結(jié)合冶金工業(yè)廠房設(shè)備基礎(chǔ)變形監(jiān)測談設(shè)備點檢信息化管理

徐藝澤

我們在建設(shè)一個高質(zhì)量、高水平且具有較強國際競爭力的現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)時就需要擁有健全的技術(shù)設(shè)施保障體系來為其企業(yè)的生產(chǎn)運作、產(chǎn)品質(zhì)量服務(wù)提供有力支撐。減少因為設(shè)備原因的影響而給鋼鐵企業(yè)安全生產(chǎn)帶來的損失,形成一套科學(xué)有效的設(shè)備點檢和維護管理戰(zhàn)略和控制模式,確保設(shè)備穩(wěn)定、正常運行的安全和可靠,做好全員共同參與的預(yù)防性維護,是對鋼鐵裝備制造企業(yè)現(xiàn)代化的重中之重。

設(shè)備基礎(chǔ)等的定期變形監(jiān)測工作是重型設(shè)備廠房運行點檢管理的一部分,屬于精密點檢，區(qū)別于設(shè)備檢查，設(shè)備點檢是一種設(shè)備管理方法，點檢的“點”是指設(shè)備的關(guān)鍵部位，所謂點檢，指為了維持生產(chǎn)設(shè)備原來的性能、確保生產(chǎn)和設(shè)備的穩(wěn)定運行，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性檢查，點檢可分為日常點檢、定期點檢、精密點檢。精密點檢即是采用精密儀器對重點檢查點位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化模式化檢驗監(jiān)測。目的在于防患未然，保證廠房和設(shè)備的性能穩(wěn)定，延長使用時間和效率。變形監(jiān)測對廠房設(shè)備等實行的定期數(shù)據(jù)監(jiān)測，然后整合數(shù)據(jù)資料進(jìn)行對比綜合分析，具有較強的針對性和科學(xué)性。本文在深入地研究和分析重型設(shè)備基礎(chǔ)、廠房變形監(jiān)測工作的基礎(chǔ)上,以唐鋼新區(qū)重型設(shè)備基礎(chǔ)、管架及重要廠房設(shè)備等定期變形監(jiān)測過程及其結(jié)果為主要研究對象,提出了一些設(shè)備運行管理中可能存在的問題,從設(shè)備運行管理中的組織機構(gòu)如何改進(jìn)、設(shè)備管理的工作流程如何優(yōu)化、全員參加到生產(chǎn)檢維護和設(shè)備管理的信息化運行、評價中來等幾個方面,并且在這幾個方面中都已經(jīng)提出了一些有助于企業(yè)設(shè)備管理點檢的措施。

1 變形監(jiān)測的重要性

建構(gòu)筑物和設(shè)備在其施工或者運營的過程中，由于其地質(zhì)條件、土壤特性的不同，地下水位和氣候溫度的改變，建構(gòu)筑物設(shè)備的荷載和其他外力作用等的影響，導(dǎo)致建構(gòu)筑物和設(shè)備伴隨著一段時間而發(fā)生的豎向升降、水平位移、撓曲、傾斜、裂縫等，統(tǒng)稱之為變形。各種建設(shè)工程中所有的建構(gòu)筑物或設(shè)備在其實際施工及運營中，都會產(chǎn)生一定的變形，如果這樣的變形參數(shù)符合各項規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，那我們可以視為正?，F(xiàn)象，但是如果對實際生產(chǎn)運行及周邊環(huán)境產(chǎn)生影響且各項參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的限度，就有可能會嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)運行抑或是更加嚴(yán)重的危害人身財產(chǎn)安全，因此我們需要針對施工及運營過程中的重點建構(gòu)筑物、設(shè)備及已經(jīng)出現(xiàn)變形的施工建構(gòu)筑物進(jìn)行變形觀測,掌握它的變形量、變形的發(fā)生趨勢和變化規(guī)律，以便一旦發(fā)現(xiàn)有不利的變形情況能夠及時采取措施，以確保施工運營安全和建構(gòu)筑物設(shè)備的安全，同時也為今后更科學(xué)合理的設(shè)計和運營管理提供資料參考。唐鋼新區(qū)地處樂亭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)腹地臨海而建，沿海地區(qū)多為軟土地基，土地承載力低，軟土承載后變形量大，考慮到地基的特性及廠房設(shè)備對安全生產(chǎn)的重要性，非常有必要對廠房及設(shè)備管架基礎(chǔ)等定期進(jìn)行變形監(jiān)測。同時《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）明確規(guī)定軟弱地基上的建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級建筑，在其施工過程中和其使用過程中都應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行變形測量。在唐鋼新區(qū)主要考慮針對建構(gòu)筑物和設(shè)備的垂直升降變形的沉降觀測和針對廠房大型設(shè)備等傾斜、水平位移的變形監(jiān)測。

