高速公路施工項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)分析

李剛

（江西省交通工程集團(tuán)有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

高速公路工程的施工經(jīng)常出現(xiàn)以機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障為原因的工程事故，使施工人員的人身安全受到嚴(yán)重威脅，影響工程建設(shè)的效率及整體項(xiàng)目效益。針對(duì)工程施工中存在的機(jī)械設(shè)備事故問(wèn)題，施工單位聯(lián)合專業(yè)的設(shè)備管理人才，以高質(zhì)量的工程機(jī)械設(shè)備管理理論為依托，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化背景下的機(jī)械設(shè)備信息化管理、智能化管理等多功能管理方式，為公路工程施工項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備管理工作提供了新的導(dǎo)向。

1 發(fā)展機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

1.1 機(jī)械設(shè)備本身造成的管理影響

高速公路工程建設(shè)的不同環(huán)節(jié)需要使用不同的機(jī)械設(shè)備，這也導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備在高速公路工程中的使用較為繁雜、種類多樣，在這樣一種工作條件下，機(jī)械設(shè)備本身的屬性、構(gòu)成等問(wèn)題容易對(duì)管理工作造成影響，甚至不利于機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的全面落實(shí)。以巴中至萬(wàn)源高速公路工程的建設(shè)為例，工程記錄與案例暴露出機(jī)械設(shè)備對(duì)管理技術(shù)造成的多方面影響，首先隨著該工程工況越發(fā)復(fù)雜，高速公路工程的新機(jī)械裝備不斷地更新迭代，設(shè)備的轉(zhuǎn)速、負(fù)載、使用時(shí)電壓及溫度等因素有了很大的變化，這就導(dǎo)致項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的管理工作需要處理的工作信息量增多，原先的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的工作要求。其次，項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的管理工作不僅是對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或清潔，還需要管理部門了解機(jī)械設(shè)備涉及的磁、電、壓等諸多物理特性，正因如此，公路工程施工中的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)、故障診斷與設(shè)備維護(hù)會(huì)徒增難度，影響全方位管理技術(shù)的落實(shí)。

1.2 機(jī)械設(shè)備管理中的可診斷信息缺失

故障診斷與管理是機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的要點(diǎn)之一，在現(xiàn)代化管理工作的作用下，機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)中的故障診斷存在的問(wèn)題為：專業(yè)人員無(wú)法將設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息轉(zhuǎn)化為可供故障診斷參考的信息。這樣一來(lái)，缺少充足信息依據(jù)的機(jī)械設(shè)備管理工作便無(wú)法在實(shí)際工作中得到落實(shí)，不利于機(jī)械設(shè)備管理部門創(chuàng)新技術(shù)的使用。例如，從河北某高速公路工程的建設(shè)施工案例中可以總結(jié)出，管理部門對(duì)機(jī)械設(shè)備故障的診斷方式較為單一，在實(shí)際的工作中，部門僅采用內(nèi)置傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障或損傷的診斷，但傳感器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)在回傳的階段中存在周期性的特征，導(dǎo)致傳感器信號(hào)的波動(dòng)無(wú)法全面地概括設(shè)備故障狀態(tài)，工作人員也無(wú)法借助傳感器對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤。在這樣一種工作背景下，施工中使用的平地機(jī)、單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、裝載機(jī)出現(xiàn)的零件損壞故障無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)被發(fā)覺(jué)，導(dǎo)致一些維修管理技術(shù)無(wú)法根據(jù)設(shè)備故障的實(shí)際情況得到應(yīng)用。

2 現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 智能化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

