机电设备数字化管理探讨

3.12.4.1 机电设备数字化管理的必要性

随着国内水电建设装备水平的不断提高及向大型化、复杂化和自动化方向发展，设备管理要求精细化和过程跟踪管理。只有管理理念和方法不断创新和自我完善，采用“互联网+”管理手段，才能实现设备管理在水电建设中的支撑保障作用。

电站建设过程中涉及的机电设备主要有金属结构设备及构件、水泵水轮机、发电电动机、公用系统设备。采取国内公开招标方式采购，最终划分为51个设备供货合同，合同总金额约13.4亿元。金属结构设备及构件供货合同5个，分别是泄洪排沙洞金属结构设备、水道系统金属结构设备、高压钢岔管、启闭机设备、厂房电梯设备；主要机电设备采购合同1个，包含水泵水轮机、发电电动机、进水阀、励磁、调速、变频启动装置、计算机监控、状态监测、继电保护、中压气系统；公用系统设备合同45个，其中电气一次合同13个，包含主变压器、GIS、GIL、IPB、厂用变压器、限流电抗器、开关柜等；电气二次合同15个，包含故障录波系统、出线线路保护、保护及故障信息管理系统、厂内通信系统、对外通信系统、调度数据网系统等；厂房桥机合同2个；油气水系统合同11个，包含离心泵、潜水排污泵、长轴深井泵、井用排水泵、辅助系统阀门等；其他辅助系统合同4个，包含照明、消防等。

电站建设过程中，为实现机电设备的信息流、物流和资金流的全过程的管理目标，使设备按合同要求、保质、及时供应到位，确保电站建设顺利进行，对设备管理提出了全新的管理目标。

1）管理原则：提高机电设备规范化管理程度和强化管理基础工作，促进和实现机电设备管理业务协调发展；通过建立一套能满足机电设备管理关键业务需求的业务处理流程、业务规范和数据责任体系，促使工程建设的机电设备管理工作规范化和标准化。

2）管理手段：采用“互联网+”技术，数字化管理系统成为机电设备管理的工作平台和有效管理手段，进一步提高业务工作质量和效率，使管理人员把更多的精力放在分析和预测工作上。

3）管理目标：①促进管理优化和资源优化配置，降低工程成本；②形成完整、清晰的工程机电设备管理业务数据，这些数据便于检查和审计；③通过机电设备管理系统的应用，促进公司管理人员现代管理观念的更新，培养一批能熟练操作、使用和维护系统的人才队伍。

3.12.4.2 机电设备数字化管理系统的建立

（1）机电设备数字化管理系统内容。电站机电设备管理涉及供应厂商、物流单位、业主的各职能部门及现场设备安装调试单位。机电设备数字化管理平台的建立，实现参建各方的信息共享及业务流程人工智能化，各业务流程模块化和相互信息交换是本管理系统的难点。通过对公司机电设备管理实际情况的系统分析和调研，结合三峡工程机电设备管理的经验总结，遵循“对内协调有序，对外开放共享”的管理原则，形成一个工程机电设备管理业务的内部管理闭环，如图3.12.13所示。

图3.12.13　呼蓄电站机电设备管理业务流程

系统实施内容如下。

1）机电设备需求计划：在系统中实现物资需求计划的申报、审核、批准。

2）机电设备招标：在系统中对工程设备采购招标过程中各个阶段产生的文件进行管理，包括文件分类、文件上传、文件下载，能方便各方浏览查阅。

3）合同登录：招标完成后，将执行的所有合同登录到系统，这些合同是支持整个管理的基础，包括金结设备采购合同、机电设备安装合同、服务类合同，完成总清单的系统录入。同时，将合同按单价合同和总价合同分类，采用不同的合同货款支付方式。

4）合同变更登录：将工程执行的所有设备合同的变更登录到系统。

5）到货验收：包括物料和机电设备的验收，并支持机电设备按箱验收功能。对于机电设备的验收要能满足一次到货一次验收、多次到货一次验收、一次到货多次验收的要求。

6）库存管理：包括物料和机电设备的出库与入库。

7）调拨：包括物料和机电设备的调拨，并支持机电设备按箱调拨功能。

8）货款结算申请：当物料验收完成后，需根据采购价、运杂费等计算结算单价；机电设备的验收完成后，支持合同里程碑结算的方式。机电设备合同结算，需以机电设备管理系统出具的开箱检验报告为依据，货款结算申请单根据统一格式要求由系统输出，提交到财务部门。

