“物聯(lián)網(wǎng)+關(guān)鍵環(huán)節(jié)”下混凝土企業(yè)生產(chǎn)管控的構(gòu)建

張凡枝

(長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

0 前 言

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和建筑行業(yè)的發(fā)展，商品混凝土市場(chǎng)總需求量不斷擴(kuò)大。截至2018年，全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)商品混凝土 產(chǎn)量達(dá)17.96億m3，同比增長(zhǎng)12.41%[1]。但隨著國(guó)家相關(guān)政策的實(shí)施和市場(chǎng)發(fā)展的基本規(guī)律，混凝土行業(yè)面臨著產(chǎn)能過(guò)剩、市場(chǎng)飽和及環(huán)保力度加大等壓力，同時(shí)一系列復(fù)雜的問(wèn)題也隨之顯現(xiàn)出來(lái)，其中限制企業(yè)發(fā)展的一個(gè)首要原因是，商品混凝土生產(chǎn)技術(shù)含量還不夠高，新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的開(kāi)發(fā)運(yùn)用步伐還不夠快，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)比較嚴(yán)重；另一方面，混凝土趨向于專業(yè)化、商品化、集約化的同時(shí)，相應(yīng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理無(wú)法跟上，導(dǎo)致新技術(shù)和新產(chǎn)品的利用率比較低。

在保證質(zhì)量和創(chuàng)造利潤(rùn)的雙重壓力下，混凝土企業(yè)從質(zhì)量可控、規(guī)范、安全、有序管理的核心出發(fā)，將企業(yè)中的各部門人員管理、原材料收取以及機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)結(jié)合，通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、攝像頭、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，在互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行最終的信息交換、資源共享、以及數(shù)字化通信，實(shí)現(xiàn)物與物、人與人、物與人的互聯(lián)互通，包括智能化識(shí)別系統(tǒng)、跟蹤定位系統(tǒng)、操作管理與視頻監(jiān)控系統(tǒng)等[2]。

1 混凝土生產(chǎn)管控關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1.1 原材料入場(chǎng)控制

原材料的入場(chǎng)控制是企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)量控制和核心技術(shù)管理，包括原材料收取、原材料檢驗(yàn)、混凝土配合比設(shè)計(jì)、拌合物性能檢驗(yàn)以及后續(xù)的其他關(guān)鍵性能檢驗(yàn)?；炷猎牧?石、砂、水泥、摻合料、水和外加劑)的質(zhì)量從根本上決定了混凝土的質(zhì)量。進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量具有不穩(wěn)定性，磅房必須進(jìn)行初步檢驗(yàn)，試驗(yàn)室再進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。石子級(jí)配較差、粒徑不均勻、針片狀含量過(guò)高和壓碎值過(guò)高，都不符合規(guī)范；水泥的強(qiáng)度和體積安定性是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素，水泥的強(qiáng)度變化會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度發(fā)生改變，體積安定性差，會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)膨脹性裂縫[3]，提高了質(zhì)量控制的難度，同一施工部位混凝土采用不同廠家水泥進(jìn)行配制，容易引起混凝土收縮不均導(dǎo)致質(zhì)量缺陷；砂的質(zhì)量主要取決于細(xì)度模數(shù)和含泥量，砂子細(xì)度模數(shù)低于1.6或含泥量過(guò)大，混凝土?xí)霈F(xiàn)干縮裂縫，影響強(qiáng)度、抗凍性、和耐久性等；粉煤灰等摻合料的細(xì)度、密度、顆粒形貌、需水量比、活性及燒失量決定了混凝土的和易性和硬化后的密實(shí)性、強(qiáng)度等能否達(dá)標(biāo)；拌和用水一般采用飲用水, 若采用非飲用水源應(yīng)事先或定期檢驗(yàn)其是否符合規(guī)定[4]；減水劑等外加劑的減水率和凈漿流動(dòng)度不符合規(guī)定，同樣會(huì)引起混凝土的和易性和強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)室需要合理調(diào)整并優(yōu)化配合比，在保證混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度、和易性、穩(wěn)定性的同時(shí)降低企業(yè)成本。做好這些生產(chǎn)前的技術(shù)準(zhǔn)備是企業(yè)對(duì)混凝土質(zhì)量的首要控制，從源頭上預(yù)防和阻止了質(zhì)量事故的發(fā)生。

1.2 生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制

生產(chǎn)環(huán)節(jié)將調(diào)度、攪拌機(jī)操作、質(zhì)檢等同時(shí)聯(lián)動(dòng)，一個(gè)步驟出錯(cuò)，可能導(dǎo)致全部崩盤。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分員工的操作效率不夠高，操作不規(guī)范，失誤率高，造成了混凝土的質(zhì)量不穩(wěn)定，增加了生產(chǎn)管理控制的難度。有必要加強(qiáng)相應(yīng)崗位員工的綜合素質(zhì)和質(zhì)量管理意識(shí)，從源頭上進(jìn)行事前主動(dòng)控制，提高企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。攪拌樓機(jī)械設(shè)備眾多，部分機(jī)械設(shè)備存在年久失修、精度不高、故障率偏高、系統(tǒng)未及時(shí)升級(jí)、版本落后影響系統(tǒng)運(yùn)行的情況。如果不定期檢修、及時(shí)補(bǔ)救，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，將不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。另外，傳統(tǒng)的生產(chǎn)手段偏向于手動(dòng)化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可追溯性及生產(chǎn)效率等無(wú)法得到保證,企業(yè)有必要采取相應(yīng)手段實(shí)現(xiàn)手動(dòng)化向智能化的轉(zhuǎn)型。