智能管理系統(tǒng)已涉及各行業(yè)領(lǐng)域的管理工作中，其中包括工程行業(yè)施工項(xiàng)目的設(shè)備管理工作，通過(guò)應(yīng)用智能化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)，一些設(shè)備的管理與診斷過(guò)程更加便利，有利于借助該技術(shù)開(kāi)發(fā)出便捷有效的工程機(jī)械設(shè)備管理方法。智能化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的使用原理為：管理單位通過(guò)打造以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基本單元的智能化管理系統(tǒng)，建設(shè)有關(guān)設(shè)備故障診斷、故障信息處理、設(shè)備識(shí)別與控制等方面的信息模型，使施工項(xiàng)目中的機(jī)械設(shè)備管理不需要大量的人工操作干預(yù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)全流程的智能化管理。如公式（1）所示，該公式驗(yàn)證的是智能化管理單元在相互連接后，系統(tǒng)信號(hào)相互傳輸?shù)膫鞑ヒ?guī)則，通過(guò)保障信息系統(tǒng)與人工指令之間的相互傳輸，智能化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)才能夠真正地應(yīng)用到設(shè)備管理工作中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。除此之外，智能化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的算法流程如圖1 所示，智能管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)隱含層、輸出層等多單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化處理，在無(wú)人為干預(yù)的工作條件下，計(jì)算出工程機(jī)械設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的誤差梯度，自動(dòng)根據(jù)數(shù)據(jù)差異提供精準(zhǔn)的修正權(quán)值。所以，從整體的技術(shù)算法流程來(lái)看，智能化機(jī)械設(shè)備的管理技術(shù)確實(shí)能夠應(yīng)用到工程機(jī)械設(shè)備的管理工作中，解決因人為操作誤差導(dǎo)致的管理問(wèn)題。

圖1 多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遞推流程

2.2 信息化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

從公路工程建設(shè)項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備管理背景來(lái)看，大多數(shù)施工項(xiàng)目已全面落實(shí)經(jīng)理負(fù)責(zé)制、招投標(biāo)管理制等工作制度，在應(yīng)用先進(jìn)管理制度的基礎(chǔ)上，信息化技術(shù)已經(jīng)逐漸融入機(jī)械設(shè)備的管理工作中，對(duì)設(shè)備管理工作的創(chuàng)新產(chǎn)生較大影響。首先，信息化技術(shù)能夠精準(zhǔn)地對(duì)施工中使用的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，典型的例子有“GPS 定位在設(shè)備運(yùn)輸觀察、可視化監(jiān)控”等。如圖2 所示，基于此類機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的使用，管理部門能夠?qū)C(jī)械設(shè)備電流的瞬時(shí)流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中是否存在故障問(wèn)題，且信息化平臺(tái)能夠最真實(shí)地反映出機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的使用軌跡信息，以便于施工單位根據(jù)管理信息調(diào)用施工機(jī)械設(shè)備。正因?yàn)橛袡C(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的加入，機(jī)械設(shè)備的管理技術(shù)能夠體現(xiàn)出信息化的發(fā)展特征，突破傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)功能的不足。其次，在武漢某高速公路工程的建設(shè)中，為了觀測(cè)混凝土攪拌機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的精確數(shù)據(jù)，設(shè)備管理部門將測(cè)驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)安裝在混凝土拌和設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置中，應(yīng)用測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)記錄拌和設(shè)備的混凝土干拌時(shí)間、拌和中的混合料溫度等數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息的處理，管理人員能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)拌和設(shè)備在運(yùn)行中存在的故障或隱患問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行管理實(shí)時(shí)化的同時(shí)，保障工程施工的建設(shè)質(zhì)量。因此，信息化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)在公路工程施工項(xiàng)目中具有顯著的應(yīng)用意義，有利于提高管理單位的整體設(shè)備管理水平。

圖2 某遠(yuǎn)程信息監(jiān)控平臺(tái)界面一覽

3 高速公路工程機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的要點(diǎn)分析

3.1 注意設(shè)備選擇過(guò)程的管理

在高速公路工程施工方案的規(guī)劃中，施工單位需要依據(jù)方案內(nèi)容來(lái)調(diào)整施工材料、施工工種以及施工設(shè)備的選擇，機(jī)械設(shè)備的選擇也能夠作為機(jī)械設(shè)備管理的工作內(nèi)容之一。因此，機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的應(yīng)用需要將設(shè)備的選擇作為工作要點(diǎn)之一，共同構(gòu)建出強(qiáng)有力的管理技術(shù)模式。以湖南某高速公路的施工項(xiàng)目為例，如表1 所示，管理部門對(duì)施工當(dāng)天的設(shè)備選擇與使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出施工數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中可以看出，根據(jù)施工項(xiàng)目班組的不同，管理單位選擇符合施工作業(yè)需求的機(jī)械設(shè)備參與工作，對(duì)設(shè)備的使用臺(tái)數(shù)、進(jìn)退場(chǎng)時(shí)間做出嚴(yán)格要求，應(yīng)用管理工作來(lái)約束項(xiàng)目施工中機(jī)械設(shè)備使用，減少因設(shè)備選擇不當(dāng)、機(jī)械設(shè)備停用等現(xiàn)象對(duì)工程效益產(chǎn)生的影響。所以，在應(yīng)用管理技術(shù)進(jìn)行工程機(jī)械設(shè)備管理的同時(shí)，管理單位需要把控機(jī)械設(shè)備的選擇管理，保障按需選擇。

