交通機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)替代方案初探

楊勝成

（廣西北投交通設(shè)施有限公司，廣西 南寧 530024）

0 引言

我國交通工程施工技術(shù)已進(jìn)入非常關(guān)鍵的時(shí)期，通過不斷的技術(shù)革新逐漸適應(yīng)不同類型交通工程施工的標(biāo)準(zhǔn)需求，以交通施工機(jī)電設(shè)備的數(shù)字化轉(zhuǎn)型為引領(lǐng)，逐漸發(fā)展形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的交通施工技術(shù)，包括現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)和設(shè)備研發(fā)及使用技術(shù)等。上述轉(zhuǎn)型完成后，我國交通機(jī)電施工設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)將獲得質(zhì)的飛躍，為不斷提高核心技術(shù)水平以及在國際范圍內(nèi)的行業(yè)影響力和競(jìng)爭(zhēng)力，很多企業(yè)正逐步實(shí)施信創(chuàng)（信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新）體系建設(shè)，信創(chuàng)路線概念的提出是以我國交通工程施工領(lǐng)域的全局情況為視角進(jìn)行的深度探索，對(duì)于現(xiàn)階段整合交通機(jī)電設(shè)備資源、提高設(shè)備利用率和施工效率具有非常重要的意義[1]。

1 信創(chuàng)的概念及意義

信創(chuàng)即信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，與傳統(tǒng)的信息技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品既有區(qū)別又有聯(lián)系，我們通常所指的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)、路由器、磁盤、網(wǎng)盤、PC、CPU、內(nèi)存等統(tǒng)稱為信息產(chǎn)品，而與之相關(guān)或由之衍生出的代碼、算法、程序和方案等稱之為信息技術(shù)，而“信創(chuàng)”這個(gè)概念可看作上述全部內(nèi)容的整合與集成，當(dāng)然這種整合與集成必須與產(chǎn)品的方案相匹配，與信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)相一致。在交通機(jī)電設(shè)備中有很多核心零部件，如電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子，機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的觸發(fā)器、開關(guān)、接觸器，以及交通機(jī)電設(shè)備中的儲(chǔ)能元器件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。以上交通機(jī)電設(shè)備核心零部件中，有的彼此兼容、互補(bǔ)，有的必須實(shí)現(xiàn)上下級(jí)聯(lián)，才能完成特定的功能，通過電回路、機(jī)械回路、控制回路等彼此連接、相互作用，例如在施工現(xiàn)場(chǎng)用于遠(yuǎn)程控制的零部件或元器件，通過內(nèi)部局域網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連通。信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)是有效融合了上述核心組件與當(dāng)前較為發(fā)達(dá)的基層網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和產(chǎn)品，包括但不限于上述提到的與信息化全部相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)。

交通機(jī)電設(shè)備零部件信創(chuàng)替代路線的意義在于，將已有的與機(jī)電設(shè)備相關(guān)的核心部件通過必要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)信息化架構(gòu)進(jìn)行整合，這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和信息化相關(guān)架構(gòu)既包括物理硬件和設(shè)施，還包括全部與之相關(guān)的應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)等。在進(jìn)行有效整合的同時(shí)，還會(huì)去除一些冗余的、高能耗的機(jī)電設(shè)備及其組件，降低交通施工過程中因機(jī)電設(shè)備原因而導(dǎo)致的各類損耗，減少機(jī)電設(shè)備施工各環(huán)節(jié)的信息屏障和信息孤島情況，最大限度地發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的能效和交通工程的價(jià)值[2]。

2 交通機(jī)電設(shè)備信創(chuàng)替代方案

2.1 當(dāng)前機(jī)電設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

截至目前，機(jī)電設(shè)備的信息化建設(shè)應(yīng)用已取得較為先進(jìn)的成果，傳統(tǒng)意義上的信息化產(chǎn)業(yè)完整融合了交通機(jī)電技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大幅度地提升了交通機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化和智能化水平，并且使用機(jī)電設(shè)備進(jìn)行施工時(shí)不再依賴現(xiàn)場(chǎng)工程師的操作，很多施工作業(yè)工序僅靠高度智能化的設(shè)備便可一站式完成，而且施工精準(zhǔn)度可控，完全滿足施工標(biāo)準(zhǔn)和要求。因此，傳統(tǒng)意義上的機(jī)電設(shè)備與信息化技術(shù)的有效融合，無論是在施工質(zhì)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(chuàng)替換方案需求分析

