工程机械管理信息化与应用

张克超，周相荣，刘炳林

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

0 引言

现阶段工程机械在施工企业项目施工中大量使用，大型项目自有、外租机械设备种类多、数量高达几十台、上百台，机械设备管理好坏影响生产有序进行和机械的使用成本，机械使用成本与项目成本挂钩，机械维修保养费、租赁费、燃油费管控是降低成本的重要手段，在项目中应用物联网实时监测系统能准确、实时掌握机械动态，提升信息化管理水平。

1 概况

深中通道是连接广东省深圳市和中山市的建设中大桥，全长约24 km，是连接广东自贸区三大片区、沟通珠三角“深莞惠”与“珠中江”两大功能组团的重要交通纽带，在这世界级的“桥、岛、隧、地下互通”集群工程中工程机械大量使用。

2 工程机械信息化管理的现状

国内大型施工企业工程机械有标准化管理制度，大多数施工项目的机械设备工时（租赁）、运行维保、燃油管理等是以机械管理人员为核心，以人工计时，纸质记录，相关人员确认为基础。受机械设备分布、人员配置、作业时间段等因素影响，信息的准确性、时效性、一致性无法保证。这种静态管理模式不利于机械的优化配置和动态管理，存在机械设备盲目配置、利用率低、人员积极性和能动性差，使用成本高的弊端。而机械设备的信息化管理，流于形式的情况较多，往往只是构建一个信息系统，对各个机械设备的生产厂家、规格型号、使用状态等基本信息进行登记，并未做到实时监控。这样无法发现机械设备在施工过程中所出现的各种问题，也就难以提前避免相关的问题。

3 应用

3.1 信息化管理提升应用方法

针对深中通道工程施工管理中工程机械分布广、种类数量多的情况，为了强化项目对各施工区域机械设备的管控，提升数字化、信息化管理，项目部为机械设备引入安装智能硬件，实现实时对不同类型机械的活动状态、有效工作时间、怠速时长、地理位置、油耗数据的监控[1-9]，监测分析形成的数据可在PC端和移动端可视化呈现，并可进行数据查询导出。

信息化管理系统主要由智能主机、油位监测仪（传感器）、软件系统组成，监测管理系统原理如图1所示。

图1 监测管理系统原理图Fig.1 Schematic diagram of monitoring and management system

3.2 系统技术原理

实时监测管理系统以基于物联网传感器技术为基础，采用GPS定位、北斗定位、基站定位三重定位方式，通过采集设备运动状态、振动频率、加速度、角速度等数个参数进行数据运算，对工程机械的启停动作进行分析甄别，判断和统计机械运行时间，系统中油位传感器采用的是高灵敏度的液压传感器并搭载了三轴传感器，通过各机械的油量标定和系统终端参数自学习，采集油的压力值、温度、倾斜角度等数据，对油箱内油量值进行换算，从而获得实时油量值。

4 应用成效

4.1 全面监控

以深中通道自有和外租机械设备为例，机械分布在3个施工区域，实时监测管理系统可实时在地图上显示机械设备的数量、类型、工作状态、机械效率、地理位置等信息，方便管理人员高效掌握各区域的真实情况，进行合理机械配置和调度。

4.2 管理效率

实时监测管理系统可将单台设备的油耗、怠速时长、有效工作时间、加油记录等数据按每日、每周、每月导出和保存。想对比人工计时系统可将机械的运行、怠速、静止时间精确至分钟，工时和油耗双重分析轻松实现每一台设备的使用成本核算，可视化的大数据分析平台将每台机械设备施工情况具体分析，管理人员可实现进行针对性管理。

4.3 安全管理

实时监测管理系统可通过为工程机械设置施工区域、规定行驶路线、限定车速等多项举措保障安全管理，在行驶过程中若出现超速、超出施工区域、偏离路线等异常情况，管理人员会收到系统报警通知，可及时联系机械操作人员（驾驶员），在施工中机械设备本身也可能出现安全故障，通过实时监控，预警值设定，可及时掌握机械运行的变化，从而预测即将出现的问题隐患，提前安排调度，将有故障隐患的机械设备撤出检修，避免安全问题的发生。

