交通机电设备核心零部件信创替代方案初探

杨胜成

（广西北投交通设施有限公司，广西 南宁 530024）

0 引言

我国交通工程施工技术已进入非常关键的时期，通过不断的技术革新逐渐适应不同类型交通工程施工的标准需求，以交通施工机电设备的数字化转型为引领，逐渐发展形成具有核心竞争力的交通施工技术，包括现场施工技术和设备研发及使用技术等。上述转型完成后，我国交通机电施工设备及其相关技术将获得质的飞跃，为不断提高核心技术水平以及在国际范围内的行业影响力和竞争力，很多企业正逐步实施信创（信息技术产业创新）体系建设，信创路线概念的提出是以我国交通工程施工领域的全局情况为视角进行的深度探索，对于现阶段整合交通机电设备资源、提高设备利用率和施工效率具有非常重要的意义[1]。

1 信创的概念及意义

信创即信息技术产业创新，与传统的信息技术相关产品既有区别又有联系，我们通常所指的基础网络、交换机、路由器、磁盘、网盘、PC、CPU、内存等统称为信息产品，而与之相关或由之衍生出的代码、算法、程序和方案等称之为信息技术，而“信创”这个概念可看作上述全部内容的整合与集成，当然这种整合与集成必须与产品的方案相匹配，与信息产业发展的大趋势相一致。在交通机电设备中有很多核心零部件，如电机的定子、转子，机电设备控制系统的触发器、开关、接触器，以及交通机电设备中的储能元器件、传动机构等。以上交通机电设备核心零部件中，有的彼此兼容、互补，有的必须实现上下级联，才能完成特定的功能，通过电回路、机械回路、控制回路等彼此连接、相互作用，例如在施工现场用于远程控制的零部件或元器件，通过内部局域网或无线网络进行连通。信创产业是有效融合了上述核心组件与当前较为发达的基层网络设施和产品，包括但不限于上述提到的与信息化全部相关的产品和服务。

交通机电设备零部件信创替代路线的意义在于，将已有的与机电设备相关的核心部件通过必要的网络基础设施及相关信息化架构进行整合，这种网络设施和信息化相关架构既包括物理硬件和设施，还包括全部与之相关的应用软件、操作系统等。在进行有效整合的同时，还会去除一些冗余的、高能耗的机电设备及其组件，降低交通施工过程中因机电设备原因而导致的各类损耗，减少机电设备施工各环节的信息屏障和信息孤岛情况，最大限度地发挥机电设备的能效和交通工程的价值[2]。

2 交通机电设备信创替代方案

2.1 当前机电设备应用现状

截至目前，机电设备的信息化建设应用已取得较为先进的成果，传统意义上的信息化产业完整融合了交通机电技术和计算机网络技术，大幅度地提升了交通机电设备自动化和智能化水平，并且使用机电设备进行施工时不再依赖现场工程师的操作，很多施工作业工序仅靠高度智能化的设备便可一站式完成，而且施工精准度可控，完全满足施工标准和要求。因此，传统意义上的机电设备与信息化技术的有效融合，无论是在施工质量、施工效率方面，还是在施工安全性方面，相比过去单一的人工操作方式都更具颠覆性、革命性。

2.2 核心零部件信创替换方案需求分析

随着整个信息化技术产业的不断变革与发展，一方面，5G通信技术、基础网络技术和操作系统不断问世、更新，低功耗、大体量的交换与存储设备层出不穷，人工智能（AI）、虚拟现实技术（VR）的应用领域不断扩大，逐渐向交通工程施工领域纵深发展，过去对于一些地形较复杂、难度较大的特殊地质结构条件下的交通工程施工方案，可能需要数周乃至数月的时间完成设计和修改，现如今通过VR等技术可快速完成施工区域地形绘制，还包括土壤、岩体的具体成分和参数等工程指标分析，整个方案从制订、修改、定稿、过审数小时即可完成。另一方面，部分交通施工机电设备的零部件已无法满足当前高质量的工程标准要求，施工人力、物力成本逐渐增长，工程成本逐年增加，施工安全风险系数不断升高，而部分施工企业的机电设备功能单一，并且使用多年但未及时更换，加之很多交通工程施工企业的经营理念、管理文化比较落后，无法充分利用好现有的技术人员和机械设备，导致施工生产力不高，这也是出现交通机电设备核心零部件信创路线需求的重要诱因[3]。

