物联网的工程设备管理系统的开发运用

2022-09-21 16:43:30 来源:写作指导

[摘要]工程设备多为标准件构成,在标志和感知的粒度建立上有先天的优势,便于实现物联网化信息管理。针对传统工程设备管理系统存在的不足之处,本文提出开发一种与设备及其配件、辅料真实形态高度一致的、实时的、动态的物资管理系统,阐述了其设计原则、功能建设、开发管理等,通过应用不断完善该系统,以期为设备管理、调度乃至成本核算、绩效考核提供翔实的管理数据支撑。

[关键词]物联网;工程设备;设备管理;系统;开发大型

工程机械行业是典型的传统行业。随着建筑施工技术的发展,专业分工越来越细,大型机械的设备管理和施工任务逐步由专业租赁企业承担。而这些企业的设备状况和施工管理水平往往参差不齐,这对工程总承包企业的管理能力提出了更高的要求。尤其是对大型工程机械的需求越来越大,设备管理难度也越来越大。

1传统设备管理系统的现状

利用现代科技研发适应这种变化的管理系统,规范和加强大型工程机械的管理,尤其是作业现场的管理,提高安全保障和作业效率,具有十分重要的意义。设备租赁行业是资产密集型行业,从某种意义上说,设备租赁公司的主要经营任务就是对设备资产进行管理和经营。提高资产管理水平,依靠新技术、新方法及时、准确地掌握资产状况,并通过优化资源配置提高资产产出率,提升公司的整体经营效益是设备租赁行业的发展方向。然而,与飞速发展的市场现状和公司资产规模比起来,传统设备管理系统却显得有些力不从心,主要体现在:

1)管理粗放

现有系统仅能对设备台账进行简单管理,没有对设备、配件、辅料进行动态监管,难以从采购、使用、维护、报废等环节对资产进行全生命周期管理。

2)信息采集全部为人工手段

现有系统的数据录入全部依靠手工录入,容易出错,动态性严重不足,实时性无法保障。3)难以有效提供管理数据支撑现有系统的先天不足难以及时提供管理数据,如实时的设备、配件、辅料的区域分布数据,设备产出率数据等,在现有系统的基础上完成一次设备清查,也需要较长的时间。

2新型设备管理系统的设计原则

2.1在生产管理中重新定位

传统信息系统定位为管理人员的辅助记忆系统,是一个事后登记系统。新系统定位为实时生产系统,是管理和生产的重要环节,信息系统记录的是生产、管理行为产生的过程数据,通过对过程数据全面、实时、翔实的记录达到对设备、配件、辅料的全生命周期管理。

2.2更新信息录入方式

传统信息系统主要依靠人工录入数据。新系统充分运用物联网技术,最大限度地减少人工干预,确保数据来源真实可靠。在利用电子标签技术对设备、配件、辅料进行全面标志的基础上,信息采集将主要依靠电子设备自动识别,自动接入服务器端。 

2.3成为管理和生产决策的核心支撑

通过上述基础数据夯实,新系统加大对数据分析和挖掘的力度,采用多种技术手段提高系统对管理决策支持的能力,使设备管理系统在资源调配、绩效考核、计划规划等经营活动中发挥决策的核心支撑作用。

