赛迪孙刚:工业互联网平台+工业设备上云系列研究(七)工程机械

编辑按

工业设备上云是工业互联网平台建设和应用的重点、难点,也是切入点,意义十分重大。2018年7月工信部发布的《工业互联网平台建设及推广指南》,提出要“实施工业设备上云‘领跑者’计划”,并明确了四类十大重点工业设备,即以炼铁高炉、工业锅炉、石化设备为代表的高能耗设备,以柴油发动机、大中型电机、大型空压机为代表的高通用设备,以工程机械、数控机床为代表的高价值设备和以风电、光伏为表的新能源设备。

三年来,工业设备上云取得了重大进展,全国重点工业互联网平台连接的工业设备数量超过7300万台套,上云深度从状态监测、故障诊断向预测预警、精准运维演进。为帮助业界进一步明确不同工业设备上云面临的痛点问题、应用场景、实施路径和推广前景,赛迪智库信息化与软件产业研究所工业互联网研究室在调研40余家企业的基础上,编制形成了“工业互联网平台+工业设备上云”系列研究报告。

文 | 赛迪智库信软所工业互联网研究室 孙刚

 

工程机械面临着设备故障情况多发、施工效率低、设备管理体系粗放和金融体系不完善等痛点问题。以徐工信息、树根互联、中联重科等为代表的解决方案企业积极探索基于工业互联网平台推动工程机械上云,并开展设备远程运维、智慧施工、在线管控和融资租赁等新型应用服务,全面优化工程机械运维方式,提高工程机械施工效率。

痛点问题

01

设备故障情况多发

工程机械设备主要承担高强度、高负荷作业,作业施工环境多样且恶劣,高频率的转移、日常保养不足和不必要的拆卸与安装又使得设备磨损严重,所以工程机械设备故障发生率较高。传统以预防为主的定期维修无法有效处理潜在或突发的异常故障,还会造成较高的零部件维修和养护成本,给用户企业带来额外的经济负担。

 

02

施工效率低

施工效率是影响工程进度和整体效益重要因素,传统工程机械设备施工过程存在点多面广、管理薄弱、不透明、调动混乱、设备质量低等问题,导致设备效能难以完全发挥。同时,工程机械设备日常作业环境恶劣且多变,对于操作人员技术水平、专业素养等要求较高,高素质人才的缺失造成工程机械设备施工效率进一步降低。

03

设备管理体系粗放

如何在施工过程中进行科学的设备管理,是施工企业不可忽视的工作,也是影响施工质量和效率的重要因素。我国工程机械设备管理普遍存在管理思路落后、操作人员意识不强、体制机制欠缺、设备维护保养不到位等问题,亟需采用信息技术对设备进行系统科学管理,减少管理时间和成本,塑造企业竞争优势。

04

金融体系不完

工程机械设备属于高价值设备,下游中小企业用户往往存在买不起的情况,逐渐衍生出质押贷款、质押租赁、担保租赁等多种金融模式。但是,传统银行抵押或担保贷款的方式体系并不完善,且工程施工现场意外情况多发,导致设备意外损坏难索赔、银行贷款坏账、设备投保价值不匹配、资产保全难等问题,严重制约了行业发展。

 

应用场景

01

设备远程运维

推动工程机械设备上云,可实时监测设备的实时状态数据,经过大数据比对分析、模型计算可以及时洞察设备故障,通过仿真模拟优化设备维护方案,实现设备远程运维。一是设备状态监测。实时采集工程机械设备位置、工况、油耗、温度、电压、电流等数据,提高设备状态洞察力,增强设备状态监测的可靠程度。二是设备故障预测预警。构建设备健康评估、故障预测、自动报警等模型,通过输入参数、工况等数据,对设备故障进行预测,提供技术支撑和设备异常报警服务,延长设备使用寿命,降低故障率。三是设备智能化维修。通过远程定位、模拟择优、参数优化等方式确定设备故障位置、故障类型和最优维修方案,直接派单给最合适的维修技师,以更高效率、更低成本、更好的体验感实现故障设备的维修。

例如,日立基于lumada工业互联网平台推出consiteoil解决方案,通过传感器将远程的故障预警率提高到58%。徐工信息基于汉云工业互联网平台,为每一台设备做数字画像,将可能损坏的零部件进行提前更换,使设备故障率降低一半。