隨著整個(gè)信息化技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷變革與發(fā)展，一方面，5G通信技術(shù)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和操作系統(tǒng)不斷問世、更新，低功耗、大體量的交換與存儲(chǔ)設(shè)備層出不窮，人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，逐漸向交通工程施工領(lǐng)域縱深發(fā)展，過去對(duì)于一些地形較復(fù)雜、難度較大的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下的交通工程施工方案，可能需要數(shù)周乃至數(shù)月的時(shí)間完成設(shè)計(jì)和修改，現(xiàn)如今通過VR等技術(shù)可快速完成施工區(qū)域地形繪制，還包括土壤、巖體的具體成分和參數(shù)等工程指標(biāo)分析，整個(gè)方案從制訂、修改、定稿、過審數(shù)小時(shí)即可完成。另一方面，部分交通施工機(jī)電設(shè)備的零部件已無法滿足當(dāng)前高質(zhì)量的工程標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)系數(shù)不斷升高，而部分施工企業(yè)的機(jī)電設(shè)備功能單一，并且使用多年但未及時(shí)更換，加之很多交通工程施工企業(yè)的經(jīng)營理念、管理文化比較落后，無法充分利用好現(xiàn)有的技術(shù)人員和機(jī)械設(shè)備，導(dǎo)致施工生產(chǎn)力不高，這也是出現(xiàn)交通機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)路線需求的重要誘因[3]。

2.3 信創(chuàng)替代方案具體實(shí)施過程

2.3.1 信創(chuàng)遵循原則

交通機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)替代方案在具體實(shí)時(shí)過程中，可遵循以下原則和步驟。

（1）取長補(bǔ)短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)原則。交通機(jī)電設(shè)備核心零部件型號(hào)眾多，種類千差萬別，如何將同一款設(shè)備上的各類零部件有效整合到一起，發(fā)揮最佳的施工動(dòng)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(yè)內(nèi)專家和技術(shù)工程師要通過大量的理論研究和基礎(chǔ)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)各類核心零部件型號(hào)上的匹配、功能特性上的互補(bǔ)，使機(jī)電施工設(shè)備運(yùn)行工況最佳，不僅體現(xiàn)在輸出動(dòng)力和能耗方面，作業(yè)質(zhì)量和效率也是需要重點(diǎn)關(guān)注問題。

（2）利用存量、開發(fā)增量。信創(chuàng)工程勢(shì)必將取代傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)約型信息化系統(tǒng)，這也是交通機(jī)電設(shè)備核心零部件與相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)鏈的高度集成，因此信創(chuàng)路線也可能引起機(jī)電設(shè)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(jiǎn)單的疊加或重復(fù)，而是通過領(lǐng)先的信息化技術(shù)手段，充分利用好存量零部件資源，并結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用情況，驅(qū)動(dòng)增量優(yōu)勢(shì)零部件資源的不斷開發(fā)，最終目的是達(dá)到理想的交通機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)效果。

（3）修舊利廢、兼收并蓄。在信創(chuàng)方案實(shí)施過程中，可能會(huì)遇到一種比較特殊的情況，例如機(jī)電設(shè)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(jìn)行更新，會(huì)大大增加施工成本?；诖?，除了要解決零部件之間的兼容性問題，還要考慮機(jī)械施工的效率和綜合成本，在利弊尚未明確時(shí)，應(yīng)通過業(yè)內(nèi)權(quán)威的機(jī)電設(shè)備專業(yè)委員會(huì)進(jìn)行全方位、多角度的評(píng)審，確定信創(chuàng)方案的可行性。還有一種情況是，一些功能老舊、型號(hào)已過時(shí)的交通機(jī)電設(shè)備的核心零部件的運(yùn)行工況已經(jīng)無法滿足工程施工要求，這種情況下，綜合考慮改造成本、實(shí)施周期及收益，進(jìn)行信創(chuàng)體系架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一站式交通機(jī)電設(shè)備核心零部件功能迭代。這里需要注意的是，確定實(shí)施信創(chuàng)方案后，應(yīng)詳細(xì)分析現(xiàn)有機(jī)電設(shè)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(bǔ)功能等，協(xié)調(diào)推進(jìn)信創(chuàng)方案的有效實(shí)施，最終形成以信創(chuàng)路線為載體，交通機(jī)電設(shè)備核心零部件與信息化系統(tǒng)高度融合的新一代應(yīng)用技術(shù)框架，為交通工程領(lǐng)域的各類型施工賦能。

