鋼鐵企業廠內運輸物流智能管理系統

王懿 張小坡 鄭業寧 蘆永明

摘 要：針對鋼鐵企業廠內物流管理專業化水平低、物資運輸效率不高和物流管理系統智能化程度低、物流調度協同性差等問題，提出鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統的發展趨勢為數字化物流實時跟蹤與在線監控、網絡化物流信息傳輸與動態調度和智能化物流協同優化與決策支持，并在此基礎上基于物聯網等新一代信息技術設計開發了數字化、網絡化、智能化鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統，通過管理系統實現物流一體化管控、多平臺協同化運行和運輸智能化管理。

關鍵詞：數字化；網絡化；智能化；鋼鐵企業；廠內運輸物流；管理系統

中圖分類號：F252 文獻標識碼：A

1 引 言

鋼鐵企業物流是指在鋼鐵生產和經營活動中，從向企業供應原、燃料以及輔料，進行鋼鐵生產與加工直到最后將鋼材產品銷售給消費企業的整個過程，同時包括對在鋼鐵生產過程中所產生出來各種的固、液廢棄物的回收和重復利用。從物理區域上劃分，鋼鐵企業物流主要包括廠外物流和廠內物流，廠外物流包括廠外原材料的采購運入以及鋼鐵產成品的運出銷售（即入廠物流和出廠物流）；廠內物流則包括全部生產物流（即從投入鐵礦石、煤炭、廢鋼等原材料采購入庫開始，經卸車、儲存、冶煉、軋制及特殊處理等環節，直到形成各種鋼材產品銷售出廠為止的全過程）和廢棄物回收利用物流。根據運輸方式的不同，廠內物流又可分為生產制造物流（輥道、天車、臺車等運輸以及部分鐵水火車運輸）和廠內運輸物流（汽車、火車、輪船等運輸）。

2 鋼鐵企業廠內運輸物流管理現狀與問題

2.1 鋼鐵企業廠內運輸物流管理現狀

大型鋼鐵企業從采購環節的鐵礦石、焦炭、廢鋼，生產環節的燒結礦、生鐵、鋼坯，到銷售環節的鋼材以及循環利用物資和廢棄物的處理，如此龐大而復雜的物流過程使鋼鐵企業不得不拿出相當一部分人力物力來處理這些事務。當前，大多數企業的采購、生產、銷售各個環節都有獨立的物流部門，而這些職能性質相近的物流部門由于物流管理的相對獨立，從而造成企業內部物流不順暢和效率低下。

長期以來，鋼鐵企業經營者更加注重工藝裝備的改進和產品質量的提升，而忽視廠內運輸物流系統及其管理優化，導致廠內運輸物流總體發展水平較低，雖然部分先進的鋼鐵企業物流運輸已開始應用先進的信息技術進行跟蹤定位和管理，但大多數鋼鐵企業仍處于電話聯系、手工操作、人工裝卸較低層次的運作階段。絕大數鋼鐵企業是靠紙為媒介來傳遞信息，還未能實施數字化的物流管理，先進的電子數據交換、自動識別和條碼技術、全球定位系統等更無從談起。

近年來，大型鋼鐵企業管理和經營者越來越關注于大型鋼鐵企業的廠內運輸物流運輸的管理和發展，其原因主要包括以下兩個方面。一方面，大型鋼鐵企業隨著發展，其規模不斷擴大，廠內運輸物流系統若不隨著改進，與企業的發展規模明顯不適應，從而對企業發展產生制約；另一方面，在當前原材料價格高漲、而產品競爭又異常激烈、企業利潤走向微薄的新常態下，通過對廠內運輸物流系統優化，可進一步降本增效，提高企業競爭力。

2.2 鋼鐵企業廠內運輸物流管理存在的主要問題

1.物流管理專業化水平低、物資運輸效率不高

目前，鋼鐵企業廠內運輸物流管理參與單位眾多，條塊分割，各自為政，資源不能共享，弊端較多。因參與單位多，導致整個物流應有的銜接、協調機能割裂，從而造成物流無效作業環節的增加，物流速度降低而成本提高，嚴重影響了物流企業的效益和競爭力；同時，物流系統多環節的活力不足，體制、機制不夠靈活，專業化、科學化、規范化管理運作能力差。盡管很多企業開發應用了物流信息管理系統，但由于內部物流管理結構存在問題，業務流程不夠優化，物流效益難以得到體現，項目很難發揮其效力[1-2]。