1.1 沉降觀測

沉降觀測的主要技術(shù)特點主要包括以下三個方面：①觀測的精度高，由于所有沉降觀測的結(jié)果都直接地關(guān)系著所有建構(gòu)筑物的安全運營和正常使用，影響對沉降的原因和其規(guī)律的正確認(rèn)識和分析，因此觀測必須要具有極其高的準(zhǔn)確性。沉降觀測的精確性要求，取決于該項工程建構(gòu)筑物的危險限值或是預(yù)計沉降量大小。②重復(fù)觀測次數(shù)多，建構(gòu)筑物因為各種原因而產(chǎn)生的沉降一般都需要一定的時間階段，計算其沉降量最基本的方法之一就是計算建筑物上的同一點在不同時間段內(nèi)的高程差值。這就需要沉降觀測必須遵循一定時間周期內(nèi)的重復(fù)觀測。重復(fù)觀測的頻繁性主要取決于所預(yù)計沉降量的大小，觀測目的和沉降速度。③數(shù)據(jù)處理嚴(yán)密，建構(gòu)筑物內(nèi)部的沉降通常都比較小，甚至往往與實際觀測的精度相當(dāng)，處在了同一個數(shù)量級的水平；同時，重復(fù)觀測的數(shù)據(jù)體量相對較大。為了能夠精準(zhǔn)地提取沉降的相關(guān)信息，必須使用嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。而且數(shù)據(jù)的處理也是一個沉降分析、預(yù)報的過程。根據(jù)沉降觀測精度要求很高的特殊情況，儀器采用精密水準(zhǔn)儀配合因瓦合金尺。沉降觀測點是指將一個或多個要求進(jìn)行觀測的建筑物或者其他設(shè)備上所需要安裝的一種測量指示標(biāo)志。觀測點的大小及其數(shù)量與地理位置，應(yīng)該能夠完全地反映出一個建筑物的沉降狀態(tài)，結(jié)合廠區(qū)需要進(jìn)行監(jiān)測的建構(gòu)筑物和重要設(shè)備的位置、外部形態(tài)、荷載等情況同時兼顧觀測方便綜合考慮在鋼結(jié)構(gòu)的建構(gòu)筑物的支柱上采用焊接的方式，在混凝土支柱或基礎(chǔ)上采用鑲嵌的方式安裝觀測點。廠區(qū)沉降觀測基準(zhǔn)點鑲嵌在30 米以上深度的管樁上，堅實穩(wěn)定，均勻分布在各觀測區(qū)周圍。采用精密水準(zhǔn)測量的方法，以高程基準(zhǔn)點作為計算依據(jù)測量沉降觀測點，采用閉合或者附合路線，在觀測過程中我們應(yīng)盡量配備固定人員和儀器、盡量采用固定的路線。實際觀測中采用往返測，偶數(shù)進(jìn)站、都要采用閉合的水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測，各項檢查指標(biāo)之間限差均應(yīng)完全符合相關(guān)國家規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 變形監(jiān)測

針對建構(gòu)筑物及設(shè)備水平位移和傾斜的變形監(jiān)測，考慮使用三維激光掃描技術(shù)，優(yōu)點在于更加準(zhǔn)確直觀地觀測待測物體的幾乎全部可見信息,有利于工程管理者及時發(fā)現(xiàn)問題，并隨時排查和修復(fù)，降低工程潛在危害。使用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行變形監(jiān)測可以有效提高作業(yè)效率，通過比對監(jiān)測點的三維坐標(biāo)一次性獲取垂直與水平位移的變化量，主體思路如下：

（1）監(jiān)測點的設(shè)計,三維激光掃描儀的掃描速率高達(dá)每秒鐘100 萬個點，散落的點云具有豐富性與隨機性，無法在所得的點云數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確選取某一具體位置的點云坐標(biāo)。需要借助外表光滑的標(biāo)靶球，點云均勻地排列在球體表面，借助專業(yè)軟件通過選取球面點云數(shù)據(jù)以最佳擬合的方式獲取球體模型，并提取球心坐標(biāo)。根據(jù)以上需求，需要在廠房主體竣工后將靶球焊接在廠房立柱的側(cè)面，以便于隨時獲取靶球的掃描數(shù)據(jù)。

