| 工业互联网优秀应用案例-轨道交通企业智能管控中心项目 |
| 日期：2018/3/26 21:25:59 作者： |
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工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，将对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。在工业互联网产业联盟的指导下，产业发展组连续两年面向联盟成员及全社会开展了优秀应用案例滚动征集工作，旨在发现我国工业互联网新技术、新应用、新业态、新模式的最佳实践，加快优秀案例的宣传推广和规模化应用，助推我国工业互联网产业和应用体系加速形成，贯彻落实《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。通过联盟专家组的三轮评审，2017年共评选出了17个优秀案例，并由产业发展组组长和副组长单位牵头编写了优秀案例集。
案 例 7
轨道交通企业智能管控中心项目
——基于大数据分析的预测性维护
上海隧道股份有限公司作为一家重资产企业，一直以来备受资产流失的困扰。这其中就包括机械设备管理、材料管理、方案与工法管理等不足，造成的重型资产——盾构机损坏、损耗严重，以及人员伤亡，并由此引发项目滞后等。寄云科技为该工程公司提供了“建设盾构法施工管控平台的解决方案”，基于寄云NeuSeer 工业互联网平台开展的设备故障诊断及远程运维场景应用，将工业设备与先进的信息技术紧密结合，为客户提供数据采集、传输、存储和可视化展示，以及异常检测、盾位追踪等服务。通过预测性维修、统一管理等方法有效的降低盾构机的维修与故障带来的高额成本，并解决了其他管理方面的不足。
一、项目概况
寄云科技为该轨道交通企业提供了“轨道交通企业智能管控中心解决方案”，通过预测性维修、统一管理等方法有效的降低盾构机的维修与故障带来的高额成本，并解决了其他管理方面的不足。
1. 项目背景
目前，该轨道交通企业每年承建的隧道数量在100 个以上，同时推进的隧道数量不少于40 个。随着工程量的增加，管理难度越来越大。加之井下施工人员素质、水平良莠不齐，管理人员无法及时掌控井下情况，野蛮施工、偷工减料时有发生，很多设备在出井后才发现严重损坏。同时不规范施工带来的事故也越来越多，在近10 多年来，盾构作业已经发生多次严重事故，轻则滞后项目进度，重则造成多人伤亡，致使国家资产流失。
该轨道交通企业已经明显感觉在机械设备管理、材料管理、方案与工法管理、劳务管理等方面力不从心，尤其盾构机这种重型资产的实时监控和维保，更是燃眉之急。据了解，国产直径6m 的盾构机，造价3000 万 – 5000 万人民币；相近规格的进口设备日系要3500 万左右，德系接近4000 万。因挖掘过程中操作不当、监控不到位导致主轴断裂的维修等待时间超过一年，直接经济损失超千万。
为此，该轨道交通企业计划构建智能管控中心项目，以实现对工程精确设计和模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、安全监控、智能化生产等项目信息化生态圈，实现工程可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平。经初步调研，该轨道交通企业发现项目涉及的数据量级是庞大的，历史数据显示，盾构机每掘进100 环就产生400+万数据，平均每条线路需要掘进1500-2000 环，该轨道交通企业年均挖掘100-200 条线路，即每年该轨道交通企业仅盾构机数据就已经达到了十亿级别！传统IT 很难胜任，大数据无疑是其不二选择。经过层层筛选、严格把控，该轨道交通企业最终选择了寄云科技提供的解决方案。
2. 项目简介
为了更好协助该轨道交通企业能够：
1）掌控施工情况，指导施工；
2）管理施工设备；
3）提高施工安全，
寄云科技向该轨道交通企业提出建设盾构法施工管控平台的解决方案，主要内容有：
构建以盾构为中心的产品质量生命周期管理平台——根据制造产品的特点、制造质量控制和管理的内容，构造产品的全质量管理系统体系结构。该体系结构以产品质量过程管理为框架，在产品生命周期内有效地进行各种活动，实现对产品质量的统一管理，并方便的提供给用户和应用系统使用。
构建盾构法隧道施工相关数据模型——全面分析该轨道交通企业的业务定义、规则和数据，经过抽象、归纳和集成，对数据进行集中、清理、补录和整合，构建基础设施建设行业数据模型，实现该轨道交通企业企业资源共享和统一的业务视图，支持各部门管理和业务发展的分析型应用。
支持其他应用系统建设——建设企业分析视图（盾构、盾构法施工分析主体统一视图）。逐步建设汇总数据层等数据平台系统基础功能，支持统计报表和分析型客户关系管理系统数据集市的要求和其他应用系统的构建。
建设领导驾驶舱——建设领导驾驶舱服务功能，为企业管理和决策层提供及时、精准的经营信息。实现对企业关键业务指标的统一管理，能够在“第一时间”统一、自动地产生所有指标，支持时间、机构等多维分析，支持历史趋势分析。
