工程機械管理信息化與應用

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

現階段工程機械在施工企業項目施工中大量使用，大型項目自有、外租機械設備種類多、數量高達幾十臺、上百臺，機械設備管理好壞影響生產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，在項目中應用物聯網實時監測系統能準確、實時掌握機械動態，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，是連接廣東自貿區三大片區、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狀

國內大型施工企業工程機械有標準化管理制度，大多數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，紙質記錄，相關人員確認為基礎。受機械設備分布、人員配置、作業時間段等因素影響，信息的準確性、時效性、一致性無法保證。這種靜態管理模式不利于機械的優化配置和動態管理，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，往往只是構建一個信息系統，對各個機械設備的生產廠家、規格型號、使用狀態等基本信息進行登記，并未做到實時監控。這樣無法發現機械設備在施工過程中所出現的各種問題，也就難以提前避免相關的問題。

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、種類數量多的情況，為了強化項目對各施工區域機械設備的管控，提升數字化、信息化管理，項目部為機械設備引入安裝智能硬件，實現實時對不同類型機械的活動狀態、有效工作時間、怠速時長、地理位置、油耗數據的監控[1-9]，監測分析形成的數據可在PC端和移動端可視化呈現，并可進行數據查詢導出。

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

圖1 監測管理系統原理圖Fig.1 Schematic diagram of monitoring and management system

3.2 系統技術原理

實時監測管理系統以基于物聯網傳感器技術為基礎，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、振動頻率、加速度、角速度等數個參數進行數據運算，對工程機械的啟停動作進行分析甄別，判斷和統計機械運行時間，系統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終端參數自學習，采集油的壓力值、溫度、傾斜角度等數據，對油箱內油量值進行換算，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個施工區域，實時監測管理系統可實時在地圖上顯示機械設備的數量、類型、工作狀態、機械效率、地理位置等信息，方便管理人員高效掌握各區域的真實情況，進行合理機械配置和調度。

4.2 管理效率

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

4.3 安全管理

實時監測管理系統可通過為工程機械設置施工區域、規定行駛路線、限定車速等多項舉措保障安全管理，在行駛過程中若出現超速、超出施工區域、偏離路線等異常情況，管理人員會收到系統報警通知，可及時聯系機械操作人員（駕駛員），在施工中機械設備本身也可能出現安全故障，通過實時監控，預警值設定，可及時掌握機械運行的變化，從而預測即將出現的問題隱患，提前安排調度，將有故障隱患的機械設備撤出檢修，避免安全問題的發生。

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，實現節省工程成本的目的。

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、運行狀態進行統計并形成電子報表，根據系統提供的異常日報，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象，讓管理更具針對性，可以有效地杜絕怠工現象提高使用效率，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，選擇最優化的機械配置方案，從而降低使用成本。

2）保養維修費

在機械設備使用成本中保養維修費占較大比例，機械維護保養與維修相比，費用低、技術要求低、時間短，在機械設備管理“管、用、養、修”組成中，保養先于維修，及時有效地維護保養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、利用率和生產率，減少機械使用壽命內的維修支出[5]。在管理系統內，機械運行統計模塊可精確統計機械的運行時間，提醒管理人員按時保養，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、壓力等監測數值達到預警值時，系統通過互聯網將警報發到PC端和移動端提醒管理人員及時處置，避免機械小問題發展成大維修項。

3）燃油費

油耗成本的管控對提高施工企業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，監測管理系統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，可以及時發現非正常情況下燃油的過多消耗，有效地避免偷油、漏油等情況的發生；通過監測機械的運行情況，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格機械正常運行的油耗率，排除故障多、燃油系統老舊，燃油消耗多的外租設備進場。

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

圖2 燃油監測對比圖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象。若施工區域跨度大，運輸路線遠，系統可按項目、日期對機械車輛運輸趟數進行統計，并可將單趟的起點、終點、出發時間、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 系統對接

監測管理系統可實現數據和企業的OA、財務、采購或ERP等系統對接，實現機械信息動態查詢，電子臺班快速上傳，方便財務對賬。對同規格、不同品牌機械在實際施工的運行、油耗數據分析可為企業機械采購提供參考數值，集團企業可對不同項目的機械設備數據進行歸納比較，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 結語

機械設備信息化管理是應用現代化信息技術發展和管理技能，通過計劃、組織、協調、控制等開展的機械綜合管理，是把信息化技術、經濟和管理等綜合起來，對機械進行全面研究的新興手段，幫助企業實現規范化、精細化、信息化的統一管理模式和平臺。實時監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。信息技術發展和管理深度結合，終將提升信息化機械管理體系水平。