2.信息系統智能化程度低、物流調度協同性差

近年來，雖然部分先進企業物流管理已開始采用RFID、條碼、GIS、GPS等技術，并建立和使用物流管理系統、庫區管理系統、生產制造執行系統（MES）、ERP購銷管理系統以及遠程計量管理系統等信息系統。但往往企業所建立的各個信息系統之間信息傳遞不暢通，信息孤島現象較為明顯；同時各企業所建立的各信息系統智能化程度不高，物流調度缺乏協同優化能力，致使物流運輸不能科學合理的進行運輸配載，車輛空駛率高，運輸效率低。

3 鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統發展趨勢

隨著信息化和工業化的深度融合，鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統將快速向數字化、網絡化和智能化發展。企業通過物聯網等新一代信息技術可實現對物流的全面感知、可靠傳輸，通過建立智能化物流管理系統，與企業其他信息化管理系統進行無縫對接，實現整個廠內運輸物流信息和數據及時、透明的傳遞和交換，并實現廠內運輸物流的集中管控、智能處理，使企業進一步降低物資庫存、優化運輸路線、減少內部倒運、降低經營成本。

3.1 數字化物流實時跟蹤與在線監控

物流實時跟蹤與在線監控是物流調度和管理優化的基礎。近年來，隨著物聯網等新一代信息技術的發展和運用，利用RFID、條碼、視頻、紅外感應器、激光定位、GPS/北斗導航、地理信息系統（GIS）等技術對鋼鐵企業廠內運輸物流進行全方位實時跟蹤和在線監控，實現物流數字化是鋼鐵企業廠內運輸物流管理的發展趨勢之一[3-5]。

3.2 網絡化物流信息傳輸與動態調度

物流信息的可靠實時傳輸是物流調度和管理優化的關鍵。利用先進的網絡技術，如WSN無線傳感網絡、Zigbee、GPRS/3G/4G等移動互聯網關鍵技術，在鋼鐵企業高溫、高振動、強屏蔽等惡劣環境下，實現企業廠內產品庫區作業和運輸物流跟蹤信息與調度指令的實時傳輸，可對廠內運輸物流運輸實現動態調度和優化管理，科學合理的進行運輸配載，減少車輛空駛率，提高物流運輸效率[6]。

3.3 智能化物流協同優化與決策支持endprint

物流運輸計劃與作業的智能化是物流調度和管理優化的重點。利用物流協同優化與決策支持關鍵技術，如物流調度計劃智能決策模型，實現廠內不同車間、不同運輸物資和不同運載工具協調優化調度的同時，與其他信息系統無縫銜接，協同MES、ERP、遠程計量系統等其他管理系統作業，從而實現物流的智能化、一體化管控。

4 數字化、網絡化、智能化鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統

4.1 系統架構

數字化、網絡化、智能化鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統從“泛在感知、可靠傳輸、智能處理”三個角度對鋼鐵企業廠內運輸物流進行一體化全方位監控和優化管控。其系統架構如下圖所示。

1.感知層

感知層負責信息采集，車載終端、船舶終端、手持終端、門禁系統、計量系統以及ERP、MES等系統中獲取信息，而計量、門禁系統則分別基于RFID、GPS/北斗導航、紅外感應器和視頻等物聯網技術感知信息；

2.網絡層

網絡層為信息傳輸層，主要采用包括WSN無線傳感網絡、3G/4G移動互聯網、企業專用網絡等網絡技術實現監控信息、定位信息、調度信息等監控管理過程中關鍵信息的傳送；

3.應用層

應用層主要為廠內物流管理應用，包括兩個子層：應用支撐子層和廠內物流運輸應用子層，其中應用支撐子層包括GIS平臺、數據集成平臺等，廠內物流運輸應用子層包括系統管理、運輸需求、運輸計劃、運輸調度、運輸實績、倉庫管理、作業監控、物流跟蹤等。

4.2 系統功能

鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統主要圍繞物資運輸需求、運輸計劃、運輸調度以及物流跟蹤和倉儲管理等環節，通過促進物流一體化管控、多平臺協同化運行和運輸智能化管理，實現物流系統高效率、低成本運行。下圖為數字化、網絡化、智能化鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統功能框架。

在運輸物流管理過程中，系統首先根據ERP的采購和銷售訂單信息，同時結合MES和各車間提出的廠內物資運輸要求形成相應的物流運輸需求。經過匯總處理形成運輸計劃。根據運輸計劃，以物流成本最小化為目標，進行倉儲管理和汽車、船舶的運輸調度，形成最優調度計劃。物流運輸過程中，實時監控物流作業并進行物流跟蹤，運輸完成后形成運輸實績。

