铁路四电物料、作业档案数智链通系统研究及应用

铁路四电物料、作业档案数智链通系统研究及应用

李茂才陈兴达李永攀

中铁电气化局集团第一工程有限公司

摘要：本文以津兴、金甬四电工程项目为依托，在项目管理中，践行“智慧管理、数据贯通”的理念，运用铁路四电物料、作业档案数智链通系统，通过对需用计划、采购计划、采购合同、采购订单、物料出入库、物料二维码等管理，实现了物料从供应商生产到现场安装全过程动态信息的实时掌控，并对产品批次、质量等信息精准溯源；通过电子作业票、现场扫码安装、作业消息推送，实现施工数据的实时归集、施工质量实名追溯、物料安装位置精准定位。

关键词：数据贯通；物料追溯；二维码管理；电子作业票；作业档案

铁路四电工程项目特点“点多、线长”，针对这种项目特点其物料管理一般按照直发现场、直发工区、生产资源管理中心中转三种形式；其中直发现场为大型且不易损坏丢失物资，包括：设备、支柱、水泥制品等；直发工区为大批量且对存储条件要求较高物资，包括：各类线缆、铁配件等；生产资源管理中心中转为二次加工物资，包括腕臂、斜拉线、拉线、软硬母线、吊弦、金具等。

传统物料施工管理中，物资需用计划变更、补报频繁，造成物资采购计划、合同、订单编制下达的及时性和准确性难以保证；这种方式导致现场设备、支柱等关键物料不能及时到位或现场库存积压不能及时周转，并且对物料施工的进度、质量等溯源带来困难；

图1 基于二维码全流程可追溯系统流程图

目前，各项目也在不断探索各种物资管理信息系统，各系统的探索使用极大地提高了物料的管理水平，但是物料管理作业层无法有效追溯，手工录入现场信息较多，对于正、反追踪物料信息准确性较差，不能实时追踪物料出入库、库存、售后服务等情况；铁路四电物料、作业档案数智链通系统的研究将物料全流程管理和作业全流程管理进行数据贯通，并按照相关数据采集要求生成工程档案，实现了基于二维码的物料、作业、档案全流程数据贯通管理。

1 物料管理子系统研究及应用

物资管理子系统从需用计划编制、采购订单下达、生产运输、验收入库、物料申请、物料出库、现场安装等数据贯通流程管理中，对物料总责任成本、合同金额、订单金额、到场金额的统计对比分析，可整体把握物资在金额上分析预警；通过需用计划、采购计划统计分析，可对比分析各专业物料需用计划与设计图纸量的匹配情况；通过对各供应商的统计分析，可分析出各供应商的供料种类和物料金额；通过对比库存情况可分析出物料储备和现场作业收发料数量；通过物料到场状态，从物料维度可具体对比分析物料需用计划、合同签订、到场、安装数量的实时状态，从单位工程维度可实时查看各专业对应单位工程的物料到场及安装状态[1]；

图2 物料管理子系统数据大屏

1.1计划管理

计划管理根据工程、物资部门职能不同，将需用计划和采购计划分成独立模块管理，各模块间数据仅统计分析对比，后台数据没有强关联设置，这样便于不同职能部门之间对系统的灵活应用。

需用计划模块主要对各专业零号计划、需用计划及计划总量统计分析，通过统计表可以清晰直观查看某种物料各单位工程的提报数量和总数量。

图3 需用计划统计

采购管理模块主要对采购的计划、合同、订单，进场物料的金额进行统计分析，由需用计划作为采购计划编制依据，同时根据采购计划对合同、订单分析相关物料金额，使项目更好配置关键物料，按照不同等级管理要求进行分级把控。

图4 采购计划统计

1.2出、入库管理

物资的仓库管理主要基于物料二维码对物料入库、申领、出库、库存进行管理，每批次物料赋予唯一认证二维码，通过移动终端进行物料扫码出、入库，生产资源管理中心、作业层可实时查看各仓库物资的库存状态，解决了关键物料不能及时到位或现场库存积压不能及时周转的问题；

