軌道交通企業智能管控中心項目 ——基于大數據分析的預測性維護
上海隧道股份有限公司作為一家重資產企業，一直以來備受資產流失的困擾。這其中就包括機械設備管理、材料管理、方案與工法管理等不足，造成的重型資產——盾構機損壞、損耗嚴重，以及人員傷亡，并由此引發項目滯后等。寄云科技為該工程公司提供了“建設盾構法施工管控平臺的解決方案”，基于寄云NeuSeer工業互聯網平臺開展的設備故障診斷及遠程運維場景應用，將工業設備與先進的信息技術緊密結合，為客戶提供數據采集、傳輸、存儲和可視化展示，以及異常檢測、盾位追蹤等服務。通過預測性維修、統一管理等方法有效的降低盾構機的維修與故障帶來的高額成本，并解決了其他管理方面的不足。
一、項目概況
寄云科技為該軌道交通企業提供了“軌道交通企業智能管控中心解決方案”，通過預測性維修、統一管理等方法有效的降低盾構機的維修與故障帶來的高額成本，并解決了其他管理方面的不足。
1. 項目背景
目前，該軌道交通企業每年承建的隧道數量在100個以上，同時推進的隧道數量不少于40個。隨著工程量的增加，管理難度越來越大。加之井下施工人員素質、水平良莠不齊，管理人員無法及時掌控井下情況，野蠻施工、偷工減料時有發生，很多設備在出井后才發現嚴重損壞。同時不規范施工帶來的事故也越來越多，在近10多年來，盾構作業已經發生多次嚴重事故，輕則滯后項目進度，重則造成多人傷亡，致使國家資產流失。
該軌道交通企業已經明顯感覺在機械設備管理、材料管理、方案與工法管理、勞務管理等方面力不從心，尤其盾構機這種重型資產的實時監控和維保，更是燃眉之急。據了解，國產直徑6m的盾構機，造價3000萬 – 5000萬人民幣；相近規格的進口設備日系要3500萬左右，德系接近4000萬。因挖掘過程中操作不當、監控不到位導致主軸斷裂的維修等待時間超過一年，直接經濟損失超千萬。
為此，該軌道交通企業計劃構建智能管控中心項目，以實現對工程精確設計和模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯協同、安全監控、智能化生產等項目信息化生態圈，實現工程可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平。經初步調研，該軌道交通企業發現項目涉及的數據量級是龐大的，歷史數據顯示，盾構機每掘進100環就產生400+萬數據，平均每條線路需要掘進1500-2000環，該軌道交通企業年均挖掘100-200條線路，即每年該軌道交通企業僅盾構機數據就已經達到了十億級別！傳統IT很難勝任，大數據無疑是其不二選擇。經過層層篩選、嚴格把控，該軌道交通企業最終選擇了寄云科技提供的解決方案。
2. 項目簡介
為了更好協助該軌道交通企業能夠：
1）掌控施工情況，指導施工；
2）管理施工設備；
3）提高施工安全，
寄云科技向該軌道交通企業提出建設盾構法施工管控平臺的解決方案，主要內容有：
構建以盾構為中心的產品質量生命周期管理平臺
根據制造產品的特點、制造質量控制和管理的內容，構造產品的全質量管理系統體系結構。該體系結構以產品質量過程管理為框架，在產品生命周期內有效地進行各種活動，實現對產品質量的統一管理，并方便的提供給用戶和應用系統使用。
構建盾構法隧道施工相關數據模型
全面分析該軌道交通企業的業務定義、規則和數據，經過抽象、歸納和集成，對數據進行集中、清理、補錄和整合，構建基礎設施建設行業數據模型，實現該軌道交通企業企業資源共享和統一的業務視圖，支持各部門管理和業務發展的分析型應用。
支持其他應用系統建設
建設企業分析視圖（盾構、盾構法施工分析主體統一視圖）。逐步建設匯總數據層等數據平臺系統基礎功能，支持統計報表和分析型客戶關系管理系統數據集市的要求和其他應用系統的構建。
建設領導駕駛艙
建設領導駕駛艙服務功能，為企業管理和決策層提供及時、精準的經營信息。實現對企業關鍵業務指標的統一管理，能夠在“第一時間”統一、自動地產生所有指標，支持時間、機構等多維分析，支持歷史趨勢分析。
逐步修訂盾構機關鍵部件的預測性維修目標
盾構關鍵部件維修費用昂貴，通過對關鍵部件傳感器的數據進行收集，結合維修保養等數據進行預測性維修，為該軌道交通企業在設備維護保養上大幅節約成本、降低故障發生率，提高生產效率。
3. 項目目標
該軌道交通企業計劃構建智能管控中心項目，旨在實現工程精確設計和模擬，圍繞施工過程管理，建立互聯協同、安全監控、智能化生產等項目信息化生態圈，實現工程可視化智能管理，提高工程管理信息化水平。
二、項目實施概況
1. 項目總體架構和主要內容
（1）項目頂層設計架構
從技術架構方面，寄云為該軌道交通企業量身制定的盾構法施工管控平臺解決方案，向上對接企業用戶管理、角色管理、門戶管理、統計報表和商業智能等客戶應用，向下接入傳感器、故障信號，將所有數據整合、存入數據庫內，進行數據分析的可視化展現，業務端用戶則可以得到基于大數據平臺的統計分析和實現盾構機預測性維修與健康管理，數據分析的結果反饋業務流程中，進而健全全生命周期系統。具體架構圖如下所示：