表1 高速公路工程設(shè)備選擇管理表（摘取部分）

3.2 注意施工過(guò)程對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的管理

根據(jù)《公路工程施工監(jiān)理規(guī)范》（JTG G10—2016）關(guān)于施工機(jī)械設(shè)備的監(jiān)理內(nèi)容可以得出，施工的過(guò)程管理工作包括對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的管理，只有通過(guò)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)規(guī)范，才能夠緩解機(jī)械設(shè)備在施工中產(chǎn)生的運(yùn)行故障問(wèn)題，保障施工的常態(tài)化運(yùn)行。關(guān)于施工中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行管理要點(diǎn)分為以下幾個(gè)方面：首先，每一種類型的施工設(shè)備都需要配套對(duì)應(yīng)的使用說(shuō)明，管理單位需要根據(jù)機(jī)械設(shè)備使用說(shuō)明中要求的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)施工人員的機(jī)械設(shè)備使用操作進(jìn)行監(jiān)督。典型的管理工作范例有：測(cè)定設(shè)備在不同施工環(huán)境下的電壓、軸承溫度；監(jiān)督泵送車、拌和設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備等在運(yùn)行中的承壓情況等等。其次，在應(yīng)用先進(jìn)設(shè)備管理技術(shù)進(jìn)行設(shè)備過(guò)程管理時(shí)，管理人員需要從機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)反饋的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷出設(shè)備是否存在故障隱患問(wèn)題。例如，在高溫的施工環(huán)境下，機(jī)械設(shè)備的發(fā)電機(jī)組溫度容易突破界限，通過(guò)設(shè)備管理反映出的機(jī)械設(shè)備溫度變化，工作人員能夠精準(zhǔn)地判斷出設(shè)備存在發(fā)電機(jī)定子線圈的短路故障隱患，從而立即對(duì)其實(shí)施液冷降溫的防護(hù)措施。因此，把握項(xiàng)目施工過(guò)程的實(shí)際情況，有利于工作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行規(guī)范化管理，從而協(xié)調(diào)先進(jìn)機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的應(yīng)用。

4 優(yōu)化機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)應(yīng)用效果的策略

4.1 應(yīng)用信息化平臺(tái)協(xié)調(diào)機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)管理

施工項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的管理與工程的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，機(jī)械設(shè)備的管理工作負(fù)責(zé)施工項(xiàng)目中設(shè)備的采購(gòu)、維修、租賃以及養(yǎng)護(hù)等工作內(nèi)容，通過(guò)協(xié)調(diào)管理工作中的多個(gè)工作模塊，能夠減少項(xiàng)目中機(jī)械設(shè)備管理工作的成本投入，提高工程建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。為了協(xié)調(diào)機(jī)械設(shè)備的采購(gòu)、維修等過(guò)程的經(jīng)濟(jì)管理，設(shè)備管理部門需要應(yīng)用信息化平臺(tái)，構(gòu)建出能夠管理機(jī)械設(shè)備財(cái)政的工作體系，維持工作的正常開(kāi)展。以廣西某高速公路工程的機(jī)械設(shè)備經(jīng)濟(jì)管理為范例，在該工程項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備管理工作中，管理部門從三個(gè)方面對(duì)機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)與財(cái)政支出進(jìn)行協(xié)調(diào)：首先，工程企業(yè)通過(guò)信息化平臺(tái)與政府、行業(yè)協(xié)會(huì)進(jìn)行合作，對(duì)工程項(xiàng)目中使用的機(jī)械設(shè)備租賃信息進(jìn)行處理，管理市場(chǎng)內(nèi)工程機(jī)械設(shè)備的租賃指導(dǎo)價(jià)格，保障設(shè)備采購(gòu)、租賃的整體性價(jià)比。其次，在項(xiàng)目施工的過(guò)程管理中，調(diào)取出倉(cāng)的機(jī)械設(shè)備往往與工程作業(yè)的實(shí)際需求不符，針對(duì)此問(wèn)題，管理單位應(yīng)用信息化平臺(tái)處理機(jī)械設(shè)備在項(xiàng)目施工中的配置方法，通過(guò)有效的管理方式控制機(jī)械設(shè)備的燃油消耗、租賃消耗等成本輸出，保障了機(jī)械設(shè)備管理的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 制定機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的試行辦法