逐步修订盾构机关键部件的预测性维修目标——盾构关键部件维修费用昂贵，通过对关键部件传感器的数据进行收集，结合维修保养等数据进行预测性维修，为该轨道交通企业在设备维护保养上大幅节约成本、降低故障发生率，提高生产效率。
3. 项目目标
该轨道交通企业计划构建智能管控中心项目，旨在实现工程精确设计和模拟，围绕施工过程管理，建立互联协同、安全监控、智能化生产等项目信息化生态圈，实现工程可视化智能管理，提高工程管理信息化水平。
二、项目实施概况
1. 项目总体架构和主要内容
（1）项目顶层设计架构
从技术架构方面，寄云为该轨道交通企业量身制定的盾构法施工管控平台解决方案，向上对接企业用户管理、角色管理、门户管理、统计报表和商业智能等客户应用，向下接入传感器、故障信号，将所有数据整合、存入数据库内，进行数据分析的可视化展现，业务端用户则可以得到基于大数据平台的统计分析和实现盾构机预测性维修与健康管理，数据分析的结果反馈业务流程中，进而健全全生命周期系统。
（2）项目总体架构流程
1. 数据获取、汇总。平台的数据入口，收集、汇总数据到数据库中，包括施工现场通过公有云上传的传感器数据和施工现场情况数据，重型设备的外部维修数据，以及土壤、地形、温度等环境数据，移动App 等应用端的业务数据；
2. 数据分析可视化。结合专业的行业经验，提取数据库内关键数据信息，将数据进行可视化展示在应用中，包括指挥中心大屏、移动App、各种报表类应用端，便于各层级相关人员查询和远程监控工程和业务的实时进展和状态；
3. 盾构机预测性维修。利用寄云大数据平台，基于行业经验，建立分析模型，对庞大的数据流进行统计分析，实现了故障分析和健康趋势监控，找到了在施工过程中重型设备出现故障的根本原因；再经过长时间的积累，结合日常维护信息，最终实现盾构机的预测维修与健康管理（PHM）；
4. 实现应用间的数据共享。寄云大数据平台通过数据接口，将业务系统数据分析结果进行反馈，作用于全生命周期管理等业务系统，实现应用间的数据共享，指导业务改进，提升整体业务流程的效率。
（3）盾构法施工管控平台总体规划
对重型设备的维护和使用方面，从执行层面盾构法施工管控平台总体分为四个阶段：
第一阶段：实验、探索阶段。业务调研，了解数据情况及可用性；数据准备及清洗；对数据进行探索；建立分析模型；导入关键部件维修数据、库存备件数据
第二阶段：提高、优化阶段。关键参数曲线的自动生成；模型评估，优化、调整；考虑加入外部环境数据，如土壤信息，地形，温度等及其他影响因素；
第三阶段：尝试进行预测性维修。关键部件状态分析，预诊断。
第四阶段：推广阶段。自动化，对其他型号盾构机的分析，决策优化。
三、下一步实施计划
在已经实现主要设备的维修监控和未来逐步实现智能管控平台项目的功能，并且将进一步融合业务端的数据流，完成生产和业务的整合，企业资源和情况的共享，为管理和决策层提供更加全面的经营和生产信息分析结果，为帮助企业转型为数字化企业，实现IT 和OT 的进一步融合，提升企业生产和运营效率，提升竞争力。
四、项目创新点和实施效果
1. 项目先进性及创新点
寄云盾构法施工管控平台解决方案主要实现了以下价值：
（1）根据制造产品的特点、制造质量控制等构建以盾构为中心的产品质量生命周期管理平台；
（2）通过全面分析该轨道交通企业的业务定义、数据等，对数据进行集中清理，从而构建盾构法隧道施工相关数据模型，实现企业资源统一共享和业务发展；
（3）逐步建设数据层等数据平台系统基础功能，支持系统数据集市的要求和其他应用系统的建设；
（4）建设领导驾驶舱服务功能，为管理和决策层提供及时、精准的经营信息；
（5）通过对关键部件传感器的数据进行收集，结合维修保养等数据，逐步实现修订盾构机关键部件的预测性维修目标为该轨道交通企业能在设备维护保养上大幅节约成本、提高生产效率。
2. 实施效果
1、更好的了解实时施工情况
对各工程的施工进度、生产作业状态进行有效的监控，为合理安排施工作业计划提供决策支持。
2、了解施工设备的健康状态
创建有效的异常检测模型，实现对关键推进部件的健康度进行实时的监控和报警，为预测性维修提供决策支持，降低计划外停机检修时间，提升盾构设备的生产效率，有效的减少关键部件的意外故障。
3、降低盾构机的维修与故障带来的高额成本
借由预测性维修决策的支持，有效地提高了盾构机械设备维修的周期，减少了维修次数。另一方面，提升盾构设备的生产效率的同时，也大幅降低了因盾构设备故障所带来工期延误的高额成本。
寄云科技解决方案切实解决了该企业面临的问题，并且考虑到了未来的业务和数据的发展情况，总体来说，通过盾构法施工管控平台客户可以更好的了解实时施工情况，便于安排后续施工作业计划，同时通过预测性维修可直观了解到施工设备的健康状态，有效的减少关键部件的意外故障，进而切实有效提高了盾构机械设备维修的周期，并提升了盾构设备的生产效率，大大降低盾构机的维修与故障带来的高额成本。
查询进一步信息，请访问官方网站 http://www.aii-alliance.org/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=23&id=242。
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