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基于北斗卫星技术的工程机械远程视情应用案例

发布时间:2018-02-20 作者:e-works整理  来源:e-works
本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
    一、企业介绍
 
    山推工程机械股份有限公司(简称山推股份公司)创建于1980年,是中国生产、销售铲土运输机械、压实机械、路面机械、建筑机械、工程起重机械等主机及工程机械关键零部件的国家大型一类骨干企业。全球建设机械制造商50强、中国企业500强。1997年1月“山推股份”在深交所挂牌上市(股票代码:000680),入选沪深300指数股。
 
    公司现有员工4145人,其中博士11人,硕士220人,“泰山学者”及海外专家7人。2017年度国内推土机市场占有率达70%,中国推土机出口占有率68%,双双创历史新高。山推推土机荣获第一批中国制造业单项冠军,主导产品推土机自2012年起连续六年产销量世界第一。公司2017年实现营业收入65.07亿元,同比增长52.3%,其中母公司48.81亿元,同比增长43.07%;实现工业增加值5.46亿元,其中母公司4.3亿元;利税总额2.35亿元。目前,山推在国内已形成山推国际事业园、山推崇文产业园、山推武汉产业园、山推抚顺产业园、山推济南产业园和山推喀什产业园等六大产业基地,总占地面积达200万平方米。产品涵盖推土机、吊管机、推耙机、平地机、装载机、压路机、垃圾压实机、摊铺机、混凝土搅拌运输车、混凝土臂架式泵车、履带起重机、高空作业车、消防车、履带底盘、工程机械“四轮”、传动部件、金属结构件等十大类系、140多个规格型号的产品。
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    图1 山推工程机械股份有限公司
 
    二、企业在智能制造方面的现状
 
    山推先后建立了企业资源管理平台、产品研发支撑平台、营销服务协同平台等,打通了研发、生产、采购、销售、服务等各部门单位间数据流,逐步向形成“互联网+”协同研发、协同制造、协同后市场迈进,充分利用互联网技术及理念,促使山推、用户、智能设备、上下游企业设计资源以及全产业全价值链之间的互联互通与高效协同,即强调利用互联网加强公司内外部、企业之间,以及产业链各环节之间的协同化、网络化发展,更多地发挥互联网的比较优势促进公司加速转型升级,打造新的核心竞争力。
 
    山推股份大力发展信息化,借助信息化实现传统制造向智能制造的转型,在推土机及相关产品领域取得了较大的突破。一是工艺水平高,设计立足工程机械行业发展的制高点,形成初步自主创新体系。二是生产规模大,建成了全球最大的推土机装配线,并广泛运用节能、环保技术,成为中国工程机械行业绿色工厂。三是管理水平高,在生产管理上,全面运用制造设备联网管理系统,可实现加工程序传递以及设备动态监控等功能。四是制造水平高,通过大量智能化设备的投入、自动化物流的精准配送以及智能化的管理,使制造手段达到国内领先水平。 
 
    三、参评信息化项目详细情况介绍
 
    (一)项目背景介绍
 
    目前,中国已超越美国、日本、欧洲,成为世界工程机械第一产销大国,中国制造的工程机械走向了世界各地。近10年来,中国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效,综合实力迅速增强,国际竞争力和产业地位大大提升。中国工程机械行业各类产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平,在世界工程机械领域有了诸多影响力突出的中国品牌。中国工程机械行业经过长时间的发展,已成为能生产18大类4500多种规格型号产品,基本能满足国内市场需求,具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。但值得注意的是,国外的卫星定位导航系统在工程机械行业应用较为广泛,而中国自主开发的北斗卫星定位导航系统在工程机械行业的普及率并不高,与中国全球第一的工程机械市场大国地位不相匹配。
 
    另外,工程机械广泛在野外及工地作业,作业地形复杂恶劣,导致大型设备的管理也越来越难,成为管理盲区;同时随着设备数量不断增加、竞争的日益升级,也迫使各个机械设备制造商的服务不断升级,然而传统的人工现场维护已经远远不能满足要求。因此各制造商对设备的远程监控管理需求尤为迫切。
 
    山推股份公司实施的基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统项目填补了国内工程机械远程支持服务方面的空白,同时,也拓展北斗卫星导航技术的应用范围,提高北斗卫星导航系统在工程机械行业的应用水平
 
    (二)项目实施与应用情况详细介绍
 
    基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统以北斗卫星与无线通信网络为主体,构建一套存在于工程机械设备、用户、设计制造、品质管理、市场开发、销售、服务等相关节点之间的信息通道,并在此基础上进行深度数据挖掘,以向网络中各个节点提供充分且有针对性的信息。
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    图2 系统结构图
 
    基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统包括以下几个方面:
 