（4）高效協(xié)同、網(wǎng)聯(lián)物聯(lián)。針對(duì)交通機(jī)電設(shè)備的核心零部件實(shí)施信創(chuàng)方案的目的是在綜合施工成本預(yù)算可控的情況下，逐步提高施工過程的質(zhì)量、效率及安全性，實(shí)現(xiàn)施工機(jī)電設(shè)備與信息化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的良性互補(bǔ)，也可以這樣理解，即實(shí)施信創(chuàng)方案后，交通機(jī)電設(shè)備的零部件不再是“冰冷”的機(jī)械材料，而是賦以“思維”的高度自動(dòng)化、智能化的創(chuàng)新產(chǎn)品，其中的“思維”可理解為信息化應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)出的各類施工指令，并且在實(shí)施信創(chuàng)方案后，原有的機(jī)電施工設(shè)備核心零部件可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化等一系列模型訓(xùn)練動(dòng)作，可以不斷滿足日漸豐富的交通工程類型的應(yīng)用要求和日趨復(fù)雜的交通工程施工要求。

2.3.2 信創(chuàng)實(shí)施步驟

在進(jìn)行信創(chuàng)實(shí)施過程中具體可分為以下幾個(gè)步驟。

（1）詳細(xì)梳理當(dāng)前機(jī)電設(shè)備核心零部件的具體功能和應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)一些即將報(bào)廢或年久失修的零部件及時(shí)采取處置措施，整理完整的設(shè)備臺(tái)賬，包括核心零部件型號(hào)、數(shù)量及存放地點(diǎn)等，根據(jù)信息化應(yīng)用創(chuàng)新工程方案，將適合進(jìn)行互聯(lián)互通的零部件進(jìn)行分類、編號(hào)，對(duì)無法兼容信息化基礎(chǔ)架構(gòu)的零部件，應(yīng)統(tǒng)一列入材料庫，待合適的信創(chuàng)實(shí)施階段使用。

（2）選用兼容性好的底層信息化模型架構(gòu)，使基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和通信設(shè)施通暢，具備條件的施工企業(yè)可依托4G或5G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行元器件的匹配和關(guān)聯(lián)，完成各核心功能組件的連通和測(cè)試工作，測(cè)試過程包括機(jī)電設(shè)備的靈活性、核心零部件的運(yùn)行工況及多個(gè)交通施工機(jī)電設(shè)備之間的協(xié)同性等，通過嚴(yán)格的試驗(yàn)過程搭建核心零部件信創(chuàng)體系。

（3）進(jìn)行交通機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)體系性能的評(píng)估，如信創(chuàng)體系架構(gòu)的移植性、兼容性等，通常情況下，信創(chuàng)體系應(yīng)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在機(jī)電設(shè)備應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，其核心零部件在信創(chuàng)框架體系下還應(yīng)具備較高的自我更新及自我修復(fù)能力，即施工過程如遇突發(fā)情況時(shí)，機(jī)電設(shè)備的核心零部件通過信創(chuàng)體系能夠自動(dòng)調(diào)用另一臺(tái)機(jī)電設(shè)備或其中的某個(gè)核心零部件，確保工程現(xiàn)場(chǎng)施工全過程的不間斷運(yùn)行。

（4）進(jìn)行信創(chuàng)體系架構(gòu)的優(yōu)化和整改升級(jí)工作，交通機(jī)電設(shè)備核心零部件完成信創(chuàng)體系建設(shè)后，不能保證對(duì)全部類型的工程都有較好的適用性和兼容性，一些施工環(huán)境惡劣的地區(qū)，信創(chuàng)體系的應(yīng)用可能會(huì)受到一定的局限，盡管交通機(jī)電設(shè)備核心零部件的功能在經(jīng)過信創(chuàng)體系建設(shè)后，具備了較高的系統(tǒng)使用性能和自適應(yīng)性，但在一些特殊施工條件下仍然難以發(fā)揮出其特有的性能，因此應(yīng)及時(shí)調(diào)整信創(chuàng)體系架構(gòu)的局部功能和模式，以適應(yīng)不同類型的交通工程施工需要[4-5]。

3 工程案例應(yīng)用

3.1 工程概況

廣西桂林市某工程施工企業(yè)常年從事公路、橋梁及隧道等交通工程項(xiàng)目的施工，所使用的機(jī)電設(shè)備種類繁多，在同一工程項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)有可能會(huì)應(yīng)用上百種型號(hào)的機(jī)電設(shè)備同時(shí)進(jìn)行施工，由此而帶來了一些常見的施工問題，如各類型號(hào)的機(jī)電設(shè)備在選用及入場(chǎng)的時(shí)間與規(guī)則，施工作業(yè)的順序和機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的靈活性，以及機(jī)電設(shè)備施工中出現(xiàn)問題后需要進(jìn)行維修和更換等。為有效解決上述問題，該施工企業(yè)試行信創(chuàng)替代方案，通過搭建信創(chuàng)體系架構(gòu)評(píng)估替代方案的可行性與靈活性。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通機(jī)電設(shè)備信創(chuàng)替代方案