02

智慧施工

推动工程机械设备上云,将机器和工人连接,对机械设备实时监控,了解施工现场,通过云平台分析优化施工方案,辅助操作施工,实现智慧施工。一是施工方案优化。通过传感器、无人机、三维扫描仪等方式对施工对象、施工场景、外在环境等因素进行高精度感知,建立虚实映射的数字孪生体,输入设立不同的施工条件,进行工况模拟迭代,不断优化施工方案。二是施工过程透明化。通过工程机械设备全连接,在线监测所有设备施工情况,推动施工作业过程可视化展示,促进施工管理精细化。三是现场施工指挥调度。建立施工一体化系统,在线协调塔吊、机动车等多种设备施工进度,提升设备间协作能力,根据设备动态变化,实时修正、调整施工方案并指挥现场施工。

例如,小松提出和实施smart construction即智能施工解决方案。通过无人机+边缘盒子+小松云,聚焦高精度测量、设计图和测量图对比(Skycatch)、小松云模拟确定施工计划、施工可视化等环节,实现了建筑工程状态感知、实施分析、科学决策、精准执行的闭环,从而实现远程操作服务。

03

在线管控

推动工程机械设备上云,实现工程机械设备的深刻洞察、设备故障精准预测、事故风险有效评估,支撑施工单位在线科学系统管理施工设备。一是强化管理。推动工程机械设备上云,在线采集设备运行数据,基于云端信息共享,对每台设备进行数据比对、统计分析,进行经验总结、技术升级,加强事故预防措施。二是系统化管理。科学系统进行设备统一管理,是设备的维护管理工作有组织、有计划的进行,提高设备综合效能和适应生产的能力。三是后市场服务。建立设备管理数据库,基于大数据分析,探索施工机械设备使用的一般规律,按照科学合理的方法向用户提供设备使用、维修、保养和管理建议和服务,增强用户满意度和用户粘性。

例如,卡特彼勒基于Uptake开发的设备联网和分析系统,采集设备的各类数据信息,联网监控,分析预测设备可能发生的故障,实现了300多万台运转设备的统一管控。中联重科打造云智能平台,推动工程机械设备上云,将设备与客户手机绑定,在微信端随时随地观看设备工作状况、运行轨迹,在线报修乃至在手机APP上完成考勤。

04

融资租赁

推动工程机械设备上云,实现工程机械设备的深刻洞察、设备故障精准预测、事故风险有效评估,支撑工程机械设备制造企业、使用企业与金融机构之间开展融资租赁。一是智能化信用评级。推动工程机械设备上云,在线采集设备运行、施工队作业情况、承包商贷款情况和经营情况等数据,建立完善客户经营、信用等大数据分析模型,降低企业信用评级成本。二是数字化渠道对接。基于云端信息共享,快速对接有购置生产设备等需求的企业承租人及有理财需求的自然人、金融机构和非金融机构,解决金融服务中的信息不对称的问题,在更大范围内实现资金供需的对接匹配。三是资产保全。基于工程机械设备上云,在线监测设备状态和位置,加强设备监管,科学合理进行设备资产统计和评估,促进资产保全。

例如,中联重科基于平台成立融资租赁公司,推动机械设备上云进行统一管理,实现了设备的扩大销售,获得的营业额占集团总收入的20%以上。三一集团基于树根互联根云工业互联网平台对机械设备进行精细管理,通过融资租赁或者经营性租赁运营的设备超过50%,年在外货款管理额超300亿。

推广前景

根据中国工程机械工业协会统计资料显示,2020年我国挖掘机、汽车起重机、履带起重机、机动工业车辆、升降作业平台等工程机械主要产品销售量分别增长39%、26.1%、43.4%、31.5%、35.1%,创历史新高。

 

随着工程机械设备销售量、保有量不断增加,售后维修、设备租赁、智慧施工、在线管理等业务需求潜力巨大,逐渐形成规模庞大的后市场生态链。预计到2025年,基于工程机械设备上云的后市场服务利润将占企业利润50%以上,市场前景广阔。

编辑:王改静

 

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