎn)全過程產(chǎn)品信息的統(tǒng)計分析，顯著提升信息傳遞的透明度和準(zhǔn)確性，達(dá)到了構(gòu)件生產(chǎn)全過程的可視化與反饋控制的目的，為高速鐵路裝配式構(gòu)件生產(chǎn)過程的工廠化、智能化以及信息化提供了保障。

在未來鐵路建設(shè)中，信息化建設(shè)將起到越來越重要的作用，信息化帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級已迫在眉睫，信息化建設(shè)必將成為行業(yè)內(nèi)企業(yè)競相追逐的目標(biāo)。信息化建設(shè)的應(yīng)用和革新將以數(shù)字化、柔性化、敏捷化、穩(wěn)定化為基本特征，不斷加強信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，完善架構(gòu)體系建設(shè)，改善應(yīng)用的模式和規(guī)模，將無人化作業(yè)、智能化管理、信息可視化、操作極簡化、追溯流程化等功能逐步完善，提高現(xiàn)場管理效率、作業(yè)銜接能力，降低企業(yè)生產(chǎn)成本和管理成本，達(dá)到提質(zhì)增效的目標(biāo)。