以廠內翻運為例，相關車間工作人員在物流運輸管理系統上創建企業內物流運輸需求，指定運輸方式、起點、終點、有效期、車型、計劃用量等信息。物流管控平臺運輸計劃模塊綜合所有運輸需求信息及物資庫存信息經匯總優化后形成運輸計劃，下發給相關運輸管理子系統（如智能汽車運輸管理子系統等）和倉庫作業管理子系統。車輛調度人員根據運輸計劃進行車輛調度確定具體車輛及司機、運輸路線、運輸時間、物流成本等；同時將運輸調度計劃發送至相關智能車載終端、倉庫作業管理子系統、計量系統、門禁系統，倉庫作業管理子系統則將運輸調度計劃下發給相關倉庫管理人員手持終端。相關車輛及司機根據接收到的運輸調度計劃任務進行運輸作業，同時相關倉庫管理人員則根據運輸調度計劃安排相應物資的出入庫計劃。運輸作業過程中相關工作人員通過車載終端、手持終端及時將作業信息反饋回系統，同時通過GPS和GIS在線跟蹤作業車輛。當車輛通過門禁或地磅時，門禁系統根據車輛調度計劃放行，并將關鍵信息反饋回物流運輸管理系統；計量系統則稱重后將重量信息加入到車輛調度計劃信息中，同時將完整信息反饋回物流運輸管理系統。最終通過綜合作業監控、物流跟蹤以及計量和門禁等關鍵信息形成車輛運輸實績存檔。

4.3 相關子系統

1.智能倉庫作業管理子系統

智能倉庫作業管理子系統由管理系統倉庫管理模塊和倉庫智能手持終端組成。倉庫管理模塊功能主要包括入庫管理、出庫管理、盤庫管理和移庫管理等；倉庫智能手持終端功能包括作業任務接收，入庫作業、出庫作業、盤庫作業和系統管理等。管理系統倉庫管理模塊針對作業計劃下發指令任務到相應倉庫手持終端，指導工作人員進行入庫、出庫等作業，作業完成后手持終端將作業完成情況及關鍵信息反饋回管理系統。

2.智能車輛運輸管理子系統

智能車輛運輸管理子系統由管理系統車輛管理模塊和智能車載終端組成。車輛管理模塊主要包括車輛調度、車輛跟蹤、作業監控和運輸實績等；智能車載終端功能包括運輸任務接收、GPS定位、作業實績和系統管理等。管理系統車輛管理模塊針對運輸計劃下發運輸指令任務到相應車輛車載終端，指導司機進行物資運輸和計量等作業，作業完成后車載終端將運輸作業實績信息反饋回管理系統，同時運輸過程中車載終端將GPS位置信息及時反饋回管理系統，以便管理系統對車輛進行動態跟蹤和調度。

3.智能船舶運輸管理子系統

智能船舶運輸管理子系統由管理系統船舶管理模塊和智能船舶終端組成。船舶管理模塊主要包括船舶調度、船舶跟蹤、作業監控和運輸實績等；智能船舶終端功能包括運輸任務接收、GPS定位、作業實績和系統管理等。管理系統船舶管理模塊針對運輸計劃下發運輸指令任務到相應船舶終端，指導船舶進行物資運輸和裝卸船等作業，作業完成后船舶終端將運輸和裝卸作業實績信息反饋回管理系統，同時運輸過程中船舶終端將GPS位置信息及時反饋回管理系統，以便管理系統對船舶進行動態跟蹤和調度。

5 結 論

1.隨著鋼鐵行業兩化深度融合，鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統將快速向數字化、網絡化和智能化發展。數字化物流實時跟蹤與在線監控、網絡化物流信息傳輸與動態調度、智能化物流協同優化與決策支持將成為鋼鐵企業廠內運輸物流的主要發展趨勢。

2.數字化、網絡化、智能化鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統分為感知層、網絡層和應用層三層架構，分別負責信息采集、傳輸和應用，實現從“泛在感知、可靠傳輸、智能處理”三個層面對企業廠內運輸物流進行一體化全方位監控和優化管控。

3.鋼鐵企業廠內運輸物流管理系統包括主管理系統及智能倉庫作業管理子系統、智能車輛運輸管理子系統和智能船舶運輸管理子系統三個子系統。系統主要圍繞物資運輸需求、運輸計劃、運輸調度以及物流跟蹤和倉儲管理等環節，通過促進物流一體化管控、多平臺協同化運行和運輸智能化管理，實現物流系統高效率、低成本運行。

參考文獻

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