    1.系统功能
 
    (1)系统以可互联互通地信息服务管理中心与安装在机械设备上的机载终端为核心,采用了北斗导航定位(BD2)、GSM无线通讯技术,集数据采集、实时控制、GIS地理信息系统、信息安全等技术手段,实现远程监视、远程控制、远程管理等功能,可远程提供实时地机械设备工况信息。
 
    (2)信息服务管理中心可以使用管理服务器经过无线网络向车载终端发送通知、新产品发布、优惠政策等各种信息。
 
    (3)在设备安全受到威胁时,产权单位可以通过信息服务管理中心实时查询装备位置,并可以对机载终端发送远程锁定指令确保产权单位资产的安全。 
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    图3 系统数据与业务流程图
 
    2.系统组成部分:
 
    由北斗定位系统、车载定位数据终端、无线通讯网络、数据中心服务器几部分构成,其中数据中心服务器可以提供研发、生产,品质控制,运营服务,售后服务,销售、代理商,市场开发,客户桌面等专用的操作界面,方便各种需求的人群以最快的方式获取到适合自己的服务。
 
    3.系统工作过程:
 
    通过车载定位数据终端获取车载工况采集模块提供的工况信息,进行分析处理、初步统计,然后再整合北斗模块提供的位置信息形成信息包,然后,经无线通讯网络回传至数据中心服务器。数据中心服务器对车载定位数据终端回传的数据进行存储、分解、再合并生成最终能够提供给最终用户的有用信息。用户获取到数据中心提供的信息后,可以根据信息加以分析判断再将反馈信息经过相同的数据链路反馈至车载终端。所以,本系统是构建与机械装备、用户、设备生产商、设备销售商之间的一套可以双向信息交换的闭环信息系统。
 
    4.系统特点:
 
    (1)采用工程机械专用机载终端,环境适应性强,抗震防水性能好;终端设计参照JASO D001-94、JIS D 0203、KS R-1063、IEC1000-4-2、IEC1000-4-4、ISO7637-2、GB18655-2002、GB/T17619等一系列国内国际标准,抗震设计达到13g、静电放电防护达到±8000V、抗脉冲浪涌达到±2000V、抗高压脉冲群达到±4000V、工作温度范围达到+90℃~-40℃、防护等级IP66。真正适应工程械严酷的工作环境。
 
    (2)独有售后服务管理平台是专为售后服务管理而设计的,集客户档案、机械档案、机械与客户关系、机械监控、维修保养管理、用户回访、短信提醒、信息反馈及财务一体化功能,覆盖工程机械服务业务的各种环节,是代理商提高效率、降低成本、提升服务质量的管理平台。
 
    售后服务管理平台通过无线通信数据传输、多系统数据共享等多通道数据采集,合理数据提取、转换,实时数据共享,提供智能化的管理平台,由被动服务转变为主动服务,使得服务工作可预知的、有计划的进行,提高工作效率。以客户满意为中心,实时了解每一机械当前状态和客户服务情况,进一步规范售后服务的管理和监督。
 
    (3)本系统全部用户应用界面均提供手机版移动数据界面。充分利用智能手机随时随地获取信息的优势专门针对工程机械行业开发手机端软件,提供数据查看、故障分析、数据统计、远程操作等丰富的功能。用户可以通过智能手机随时随地获取装备信息为用户带来极大的方便。
 
    (4)系统使用特有现场数据网关技术,通过将装备现场总线经过数据透传技术实时传输至服务器,实现真正的远程实时监控。通过此项技术用户可以实时获取装备的实时工作参数,对研发中或量产装备远程诊断与工况分析提供极大便利,为产品工程师提供最珍贵的现场一手数据。
 
    (5)本系统提供质量管理的专业接口,实现车辆质量跟踪。质量管理人员可以设置自己重点跟踪的装备并对其关键部件的使用寿命进行统计,并依据统计结果对产品质量的提升给出有效意见。
 
    (6)系统网络采用多层分组结构及模块化设计,便于日后扩容升级。功能完善,系统提供实时监控、远程工况分析及维护、远程控制等多项功能;系统容量大,能同时容纳上百万台机载终端,充分满足用户需求 。
 
    (三)项目效益分析
 
    该系统在行业内具有推广和示范意义,表现在以下几个方面:
 
    1.有助于打破对国外技术的依赖
 
    远程智能信息诊断与服务支持系统是基于北斗卫星技术实现工程机械设备的定位,而目前车辆远程管理和控制技术主要依托GPS系统,该项目的实施可摆脱目前对GPS系统的依赖,对保证工程机械行业的信息安全和实现自主发展有重要意义。
 
    2.有助于北斗产品在全球的推广应用
 
    山推股份的推土机市场份额占全球总量的20%以上,其重型机械推土机近一半的产品为出口产品。在山推的出口产品中试行安装北斗卫星定位导航系统用于远程监控,能够促使北斗走出国门,积极争取在世界市场能有一席之地。
 
