交通機電設備核心零部件信創替代方案初探

楊勝成

（廣西北投交通設施有限公司，廣西 南寧 530024）

0 引言

我國交通工程施工技術已進入非常關鍵的時期，通過不斷的技術革新逐漸適應不同類型交通工程施工的標準需求，以交通施工機電設備的數字化轉型為引領，逐漸發展形成具有核心競爭力的交通施工技術，包括現場施工技術和設備研發及使用技術等。上述轉型完成后，我國交通機電施工設備及其相關技術將獲得質的飛躍，為不斷提高核心技術水平以及在國際范圍內的行業影響力和競爭力，很多企業正逐步實施信創（信息技術產業創新）體系建設，信創路線概念的提出是以我國交通工程施工領域的全局情況為視角進行的深度探索，對于現階段整合交通機電設備資源、提高設備利用率和施工效率具有非常重要的意義[1]。

1 信創的概念及意義

信創即信息技術產業創新，與傳統的信息技術相關產品既有區別又有聯系，我們通常所指的基礎網絡、交換機、路由器、磁盤、網盤、PC、CPU、內存等統稱為信息產品，而與之相關或由之衍生出的代碼、算法、程序和方案等稱之為信息技術，而“信創”這個概念可看作上述全部內容的整合與集成，當然這種整合與集成必須與產品的方案相匹配，與信息產業發展的大趨勢相一致。在交通機電設備中有很多核心零部件，如電機的定子、轉子，機電設備控制系統的觸發器、開關、接觸器，以及交通機電設備中的儲能元器件、傳動機構等。以上交通機電設備核心零部件中，有的彼此兼容、互補，有的必須實現上下級聯，才能完成特定的功能，通過電回路、機械回路、控制回路等彼此連接、相互作用，例如在施工現場用于遠程控制的零部件或元器件，通過內部局域網或無線網絡進行連通。信創產業是有效融合了上述核心組件與當前較為發達的基層網絡設施和產品，包括但不限于上述提到的與信息化全部相關的產品和服務。

交通機電設備零部件信創替代路線的意義在于，將已有的與機電設備相關的核心部件通過必要的網絡基礎設施及相關信息化架構進行整合，這種網絡設施和信息化相關架構既包括物理硬件和設施，還包括全部與之相關的應用軟件、操作系統等。在進行有效整合的同時，還會去除一些冗余的、高能耗的機電設備及其組件，降低交通施工過程中因機電設備原因而導致的各類損耗，減少機電設備施工各環節的信息屏障和信息孤島情況，最大限度地發揮機電設備的能效和交通工程的價值[2]。

2 交通機電設備信創替代方案

2.1 當前機電設備應用現狀

截至目前，機電設備的信息化建設應用已取得較為先進的成果，傳統意義上的信息化產業完整融合了交通機電技術和計算機網絡技術，大幅度地提升了交通機電設備自動化和智能化水平，并且使用機電設備進行施工時不再依賴現場工程師的操作，很多施工作業工序僅靠高度智能化的設備便可一站式完成，而且施工精準度可控，完全滿足施工標準和要求。因此，傳統意義上的機電設備與信息化技術的有效融合，無論是在施工質量、施工效率方面，還是在施工安全性方面，相比過去單一的人工操作方式都更具顛覆性、革命性。

2.2 核心零部件信創替換方案需求分析

隨著整個信息化技術產業的不斷變革與發展，一方面，5G通信技術、基礎網絡技術和操作系統不斷問世、更新，低功耗、大體量的交換與存儲設備層出不窮，人工智能（AI）、虛擬現實技術（VR）的應用領域不斷擴大，逐漸向交通工程施工領域縱深發展，過去對于一些地形較復雜、難度較大的特殊地質結構條件下的交通工程施工方案，可能需要數周乃至數月的時間完成設計和修改，現如今通過VR等技術可快速完成施工區域地形繪制，還包括土壤、巖體的具體成分和參數等工程指標分析，整個方案從制訂、修改、定稿、過審數小時即可完成。另一方面，部分交通施工機電設備的零部件已無法滿足當前高質量的工程標準要求，施工人力、物力成本逐漸增長，工程成本逐年增加，施工安全風險系數不斷升高，而部分施工企業的機電設備功能單一，并且使用多年但未及時更換，加之很多交通工程施工企業的經營理念、管理文化比較落后，無法充分利用好現有的技術人員和機械設備，導致施工生產力不高，這也是出現交通機電設備核心零部件信創路線需求的重要誘因[3]。