9）机电安装质量管理：单位工程、分部分项工程、单元工程评定表需录入到系统以便进行相关跟踪、统计及查询，其他支持文件及表单扫描后将电子文件上传系统，供相关人员浏览查阅。

10）监造质量管理：将资料文档分类整理，扫描后将电子文件上传系统，供授权的管理者浏览查阅。

11）设备编码的技术要求：呼蓄电站工程机电物资管理系统在实施应用中采用统一确定的设备编码，为便于统一对外的统计口径。

12）与工程成本、合同、质量、财务管理系统的集成：机电设备数字化管理系统的所有合同数据为其他工程管理系统所共享，构成了工程成本管理的重要组成部分；质量检验合格的设备物资或安装检测单元方可进行相关合同的结算；经过验收到货或调拨出库的设备物资信息可自动生成财务凭证，确保物流、信息流、资金流的统一和准确无误。

（2）数字化管理的技术手段。机电数字化管理系统的建设过程采用了面向对象的第四代语言快速开发工具平台Smart Forms（国家版权局软件登记著作权号：2000SR1278）。该工具支持屏幕的“无码”开发以及应用软件程序的结构化，提供统一的应用软件程序开发及应用系统设置用的数据库和规范一致的界面设计。这对机电数字化管理系统的研发从形式到内容的完整性、统一性、易维护性和高效率开发起到了重要作用。

系统采用3层架构，以ORACLE数据库为基础，通过对机电数字化管理的需求分析，建立系统的功能模型；经过严格细致的机电数字化管理数据规划，建立系统的处理模型、概念数据模型、物理数据模型；从而完成了对机电数字化管理的总体设计规范，优化了机电数字化管理的流程，奠定了机电数字化管理的基本框架和数据架构。然后通过一年多的完善开发，构建了机电数字化管理系统，辅助业务部门大大提升了管理效率。经过优化处理后的机电数字化管理的核心业务处理模型如图3.12.14所示。

图3.12.13　呼蓄电站机电设备管理业务流程

系统实施内容如下。

1）机电设备需求计划：在系统中实现物资需求计划的申报、审核、批准。

2）机电设备招标：在系统中对工程设备采购招标过程中各个阶段产生的文件进行管理，包括文件分类、文件上传、文件下载，能方便各方浏览查阅。

3）合同登录：招标完成后，将执行的所有合同登录到系统，这些合同是支持整个管理的基础，包括金结设备采购合同、机电设备安装合同、服务类合同，完成总清单的系统录入。同时，将合同按单价合同和总价合同分类，采用不同的合同货款支付方式。

4）合同变更登录：将工程执行的所有设备合同的变更登录到系统。

5）到货验收：包括物料和机电设备的验收，并支持机电设备按箱验收功能。对于机电设备的验收要能满足一次到货一次验收、多次到货一次验收、一次到货多次验收的要求。

6）库存管理：包括物料和机电设备的出库与入库。

7）调拨：包括物料和机电设备的调拨，并支持机电设备按箱调拨功能。

8）货款结算申请：当物料验收完成后，需根据采购价、运杂费等计算结算单价；机电设备的验收完成后，支持合同里程碑结算的方式。机电设备合同结算，需以机电设备管理系统出具的开箱检验报告为依据，货款结算申请单根据统一格式要求由系统输出，提交到财务部门。

9）机电安装质量管理：单位工程、分部分项工程、单元工程评定表需录入到系统以便进行相关跟踪、统计及查询，其他支持文件及表单扫描后将电子文件上传系统，供相关人员浏览查阅。

10）监造质量管理：将资料文档分类整理，扫描后将电子文件上传系统，供授权的管理者浏览查阅。

11）设备编码的技术要求：呼蓄电站工程机电物资管理系统在实施应用中采用统一确定的设备编码，为便于统一对外的统计口径。

12）与工程成本、合同、质量、财务管理系统的集成：机电设备数字化管理系统的所有合同数据为其他工程管理系统所共享，构成了工程成本管理的重要组成部分；质量检验合格的设备物资或安装检测单元方可进行相关合同的结算；经过验收到货或调拨出库的设备物资信息可自动生成财务凭证，确保物流、信息流、资金流的统一和准确无误。

