煤炭運輸調度管理系統的研究與設計

劉 蕾 楊 柳

(石家莊信息工程職業學院，河北省石家莊市，050035)

近年來，煤炭企業通過對各運輸節點的技術裝備進行改造，綜合利用傳感技術、紅外技術和RFID技術等物聯網技術對運輸環節實施管控。然而，技術改造與應用的主要目的是為了規范運輸業務，減少運輸過程中的 “跑、冒、滴、漏”現象造成的經濟損失。然而，煤炭企業運輸業務具有一定的復雜性，運輸作業的完成需要通過調度指令來進行調節，在物聯網技術應用的背景下，設計一套能夠對運輸作業進行合理調度的管理系統具有現實意義。本文設計的運輸調度管理系統可面向具有多個運輸節點和多種運輸業務的煤炭企業集團。

1 煤炭企業運輸業務分析

煤炭企業的運輸作業源自企業的生產計劃和銷售合同。企業的生產計劃不僅決定了煤炭產品的產量，也決定了以原煤為原材料的煤化工、煤炭洗選加工等作業對煤炭產品的需求量；企業的銷售合同則直接決定了一定時期內企業需要完成的對外發運量。因此，根據企業的生產計劃和銷售合同，煤炭企業可以制定出一定時期內的企業運輸計劃，一般主要包括滿足銷售需求的地銷發運計劃和鐵路發運計劃以及滿足內部供應鏈下級需求的內部調運計劃。

運輸計劃是一定時期內進行運輸作業的主要依據，煤炭企業可以根據實際情況制定月度計劃或每日的運輸計劃。然而，在計劃的執行過程中，企業往往面臨著更為復雜的實際情況。比如企業可能需要優先滿足某些重點客戶的購煤需求，或者需要優先滿足內部調運需求。因此，煤炭企業在實際執行運輸作業時，通常需要通過下發調度指令對運輸計劃做出及時調節，以滿足生產作業和銷售的需求。

因此，煤炭企業的運輸業務是一個根據生產計劃、銷售合同、運輸計劃和調度指令來完成運輸作業的動態過程，煤炭企業運輸業務流程圖如圖1所示。

圖1 煤炭企業運輸業務流程圖

2 煤炭運輸調度管理系統設計

2.1 功能設計

根據對煤炭企業運輸業務的分析，煤炭運輸管理系統應覆蓋煤炭運輸管理過程中的銷售合同、運輸計劃、運輸調度和運輸作業等要素。煤炭運輸調度管理系統功能設計如圖2所示。

2.1.1 基礎設置

該模塊提供系統各功能模塊需要的基礎信息的維護功能，包括系統用戶和操作權限的設置、各運輸節點的定義和信息維護以及數據字典通用項目信息的設置。

2.1.2 銷售合同管理

該模塊提供對銷售合同信息的維護功能，主要包括客戶信息管理、合同信息維護以及對銷售的合同執行情況進行監控。

2.1.3 運輸計劃管理

該模塊提供對運輸計劃信息的維護功能，主要包括編制地銷發運、內部調運和鐵路發運等各類運輸形式的發運計劃，以及對運輸計劃執行情況進行監控。

2.1.4 運輸作業管理

該模塊對各運輸節點收發煤炭產品提供支持，除了對承運人管理、運輸工具管理、運輸收發作業外，還可在通訊異常和調度異常等情況下發起異常處理的請求，該模塊一般采用分布式方式部署于各運輸節點。

2.1.5 運輸調度管理

圖2 煤炭運輸調度管理系統功能設計

該模塊提供對運輸調度指令的下達、修改、刪除和監控等功能，可下達調度指令并設置調度邏輯和處理異常請求，并可對調度指令的執行情況進行監控。

2.2 調度指令設計

調度指令是運輸調度管理系統的核心，調度系統依據調度指令判斷運輸作業的合規性。為了提高調度系統的適用性，滿足運輸調度業務的需求，需要對調度指令進行合理設計。

對于調度指令的設計，最為關鍵的是對調度指令屬性的設計，調度指令屬性是指每一條調度指令所包含的基本要素，包含調度日程、銷售合同、調度作業量、調度作業類型、指令判斷結論、指令狀態以及優先級等基本要素，調度指令屬性的名稱及其解釋見表1。

為了便于下達調度指令，提高用戶體驗，對于調度指令屬性中可以以組為形式下達指令的屬性，系統應提供該屬性組的單獨定義功能，即提供銷售合同、承運單位、司機、運輸目的地和運輸工具的組定義功能。