    3.有助于解决工程机械行业的实际问题
 
    基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统在工程机械行业的应用,有助于解决一系列实际问题,有效控制工程机械,保证按揭贷款或分期货款及时回收,降低经营风险;为争取银行贷款支持提供有利条件,促进机械设备的销售;提高售后服务效率,降低服务成本;帮助客户保护财产安全,提高售后服务水平; 最终提升产品的综合竞争力等。
 
    4.取得了较大的经济效益
 
    山推基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统台建设在产品研发、生产安排、市场运作、服务质量和客户满意度等方面有大幅度的提升,详情如下:
 
    (1)助力研发、工艺改进
 
    通过基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统,对试验、整备、库存、销售状态的车辆的实时信息进行监控,包括车辆的机械参数(发动机工作状态、油耗状况、机油压力状况、水温油温等),机械的实时工作状态,电器设备的状态等;通过这些参数的分析可用于生产研发的改进,有针对性的对整机研发的进行提升、对生产工艺进行改进;从用户、市场的角度提升产品的功能和质量。
 
    (2)市场分析占据销售先机
 
    通过数据统计,分析市场车辆集中度、开工率的分布状态,合理分配销售资源,做到有的放矢,最大限度进行市场的推进与运作。通过市场开工情况的分析,了解一线最真实的市场状况,并合理安排生产,有效降低库存资金占用。
 
    (3)提升服务质量
 
    基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统提升产品与服务质量。平台具备报警分析与统计功能,能够帮助服务支持部门,第一时间了解每一台的工作情况,了解车辆的报警故障和预警信息。做到在客户前发现问题解决问题,将车辆的故障及时甚至提前解决,有效的提升服务质量和客户满意度。
 
    (4)提升客户关怀
 
    基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统为终端用户开通个人账户,用户通过平台可实时监控车辆的信息,了解车辆的工作状态及运行情况。通过短信和邮件的方式将车辆每日、每月、每年的工作统计、油耗、作业分析、车辆负荷等报表发给用户,让其及时全面的了解车辆的状况。
 
    通过以上分析此平台未来为企业带来的生产效率的增长、销售相关业务的增长,折现率8% 。项目所产生的收益在公司财务上的体现,如下表:
 
    5.社会效益分析
 
    (1)促进节能减排
 
 
    中国的节能减排工作走向透明化、数据化、科学化。工程机械领域作为中国重要的节能减排领域,其数据化和透明化工作有着必然性需求。基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统,建立交工程机械领域节能量和监测方法,通过基于北斗卫星技术的远程智能信息诊断与服务支持系统实时监测技术,实时监测机械状态及司机驾驶行为有效降低油耗,并提高效率,建立能耗监测与节能监测有着非常现实及深远的意义。
 
    远程管理技术在能耗统计技术的开发与应用方面,能够推动我们工程机械技术的深化发展和技术升级;能耗监测软件、车辆能耗监测终端的应用,能够产生上千亿的市场应用需求;通过数据通信、采集,能够为数据通信企业带来可观的市场规模。
 
    通过远程实时监测功能,将节能量与监测技术应用于工程机械领域,不仅可以对工程机械实时能耗监测,还可以对其系统的能耗数据进行分析计算,全面实现能耗的网络信息化高效管理与精细化节能的目的,建立完善设备运行管理机制,达到持续性最佳节能效果,有效提升资产价值。
 
    (2)助力安全生产
 
    基于北斗卫星定位导航系统的远程智能信息诊断与服务支持系统,以互联互通的信息服务管理中心和安装在机械设备上的机载终端为核心,采用北斗卫星导航技术和扩展的GSM无线通讯技术,集数据采集、实时控制、地理信息系统(GIS)、信息安全等技术手段为一体,实现远程监视、远程控制、远程管理等功能,可远程提供实时的机械设备工况信息。
 
    (3)保障信息安全
 
    说到全球卫星定位导航系统,大家最熟悉的恐怕并不是中国正在发展的北斗系统,而是GPS。由于上世纪90年代中期GPS就已完成高达98%的全球覆盖率,凭借这一先机,GPS仅在中国就已垄断了95%以上的导航终端。为维护国家和个人信息安全的应用选择理性,以实际行动力挺“北斗”。信息安全是保守国家、集体和个人秘密的重要途径。北斗导航平台的使用、国有技术的推广,物联网技术的完全国有化,或从基础上避免物联网中的信息外泄的安全问题。
 
    山推股份使用的北斗导航终端具备较强的保密、抗干扰和抗摧毁能力;系统的导航定位用户容量不再受到限制,并且保证用户设备的体积小、质量轻、功耗低,满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。
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