地鐵管片數(shù)字工廠勞務(wù)工人智慧管理技術(shù)研究與應(yīng)用

馬大偉MA Da-wei

（中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司，北京 102400）

1 研究背景

在國(guó)家政策的宏觀指導(dǎo)下，建筑工業(yè)化的發(fā)展日趨成熟，傳統(tǒng)建筑業(yè)通過不斷的創(chuàng)新完善，已由傳統(tǒng)的離散式現(xiàn)場(chǎng)施工模式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)化大規(guī)模批量生產(chǎn)的模式，在新的模式中，工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮，產(chǎn)品產(chǎn)能充足、質(zhì)量穩(wěn)定，通過工業(yè)化精益制造的方式，提高建筑工程品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排綠色發(fā)展。

建筑行業(yè)在工業(yè)化發(fā)展的過程中，勞務(wù)用工模式也發(fā)生較大的變化，從傳統(tǒng)的建筑工地零散用工，轉(zhuǎn)變?yōu)檐囬g建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)工人，高度集中的高節(jié)奏流水線生產(chǎn)模式，對(duì)車間勞務(wù)用工管理提出較高的效能及安全要求。目前建筑工業(yè)化的勞務(wù)用工大部分由勞務(wù)公司統(tǒng)一提供，部分企業(yè)培養(yǎng)少數(shù)核心產(chǎn)業(yè)工人，農(nóng)民工逐步成為勞務(wù)隊(duì)伍的主要力量。勞務(wù)隊(duì)伍的知識(shí)接受和學(xué)習(xí)能力參差不齊，勞務(wù)人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜[1]，文化程度較低，建筑工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)欠缺，勞務(wù)工人整體安全意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)不足[2]，復(fù)雜的勞務(wù)用工情況增加了車間現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)管理的復(fù)雜度。

中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司作為國(guó)內(nèi)建筑工業(yè)化一流企業(yè)，在管片領(lǐng)域始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，采用先進(jìn)的自動(dòng)化流水線生產(chǎn)模式引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向，在本文中將依托北京地鐵管片生產(chǎn)車間，綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)，針對(duì)車間勞務(wù)智慧管理的技術(shù)進(jìn)行研究，并在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證和應(yīng)用推廣。

2 研究現(xiàn)狀

在勞務(wù)人員管理方面，行業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)及專家進(jìn)行廣泛的研究和探索，馬駿論述了實(shí)名制背景下房建項(xiàng)目勞務(wù)管理的方法和策略[3]；呂江波，羅元江研究了物聯(lián)網(wǎng)勞務(wù)管理系統(tǒng)在房建工程中的應(yīng)用[4]；徐友全，賈美珊研究開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)在智慧工地安全管控工具和解決方案[5]；李愛兵，田民格，李濤討論了疫情常態(tài)化下的施工企業(yè)發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)管控的模式和方法[6]；在國(guó)家宏觀政策的指引下，結(jié)合企業(yè)自身狀況和勞務(wù)人員管理的切實(shí)需求，通過物聯(lián)網(wǎng)、人臉識(shí)別、紅外測(cè)溫、信息化系統(tǒng)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，為施工和生產(chǎn)類企業(yè)等勞動(dòng)密集型企業(yè)的勞務(wù)人員管理提供了全面的理論和應(yīng)用支撐，在各企業(yè)和機(jī)構(gòu)的實(shí)踐中，均得到良好的應(yīng)用驗(yàn)證，也為行業(yè)其他企業(yè)的勞務(wù)用工管理提供有效的解決思路。

以上行業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的研究?jī)?nèi)容中，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧工地、實(shí)名制管理等技術(shù)進(jìn)深入的研究和應(yīng)用；目前在行業(yè)中針對(duì)車間崗前酒精監(jiān)測(cè)、車間無(wú)感考勤、車間內(nèi)的違規(guī)行為AI 自動(dòng)判定等研究領(lǐng)域的研究尚未廣泛開展，在本文中將在行業(yè)專家學(xué)者的研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合疫情常態(tài)防控、車間人員安全管控的方面，綜合采用當(dāng)前最新技術(shù)，結(jié)合企業(yè)自身的管理訴求，進(jìn)行地鐵管片數(shù)字工廠勞務(wù)工人智慧管理的技術(shù)研究和應(yīng)用。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

地鐵管片流水線生產(chǎn)車間勞務(wù)人員數(shù)量較多、生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，公司對(duì)管片數(shù)字化管理、智能化生產(chǎn)提出較高的要求，在本文中將綜合利用智慧制造技術(shù)，打造地鐵管片車間智能化、智慧化勞務(wù)管理工具，提高勞務(wù)管理的效率及智能化水平。