2.3 信創替代方案具體實施過程

2.3.1 信創遵循原則

交通機電設備核心零部件信創替代方案在具體實時過程中，可遵循以下原則和步驟。

（1）取長補短、優勢互補原則。交通機電設備核心零部件型號眾多，種類千差萬別，如何將同一款設備上的各類零部件有效整合到一起，發揮最佳的施工動能是需要首先解決的問題，其中主要核心零部件之間的性能是否沖突也需要充分考慮，業內專家和技術工程師要通過大量的理論研究和基礎試驗，實現各類核心零部件型號上的匹配、功能特性上的互補，使機電施工設備運行工況最佳，不僅體現在輸出動力和能耗方面，作業質量和效率也是需要重點關注問題。

（2）利用存量、開發增量。信創工程勢必將取代傳統意義上的簡約型信息化系統，這也是交通機電設備核心零部件與相關信息產業鏈的高度集成，因此信創路線也可能引起機電設備原有核心零部件在一定程度上的迭代，這種迭代過程不同于簡單的疊加或重復，而是通過領先的信息化技術手段，充分利用好存量零部件資源，并結合實際工程應用情況，驅動增量優勢零部件資源的不斷開發，最終目的是達到理想的交通機電設備核心零部件信創效果。

（3）修舊利廢、兼收并蓄。在信創方案實施過程中，可能會遇到一種比較特殊的情況，例如機電設備某些核心零部件滿足工程施工的基本要求，但是為了提高施工效率而進行更新，會大大增加施工成本。基于此，除了要解決零部件之間的兼容性問題，還要考慮機械施工的效率和綜合成本，在利弊尚未明確時，應通過業內權威的機電設備專業委員會進行全方位、多角度的評審，確定信創方案的可行性。還有一種情況是，一些功能老舊、型號已過時的交通機電設備的核心零部件的運行工況已經無法滿足工程施工要求，這種情況下，綜合考慮改造成本、實施周期及收益，進行信創體系架構可以實現一站式交通機電設備核心零部件功能迭代。這里需要注意的是，確定實施信創方案后，應詳細分析現有機電設備及其零部件的具體功能，包括主要功能、輔助功能，以及與其他零部件的互補功能等，協調推進信創方案的有效實施，最終形成以信創路線為載體，交通機電設備核心零部件與信息化系統高度融合的新一代應用技術框架，為交通工程領域的各類型施工賦能。

（4）高效協同、網聯物聯。針對交通機電設備的核心零部件實施信創方案的目的是在綜合施工成本預算可控的情況下，逐步提高施工過程的質量、效率及安全性，實現施工機電設備與信息化產業應用的良性互補，也可以這樣理解，即實施信創方案后，交通機電設備的零部件不再是“冰冷”的機械材料，而是賦以“思維”的高度自動化、智能化的創新產品，其中的“思維”可理解為信息化應用系統發出的各類施工指令，并且在實施信創方案后，原有的機電施工設備核心零部件可實現自適應、自學習、自優化等一系列模型訓練動作，可以不斷滿足日漸豐富的交通工程類型的應用要求和日趨復雜的交通工程施工要求。

2.3.2 信創實施步驟

在進行信創實施過程中具體可分為以下幾個步驟。

（1）詳細梳理當前機電設備核心零部件的具體功能和應用場景，對一些即將報廢或年久失修的零部件及時采取處置措施，整理完整的設備臺賬，包括核心零部件型號、數量及存放地點等，根據信息化應用創新工程方案，將適合進行互聯互通的零部件進行分類、編號，對無法兼容信息化基礎架構的零部件，應統一列入材料庫，待合適的信創實施階段使用。

（2）選用兼容性好的底層信息化模型架構，使基礎網絡設施和通信設施通暢，具備條件的施工企業可依托4G或5G無線網絡進行元器件的匹配和關聯，完成各核心功能組件的連通和測試工作，測試過程包括機電設備的靈活性、核心零部件的運行工況及多個交通施工機電設備之間的協同性等，通過嚴格的試驗過程搭建核心零部件信創體系。