4.4 机械使用成本管理

项目施工机械设备的租赁费、自有机械设备保养维修费、燃油费是机械使用成本的管控重点，通过信息化管理对这些方面全面管控，可有效减少不合理成本，实现节省工程成本的目的。

1）租赁费

类似深中通道这种大型工程项目，为满足施工需求外租机械设备高峰期时可达几十台，系统可对每台机械每日、每周、每月工作时长及静止时长、运行状态进行统计并形成电子报表，根据系统提供的异常日报，管理人员可以一目了然查看机械的怠速、车辆闲置率过高的现象，让管理更具针对性，可以有效地杜绝怠工现象提高使用效率，对于闲置率过高的机械可采用临时租赁代替包月租赁的方式，选择最优化的机械配置方案，从而降低使用成本。

2）保养维修费

在机械设备使用成本中保养维修费占较大比例，机械维护保养与维修相比，费用低、技术要求低、时间短，在机械设备管理“管、用、养、修”组成中，保养先于维修，及时有效地维护保养减少机械设备的磨损，能延长机械设备的使用寿命，提高设备完好率、利用率和生产率，减少机械使用寿命内的维修支出[5]。在管理系统内，机械运行统计模块可精确统计机械的运行时间，提醒管理人员按时保养，在使用中还可以针对不同机械设备，设定具体的安全风险预警值，当温度、压力等监测数值达到预警值时，系统通过互联网将警报发到PC端和移动端提醒管理人员及时处置，避免机械小问题发展成大维修项。

3）燃油费

油耗成本的管控对提高施工企业整体盈利能力意义重大，深中通道西人工岛工程中自有、外租、分包自带机械设备每月油耗近百万元，监测管理系统通过对油耗的分析可以得到每一台机械设备每天、每分钟的油耗情况，可以及时发现非正常情况下燃油的过多消耗，有效地避免偷油、漏油等情况的发生；通过监测机械的运行情况，避免人为因素长时间怠工所造成的额外燃油消耗；通过对比同种类同规格机械正常运行的油耗率，排除故障多、燃油系统老旧，燃油消耗多的外租设备进场。

图2（a）为某机械加油后系统的实时监测图，系统会自动监测和记录加油时间、加油量，图2（b）为某外租机械操作员违规抽取油箱燃油后系统监测记录（发生时间、燃油异常消耗量），当发生燃油异常消耗时系统会在移动端自动报警提醒管理人员，系统的燃油监测功能有效杜绝了项目施工中机械偷油、漏油情况发生。

图2 燃油监测对比图Fig.2 Comparison of fuel monitoring

图3 为某机械设备多日油耗曲线图，通过曲线波动对比可分析单机或者同型号多台机械燃油消耗情况，进行针对性的管理，减少机械怠速，提升管理效率，降低机械燃油消耗。

4）机械施工路线管控

系统支持按天选择机械进行轨迹查询，方便核查有无公车私用的现象。若施工区域跨度大，运输路线远，系统可按项目、日期对机械车辆运输趟数进行统计，并可将单趟的起点、终点、出发时间、达到时间、运输时长一一列出，方便项目核查对比，进行费用管理。

图3 某机械设备多日油耗曲线图Fig.3 Multi day fuel consumption curve of a mechanical equipment

4.5 系统对接

监测管理系统可实现数据和企业的OA、财务、采购或ERP等系统对接，实现机械信息动态查询，电子台班快速上传，方便财务对账。对同规格、不同品牌机械在实际施工的运行、油耗数据分析可为企业机械采购提供参考数值，集团企业可对不同项目的机械设备数据进行归纳比较，找出各公司、各项目的差距，分析原因并提出改善措施，不断改进机械设备的管理水平。

5 结语

机械设备信息化管理是应用现代化信息技术发展和管理技能，通过计划、组织、协调、控制等开展的机械综合管理，是把信息化技术、经济和管理等综合起来，对机械进行全面研究的新兴手段，帮助企业实现规范化、精细化、信息化的统一管理模式和平台。实时监测管理便于集团的集中管控，达到提高设备可利用率及可靠性，控制使用成本，减少机械的闲置时间，提升机械设备OEE指标的目的。信息技术发展和管理深度结合，终将提升信息化机械管理体系水平。