3新型设备管理系统的开发

物联网从标志、感知、接入和应用4个环节入手,对传统信息系统进行改造,变“信息录入”为“自动采集”,从源头上保证了数据来源的真实性和可靠性,将信息化数据和设备真实形态两者紧密地贴合在一起,使信息系统在真实性和实时性上得到实质性的提升。RFID无线射频识别技术是物联网技术的基石,基于RFID技术,为每个设备或资产赋予独一无二的电子身份标签,可以实现万物互联。塔式起重机设备由标准件构成,在标志和感知的粒度建立上有先天的优势,是实现物联网化信息管理的优势项目,也是优先发展方向。本课题试图基于物联网和RFID技术进行研发,实现一种与设备及其配件、辅料真实形态绝对一致的、实时的、动态的物资管理系统,为公司的设备管理、调度乃至成本核算、绩效考核提供详实的管理数据支撑。新型设备管理系统开发的主要任务如下。1)充分梳理设备租赁企业的管理、生产流程,结合实际情况完成设备租赁企业设备管理系统的详细需求设计。2)充分研究系统涉及的设备、配件和辅料,确定电子标签的基本设计,完成编码方案设计,同时确定采集设备的基本设计要求。3)完成设备管理系统物联网的标志、识别、接入和应用方案设计。4)研究合适的数据挖掘、分析方案,使系统能够提供管理决策过程中需要的全部支撑数据。5)实现设备信息系统的程序编码和代码测试。6)完成系统的中试和最终上线运行。

4新型设备管理系统的主要功能

4.1设备管理

1)设备使用计划本功能由项目部对设备使用计划进行登记,设备使用计划关键信息包括计划制定人、制定时间、计划采购设备信息、采购方式等。2)供应商管理本功能对设备供应商进行登记,包括供应商资质和主要设备资产登记。3)设备证件管理本功能对供应商的设备证件进行登记,设备证件信息包括证件类型、取证时间等信息。证件类型信息包括证件名称、颁发单位、年检周期等。4)出场和入场新工程需要使用机械设备,或者现场需要更多的设备配件(升节作业、附着作业)时,生产调度生成设备入场通知单。对工程需要使用的设备、配件、辅料进行规划和安排。供应商收到入场通知单后,将设备或配件运抵现场,项目部使用手持式RFID读写器对出库的设备配件、辅料进行扫描,确认无误后在PC客户端上打印设备接收单,确认收到设备。现场作业完毕,生成出场通知单。供应商拆除设备,项目部设备管理人员持手持式RFID读写器读取出场设备,确认设备出场,流程如图1所示。

4.2设备维护

1)日常维护

供应商进行日常维护时通过本系统录入维护记录。其中设备和配件ID通过手持式RFID读写器录入,维护效果上传照片作为附件。2)设备维修设备维修流程的发起分两种情况:一种是现场管理人员、安全检查人员发现设备故障,通过现场终端或其他客户端填写维修申请;另一种情况是设备管理人员发现设备出现故障,需要维修,发起维修流程。3)设备改造设备的性能下降,或者设备不能满足作业生产的需要,通过改造能够提高设备性能时,可以启动设备改造流程申请。设备改造申请可以由现场管理人员和设备管理人员、技术管理人员、安全管理人员发起。上述人员填写技术改造任务单,包括设备名称、设备编号、改造原因、改造技术方案描述等。可以上传附件详细描述技术方案。改造完成后,作业负责人向平台提交改造作业信息,包括改造完成时间、改造效果等信息,可以上传图片、文档等信息详细介绍相关情况。

4.3设备台账

1)设备总账设备总台账是各种分类账的汇总,综合反映各项目部的机械设备的价值、使用、维护、维修等情况。2)设备分布台账设备分布台账反应台账周期内集团各个工地的机械设备分布情况,便于企业管理人员从宏观上把握设备分布结果,对企业后续生产进行规划。3)设备维护台账设备维护台账反映台账周期内设备的维护、维修、改造情况。通过设备维护台账,管理人员能够掌握设备的性能现状。4)设备使用台账设备使用台账反映台账周期内设备的使用情况,数据来源于现场作业产生的记录。通过设备使用台账,管理人员能够掌握设备对企业生产和效益的贡献情况。

4.4作业管理

1)安装作业现场一切准备就绪,提交安装任务单,安装操作人员按调度命令到达现场,完成安装工作,在平台录入安装作业情况。2)升节作业升节作业人员按调度命令到达现场,完成升节工作,在平台录入升节作业情况。3)附着作业附着作业人员按调度命令到达现场,完成附着工作,在平台录入升节作业情况。4)改变倍率作业改变倍率作业人员按调度命令到达现场,完成改变倍率工作,在平台录入改变倍率作业情况。5)维修作业维修人员按调度命令到达现场,完成维修工作,在平台录入维修作业情况。6)拆除作业现场作业结束,拆除操作人员按调度命令到达现场,完成拆塔工作,在平台录入拆除作业情况。