（2）三維坐標(biāo)的傳遞,三維激光掃描儀獲取的點云坐標(biāo)依托于與之配合使用的全站儀。要合理避開易沉降區(qū)域，在廠房外部地面堅實穩(wěn)固的地帶建立高精度的控制網(wǎng)。依靠全站儀將三維坐標(biāo)賦予到各個掃描站中，借助控制網(wǎng)的精密性與關(guān)聯(lián)性保證所拼接點云數(shù)據(jù)三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。

（3）掃描儀測站的拼接，考慮到鋼鐵廠內(nèi)部的車間廠房跨度大的特點，相鄰掃描站互相拼接的當(dāng)時可將每次拼站引起的點位誤差向后傳遞并隨著距離的增加被逐漸放大，應(yīng)用全站儀賦予掃描儀與定向靶球絕對坐標(biāo)的方法進(jìn)行測站拼接，保證測站之間的點云數(shù)據(jù)都具有極高的精度，相互獨立、互不干擾。

（4）獲取監(jiān)測點點位坐標(biāo)，掃描所得的點云原始數(shù)據(jù)拼接完后，每個點云都有了準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。

（5）數(shù)據(jù)對比，以首次掃描獲取的監(jiān)測點位的坐標(biāo)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將在此之后掃描獲得的球心坐標(biāo)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比，得出廠房在各個監(jiān)測點所在位置下的垂直與水平位移。

通過定期沉降觀測及變形監(jiān)測所得觀測點點位沉降情況一覽表及沉降速率曲線，水平位移通過位移曲線變化圖可以直觀的檢測出哪些危險因素的存在，及時預(yù)警及時維護。

2 變形監(jiān)測與設(shè)備點檢管理

變形監(jiān)測屬于廠房設(shè)備點檢管理中重要一環(huán)，通過專業(yè)人員精確測定廠房及設(shè)備基礎(chǔ)等的精密變形數(shù)據(jù)，通過分析對比，直觀呈現(xiàn)監(jiān)測點的變化趨勢，參數(shù)狀況。管理人員通過專業(yè)軟件數(shù)據(jù)分析可以做到及時預(yù)警及時應(yīng)對。這種精密的點檢措施是對常規(guī)點檢方式的權(quán)威的有力支撐。同時依據(jù)三維激光掃描儀的數(shù)據(jù)可以做到對設(shè)備和監(jiān)測點的深度實景重現(xiàn)，對于人為疏忽、安全原因等點檢不到位可以通過掃描數(shù)據(jù)輕松實現(xiàn)點檢管理和溯源。依托三維掃描變形監(jiān)測數(shù)據(jù)和專業(yè)BIM 軟件也可以實現(xiàn)設(shè)備BIM 管理，構(gòu)建BIM 管理平臺，輸入管理數(shù)據(jù)屬性編碼做好數(shù)據(jù)維護實現(xiàn)可視化、可聯(lián)動化設(shè)備管理。但同時這種方式也有一定不足，涉及到精密觀測方式及數(shù)據(jù)處理的時效性，得到的數(shù)據(jù)不能實時反饋到管理人員手中，不過通過對特定點位加強監(jiān)控，投入監(jiān)控設(shè)備，加強對管理系統(tǒng)軟件的改進(jìn)相信未來會做到更加實時、準(zhǔn)確、高效。