2.3 信创替代方案具体实施过程

2.3.1 信创遵循原则

交通机电设备核心零部件信创替代方案在具体实时过程中，可遵循以下原则和步骤。

（1）取长补短、优势互补原则。交通机电设备核心零部件型号众多，种类千差万别，如何将同一款设备上的各类零部件有效整合到一起，发挥最佳的施工动能是需要首先解决的问题，其中主要核心零部件之间的性能是否冲突也需要充分考虑，业内专家和技术工程师要通过大量的理论研究和基础试验，实现各类核心零部件型号上的匹配、功能特性上的互补，使机电施工设备运行工况最佳，不仅体现在输出动力和能耗方面，作业质量和效率也是需要重点关注问题。

（2）利用存量、开发增量。信创工程势必将取代传统意义上的简约型信息化系统，这也是交通机电设备核心零部件与相关信息产业链的高度集成，因此信创路线也可能引起机电设备原有核心零部件在一定程度上的迭代，这种迭代过程不同于简单的叠加或重复，而是通过领先的信息化技术手段，充分利用好存量零部件资源，并结合实际工程应用情况，驱动增量优势零部件资源的不断开发，最终目的是达到理想的交通机电设备核心零部件信创效果。

（3）修旧利废、兼收并蓄。在信创方案实施过程中，可能会遇到一种比较特殊的情况，例如机电设备某些核心零部件满足工程施工的基本要求，但是为了提高施工效率而进行更新，会大大增加施工成本。基于此，除了要解决零部件之间的兼容性问题，还要考虑机械施工的效率和综合成本，在利弊尚未明确时，应通过业内权威的机电设备专业委员会进行全方位、多角度的评审，确定信创方案的可行性。还有一种情况是，一些功能老旧、型号已过时的交通机电设备的核心零部件的运行工况已经无法满足工程施工要求，这种情况下，综合考虑改造成本、实施周期及收益，进行信创体系架构可以实现一站式交通机电设备核心零部件功能迭代。这里需要注意的是，确定实施信创方案后，应详细分析现有机电设备及其零部件的具体功能，包括主要功能、辅助功能，以及与其他零部件的互补功能等，协调推进信创方案的有效实施，最终形成以信创路线为载体，交通机电设备核心零部件与信息化系统高度融合的新一代应用技术框架，为交通工程领域的各类型施工赋能。

（4）高效协同、网联物联。针对交通机电设备的核心零部件实施信创方案的目的是在综合施工成本预算可控的情况下，逐步提高施工过程的质量、效率及安全性，实现施工机电设备与信息化产业应用的良性互补，也可以这样理解，即实施信创方案后，交通机电设备的零部件不再是“冰冷”的机械材料，而是赋以“思维”的高度自动化、智能化的创新产品，其中的“思维”可理解为信息化应用系统发出的各类施工指令，并且在实施信创方案后，原有的机电施工设备核心零部件可实现自适应、自学习、自优化等一系列模型训练动作，可以不断满足日渐丰富的交通工程类型的应用要求和日趋复杂的交通工程施工要求。

2.3.2 信创实施步骤

在进行信创实施过程中具体可分为以下几个步骤。

（1）详细梳理当前机电设备核心零部件的具体功能和应用场景，对一些即将报废或年久失修的零部件及时采取处置措施，整理完整的设备台账，包括核心零部件型号、数量及存放地点等，根据信息化应用创新工程方案，将适合进行互联互通的零部件进行分类、编号，对无法兼容信息化基础架构的零部件，应统一列入材料库，待合适的信创实施阶段使用。

（2）选用兼容性好的底层信息化模型架构，使基础网络设施和通信设施通畅，具备条件的施工企业可依托4G或5G无线网络进行元器件的匹配和关联，完成各核心功能组件的连通和测试工作，测试过程包括机电设备的灵活性、核心零部件的运行工况及多个交通施工机电设备之间的协同性等，通过严格的试验过程搭建核心零部件信创体系。