图5 物料库存统计

物料申领、出库时，系统会自动弹出对应单位工程的计划数量、已核发数量，管理员结合作业层领料申请单实现对作业层的限额领料，当超过对应单位工程计划数量时，出库时系统会进行提示，同时，当管理员误操作时，出库数量大于库存数量时，系统会提示，并不能完成出库，通过计划管理现场，实现了物料供应进度与现场安装进度的高度协调,实时动态显示物资进出场信息，便于合理调动生产资源，助力施工组织合理安排。

图6 物料限额领料分析

1.3二维码管理

基于“二维码+云数据”技术，针对每批次物料赋予唯一的二维码，实现物料从生产，直至现场安装精准定位，物料管理全过程数据贯通，从而达到对所有物料批次管理精准溯源的功能；通过作业管理子系统工程档案模块或扫描设备、支柱安装二维码可查看各个工序的安装信息实现物料的全过程反向追溯；同时，对关键物料赋予特殊二维码，按物料种类对订单、出入库、安装等信息进行实时掌控。

图7物料二维码和关键物料二维码

2 作业档案管理子系统研究及应用

作业档案管理子系统从项目基本数据配置包括：四电工程平面图信息、现场相关数据的采集标准、作业内容相关技术要求、安全要求以及现场施工人、机、具等信息；电子作业票下达、工程档案数据归集对施工全过程、全要素的数据分析和整理，同时，基于二维码在现场安装时，实现与物料管理子系统的数据贯通，从各专业不同单位工程维度可实时查看各专业对应的物料安装信息、现场工程进度、档案数据采集情况，同时，通过物联网、5G、云平台等技术手段，在接口检查、工程测量、计算仿真、工厂预配、现场安装、检测联调、数字交付等作业流程中，与上级单位智能建造大数据中心进行数据贯通，实现数据采集信息化、数据管理流程化，让项目管理层清晰、直观地掌握各个施工过程的动态信息，为项目质量把控、工程稳步推进、精品工程建设提供数据支撑，为后期工程档案提供交付依据。

图8 作业管理子系统数据大屏

2.1 电子作业票管理

电子作业票是工程施工中云数据应用的一种形式，传统施工作业票一般由作业队长根据次日计划安排进行分工，工班长根据作业内容每日填写纸质版作业票，最后项目竣工时，统一交到项目部胶装归档，由于作业人员流动性大，常常造成作业票丢失、票据日期与施工日期不符及档案记录填写不规范等情况，电子作业票的使用避免了每日手写票据，通过系统选择次日要工作的工序站点、作业内容、人员、机械及相关作业内容的相关要求，系统自动生成对应作业票，并在系统存储，票据开具完成后，相关负责人移动终端会实时接收到每日作业内容，便于现场人员实时掌握工作动态。

图9 PC端电子作业票

图10 移动端作业票查询

2.2 工程档案管理

工程档案管理主要解决现场先施工、后补资料的现象，现场施工中，经常出现现场人员将施工数据临时记在本子上，施工结束后将数据交给资料员；或者现场未将数据上报资料员，资料员凭借经验编写施工数据；针对现场这种数据采集不及时、档案资料记录不全、记录数据填写错误的问题，工程档案管理旨在通过移动终端由现场小组负责任根据当日施工情况实时采集当日施工数据，数据通过移动终端自动回传到后台管理系统，系统根据当日工程数据，自动形成工程档案和进度信息；解决了工程数据收集不及时、进度自动统计，改变了传统调度人员逐级上报数据易出错、时效性不强、不真实的情况；同时，通过施工过程中的数据采集实现了数据贯通，完成了数字资产的归集，推动了施工生产的信息化、数字化、智能化发展。