5系统开发中的软件工程问题

本项目包括软件和嵌入式开发两部分。在软件工程上,采用螺旋模型,即在总体设计的基础上,坚持从核心功能开发,逐步覆盖全部需求的方式。在工程组织上,从文档和测试两个方面进行质量控制,确保开发效果。课题开发组织包括技术委员会、技术总监和项目部。技术委员会的主要职责是确认需求和概要设计。技术总监是系统开发的技术负责人,对开发过程和质量全面负责。项目经理负责开发过程的日常管理,包括工作量考核、质量测评和文档管理。

5.1文档管理

软件的开发文档包括需求说明书、概要设计文档、详细设计文档、开发进度规划、源代码。要求每个环节必须提供详细的文档,并通过先进的文档版本管理工具Svn进行管理和控制。

5.2每日集成

在开发进入代码编写阶段时,为了控制软件的进度,项目成立BuildingDaily(每日集成)小组,负责每天集成开发小组的代码,到内网上,供测试组测试。

5.3开发质量控制

软件的开发质量控制包括测试驱动开发、集成测试、典型使用3个环节。

5.3.1测试驱动开发

测试驱动开发是指在开发的所有环节首先考虑可测试问题。只有能测试的模块,才是可靠的模块。在需求整理阶段,在整理用户需求用例的同时,整理测试用例。在设计阶段,要求每个模块必须有对应的测试模块设计。在代码编写阶段,要求程序员必须首先编写测试代码,再编写软件功能代码。功能代码完成后,必须运行测试代码验证无误后才能提交小组合并。

5.3.2集成测试

进入BuildingDaily阶段后,集成测试每天进行。集成测试组成员熟悉需求和客户情况,能够站在客户的角度审视产品质量。集成测试质量的好坏,决定了将来客户服务工作量的大小。

5.3.3典型使用

产品完成集成测试后,在进入大规模全面部署之前,还要组织典型用户小范围使用系统。典型使用环节除了继续测试软件质量外,主要验证用户体验设计是否合理、产品在大规模并发条件下能否适应等指标。典型使用结束后,使用客户将应开发组之邀对典型使用效果出具典型使用评估报告,对典型使用的情况进行评估。对该报告提出的整改意见加以完善,必要的话可以组织需求变更和新的集成测试。完全通过后,产品才能进入大规模部署阶段。

6结语

传统的设备管理系统完成了设备信息的计算机管理,实现了对设备基本信息录入、查询、统计等自动化管理,一定程度上减轻了管理者的劳动强度,提高了设备信息管理的便捷性、及时性和准确性。但其信息采集主要采用人工录入方式,存在时间滞后和数据准确性难以核实的先天缺陷,形成了信息化数据与设备的真实形态割裂开来的不利局面。物联网从标志、感知、接入和应用四个环节入手,对传统信息系统进行改造,变“信息录入”为“自动采集”,从源头上保证了数据来源的真实性和可靠性,使信息系统在真实性和实时性上得到实质性的提升。基于物联网技术的新型设备管理系统从核心模块开始研发,边研发边投入使用,使得系统不断完善,最终达到设计目标。选定的目标客户,已使用该系统近一年时间与传统的设备管理系统相比,新系统与实际工作更贴近,更能反映设备的实际状态,提高了工作效率,许多一手资料为决策提供了必要的依据。当然,新系统还有许多需要完善和优化的地方,我们将在使用过程中不断升级,最终打造一个适用于现代租赁企业的完善实用的设备管理系统。

作者:刘耀飞 周庆辉 李志香 单位:北京建筑大学 国家开放大学