在該施工企業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，結(jié)合已有的機(jī)電設(shè)備以及相關(guān)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)施，綜合考慮各鐘現(xiàn)場(chǎng)施工情況，實(shí)施信創(chuàng)替代方案。即，將各類型的機(jī)電設(shè)備通過傳感器、探測(cè)器和數(shù)據(jù)記錄儀等進(jìn)行物聯(lián)，這種物聯(lián)模式主要體現(xiàn)在同一工程項(xiàng)目（公路、橋梁等）的特定施工現(xiàn)場(chǎng)中相關(guān)機(jī)電設(shè)備的實(shí)際功能上，即施工機(jī)電設(shè)備功能的彼此聯(lián)系，通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交通機(jī)電設(shè)備信創(chuàng)體系架構(gòu)，該企業(yè)可實(shí)現(xiàn)同一信創(chuàng)體系在不同施工情景下的全功能應(yīng)用。

同時(shí)，體系框架還規(guī)定了一些必要的施工參數(shù)，使現(xiàn)場(chǎng)施工更加規(guī)范，保證了施工的質(zhì)量。此外，在這種集中、高效的物聯(lián)模式下實(shí)現(xiàn)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(hào)與數(shù)量、現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員的數(shù)量和位置等信息。

3.3 信創(chuàng)替代收益分析

該交通工程施工企業(yè)在實(shí)施信創(chuàng)方案后，在施工各方面所取得的效果十分明顯。例如，在機(jī)電設(shè)備的利用率方面，機(jī)電設(shè)備的綜合利用率明顯提高，這是由信創(chuàng)體系中設(shè)備及其零部件功能和型號(hào)匹配的自適應(yīng)原則決定的，信創(chuàng)體系的這種特性能夠保障機(jī)電設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)的合理分配和使用，即便是在某些設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，也可及時(shí)自動(dòng)調(diào)用附近場(chǎng)地的設(shè)備，使正常施工不受影響，進(jìn)而提高了現(xiàn)場(chǎng)的施工效率。

3.4 信創(chuàng)替代優(yōu)化擴(kuò)展方向

本工程的實(shí)例是基于信創(chuàng)路線的施工機(jī)電設(shè)備應(yīng)用，在一定程度上緩解了施工工期、施工效率與施工機(jī)電設(shè)備故障之間的矛盾，提高了設(shè)備的利用率和現(xiàn)場(chǎng)施工的效率，但在基礎(chǔ)信息化架構(gòu)的集成方面仍存在一些不足，如基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)施等選取仍不夠精細(xì)，導(dǎo)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(shí)施信創(chuàng)方案前的準(zhǔn)備工作不夠充分，相關(guān)工程組織及管理人員未能較好地履行工作職責(zé)，對(duì)于信創(chuàng)體系實(shí)施后的作用依賴較大，忽略了對(duì)主要施工部分的質(zhì)量把控和細(xì)節(jié)控制，為此，在下一階段的信創(chuàng)體系實(shí)施充分考慮上述問題，在提高施工質(zhì)量和效率的同時(shí)，盡最大努力、采取切實(shí)可行策略低施工成本。

4 結(jié)語

開展信創(chuàng)體系方案的建設(shè)和實(shí)施，無論是在施工技術(shù)的高效性、安全性、可控性方面，還是在工程成本控制、質(zhì)量分析等方面，對(duì)于我國當(dāng)前的交通工程施工企業(yè)都具有較高的應(yīng)用價(jià)值?；诖?，本文以交通工程施工機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域?yàn)榍腥朦c(diǎn)，詳細(xì)闡述了機(jī)電設(shè)備及其核心零部件實(shí)施信創(chuàng)方案的具體過程和要求，以實(shí)際的工程案例為研究對(duì)象，討論了進(jìn)行機(jī)電設(shè)備核心零部件信創(chuàng)替代方案后會(huì)給企業(yè)帶來的價(jià)值和收益，研究內(nèi)容對(duì)于提高施工機(jī)電設(shè)備的利用率、降低企業(yè)施工成本具有一定的工程推廣意義。