基于地理圍欄的進廠車輛調度系統的設計與應用

上海安吉汽車零部件物流有限公司 / 趙文朋 梁志凱 周游

基于地理圍欄的進廠車輛調度系統的設計與應用

上海安吉汽車零部件物流有限公司 / 趙文朋 梁志凱 周游

隨著汽車產量日益增長，對入廠物流配送的響應時間、物流運作效率有著更高要求。目前國內多數主機廠對配送零件進廠的運輸車輛，在進廠環節缺少統一調度，導致進廠卸貨的車輛擁堵阻塞道口，影響收貨效率。本文針對汽車零部件入廠配送車輛特點，分析設計基于地理圍欄的進廠車輛調度系統，通過系統調度，減少廠內卸貨車輛排隊時間、提高卸貨效率、降低供應鏈成本。

汽車零部件入廠物流、排隊系統、地理圍欄、車輛調度

一、前言

1.問題分析

隨著國內汽車產量日益增長，汽車廠的生產效率日益提升，從而對汽車零部件入廠配送效率有著更高的要求。目前國內多數汽車廠對配送零部件進廠的運輸車輛，在進廠環節往往缺少統一調度，導致在進廠卸貨的車輛擁堵阻塞道口，影響收貨效率。有些汽車廠通過人工的方式調度進廠卸貨車輛，增加了人員的工作量和難度，難以實現高效有序的調度作業。有些汽車廠會與供應商約定每日送貨時間窗，對于在時間窗內到達的送貨車輛予以優先卸貨。這樣做雖然能一定程度分散車輛進廠時間，緩解道口擁堵情況，但仍然缺少進廠車輛調度系統依照時間窗、車輛到達時間、泊位空閑情況進行統一調度；通過人工統計供應商送貨的時間窗準時率，效率較低而且增加了廠內人員的工作量。

2.排隊系統的研究現狀

隨著計算機技術和通信技術的發展，調度系統已經在多個行業里應用，比如在銀行、醫院普遍應用的排隊叫號系統，排隊人員領取號碼依次排隊等待叫號。一個完整的排隊系統通常具備以下幾個基本功能：

（1）智能化排隊功能。用戶無需在窗口站立等候，通過系統的取號、休息等待、通告、服務流程管理排隊，體現先到先服務的原則。通過業務轉移功能，同一用戶辦理多種業務時無需多次重復排隊；

（2）窗口工作量的平衡功能。系統智能分配各個窗口的工作量均衡合理；

（3）顯示和通告功能。通過LED顯示屏顯示服務信息，提示客戶到指定窗口辦理業務；

（4）即時業務調整功能。系統可即時改變原有的設定，如某一窗口的服務是專門辦理退證，在某些情況下可以設置優先處理某種類型的排隊業務。

傳統排隊叫號系統在一定程度上改善了排隊存在的擁擠、嘈雜、混亂等無序現象，但并沒有解決用戶必須在服務等候區等待的問題。

3.引入基于地理圍欄的車輛調度系統的原因與目的

在汽車行業，汽車零部件供應商或第三方物流公司按汽車廠采購訂單將零件配送至工廠，運輸車輛同樣面對排隊進廠卸貨的問題。針對傳統排序叫號系統存在的不足以及汽車零部件入廠配送車輛的特點，本文將分析設計基于地理圍欄的進廠車輛調度系統。

地理圍欄（Geo-fencing）是基于位置服務（LBS）的一種新應用，就是用一個虛擬的柵欄圍出一個虛擬地理邊界。當手機進入、離開某個特定地理區域，或在該區域內活動時，手機可以接收自動通知和警告。有了地理圍欄技術，調度系統就可以幫助車輛在進入某一范圍時自動登記。通過該系統管理進廠車輛調度，可解決卸貨車輛擁堵道口問題、減少廠內卸貨車輛排隊時間、提高卸貨效率、降低供應鏈成本。

二、系統設計

1.傳統的排隊系統模型

通常排隊調度系統包括兩類實體，一類實體通過系統得到服務，即顧客；另一類實體在系統中為顧客提供服務，比如服務臺或服務機構。從排隊過程來看，一個排隊系統有三個基本組成部分（如圖1）：