表1 調度指令屬性列表

2.3 調度邏輯設計

由于調度業務本身具有復雜性，在煤炭企業實際運輸調度管理中，經常面對多條調度指令并存的情況，因此，運輸調度管理系統的設計需要對調度邏輯進行合理設計。

2.3.1 同優先級調度指令并行處理邏輯

當具有相同優先級的多條調度指令同時有效時，系統需要為并行的調度指令提供處理邏輯。系統應提供執行 “AND”或 “OR”操作的設置。當同優先級調度指令處理邏輯設置為 “AND”時，只有處于同優先級的全部調度指令均給出允許判斷時，系統才在該優先級下做出允許判斷；當同優先級調度指令處理邏輯設置為 “OR”時，只要處于同優先級的全部調度指令中有一條給出允許判斷時，系統就在該優先級下做出允許判斷。

2.3.2 跨優先級調度指令并行處理邏輯

對同時適用于不同優先級下多條調度指令的運輸作業，系統優先執行具有較高優先級的調度指令給出的判斷。

2.3.3 作業量調度邏輯

涉及到作業量的調度指令還需要進行特殊的邏輯設計。當基于作業量的調度指令的判斷結論設置為禁止時，表示符合該指令屬性且累計作業量超過指令設置作業量的運輸作業將在指令生效期間禁止執行；當基于作業量的調度指令的判斷結論設置為允許時，該指令具有排他性，表示運輸作業將優先滿足符合該指令屬性的運輸作業直至累計作業量超過指令設置的作業量。

2.3.4 調度指令基礎執行規則

調度指令往往不會覆蓋全部運輸作業，對于一項任何調度指令都沒有給出判斷的運輸作業，系統應提供基礎執行規則。系統的基礎執行規則有兩項可選項:凡是不適用全部生效調度指令的運輸作業允許執行、凡是不適用全部生效調度指令的運輸作業禁止執行。

2.4 分布式調度指令管理系統設計

由于煤炭企業運輸節點分布較為分散，不同節點的網絡穩定性不同，因此，考慮到煤炭企業的實際情況，應將調度指令管理系統進行分布式設計。由中心平臺統一下達調度指令，并且通過指令交換平臺與各運輸節點指令管理平臺進行數據同步。同時，也可通過中心平臺對各運輸節點的調度邏輯進行個性化設置，以實現不同的管理需求。

3 煤炭運輸調度管理系統調度作業應用

通過對調度指令、調度邏輯和分布式調度指令管理系統的設計，滿足了一個高度柔性的運輸調度管理系統的設計需求。該系統可以應用于不同的復雜煤炭運輸調度場景下。

3.1 優先滿足重點客戶或限制部分客戶

在某種產品供應緊張的情況下，可通過調度系統實現對重點客戶購煤需求的優先滿足。如下達調度指令 “煤礦Ⅰ／客戶 A／精煤／地銷／10萬t／允許”，則煤礦Ⅰ只有在為客戶A完成地銷精煤10萬t后才可為其他用戶地銷精煤。還可通過調度系統實現對部分客戶購煤業務的限制。如下達調度指令 “煤礦Ⅱ／客戶 B／原煤／鐵路／5萬t／禁止”，則煤礦Ⅱ在滿足客戶B鐵路發運原煤5萬t需求后將不再為該客戶發運原煤。

3.2 優先滿足內部調運量

煤炭企業出于優先滿足內部供應鏈需求的考慮，經常需要做出優先滿足 內部調運的調度計劃。這種情況下達的調度指令類似于優先滿足重點客戶下達的調度指令，如 “煤礦Ⅲ／化工廠／原煤／10萬t／允許”，則煤礦Ⅲ只有在滿足化工廠10萬t原煤需求后才可以再進行其他運輸作業。

3.3 下達復合調度指令

更多情況下，煤炭企業需要下達多條調度指令來實現某一管理目的。比如禁止煤礦Ⅳ地銷精煤，但客戶C的需求除外，同時，內調和鐵路發運不受影響。為滿足該調度管理需求，可進行下述設置和指令下達:

(1)調度指令基礎執行規則設置為 “凡是不適用全部生效調度指令的運輸作業禁止執行”。

(2)下達調度指令 “煤礦Ⅳ／地銷／精煤／禁止／優先級50”。

(3)下達調度指令 “煤礦Ⅳ／地銷／精煤／客戶C／允許／優先級100”。

(4)下達調度指令 “煤礦Ⅳ／內調／允許／優先級0”和 “煤礦Ⅳ／鐵路／允許／優先級0”。

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