（2）数字化管理的技术手段。机电数字化管理系统的建设过程采用了面向对象的第四代语言快速开发工具平台Smart Forms（国家版权局软件登记著作权号：2000SR1278）。该工具支持屏幕的“无码”开发以及应用软件程序的结构化，提供统一的应用软件程序开发及应用系统设置用的数据库和规范一致的界面设计。这对机电数字化管理系统的研发从形式到内容的完整性、统一性、易维护性和高效率开发起到了重要作用。

系统采用3层架构，以ORACLE数据库为基础，通过对机电数字化管理的需求分析，建立系统的功能模型；经过严格细致的机电数字化管理数据规划，建立系统的处理模型、概念数据模型、物理数据模型；从而完成了对机电数字化管理的总体设计规范，优化了机电数字化管理的流程，奠定了机电数字化管理的基本框架和数据架构。然后通过一年多的完善开发，构建了机电数字化管理系统，辅助业务部门大大提升了管理效率。经过优化处理后的机电数字化管理的核心业务处理模型如图3.12.14所示。

图3.12.14　呼蓄电站机电数字化管理的核心业务处理模型

（3）设备交货总清单管理。设备交货总清单管理在机电设备管理系统中承担基础管理地位，设备交货总清单是卖方合同设备交货明细表的汇总，它的形成是逐个部套设计完成之后的分层次的逐步细化或完善的过程。主要包括设备名称、规格型号、交货数量、装配名称、装配图号、原产地、采购合同报价单项代码、采购合同报价细项代码、交货时间等。它是合同交货和结算的依据，更是机电设备管理系统中机电信息流转的基础。

1）设备交货总清单管理的复杂性和独立性。工程涉及众多机电设备采购合同，按类型分为水泵水轮机、发电电动机、进水阀、变频启动装置、励磁系统、调速系统、机组辅助系统、发输电系统、公用系统、金结设备等。每一个采购合同在机电设备管理系统中对应唯一的合同代码，均有唯一的设备交货总清单。(www.xing528.com)

2）设备数字化管理规定贯穿设备管理的全过程。结合机电设备管理系统的要求，对机电数字化涉及的供货方在签订合同时就进行了规范要求，并形成了数字化管理的相关规定。对交货总清单的格式、编制规则、更新、提交等进行了要求，对装箱单的格式进行了明确。数字化相关管理规定在机电设备采购招标阶段、合同签订阶段、合同执行阶段贯穿始终。在招标文件、合同文件中作为商务条款中专门的部分，而在合同执行阶段更是买卖双方共同遵守的准则，指导交货文件的提交。

3）机电设备数字化管理条款。《合同设备交货总清单》是卖方产品交货明细表的汇总，它的形成是逐个部套设计完成之后的分层次的逐步细化或完善的过程。《合同设备交货总清单》的变更应受版本控制，并在最近一次提交的版本上做增、删、修改等说明，不得重新定义《合同设备交货总清单》。

外协、外购设备（含外购直发件）应列入《合同设备交货总清单》，即要求外协、外购设备（含外购直发件）按实际交货设备项明细列入《合同设备交货总清单》。

卖方将在合同设备首次交货前10d向买方提交《合同设备交货总清单》第1版，该版本将作为初始数据进入机电物资数字化管理系统中。卖方应及时补充完善《合同设备交货总清单》，提交更新版本时间应在变化项所属部套首次发货前10d。买方将以最新版本调整机电物资管理系统系统中的《合同设备交货总清单》。

4）发挥机电合同执行人员的中枢作用。在机电设备管理系统中要牢牢抓住交货总清单管理这一“牛鼻子”，将这一职责赋予机电合同执行人员。他们对外负责与各供货厂家交货总清单和装箱单编制人员的沟通、协调，对提交的文件进行审核；对内将审核后的交货文件向仓储部门移交，将审核后的交货总清单分批录入系统，从而实现机电数字化信息的有序流转。