軌道交通企業智能管控中心項目架構圖
（2）項目總體架構流程
1. 數據獲取、匯總
平臺的數據入口，收集、匯總數據到數據庫中，包括施工現場通過公有云上傳的傳感器數據和施工現場情況數據，重型設備的外部維修數據，以及土壤、地形、溫度等環境數據，移動App等應用端的業務數據；
2. 數據分析可視化
結合專業的行業經驗，提取數據庫內關鍵數據信息，將數據進行可視化展示在應用中，包括指揮中心大屏、移動App、各種報表類應用端，便于各層級相關人員查詢和遠程監控工程和業務的實時進展和狀態；
3. 盾構機預測性維修
利用寄云大數據平臺，基于行業經驗，建立分析模型，對龐大的數據流進行統計分析，實現了故障分析和健康趨勢監控，找到了在施工過程中重型設備出現故障的根本原因；再經過長時間的積累，結合日常維護信息，最終實現盾構機的預測維修與健康管理（PHM）；
4. 實現應用間的數據共享
寄云大數據平臺通過數據接口，將業務系統數據分析結果進行反饋，作用于全生命周期管理等業務系統，實現應用間的數據共享，指導業務改進，提升整體業務流程的效率。
（3）盾構法施工管控平臺總體規劃
對重型設備的維護和使用方面，從執行層面盾構法施工管控平臺總體分為四個階段：
第一階段：實驗、探索階段
? 業務調研，了解數據情況及可用性；
? 數據準備及清洗；
? 對數據進行探索；
? 建立分析模型；
? 導入關鍵部件維修數據、庫存備件數據
第二階段：提高、優化階段
? 關鍵參數曲線的自動生成；
? 模型評估，優化、調整；
? 考慮加入外部環境數據，如土壤信息，地形，溫度等及其他影響因素；
第三階段：嘗試進行預測性維修
? 關鍵部件狀態分析
? 預診斷
第四階段：推廣階段
? 自動化
? 對其他型號盾構機的分析
? 決策優化
三、下一步實施計劃
在已經實現主要設備的維修監控和未來逐步實現智能管控平臺項目的功能，并且將進一步融合業務端的數據流，完成生產和業務的整合，企業資源和情況的共享，為管理和決策層提供更加全面的經營和生產信息分析結果，為幫助企業轉型為數字化企業，實現IT和OT的進一步融合，提升企業生產和運營效率，提升競爭力。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
寄云盾構法施工管控平臺解決方案主要實現了以下價值：
（1）根據制造產品的特點、制造質量控制等構建以盾構為中心的產品質量生命周期管理平臺；
（2）通過全面分析該軌道交通企業的業務定義、數據等，對數據進行集中清理，從而構建盾構法隧道施工相關數據模型，實現企業資源統一共享和業務發展；
（3）逐步建設數據層等數據平臺系統基礎功能，支持系統數據集市的要求和其他應用系統的建設；
（4）建設領導駕駛艙服務功能，為管理和決策層提供及時、精準的經營信息；
（5）通過對關鍵部件傳感器的數據進行收集，結合維修保養等數據，逐步實現修訂盾構機關鍵部件的預測性維修目標為該軌道交通企業能在設備維護保養上大幅節約成本、提高生產效率。
2. 實施效果
1、更好的了解實時施工情況
對各工程的施工進度、生產作業狀態進行有效的監控，為合理安排施工作業計劃提供決策支持。
2、了解施工設備的健康狀態
創建有效的異常檢測模型，實現對關鍵推進部件的健康度進行實時的監控和報警，為預測性維修提供決策支持，降低計劃外停機檢修時間，提升盾構設備的生產效率，有效的減少關鍵部件的意外故障。
3、降低盾構機的維修與故障帶來的高額成本
借由預測性維修決策的支持，有效地提高了盾構機械設備維修的周期，減少了維修次數。另一方面，提升盾構設備的生產效率的同時，也大幅降低了因盾構設備故障所帶來工期延誤的高額成本。
寄云科技解決方案切實解決了該企業面臨的問題，并且考慮到了未來的業務和數據的發展情況，總體來說，通過盾構法施工管控平臺客戶可以更好的了解實時施工情況，便于安排后續施工作業計劃，同時通過預測性維修可直觀了解到施工設備的健康狀態，有效的減少關鍵部件的意外故障，進而切實有效提高了盾構機械設備維修的周期，并提升了盾構設備的生產效率，大大降低盾構機的維修與故障帶來的高額成本。
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數據、觀點、建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內容的知識產權歸工業互聯網產業聯盟所有（注明是引自其他方的內容除外），并受法律保護。如需轉載，需聯系本聯盟并獲得授權許可。未經授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內容以發布、轉載、匯編、轉讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內容通過網絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內相關描述及相關數據圖表。違反上述聲明者，本聯盟將追究其相關法律責任。
AII微信公眾號
AII頭條號