（1）輸入過程，即顧客到達排隊系統的過程。

（2）排隊規則，即顧客到達后的排隊規則，比如先到先服務、后到先服務、有優先權的服務等。

（3）服務機構，按照服務臺的數目可以分為單服務臺和多服務臺。

2.基于地理圍欄的車輛調度流程

對于汽車零部件入廠配送過程，首先是由零部件供應商接收主機廠的采購訂單，按訂單配送零部件至主機廠進行卸貨交接，主機廠倉庫設有零部件卸貨泊位，系統根據不同的訂單類型安排送貨車輛到相應的泊位卸貨。

圖1 排隊系統模型

對于進廠車輛的調度系統（TDS，Truck Dispatching System），運輸車輛作為顧客實體，而主機廠倉庫的卸貨泊位作為服務臺實體，運輸車輛是否遵守時間窗、運輸車輛對應泊位是否空閑、泊位類型是否符合運輸類型作為調度規則。

基于地理圍欄的進廠車輛調度系統流程如圖2，供應商接收主機廠訂單，安排發貨；計劃員根據訂單排程后，將運單任務發送給卡車司機；司機的手機APP接收運單任務，并駕車按路線提貨。

在運輸過程中，TDS系統監控車輛狀態和訂單信息，當車輛進入工廠方圓20公里內，系統預分配泊位，并推送給司機；當車輛進入工廠方圓5公里內，系統分配泊位，并將信息推送給司機，若沒有空閑泊位，則系統告知司機在廠外等待，待有空閑泊位后系統立即自動將信息推送給司機。

車輛根據系統指令到達主機廠對應泊位；隨后，司機將卸貨準入證交給收貨員；收貨員掃描卸貨準入證條碼，并進行零件收貨；完成收貨作業后，收貨員掃描卸貨準入證條碼，收貨流程完成，車輛駛離泊位。

圖2 進廠車輛調度系統流程

調度室安裝LED屏，實時顯示廠區內車輛排隊和泊位狀態，并進行語音叫號。每個卸貨泊位也安裝LED屏用于顯示當前泊位狀態。

3.系統架構

系統架構如圖3。車輛調度系統（TDS）分為主系統和手機APP、可視化軟件、LED屏控制軟件3個子模塊，主系統負責與上游訂單發布系統和倉儲管理系統（WMS）進行數據交互。

圖3 系統架構圖

4.系統功能

TDS系統功能按模塊劃分如下：

（1）主系統

基礎信息：包括公司、倉庫、運輸路線、人員、倉庫泊位、LED屏、運輸類型、供應商時間窗信息等信息管理。

車輛調度監控：包括運單管理、車輛調度管理、地圖監控管理、行駛軌跡查閱、預測信息管理、后臺消息推送。

報表管理：包括泊位狀態報表和車輛通過時長分析報表。

（2）手機APP

司機通過卡車調度APP進行車輛登記和獲取泊位推薦信息。

功能模塊包括：登陸與退出，任務管理，消息管理，語音播報，軟件設置。

（3）LED屏控制

LED屏控制模塊接收主系統的泊位狀態，推送到LED屏幕顯示內容。

（4）可視化監控

可視化監控模塊從TDS系統獲取倉庫車輛、泊位狀態信息，并生成可視化實時監控信息，實時語音播報。

三、軟件開發

1.泊位分配邏輯

（1）處理手機APP請求邏輯

主系統接收手機APP的請求，并判斷請求類型。這里有三種請求類型，類型1：預分配泊位；類型2：正式分配泊位；類型3：手工獲取泊位。對于類型3，系統判斷是否已預分配或正式分配過泊位，并進行泊位推送。如圖4。

圖4 處理手機APP請求邏輯

（2）泊位預分配邏輯

對于泊位預分配，系統首先計算車輛的預計到達時間，通過泊位的空閑情況計算出推薦泊位和預計卸貨時間，推送至手機APP，顯示“預計XXX時間可在XXX泊位卸貨”。如圖5。