5）突出重点，抓好交货总清单管理。在各个机电合同的交货总清单管理中，重点和难点就是结构复杂、分包商众多的机组采购合同的交货总清单管理，所以要突出重点、突破难点。①在设计联络会期间与设计人员充分沟通，做到编制交货总清单时技术与商务相结合，合同报价单项与交货明细项相结合；②直接与供应商面对面沟通；③将分包商直接纳入到统一的交货总清单管理；④分阶段编制、审核、反馈、修改后最终确定版本。

3.12.4.3 机电设备管理流程的规范化和程序化

为确保机电设备供应的及时性、安全性、成套性和完好性，制定了机电设备管理办法，对机电设备的采购合同管理、交货和仓储管理、配送等各环节的工作内容和工作程序进行明确，通过数字化管理系统使管理规范化。

（1）采购合同管理。机电采购合同签订后的5d之内严格按合同内容将分项价格表、交货进度及设备总清单等基本信息录入机电设备数字化管理系统，及时在管理系统中更新合同信息的变更。

（2）设备台账管理。以设备总清单为基础，根据交货文件、开箱验收报告、设备调拨单、设备退库单相关信息，建立收、验、存、发、退设备台账，并根据设备动态变化情况实时更新。根据设备台账显示的到货信息，在设备安装前2个月对到货设备的成套性和完整性进行清理检查，编制未到齐设备清单，并与供货厂家沟通、核对和催货。根据合同设备交货进度计划、现场安装计划和实际到货情况，定期编制机电设备到货与安装计划对比表，对到货与需求情况进行实时动态跟踪，对交货的异常情况及时处理，确保现场安装顺利进行。

（3）机电设备的数字化管理。以设备总清单为主线，从机电设备需求、招投标、签订合同以及对设备的到货信息登录、开箱检验和调拨出库、供应商的货款结算等全过程实现了计算机的数字化管理。同时实现了机电设备管理程序化及规范化。

（4）建立机电设备现场应急预警机制。机电管理系统对设备交货工期定义了里程碑日历时间，将交货总清单中每一个交货明细项与合同规定的交货期一一对应。同时建立了机电信息查询子系统，面向各级设备管理人员，通过树形结构形象展示每一个机电合同信息，包括每一项交货明细项是否到货、是否开箱验收、是否调拨、交货时间及缺件信息。依据现场安装需求时间，可以非常方便地对缺件信息进行动态跟踪并采取催货措施，极大提高了催货的针对性，有效地保障了设备的到货。

（5）机电设备由建设向运行实现数字化移交。电站4台机组全部投产后，所有设备、备品配件和专用工具实物全部移交运行管理部门，同时实现设备管理数字化移交。

3.12.4.4 机电设备数字化管理成果应用效益

呼蓄电站所需要的各种机电设备种类杂、数量多、分布广，给设备的管理和维护提出了新的要求和挑战，依靠传统的管理模式不仅会造成大量人力资源的浪费，也不能达到统一管理、分配资源和实时调控的效果。机电设备数字化管理系统实现了机电设备需求计划管理、合同管理、物流配送、机电安装质量管理、监造质量管理的数据化和信息化，且具有可追溯分析的功能。

传统的机电设备管理不但工作量大，相关表单种类繁多，报表统计费时费力，台账不能及时更新，而且设备库存查询复杂，致使供应方、需求方和储存方信息沟通不畅，设备信息资源无法共享。尤其是在大型水电项目建设上，没有高效、系统、便捷的机电设备数字化管理体系，不只是简单的劳神费力，更是直接延误了机电设备安装工期，从而增加了更多的人力、物力和财力。

机电设备信息化管理的成功运用，实现了机电设备采购合同全过程计算机数字化管理目标，达到合同执行的规范化和程序化。合同设备分项报价清单、交货总清单和开箱检验报告中的实物清单三单相符是合同货款支付的必要条件，实现了合同双方在合同执行过程中行为的硬约束，保证了合同执行的严肃性和透明性，建立了有形的设备采购市场，实现了阳光下采购设备的目标。通过计算机管理，实现了参建各方的信息共享，提高了管理效率，节约了建设成本，加快了机组安装进度，实现了9个月连续投产4台机组的安装调试进度。并且有水调试工期由首台机组的62d优化到最后一台机组16d，达到了国内领先水平，其中机电设备数字化管理系统发挥了粮草官的作用，为机电设备安装提供了切实的设备供应保障。