工程施工的發(fā)展帶來(lái)諸多先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)與方法，但使用先進(jìn)的管理技術(shù)并不一定能夠提高工程項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備管理質(zhì)量，其原因在于：部分工程項(xiàng)目的實(shí)際管理情況較為復(fù)雜，導(dǎo)致管理技術(shù)與機(jī)械設(shè)備管理工作欠缺適配性。針對(duì)此問(wèn)題，施工單位應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場(chǎng)中開(kāi)設(shè)先進(jìn)機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)的試行點(diǎn)，將管理部門掌握的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，從設(shè)備的使用管理、故障維修、養(yǎng)護(hù)管理等多個(gè)方面分析管理技術(shù)的應(yīng)用效果，最終決定是否能夠?qū)⒐芾砑夹g(shù)應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目管理中。

4.3 結(jié)合新測(cè)定技術(shù)實(shí)施性能評(píng)價(jià)與定量診斷

機(jī)械設(shè)備的性能評(píng)價(jià)與定量診斷是施工項(xiàng)目的管理工作之一，通過(guò)分析機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的性能情況，診斷出設(shè)備運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題，有利于為設(shè)備的使用管理提供信息保障，檢測(cè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中存在的微弱故障與隱患。在山西某高速公路工程的施工項(xiàng)目中，管理部門從四個(gè)方面實(shí)施機(jī)械設(shè)備的性能評(píng)價(jià)與定量診斷，并將一些新的測(cè)定技術(shù)作為工作基礎(chǔ)，使機(jī)械設(shè)備的管理技術(shù)得到有效落實(shí)。首先，結(jié)合公路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的管理辦法，管理部門通過(guò)設(shè)置機(jī)械設(shè)備的PHM 健康管理制度，對(duì)設(shè)備功能系統(tǒng)、設(shè)備零件結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)因素設(shè)定檢測(cè)指標(biāo)，為管理工作提供全面的參考標(biāo)準(zhǔn)。其次，結(jié)合行業(yè)中常用的傳感集成技術(shù)，用于診斷機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中的信息，如應(yīng)用脈沖信號(hào)提取設(shè)備齒輪與軸承接觸點(diǎn)的沖擊情況，借此來(lái)診斷出機(jī)械設(shè)備軸承等元件的微弱故障。除此之外，通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)收集機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息，由管理部門負(fù)責(zé)構(gòu)建機(jī)械設(shè)備運(yùn)行檢查的動(dòng)態(tài)模型，從動(dòng)態(tài)模型當(dāng)中對(duì)機(jī)械設(shè)備的高質(zhì)量性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后，將從動(dòng)態(tài)模型中獲得的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)與歸納，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心，收集診斷與維護(hù)機(jī)械設(shè)備的有效措施，實(shí)施針對(duì)化的設(shè)備故障管理。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備的管理工作是高速公路施工項(xiàng)目的重要管理內(nèi)容之一，通過(guò)打造強(qiáng)有力的機(jī)械設(shè)備管理體系，引用高質(zhì)量、現(xiàn)代化管理技術(shù)，保障設(shè)備養(yǎng)護(hù)的可行性、設(shè)備運(yùn)行的安全性，使得大多數(shù)工程項(xiàng)目建設(shè)的機(jī)械施工環(huán)節(jié)能夠保持常態(tài)化運(yùn)行。因此，如何建設(shè)安全可靠的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)，是現(xiàn)代公路工程施工發(fā)展應(yīng)當(dāng)重視的問(wèn)題，工程行業(yè)需要結(jié)合現(xiàn)代化管理手段，填補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)中的空缺，逐漸完善現(xiàn)代施工項(xiàng)目中的機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)。