1.3 運(yùn)輸環(huán)節(jié)的控制

基于交通壓力日趨嚴(yán)重和施工工地路況復(fù)雜，工程車導(dǎo)致的重大交通事故屢有發(fā)生，主要原因在于超載、超速，危害交通安全的同時(shí)也給混凝土企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響。為此，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)規(guī)范工程車的運(yùn)輸，避免工程車超載、超速，以保證行車安全，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)混凝土企業(yè)工程車的監(jiān)管力度，最終改變傳統(tǒng)的管理方式[5]。

2 “物聯(lián)網(wǎng)+關(guān)鍵環(huán)節(jié)”生產(chǎn)管控系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 原材料入場(chǎng)控制系統(tǒng)

1)磅房自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)：通過(guò)無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)自動(dòng)識(shí)別入場(chǎng)運(yùn)輸車輛的車號(hào)、原材料類別和型號(hào)、廠家等信息，保證物料的可追溯性。

2)自動(dòng)取樣系統(tǒng)：系統(tǒng)按照提前設(shè)定的規(guī)則對(duì)入場(chǎng)原材料進(jìn)行隨機(jī)抽樣、留樣，具有隨機(jī)性，避免了傳統(tǒng)人工取樣出現(xiàn)的漏取、少取等情況。

3)罐裝原材料自動(dòng)校稱系統(tǒng)：針對(duì)罐裝原材料，安裝了自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，比傳統(tǒng)的敲擊罐體判斷質(zhì)量的方式更準(zhǔn)確。

4)防打錯(cuò)系統(tǒng)：粉狀原材料入罐前，在吹灰口刷卡識(shí)別，確保內(nèi)外原材料一致后，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟鎖閉裝置，材料入罐[6]。

2.2 生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制

1)ERP智能管理系統(tǒng)：B/S架構(gòu)下的ERP利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)在銷售、調(diào)度、實(shí)驗(yàn)室、統(tǒng)計(jì)、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)、原材料入庫(kù)等多方面實(shí)現(xiàn)集中管控、互聯(lián)互通。

銷售部門在與客戶簽訂合同之后，通過(guò)ERP錄入客戶信息和生產(chǎn)合同信息，調(diào)度在ERP系統(tǒng)中根據(jù)合同信息制定生產(chǎn)任務(wù)單，發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室制定配合比通知單，提交攪拌樓后，攪拌機(jī)操作員再根據(jù)配合比、方量、等級(jí)等信息完成生產(chǎn)任務(wù)，再通過(guò)ERP系統(tǒng)把發(fā)貨單發(fā)送給調(diào)度，調(diào)度聯(lián)系司機(jī)發(fā)貨。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,合理安排運(yùn)輸車輛，根據(jù)車輛何時(shí)到站控制離站時(shí)間, 保證混凝土能夠連續(xù)供應(yīng)。統(tǒng)計(jì)部門在本系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行資金結(jié)算管理、原材料消耗統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)月度統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)。磅房同樣與ERP系統(tǒng)連接，對(duì)每車進(jìn)站的材料重量、來(lái)源、車數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，做成報(bào)表，數(shù)據(jù)信息直接傳輸?shù)缴a(chǎn)、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。財(cái)務(wù)部門對(duì)材料消耗和資金結(jié)算在ERP系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析做成報(bào)表，總經(jīng)理通過(guò)系統(tǒng)全方面查詢監(jiān)督。

2)混凝土生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)：混凝土生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括對(duì)生產(chǎn)的控制和對(duì)數(shù)據(jù)的管理兩個(gè)方面[7]。生產(chǎn)的控制功能又分為混凝土的監(jiān)測(cè)控制功能和操作控制功能，將這兩者結(jié)合起來(lái)，提高了系統(tǒng)的靈活性、實(shí)操性和穩(wěn)定性。監(jiān)測(cè)控制通過(guò)信號(hào)變化反映自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常，及時(shí)找到故障發(fā)生點(diǎn)，采取緊急措施補(bǔ)救。