系统运行以来，实现了高效、便利、系统的信息化管理模式；通过数字化移交，实现了运行单位快速掌握设备的结构形式和技术参数，对机组的稳定运行提供了技术保障。机电设备信息化管理的有效运用，不但节约了成本，更为设备管理部门、设备供货商和安装单位建立了有效的沟通和网络共享平台，在大型水电项目设备管理上又迈上了新台阶。

【注释】

[1]本书中水压力的单位均为m。——编者

图3.12.14　呼蓄电站机电数字化管理的核心业务处理模型

（3）设备交货总清单管理。设备交货总清单管理在机电设备管理系统中承担基础管理地位，设备交货总清单是卖方合同设备交货明细表的汇总，它的形成是逐个部套设计完成之后的分层次的逐步细化或完善的过程。主要包括设备名称、规格型号、交货数量、装配名称、装配图号、原产地、采购合同报价单项代码、采购合同报价细项代码、交货时间等。它是合同交货和结算的依据，更是机电设备管理系统中机电信息流转的基础。

1）设备交货总清单管理的复杂性和独立性。工程涉及众多机电设备采购合同，按类型分为水泵水轮机、发电电动机、进水阀、变频启动装置、励磁系统、调速系统、机组辅助系统、发输电系统、公用系统、金结设备等。每一个采购合同在机电设备管理系统中对应唯一的合同代码，均有唯一的设备交货总清单。

2）设备数字化管理规定贯穿设备管理的全过程。结合机电设备管理系统的要求，对机电数字化涉及的供货方在签订合同时就进行了规范要求，并形成了数字化管理的相关规定。对交货总清单的格式、编制规则、更新、提交等进行了要求，对装箱单的格式进行了明确。数字化相关管理规定在机电设备采购招标阶段、合同签订阶段、合同执行阶段贯穿始终。在招标文件、合同文件中作为商务条款中专门的部分，而在合同执行阶段更是买卖双方共同遵守的准则，指导交货文件的提交。

3）机电设备数字化管理条款。《合同设备交货总清单》是卖方产品交货明细表的汇总，它的形成是逐个部套设计完成之后的分层次的逐步细化或完善的过程。《合同设备交货总清单》的变更应受版本控制，并在最近一次提交的版本上做增、删、修改等说明，不得重新定义《合同设备交货总清单》。

外协、外购设备（含外购直发件）应列入《合同设备交货总清单》，即要求外协、外购设备（含外购直发件）按实际交货设备项明细列入《合同设备交货总清单》。

卖方将在合同设备首次交货前10d向买方提交《合同设备交货总清单》第1版，该版本将作为初始数据进入机电物资数字化管理系统中。卖方应及时补充完善《合同设备交货总清单》，提交更新版本时间应在变化项所属部套首次发货前10d。买方将以最新版本调整机电物资管理系统系统中的《合同设备交货总清单》。

4）发挥机电合同执行人员的中枢作用。在机电设备管理系统中要牢牢抓住交货总清单管理这一“牛鼻子”，将这一职责赋予机电合同执行人员。他们对外负责与各供货厂家交货总清单和装箱单编制人员的沟通、协调，对提交的文件进行审核；对内将审核后的交货文件向仓储部门移交，将审核后的交货总清单分批录入系统，从而实现机电数字化信息的有序流转。

5）突出重点，抓好交货总清单管理。在各个机电合同的交货总清单管理中，重点和难点就是结构复杂、分包商众多的机组采购合同的交货总清单管理，所以要突出重点、突破难点。①在设计联络会期间与设计人员充分沟通，做到编制交货总清单时技术与商务相结合，合同报价单项与交货明细项相结合；②直接与供应商面对面沟通；③将分包商直接纳入到统一的交货总清单管理；④分阶段编制、审核、反馈、修改后最终确定版本。

3.12.4.3 机电设备管理流程的规范化和程序化

为确保机电设备供应的及时性、安全性、成套性和完好性，制定了机电设备管理办法，对机电设备的采购合同管理、交货和仓储管理、配送等各环节的工作内容和工作程序进行明确，通过数字化管理系统使管理规范化。