（3）进行交通机电设备核心零部件信创体系性能的评估，如信创体系架构的移植性、兼容性等，通常情况下，信创体系应具备较强的稳定性，在机电设备应用于工程现场施工时，其核心零部件在信创框架体系下还应具备较高的自我更新及自我修复能力，即施工过程如遇突发情况时，机电设备的核心零部件通过信创体系能够自动调用另一台机电设备或其中的某个核心零部件，确保工程现场施工全过程的不间断运行。

（4）进行信创体系架构的优化和整改升级工作，交通机电设备核心零部件完成信创体系建设后，不能保证对全部类型的工程都有较好的适用性和兼容性，一些施工环境恶劣的地区，信创体系的应用可能会受到一定的局限，尽管交通机电设备核心零部件的功能在经过信创体系建设后，具备了较高的系统使用性能和自适应性，但在一些特殊施工条件下仍然难以发挥出其特有的性能，因此应及时调整信创体系架构的局部功能和模式，以适应不同类型的交通工程施工需要[4-5]。

3 工程案例应用

3.1 工程概况

广西桂林市某工程施工企业常年从事公路、桥梁及隧道等交通工程项目的施工，所使用的机电设备种类繁多，在同一工程项目的施工现场有可能会应用上百种型号的机电设备同时进行施工，由此而带来了一些常见的施工问题，如各类型号的机电设备在选用及入场的时间与规则，施工作业的顺序和机电设备应用的灵活性，以及机电设备施工中出现问题后需要进行维修和更换等。为有效解决上述问题，该施工企业试行信创替代方案，通过搭建信创体系架构评估替代方案的可行性与灵活性。

3.2 基于物联网技术的交通机电设备信创替代方案

在该施工企业引入物联网技术后，结合已有的机电设备以及相关的基础网络和通信设施，综合考虑各钟现场施工情况，实施信创替代方案。即，将各类型的机电设备通过传感器、探测器和数据记录仪等进行物联，这种物联模式主要体现在同一工程项目（公路、桥梁等）的特定施工现场中相关机电设备的实际功能上，即施工机电设备功能的彼此联系，通过基于物联网技术的交通机电设备信创体系架构，该企业可实现同一信创体系在不同施工情景下的全功能应用。

同时，体系框架还规定了一些必要的施工参数，使现场施工更加规范，保证了施工的质量。此外，在这种集中、高效的物联模式下实现了施工信息的共享功能，信息类型包括施工材料库的备用材料型号与数量、现场施工耗材的使用情况、每天或每周完成施工量的具体情况、现场施工技术人员的数量和位置等信息。

3.3 信创替代收益分析

该交通工程施工企业在实施信创方案后，在施工各方面所取得的效果十分明显。例如，在机电设备的利用率方面，机电设备的综合利用率明显提高，这是由信创体系中设备及其零部件功能和型号匹配的自适应原则决定的，信创体系的这种特性能够保障机电设备在施工现场的合理分配和使用，即便是在某些设备出现故障时，也可及时自动调用附近场地的设备，使正常施工不受影响，进而提高了现场的施工效率。

3.4 信创替代优化扩展方向

本工程的实例是基于信创路线的施工机电设备应用，在一定程度上缓解了施工工期、施工效率与施工机电设备故障之间的矛盾，提高了设备的利用率和现场施工的效率，但在基础信息化架构的集成方面仍存在一些不足，如基础网络、通信设施等选取仍不够精细，导致交通工程综合施工成本增加，主要原因在于各类施工资源的布局不够合理，在实施信创方案前的准备工作不够充分，相关工程组织及管理人员未能较好地履行工作职责，对于信创体系实施后的作用依赖较大，忽略了对主要施工部分的质量把控和细节控制，为此，在下一阶段的信创体系实施充分考虑上述问题，在提高施工质量和效率的同时，尽最大努力、采取切实可行策略低施工成本。

4 结语

开展信创体系方案的建设和实施，无论是在施工技术的高效性、安全性、可控性方面，还是在工程成本控制、质量分析等方面，对于我国当前的交通工程施工企业都具有较高的应用价值。基于此，本文以交通工程施工机电设备领域为切入点，详细阐述了机电设备及其核心零部件实施信创方案的具体过程和要求，以实际的工程案例为研究对象，讨论了进行机电设备核心零部件信创替代方案后会给企业带来的价值和收益，研究内容对于提高施工机电设备的利用率、降低企业施工成本具有一定的工程推广意义。