操作控制圍繞混凝土生產(chǎn)的六種原料展開(kāi)，根據(jù)不同的控制級(jí)別，可以分為全自動(dòng)系統(tǒng)控制、分系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制和設(shè)備單動(dòng)三級(jí)控制(7)：①全自動(dòng)控制：接收來(lái)自ERP的生產(chǎn)指令，上料、配料、卸料、攪拌和出料等機(jī)械化操作可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，操作員只需控制攪拌機(jī)啟停按鈕和下料閥的開(kāi)閉[8]，系統(tǒng)根據(jù)輸入的生產(chǎn)量及操作情況智能分析，實(shí)時(shí)調(diào)整每盤用量；監(jiān)測(cè)拌和水和水泥倉(cāng)溫度，防止溫度過(guò)高；觀察電流曲線判斷混凝土攪拌狀態(tài)，保證混凝土出料時(shí)均勻；通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)卸料口混凝土塌落度的合理性，操作員通過(guò)系統(tǒng)加水減水劑保證混凝土質(zhì)量；②分系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制：操作員使用分系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制時(shí)，各個(gè)分系統(tǒng)單獨(dú)發(fā)揮作用，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在當(dāng)某分系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)計(jì)量顯示儀表可以繼續(xù)生產(chǎn)；當(dāng)出現(xiàn)余料堵塞的情況時(shí)，通過(guò)分系統(tǒng)稱量攪拌達(dá)到不停產(chǎn)不浪費(fèi)的目的；③設(shè)備單動(dòng)三級(jí)控制：以實(shí)現(xiàn)在特殊狀況下實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)功能為目的，控制的范圍主要指六種混凝土原材料分系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)、電磁閥、電動(dòng)閥和泵等各種閥門。

數(shù)據(jù)管理功能具體可以分為生產(chǎn)計(jì)劃輸入、生產(chǎn)任務(wù)選擇、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視、產(chǎn)量報(bào)告四個(gè)部分[8]。為自動(dòng)化系統(tǒng)中的生產(chǎn)控制過(guò)程提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

3)可視化數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)：數(shù)字監(jiān)控技術(shù)主要利用高清360°無(wú)死角攝像頭、拾音器等感知設(shè)備采集信息，這些設(shè)備分布在混凝土企業(yè)的各個(gè)地點(diǎn)，對(duì)混凝土的生產(chǎn)過(guò)程、關(guān)鍵部位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，以及周邊的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)管和分析，借助光纖、微波或 HFC、SDH、幀中繼、DDN、ISDN等寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸，通過(guò)視頻、音頻、參數(shù)、超限報(bào)警和信息管理等形式反映在控制中心的終端平臺(tái)，并將所有數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)便于查詢[9]。這種遠(yuǎn)程多點(diǎn)的視頻圖像監(jiān)控與管理可隨時(shí)隨地獲取企業(yè)員工的工作狀況和混凝土的生產(chǎn)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種意外情況，采取適當(dāng)措施補(bǔ)救；通過(guò)對(duì)生產(chǎn)畫面的錄制、回放、查找和分析，找出不足之處，提高企業(yè)的安全和質(zhì)量要求，有效實(shí)現(xiàn)“人的不安全行為”、“物的不安全狀態(tài)”和“環(huán)境的不安全因素”的全面監(jiān)管[10]。

2.3 運(yùn)輸環(huán)節(jié)的控制

GPS車輛動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)：利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和GIS地理信息系統(tǒng)構(gòu)建道路運(yùn)輸車輛管理控制平臺(tái)，對(duì)混凝土攪拌車進(jìn)行超載超速監(jiān)控。平臺(tái)分為監(jiān)控、業(yè)務(wù)、報(bào)表三大塊，系統(tǒng)及時(shí)在車載GPS終端上采集車輛的位置、速度、狀態(tài)、時(shí)間等動(dòng)態(tài)信息，并在Web GIS地圖上定位車輛，對(duì)車輛進(jìn)行GIS實(shí)時(shí)跟蹤，系統(tǒng)根據(jù)收集到的實(shí)時(shí)信息判斷當(dāng)前車輛是否超速，如果超速則會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置并與短信聯(lián)動(dòng)，及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行應(yīng)急處理。同樣，系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)采集客戶端實(shí)時(shí)上報(bào)的車輛運(yùn)載量等信息，判斷當(dāng)前車輛是否超載，如果超載也會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置并與短信聯(lián)動(dòng)，通知相關(guān)人員處理該超載事件。系統(tǒng)的報(bào)表板塊支持對(duì)超載超速事件的統(tǒng)計(jì)分析，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)取相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。獲取不同時(shí)間、不同區(qū)域、不同車輛的超載超速信息。憑借信息化、透明化的監(jiān)管手段從源頭上減少了交通事故的發(fā)生，極大地提高了交警部門的執(zhí)法效率和混凝土企業(yè)的管理效率[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)在混凝土行業(yè)的廣泛應(yīng)用，讓信息技術(shù)與建筑行業(yè)完美的結(jié)合在一起，提升了混凝土行業(yè)的信息化發(fā)展水平和智慧化應(yīng)用水平，同時(shí)也使信息技術(shù)更加大眾化，增加了物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)操性，解決了兩個(gè)區(qū)域相互分割、缺乏協(xié)調(diào)的情況。在建筑市場(chǎng)趨近飽和的今天，混凝土企業(yè)要想增強(qiáng)自身軟實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力，跟上5G的大浪潮，充分利用各種信息化手段和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一條有效途徑，本文研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。