（3）進行交通機電設備核心零部件信創體系性能的評估，如信創體系架構的移植性、兼容性等，通常情況下，信創體系應具備較強的穩定性，在機電設備應用于工程現場施工時，其核心零部件在信創框架體系下還應具備較高的自我更新及自我修復能力，即施工過程如遇突發情況時，機電設備的核心零部件通過信創體系能夠自動調用另一臺機電設備或其中的某個核心零部件，確保工程現場施工全過程的不間斷運行。

（4）進行信創體系架構的優化和整改升級工作，交通機電設備核心零部件完成信創體系建設后，不能保證對全部類型的工程都有較好的適用性和兼容性，一些施工環境惡劣的地區，信創體系的應用可能會受到一定的局限，盡管交通機電設備核心零部件的功能在經過信創體系建設后，具備了較高的系統使用性能和自適應性，但在一些特殊施工條件下仍然難以發揮出其特有的性能，因此應及時調整信創體系架構的局部功能和模式，以適應不同類型的交通工程施工需要[4-5]。

3 工程案例應用

3.1 工程概況

廣西桂林市某工程施工企業常年從事公路、橋梁及隧道等交通工程項目的施工，所使用的機電設備種類繁多，在同一工程項目的施工現場有可能會應用上百種型號的機電設備同時進行施工，由此而帶來了一些常見的施工問題，如各類型號的機電設備在選用及入場的時間與規則，施工作業的順序和機電設備應用的靈活性，以及機電設備施工中出現問題后需要進行維修和更換等。為有效解決上述問題，該施工企業試行信創替代方案，通過搭建信創體系架構評估替代方案的可行性與靈活性。

3.2 基于物聯網技術的交通機電設備信創替代方案

在該施工企業引入物聯網技術后，結合已有的機電設備以及相關的基礎網絡和通信設施，綜合考慮各鐘現場施工情況，實施信創替代方案。即，將各類型的機電設備通過傳感器、探測器和數據記錄儀等進行物聯，這種物聯模式主要體現在同一工程項目（公路、橋梁等）的特定施工現場中相關機電設備的實際功能上，即施工機電設備功能的彼此聯系，通過基于物聯網技術的交通機電設備信創體系架構，該企業可實現同一信創體系在不同施工情景下的全功能應用。

同時，體系框架還規定了一些必要的施工參數，使現場施工更加規范，保證了施工的質量。此外，在這種集中、高效的物聯模式下實現了施工信息的共享功能，信息類型包括施工材料庫的備用材料型號與數量、現場施工耗材的使用情況、每天或每周完成施工量的具體情況、現場施工技術人員的數量和位置等信息。

3.3 信創替代收益分析

該交通工程施工企業在實施信創方案后，在施工各方面所取得的效果十分明顯。例如，在機電設備的利用率方面，機電設備的綜合利用率明顯提高，這是由信創體系中設備及其零部件功能和型號匹配的自適應原則決定的，信創體系的這種特性能夠保障機電設備在施工現場的合理分配和使用，即便是在某些設備出現故障時，也可及時自動調用附近場地的設備，使正常施工不受影響，進而提高了現場的施工效率。

3.4 信創替代優化擴展方向

本工程的實例是基于信創路線的施工機電設備應用，在一定程度上緩解了施工工期、施工效率與施工機電設備故障之間的矛盾，提高了設備的利用率和現場施工的效率，但在基礎信息化架構的集成方面仍存在一些不足，如基礎網絡、通信設施等選取仍不夠精細，導致交通工程綜合施工成本增加，主要原因在于各類施工資源的布局不夠合理，在實施信創方案前的準備工作不夠充分，相關工程組織及管理人員未能較好地履行工作職責，對于信創體系實施后的作用依賴較大，忽略了對主要施工部分的質量把控和細節控制，為此，在下一階段的信創體系實施充分考慮上述問題，在提高施工質量和效率的同時，盡最大努力、采取切實可行策略低施工成本。

4 結語

開展信創體系方案的建設和實施，無論是在施工技術的高效性、安全性、可控性方面，還是在工程成本控制、質量分析等方面，對于我國當前的交通工程施工企業都具有較高的應用價值。基于此，本文以交通工程施工機電設備領域為切入點，詳細闡述了機電設備及其核心零部件實施信創方案的具體過程和要求，以實際的工程案例為研究對象，討論了進行機電設備核心零部件信創替代方案后會給企業帶來的價值和收益，研究內容對于提高施工機電設備的利用率、降低企業施工成本具有一定的工程推廣意義。