（1）采购合同管理。机电采购合同签订后的5d之内严格按合同内容将分项价格表、交货进度及设备总清单等基本信息录入机电设备数字化管理系统，及时在管理系统中更新合同信息的变更。

（2）设备台账管理。以设备总清单为基础，根据交货文件、开箱验收报告、设备调拨单、设备退库单相关信息，建立收、验、存、发、退设备台账，并根据设备动态变化情况实时更新。根据设备台账显示的到货信息，在设备安装前2个月对到货设备的成套性和完整性进行清理检查，编制未到齐设备清单，并与供货厂家沟通、核对和催货。根据合同设备交货进度计划、现场安装计划和实际到货情况，定期编制机电设备到货与安装计划对比表，对到货与需求情况进行实时动态跟踪，对交货的异常情况及时处理，确保现场安装顺利进行。

（3）机电设备的数字化管理。以设备总清单为主线，从机电设备需求、招投标、签订合同以及对设备的到货信息登录、开箱检验和调拨出库、供应商的货款结算等全过程实现了计算机的数字化管理。同时实现了机电设备管理程序化及规范化。

（4）建立机电设备现场应急预警机制。机电管理系统对设备交货工期定义了里程碑日历时间，将交货总清单中每一个交货明细项与合同规定的交货期一一对应。同时建立了机电信息查询子系统，面向各级设备管理人员，通过树形结构形象展示每一个机电合同信息，包括每一项交货明细项是否到货、是否开箱验收、是否调拨、交货时间及缺件信息。依据现场安装需求时间，可以非常方便地对缺件信息进行动态跟踪并采取催货措施，极大提高了催货的针对性，有效地保障了设备的到货。

（5）机电设备由建设向运行实现数字化移交。电站4台机组全部投产后，所有设备、备品配件和专用工具实物全部移交运行管理部门，同时实现设备管理数字化移交。

3.12.4.4 机电设备数字化管理成果应用效益

呼蓄电站所需要的各种机电设备种类杂、数量多、分布广，给设备的管理和维护提出了新的要求和挑战，依靠传统的管理模式不仅会造成大量人力资源的浪费，也不能达到统一管理、分配资源和实时调控的效果。机电设备数字化管理系统实现了机电设备需求计划管理、合同管理、物流配送、机电安装质量管理、监造质量管理的数据化和信息化，且具有可追溯分析的功能。

传统的机电设备管理不但工作量大，相关表单种类繁多，报表统计费时费力，台账不能及时更新，而且设备库存查询复杂，致使供应方、需求方和储存方信息沟通不畅，设备信息资源无法共享。尤其是在大型水电项目建设上，没有高效、系统、便捷的机电设备数字化管理体系，不只是简单的劳神费力，更是直接延误了机电设备安装工期，从而增加了更多的人力、物力和财力。

机电设备信息化管理的成功运用，实现了机电设备采购合同全过程计算机数字化管理目标，达到合同执行的规范化和程序化。合同设备分项报价清单、交货总清单和开箱检验报告中的实物清单三单相符是合同货款支付的必要条件，实现了合同双方在合同执行过程中行为的硬约束，保证了合同执行的严肃性和透明性，建立了有形的设备采购市场，实现了阳光下采购设备的目标。通过计算机管理，实现了参建各方的信息共享，提高了管理效率，节约了建设成本，加快了机组安装进度，实现了9个月连续投产4台机组的安装调试进度。并且有水调试工期由首台机组的62d优化到最后一台机组16d，达到了国内领先水平，其中机电设备数字化管理系统发挥了粮草官的作用，为机电设备安装提供了切实的设备供应保障。

系统运行以来，实现了高效、便利、系统的信息化管理模式；通过数字化移交，实现了运行单位快速掌握设备的结构形式和技术参数，对机组的稳定运行提供了技术保障。机电设备信息化管理的有效运用，不但节约了成本，更为设备管理部门、设备供货商和安装单位建立了有效的沟通和网络共享平台，在大型水电项目设备管理上又迈上了新台阶。

【注释】

[1]本书中水压力的单位均为m。——编者