图11 工程档案数据

2.3 数据贯通实施

数据贯通主要从平台内部各流程模块和与上级单位平台之间的数据贯通；平台内部流程模块主要是作业管理子系统和物料管理子系统之间的数据贯通，平台之间的数据贯通主要是搭载物料、作业管理子系统的数智链通系统与上级单位智慧项目管理平台的智能建造大数据中心系统的数据贯通；以物料管理、作业管理两条贯通主线，通过安装流程节点实现作业和物料两条主线的贯通；其中作业贯通包括：接口检查、工程测量、计算仿真、工厂预配、现场安装、检测联调、数字交付等N个流程模块，每个流程模块对应不同的智能工装、设备及仿真软件；

整体流程为接口检查模块中基础检查装置和槽道检查装置2种智能工装将数据回传到数智链通系统；并推送到智能建造大数据中心；数据中心将数据存储及流转到下一流程模块；工程测量模块利用CP3接触网测量装置、空间测距装置、激光测量仪3种智能工装完成腕臂、吊弦、拉线、硬横梁、软母线等测量，将数据回传到数智链通系统；并将测量数据推送给计算仿真模块；计算仿真模块将测量数据通过腕臂、吊弦等计算软件计算后，将数据推送到BIM+GIS进行仿真，与设计值校验后，推送到工厂预配模块；工厂预配模块收到计算数据后，将计算数据、模型下发到腕臂自动化生产线、硬母线自动化生产线完成预配类产品的加工；预配完成后的数据发送到现场安装模块，通过作业管理子系统的现场数据采集功能，将设备及零部件进行安装形成工程档案，工程档案数据推送到BIM模型及形成安装记录推送到数据交付模块，形成数据交付文件。

图12智能建造大数据中心大屏

3  信息化系统建设

3.1系统设计原则

选择主流成熟技术：尽可能使用更为成熟、更为工业化的技术栈，即目前IT业界主流大多数公司实际在用的技术。

重视架构可扩展性：系统架构和功能软件并不是写好就完事，而是需要不断的修改、升级和维护。所以要在第一次设计和开发时，就要考虑如何能便于以后更容易地添加更多的功能，或加入更多的系统。

注重数据的联通性：积极与周边IT系统对接，让数据贯通起来，产生最大化的生产管理价值。

3.2系统总体框架

系统的总体框架如下图所示。

系统包含进度管理、物资管理、安装管理、施工档案、人员管理、机械器具、基础管理等若干功能模块，支持在PC端、大屏端、移动端进行查看和操作，方便一线作业人员操作，以及管理人员管理和决策。

4  结论和建议

通过铁路四电物料、作业档案数智链通系统研究和应用解决了施工现场物料施工的进度、质量溯源的难题同时物料与作业管理两条主线的数据贯通，解决了现场施工数据的实时归集、施工质量实名追溯、物料安装位置精准定位的问题；该系统与上级单位的数据贯通打破了平台应用的信息孤岛，通过数据链路贯通的实践与探索，以数字化发展为导向，充分发挥集团公司智能建造大数据中心数据、应用场景优势，物料、作业数智链通系统与智能建造大数据中心的数据贯通，释放了数据要素价值，激活了数据要素潜能，以数据流促进生产各个环节高效贯通，推动生产模式和管理机制的协同创新；同时，在实践过程中中不断总结优化，持续提升铁路四电全系统、全工序、全周期智能建造水平。

参考文献：

[1]胡志华.陈建明.奚金柱.吴命利.高速铁路电力牵引供电工程智能建造技术.北京：中国铁道出版社有限公司，2023.

[2]卢凌.王福田.铁路建设项目物资管理信息系统设计与实现.：山东交通科技，2013.

[3]康勇.铁路物资手持智能管理系统的设计与实现.铁路采购与物流，2016.

[4]王同军.中国智能高铁发展战略研究.中国铁路，2019.

[5]王峰.我国高速铁路智能建造技术发展实践与展望.中国铁路，2019.