在本文中將重點(diǎn)研究以下關(guān)鍵技術(shù)，并在公司北京地鐵管片生產(chǎn)車間中實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，對(duì)研究成果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和推廣應(yīng)用。

3.1 勞務(wù)人員實(shí)名制管控

自2017 年，國(guó)務(wù)院辦公廳在印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕19 號(hào)）中首次提出推行建筑勞務(wù)工人實(shí)名制管理工作的要求后，建筑行業(yè)必須對(duì)勞務(wù)工人進(jìn)行實(shí)名制管理[7]。

勞務(wù)人員實(shí)名制管理貫穿工人在工廠的生命周期，需要通過信息化實(shí)名制管理平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控功能，主要技術(shù)手段包括以下方面：

實(shí)名制電子履歷檔案：勞務(wù)人員進(jìn)場(chǎng)需要通過二代身份證以及人臉識(shí)別雙重實(shí)名制認(rèn)證的技術(shù)手段進(jìn)行身份識(shí)別，確認(rèn)勞務(wù)人員的人證相符，避免冒名頂替的情況發(fā)生。通過實(shí)名制身份認(rèn)證的工人才可以在勞務(wù)人員實(shí)名制管理平臺(tái)中建立電子檔案，維護(hù)勞務(wù)工人基本身份檔案、特殊作業(yè)證書、體檢報(bào)告、保險(xiǎn)情況等。勞務(wù)人員在工廠的表現(xiàn)均自動(dòng)形成電子檔案記錄，通過勞務(wù)工人安全帽二維碼或電子工牌均可以快速調(diào)閱，對(duì)嚴(yán)重違規(guī)的勞務(wù)工人可提交公司級(jí)勞務(wù)黑名單數(shù)據(jù)庫(kù)，在公司范圍內(nèi)的項(xiàng)目中均拒絕進(jìn)場(chǎng)建檔。

車間實(shí)名制通道：由于地鐵管片流水線式生產(chǎn)車間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)關(guān)人員、無(wú)授權(quán)人員不允許進(jìn)出作業(yè)環(huán)境。在車間主要通道設(shè)置人臉識(shí)別實(shí)名制通道，經(jīng)授權(quán)的勞務(wù)人員刷臉認(rèn)證通行。在車間主入口設(shè)置實(shí)名制人員動(dòng)態(tài)看板，實(shí)時(shí)匯總統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員動(dòng)態(tài)，人員刷臉出入數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上報(bào)勞務(wù)人員管理數(shù)據(jù)，平臺(tái)自動(dòng)形成出勤報(bào)表，實(shí)現(xiàn)車間人員透明、實(shí)時(shí)管控。根據(jù)工人在工廠的安全行為評(píng)估體系，為工人建立安全畫像（如圖1 所示），并用不同顏色的狀態(tài)碼標(biāo)識(shí)，綠碼可以進(jìn)行正常生產(chǎn)操作，黃碼需要重點(diǎn)監(jiān)控，紅碼嚴(yán)禁進(jìn)入車間。

圖1 工人安全狀態(tài)畫像

非主通道無(wú)感考勤：生產(chǎn)車間除了主通道外，還有其它通道，日常也允許人員通行，由于需要材料運(yùn)輸車輛、轉(zhuǎn)運(yùn)車輛通行，無(wú)法安裝車間實(shí)名制通道閘，由此可能造成車間人員管控存在安全漏洞，為了解決這個(gè)問題，擬在非主要通道安裝無(wú)感考勤裝備，通過人臉識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別并監(jiān)控人員進(jìn)出，人員異常出入數(shù)據(jù)及時(shí)預(yù)警并推送到安全管理部門責(zé)任人。

在車間非主通道安裝高清攝像頭，捕獲進(jìn)出車間的工人人臉照片，智能管理平臺(tái)在后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行人臉識(shí)別和數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，工人進(jìn)出無(wú)需停留即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的無(wú)感簽到[8]。在人臉識(shí)別算法方面，采用行業(yè)領(lǐng)先的基于TensorFlow 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工智能算法，基于Python 語(yǔ)言進(jìn)行算法封裝，并部署在核心機(jī)房智能管理平臺(tái)中，視頻算法處理采用Tesla 深度學(xué)習(xí)智能卡，保障人臉識(shí)別的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)效率，為車間整體人員管控提供強(qiáng)有力的智能化工具。