2.1 三位一體點檢制

所以我們認(rèn)為有必要通過研究建立三位一體的日常點檢制，即研究建立由各個專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備操作技術(shù)人員、維護管理工作人員、設(shè)備維護管理人員共同組成的日常專業(yè)點檢，各個系統(tǒng)專業(yè)點檢技術(shù)人員的定期日常點檢和各個設(shè)備維護管理人員專業(yè)點檢技術(shù)人員共同組成的精密日常點檢，三種不同的技術(shù)層次不同類型的日常點檢工作人員對同一個生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查、維護和檢測診斷的“三位一體點檢制”①各個崗位的日常點檢安全管理是基礎(chǔ)，它們構(gòu)成了安全的生產(chǎn)裝置及廠房安全防護管理體系中的第一道防線。是由各個崗位的操作者、運營管理人員、檢維護人員經(jīng)營者通過直接身體感受及簡單的加工器具對各種設(shè)備零部件進(jìn)行日常的維護和保養(yǎng)，并將所有點檢的結(jié)果通過點檢記錄的方式上報到本地區(qū)域的專門點檢工作者。必須形成一個點檢記錄而且要將以往憑經(jīng)驗靠感覺的抽象監(jiān)測具體化形成一個網(wǎng)絡(luò)記錄，點檢人員可以分為三級專門點檢，對重要的設(shè)備，隱患裝置等進(jìn)行一個重點點檢，對所有負(fù)責(zé)裝置的設(shè)備在工作中的運轉(zhuǎn)狀態(tài)都要進(jìn)行一個整體，全面的監(jiān)控。②有專職點檢，每名點檢員分別負(fù)責(zé)本工作區(qū)域內(nèi)廠房設(shè)備運行狀態(tài)的檢查和故障診斷、定期針對設(shè)備采取傾向性檢查和管理，并定時、定點地進(jìn)行設(shè)備點檢及日常維修。專職點檢人員是安全生產(chǎn)管理體系的中心，是安全生產(chǎn)設(shè)備和廠房安全防護管理體系的第二層安全防線，由具備點檢人員資格的特派專職點檢人員按事前制訂的點檢方案以及點檢路徑示意圖定期針對所屬區(qū)域的安全生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行點檢。③精密設(shè)備點檢,精密設(shè)備點檢工作是前兩位的一次深化和提升，是安全生產(chǎn)技術(shù)裝備及廠房安全防護管理體系的第三道防線，在認(rèn)真做好各個專業(yè)點檢的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地開展和完善精密設(shè)備點檢的工作，這也是設(shè)備點檢工作中不可或缺的一項。精密點檢主要指利用精密儀器或技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行的精準(zhǔn)參數(shù)化的檢測，或者運用自身的診斷技術(shù)來準(zhǔn)確掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，通過對設(shè)備中的各項參數(shù)，如振動、溫升等的物理變化量，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，定量確定了設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀、優(yōu)劣傾向的程度及發(fā)展趨勢，例如，重型裝備廠房基礎(chǔ)沉降觀測和變形監(jiān)測等，以判斷其修復(fù)和調(diào)節(jié)的必要性以及為技術(shù)上的決策工作提供了依據(jù)。

2.2 企業(yè)應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)密的點檢標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)案系統(tǒng)

點檢的標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地規(guī)定了每一次點檢操作的基礎(chǔ)性內(nèi)容,使所有的檢查點都能夠做到定點、定法、定標(biāo)、定期、定人，點檢的標(biāo)準(zhǔn)也就是我們編制點檢計劃的重要依據(jù)。編制的點檢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容主要包括確定檢測部位、項目以及其他內(nèi)容；確定了檢查手段、設(shè)施運行情況的狀態(tài)指標(biāo);確定被檢測結(jié)果的評估基準(zhǔn)；確定點檢周期和點檢分工。在有了一套標(biāo)準(zhǔn)和完整的點檢制度之后就應(yīng)該建立起相應(yīng)的事故處理預(yù)案系統(tǒng)，各個作業(yè)區(qū)必須針對關(guān)鍵廠房設(shè)備和重要的生產(chǎn)設(shè)施、易出現(xiàn)事故、失靈等重大安全問題而構(gòu)筑起來的應(yīng)急處理預(yù)案，務(wù)必能夠做到其內(nèi)容具體，可操作性較強。安全事故應(yīng)急預(yù)案需要嚴(yán)格落實至每位點檢員中，并在每月的安全例會上認(rèn)真組織學(xué)習(xí)。

2.3 建立設(shè)備和廠房歷史的檔案管理

設(shè)備的檔案管理工作也是設(shè)備管理中一個重要組成部分，每臺設(shè)備各個重要的廠房等均配置了一個完善的檔案，其中這個檔案的全面性和準(zhǔn)確程度都應(yīng)當(dāng)精確至少達(dá)到每次檢查時間和記錄。歷史檔案務(wù)必實現(xiàn)電子信息化，設(shè)備臺帳中的各種通用設(shè)施和設(shè)備的卡片，它們應(yīng)該被認(rèn)為是每一臺設(shè)備的完整檔案，包含了設(shè)備的明細(xì)、各種設(shè)施的運營狀況、各種設(shè)施的維護和檢修工作情況、各種設(shè)施的備件置換工作情況以及各種附屬設(shè)施的正常運行工作情況，能夠很好地實現(xiàn)針對每臺設(shè)施的檔案信息化。電子信息化的檔案也要具體安置到每一個設(shè)備和監(jiān)測點，設(shè)置專門的二維碼，借助廠區(qū)的網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋每次管理人員點檢時直接掃描二維碼，即可顯示設(shè)備或者監(jiān)測點的所有信息，并且可以根據(jù)權(quán)限設(shè)定進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的編輯和增補信息，實時動態(tài)更新信息檔案。并且具化到一點一對應(yīng)的情況下也方便獲取原始監(jiān)測資料和維護維修保養(yǎng)，大大提高設(shè)備管理的效率。