（3）泊位正式分配邏輯

對于泊位正式分配邏輯，系統根據車輛是否符合時間窗以及泊位的空閑情況推送卸貨泊位至手機APP，顯示“請行駛至XXX泊位卸貨”，系統泊位的推薦順位為：準時、晚到、無時間窗、早到。如圖6。

圖5 泊位預分配邏輯

圖6 泊位正式分配邏輯

2.開發平臺

由于系統各模塊分別運行于不同的硬件設備，開發平臺如下：

相互間進行數據交換時，Coreldraw可以打開版本CS5及其以下任何版本的文件，文字不會變成亂碼，圖層不保留，所有要素合并到一個圖層內，可以另存為AI文件；Illustrator 能打開Coreldraw版本10及其以下的CDR文件，圖層完全保留，但文字極易出現亂碼，無法存儲為CDR文件。其他項對比見表4。

系統主模塊：Java；手機APP：Java；LED控制模塊：C#.NET；可視化監控：C#.NET平臺開發。

系統各模塊間、主系統與外部拉動系統和WMS間，均采用Web service進行實時數據傳輸。

3.手機APP模塊

APP模塊運行于Android 4.0以上版本的手機，具體開發技術如下：

開發工具：Android Studio

GPS定位：百度LBS（GPS+WIFI+GPRS定位返回坐標、位置名稱）

語音播報：百度語音

條碼掃描：ZXING

4.LED屏集成

LED屏控制模塊的核心，是與主系統之間的數據交互和對屏上顯示信息的及時刷新。經過設備選型，確定LED屏選用LED點陣式雙色屏，控制卡型號為仰邦BX-5E1。

LED屏控制的數據交互方式，如圖7。

LED控制軟件與車輛調度系統對接：

①LED控制模塊從車輛調度系統主系統獲取泊位狀態、車牌號碼；

②LED控制模塊將泊位狀態信息轉換為點位圖下發至LED屏幕顯示。

四、現場使用

TDS系統現已完成開發并正式投入使用，取得了良好的效果，達到了預期目的。

1.運輸車輛司機操作

車輛卸貨時，司機需將卸貨準入證交與收貨員，并由其掃描確認，卸貨完成后，亦需掃描卸貨準入證確認。

2.現場布局

在倉庫設有門衛調度室，用于核對送貨單據和計劃并跟蹤監控車輛卸貨狀態。在倉庫內卸貨道口為每個卸貨泊位安裝LED顯示屏幕，系統根據供應商到貨時間窗、泊位的空滿情況以及泊位的類型自動將泊位推薦至運輸車輛；泊位LED屏幕實時顯示當前泊位狀態。倉庫布局示意圖如圖8。

圖7 LED屏控制模塊數據交互方式

3.現場監控

系統可視化監控模塊提供倉庫車輛泊位狀態監控（如圖9）、運單位置狀態監控（如圖10）、車輛行駛軌跡跟蹤。

4.泊位LED屏

每個現場泊位安裝LED顯示屏，用于顯示泊位當前的空滿狀態、車輛信息、推薦下一卸貨泊位等信息。

泊位LED屏幕狀態包括：

“空閑”，表示泊位無車輛占用，泊位空閑；

“**車輛即將駛入”，表示泊位已經分配，車輛正在駛入泊位；

圖8 倉庫現場布局圖

“**車輛正在卸貨”，表示泊位已經分配，車輛占用該泊位，車輛在進行卸貨作業。

圖9 現場泊位監控

圖10 運單位置狀態監控

五、總結

基于地理圍欄的進廠車輛調度系統（TDS），對汽車零部件入廠物流的進廠車輛調度有著普遍的適用性和價值。通過系統調度，可以確保廠區內沒有無效的車輛停留，確保泊位的合理分配。通過設置地理圍欄，車輛在運輸途中系統自動登記到貨車輛并預約排隊卸貨，減少了廠內送貨車輛排隊等待時間，提高收貨效率，同時節約了廠區面積。車輛調度系統實現了對運輸車輛和送貨零件的跟蹤監控以及倉庫車輛泊位狀態的目視化監控，利于跟蹤運作狀態及時應對突發狀況。車輛調度系統根據業務需求生成相關報表，有助于提高業務運作水平。