3.2 疫情常態(tài)化管控

新冠疫情不斷反彈，為職工的工作和生活帶來不便。為全力保障人員安全和正常生產(chǎn)，中鐵十四局集團(tuán)房橋公司管片生產(chǎn)基地加強(qiáng)疫情防控，對(duì)內(nèi)封閉場(chǎng)區(qū)管理，對(duì)外采取多種有效措施，為生產(chǎn)生活配備安全雙保險(xiǎn)，員工進(jìn)出車間需測(cè)溫、進(jìn)出工廠大門需要檢查健康碼和行程卡，確保每一個(gè)場(chǎng)內(nèi)員工健康狀態(tài)無(wú)異常、健康記錄可追溯。

為提高體溫檢測(cè)效率，在車間門口的實(shí)名制通道閘中集成人臉識(shí)別測(cè)溫設(shè)備，在勞務(wù)人員刷臉進(jìn)入車間的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行體溫測(cè)試，體溫測(cè)試儀器與人行通道閘集成在一起，體溫異常的工人不能打開通道閘進(jìn)入車間，并自動(dòng)向安全管理部責(zé)任人發(fā)出異常預(yù)警。工人每次進(jìn)入車間的體溫測(cè)試數(shù)據(jù)記錄在檔備查。

3.3 崗前酒精測(cè)試

在建筑行業(yè)的勞務(wù)工人群體中，飲酒的現(xiàn)象較為常見，酒后進(jìn)出車間作業(yè)的情況在行業(yè)內(nèi)也時(shí)有發(fā)生，這就給安全生產(chǎn)帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。在日常的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理中，管理人員加強(qiáng)日常檢查力度，通過管理制度的規(guī)范化和執(zhí)行力度的增強(qiáng)，盡可能避免酒后作業(yè)情況的發(fā)生，在傳統(tǒng)的管理方式中，只能通過手持酒精測(cè)試儀器進(jìn)行檢查，由于上班高峰期人員進(jìn)入車間比較集中，無(wú)法做到每一個(gè)人都全部檢測(cè)，只能抽檢，這就有可能存在檢查不到的飲酒人員，給實(shí)際的生產(chǎn)管理帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。

在本文中通過綜合采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把酒精傳感器集成在車間門口人員實(shí)名制通道閘人臉識(shí)別設(shè)備中，人員在三餐后進(jìn)入車間的時(shí)候，需要根據(jù)系統(tǒng)屏幕提示進(jìn)行酒精檢測(cè)，酒精檢測(cè)超標(biāo)的人員拒絕進(jìn)場(chǎng)，通道閘門不能啟動(dòng)，只有酒精檢測(cè)合格的情況下才能進(jìn)出車間作業(yè)，飲酒的異常數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)上報(bào)給安全管理部門責(zé)任人，由安全管理部介入進(jìn)行后續(xù)處置，通過自動(dòng)化設(shè)備的接入，大幅提高檢測(cè)效率，保證了三餐后所有進(jìn)入車間勞務(wù)人員的全面檢測(cè)，杜絕酒后作業(yè)的安全事件發(fā)生。

3.4 違規(guī)行為AI 自動(dòng)監(jiān)控

傳統(tǒng)生產(chǎn)車間人員安全管理主要依靠安全管理人員進(jìn)行管理，通過人工巡查對(duì)現(xiàn)場(chǎng)違規(guī)事件進(jìn)行警告和處置，隨著車間規(guī)模越大，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員越來越多，安全隱患點(diǎn)分布越來越廣，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)僅靠人工管理已經(jīng)無(wú)法全面覆蓋，在時(shí)間、空間、頻次上均存在一定的安全管理盲區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)安全管理的工作量和難度越來越大，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全管理已成為行業(yè)亟待解決的重大問題。

在本文中根據(jù)地鐵管片流水線生產(chǎn)特點(diǎn)以及安全生產(chǎn)的管理訴求，引入視頻AI 違規(guī)行為自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)，在車間關(guān)鍵工位安裝高清攝像頭，對(duì)點(diǎn)位覆蓋范圍內(nèi)的工人進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，針對(duì)安全帽佩戴、抽煙、明火等違規(guī)行為進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和識(shí)別，并自動(dòng)截圖形成違章報(bào)告推送到安全管理部門，觸發(fā)安全管理違規(guī)事件閉環(huán)處置流程，通過智能化設(shè)備的全天候、自動(dòng)化違規(guī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人員安全隱患的無(wú)縫監(jiān)控功能，提高現(xiàn)場(chǎng)人員管理的效率。

違規(guī)行為AI 自動(dòng)監(jiān)控功能與人員安全積分制自動(dòng)關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)違章自動(dòng)扣分，安全積分低于80 分，勞務(wù)工人安全碼自動(dòng)變?yōu)辄S色，成為現(xiàn)場(chǎng)管理重點(diǎn)關(guān)注人員；安全積分低于60 分，勞務(wù)人員安全碼自動(dòng)變?yōu)榧t色，實(shí)名制通道拒絕紅碼員工進(jìn)入，通過設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的勞務(wù)人員智慧管理整體方案。