2.4 建立設(shè)備點檢管理評價體系

完整的設(shè)備點檢體系需要評價激勵機制保駕護航，因此有必要建立一套設(shè)備點檢管理評價體系，通過數(shù)據(jù)量化進(jìn)行分析和評價體系運行的效果，做到結(jié)果科學(xué)、公平、公正合理。對不同崗位的人員進(jìn)行不同維度的評價，對結(jié)果和過程同時進(jìn)行管控，保證目標(biāo)結(jié)果的順利實現(xiàn)。對設(shè)備管理人員的評價需要從結(jié)果進(jìn)行評價，可以從全廠的設(shè)備完好率、維修費用、設(shè)備故障間隔時間和設(shè)備故障頻率等維度進(jìn)行評價，從設(shè)備管理結(jié)果上進(jìn)行管控，評價設(shè)備管理的水平。對不同層次人員的評價主要從過程和結(jié)果兩個方面進(jìn)行評價，高級管理人員需要強調(diào)結(jié)果的評價，中級管理人員需要強調(diào)過程和結(jié)果并行，初級管理人員主要是在過程管控上。對點檢日常操作人員主要是對其執(zhí)行過程的評價，如是否按照企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行日常的點檢工作。需要不同層級的人員監(jiān)督檢查執(zhí)行情況，把日常執(zhí)行情況、日常點檢結(jié)果和月度績效進(jìn)行掛鉤，設(shè)備年度匯總數(shù)據(jù)可以為年度評優(yōu)評級、升職加薪等年度績效提供參考數(shù)據(jù)，確保點檢管理體系落地執(zhí)行到位。

設(shè)備管理體系要運行通暢，需要一定量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為支撐，進(jìn)行客觀統(tǒng)計分析和評價，而且這些數(shù)據(jù)要真實可靠，這樣執(zhí)行數(shù)據(jù)分析出來的結(jié)果才有意義和價值，才能在執(zhí)行過程中有效地進(jìn)行糾偏。因此也需要設(shè)備管理信息化平臺來提升設(shè)備管理的效率，這也是目前智能制造的一部分。企業(yè)數(shù)據(jù)的透明化，同時也體現(xiàn)了公平化，因為所有數(shù)據(jù)都是由信息化系統(tǒng)自動生成的，都是由上下鏈記錄產(chǎn)生的。有了系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，也能夠更準(zhǔn)確和全面地對設(shè)備管理進(jìn)行分析和評價。

2.5 設(shè)備點檢團隊建設(shè)

完整的設(shè)備管理體系涉及到多專業(yè)多工種人員，如機電、通訊、測繪等專業(yè)同時還包括設(shè)備故障分析、準(zhǔn)備備件等內(nèi)容，尤其運行到一定程度時，需要不同層次的人員共同完成。例如，對于點檢日常操作人員來說，需要加強他們對設(shè)備的管理認(rèn)識以及日常維護技能，養(yǎng)成日常操作習(xí)慣。要加強對點檢人員進(jìn)行技能和方法的培訓(xùn)，保證落實到每一步。維護管理人員的響應(yīng)和技術(shù)會直接決定管理體系運行的效果，也要加強對維護人員進(jìn)行管理和技術(shù)培訓(xùn)，提升不同崗位人員的專業(yè)水平。在制定保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、點檢標(biāo)準(zhǔn)和檢修標(biāo)準(zhǔn)時，讓各專業(yè)人員共同參與，通過制定這些標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)人員可以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和了解設(shè)備結(jié)構(gòu)和性能，提升對設(shè)備的認(rèn)識度和熟悉度。通過對這些標(biāo)準(zhǔn)的多維度討論和分析，人員能更好地掌握設(shè)備的重要部件和關(guān)鍵技術(shù)，提升標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，提升工作效率。

3 結(jié)語

變形監(jiān)測作為設(shè)備點檢過程中重要一環(huán)，精密水準(zhǔn)沉降觀測和三維激光掃描技術(shù)其科學(xué)精密的操作規(guī)程,完備詳實的數(shù)據(jù)供給，專業(yè)縝密的分析對比值得給我們更深入地思考，尤其是在已有成果基礎(chǔ)上，開辟新渠道和新空間，推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與設(shè)備管理融合運用。