4 地鐵管片生產(chǎn)車間應(yīng)用效果

本文的研究成果，依托中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司北京地鐵車間升級(jí)改造項(xiàng)目進(jìn)行研究和驗(yàn)證。作為公司在京地鐵管片生產(chǎn)基地，承擔(dān)北京地鐵管片預(yù)制任務(wù)，新的一年，新的挑戰(zhàn)，北京地鐵管片生產(chǎn)車間將以打造一流產(chǎn)品為目標(biāo)，全力完成北京地鐵17 號(hào)線及13 號(hào)線生產(chǎn)任務(wù)，全力推動(dòng)北京市軌道交通建設(shè)，為公司打造“建筑工業(yè)化一流企業(yè)”貢獻(xiàn)力量。

本文研究成果在北京地鐵管片車間應(yīng)用效果主要為以下方面：

4.1 人臉識(shí)別、測(cè)溫、酒精監(jiān)測(cè)智能監(jiān)測(cè)工人通道

在車間車間門口安裝人員實(shí)名制通道閘，輔以酒精自助智能監(jiān)測(cè)設(shè)備，達(dá)到“人臉識(shí)別+體溫測(cè)量+酒精檢測(cè)+閘機(jī)聯(lián)動(dòng)”的效果；通過設(shè)備聯(lián)動(dòng)和智能化檢測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)人員多重檢測(cè)的整合處理，提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率和智能化程度。此設(shè)備為中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司北京地鐵管片車間聯(lián)合供應(yīng)商共同研制，在行業(yè)內(nèi)首次采用高度集成的方式完成勞務(wù)工人多重檢測(cè)，智能化水平處于行業(yè)領(lǐng)先水平。（圖2）

圖2 車間智能檢測(cè)通道

4.2 多通道無(wú)感考勤自動(dòng)監(jiān)控

通過非主要通道攝像頭人臉自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)無(wú)感考勤，人員經(jīng)過無(wú)需停留即可通過自動(dòng)考勤實(shí)現(xiàn)打卡簽到，識(shí)別速度快、準(zhǔn)確率高，解決了管片生產(chǎn)車間太多出入口且無(wú)法設(shè)置人行通道閘的普遍問題，使車間人員管控實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管理。在此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用層面，率先在關(guān)聯(lián)行業(yè)引入無(wú)感考勤技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

4.3 車間違章視頻AI 自動(dòng)分析預(yù)警

安全生產(chǎn)管理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，傳統(tǒng)的安全管理模式在長(zhǎng)期的實(shí)踐過程中積累豐富的管理經(jīng)驗(yàn)和成果，在歷史成果的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字化安全管理工具，通過信息化、數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)安全管理方式的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高安全管理的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、全面性，同時(shí)降低管理成本，提高管理效率。

在安全管理數(shù)字化工具中，綜合采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、視頻大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，在智能化的安全管理平臺(tái)幫助下，把傳統(tǒng)人工盯防的安全隱患，轉(zhuǎn)換為智能化平臺(tái)全天候自動(dòng)盯防，自動(dòng)研判預(yù)警，在關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)安全管控環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器替人，提高現(xiàn)場(chǎng)安全管理的覆蓋度，避免出現(xiàn)安全監(jiān)控盲區(qū)，同時(shí)降低現(xiàn)場(chǎng)安全管理的工作強(qiáng)度。（圖3）

圖3 AI 自動(dòng)識(shí)別車間違章行為

5 總結(jié)

在本文中對(duì)地鐵管片廠勞務(wù)工人智慧管理相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并結(jié)合中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司北京地鐵管片生產(chǎn)車間進(jìn)行了有效的應(yīng)用驗(yàn)證，研究成果取得了良好的應(yīng)用效果，在公司其他項(xiàng)目部及行業(yè)其他管片廠均可推廣應(yīng)用。

本文的研究?jī)H為智能化技術(shù)應(yīng)用的具體場(chǎng)景應(yīng)用，在未來的研究過程中，將繼續(xù)深入研究相關(guān)智能化技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)人員管理方面的應(yīng)用，包括人員虹膜識(shí)別、健康狀態(tài)自動(dòng)研判、形體行為趨勢(shì)分析等智能化課題，將更多的智能化技術(shù)應(yīng)用在地鐵管片生產(chǎn)過程中，引領(lǐng)和提高行業(yè)高質(zhì)量健康發(fā)展。