物聯網技術在鐵路貨車檢修物料配送系統中的應用研究

吳夏川

摘要：本文首先對物聯網和物料配送進行了簡要介紹，然后對比傳統的貨車檢修物料供應方式分析了實行物料配送的優勢，總結物料配送的特點以及物聯網在物料配送中的應用和關鍵技術。最后對貨車檢修物料配送實現方式進行了探討，給出了配送系統的邏輯框架。

關鍵詞：物聯網;物料配送;鐵路貨車檢修

0? 引言

物流作為企業的“第三利潤源泉”對企業降低生產成本提高經濟效益有著重要作用。在企業生產中，合理規劃的生產物流，及時高效的物料配送，能有效提高生產效率和質量。在鐵路貨車車輛檢修更是如此，由于車輛檢修設備設施固定，而鐵路貨車車型多樣且檢修要求不一，這就需要一條生產線能滿足不同類型車型的檢修需求。檢修車型的多樣化決定了物料供應的復雜性，生產線狀態的不斷切換，嚴格的物料需求時限，加之有限的線邊庫存，需要頻繁、準確的配送來補充消耗的大量物料，才能保證檢修作業流暢進行。將物聯網技術運用于物料配送中，憑借廣泛的信息采集能力對生產進行可視化管理，準確掌握物料配送時機，使得物料供應更加精準和高效。

1? 物聯網及其架構相關概念

物聯網（Internet of Things）核心和基礎是互聯的網絡，是按照約定的協議，用通信網絡把任何物品連接起來進行信息交換，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網通常分為感知層、網絡層、應用層。感知層位于物聯網的最底層，主要通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，采集各種需要的信息。網絡層通過網絡通信技術連接信息傳感設備、服務器、應用端，實現人、機、物的互聯互通。應用層負責處理感知層采集的海量信息，為用戶提供豐富的應用。

2? 鐵路貨車檢修物料配送

物料配送主要指將貨車檢修所需物料從物料倉庫經過集貨、分揀、運輸等流程轉運到生產地點。物料配送中的物料指的是與生產相關的所有物品，如原材料、零部件、在制品、半成品、成品等。配送是“配”與“送”的結合，即除了運輸外，還包括分貨、揀貨、組配等內容。物料配送根據生產線物料需求，綜合考慮物料種類、數量和時間限制等要求，按時將物料送至指定崗位。

在傳統物料供給方式中檢修材料堆放在生產線旁邊的料架上由工作者自行拿取。此種供給方式存在諸多弊端，一是作業環境雜亂，材料配件容易錯裝漏裝。二是配件自行領取容易造成浪費。三是庫存缺乏系統的管理容易造成零部件積壓或缺貨問題。實行物料配送后可克服以上缺點。以實際生產所需按輛份配料，成套領取配件、材料，大大減少人為原因造成的材料浪費。物料保障與現場作業分離，所需物料按時送達，生產廢料及時回收，減少作業區域占用空間和時間，使用作業環境更加整潔有序。通過物料配送減少物資領取、交接等作業的次數，并借助信息系統、條碼管理等信息化管理手段，實現物資管理智能化，信息集成化，提升物資管理水平和工作效率。

3? 貨車檢修物料配送流程

我國鐵路實行的車輛檢修制度是計劃預防修理制度，貨車段修以整車維修為主，配件修配為輔。在材料使用方面，貨車大部分配件實行壽命管理，配件更換具有一定的周期性，又因車型車況不同配件需求也不同，有的需全換，有的只換部分，材料需求數量和品類差異大無明顯規律可循。在作業組織方面，段修流程較長，但作業地點相對集中，不同工種作業方式差異大且用料方式不統一，由于這些原因貨車檢修生產線物料配送呈現出以下特點：

3.1 多頻次、小批量

由于貨車段修流程以單輛車為單位分批循環檢修，不同車型的車輛所需配件不一樣，加之線邊工位庫存空間有限，這就要求生產所需物料需要根據車型頻繁的分批送達。

3.2 時限性

物料配送主要服務于生產線工位物料需求，每輛車占用生產線上時間有限，其所需物料也是有嚴格時限要求，因此及時準確的物料配送是提高生產效率的前提。

3.3 準確性

不同工位、車輛所需物料不盡相同，且工位所需物料標準嚴格，所以需準確配送所需物料，才能保障生產順利進行。

基于以上因素可按照配件使用頻率和裝配要求將配件分為必換件、補充件和臨時用料進行配送，物料配送流程如圖1所示。

①必換件，指由技術規章明確的在一次檢修中必須跟換的配件，是車輛所需配件的最大公約數，滿足共性需要。該類配件實行輛份配送，使用專用配件箱分揀，成套打包裝箱，根據工位、作業開始時間等信息，按時按點配送。

②臨時用料，指需求狀況未確定的配件，是車輛預檢修確認需跟換的配件和檢修過程中通過檢查、檢測發現因狀態不良、損壞、丟失等原因需要的配件。此類用料通過動態供給滿足個性化需要。臨時用料由作業者在配送系統內填寫請料申請，說明配件名稱、規格型號、臺位（崗位）信息、用料時間，配送人員按單配送到崗位。

③補充件，指標準件、互換件和消耗品，如有公差、配合要求，需根據尺寸選配的配件（如鉤腔三小件）及通用材料（如電焊條等）。對補充件的配送設置固定配送點，配送點設置最低、最高儲備量和領取定量標準，使用者在就近配送點登記領取所需配件、材料，完工后未使用完的配件歸還原位。

4? 配送系統關鍵技術

4.1 修車進度跟蹤

采用無線射頻識別（RFID）技術、條形碼技術結合無線傳感網絡將感知層恰當的部署在作業現場，及時采集現場信息實現對車輛組裝進度的監控。在各檢修工序末端安裝監控裝置，配件通過時自動采集上傳信息，實現對修車進度信息實時反饋，確定物料配送時機，通過對修車進度的分析和監控，實現修車進度可視化，針對計劃與執行不匹配的情況，管理者能夠迅速采取措施進行調整。

4.2 配送點物料監控

配送點的補充件由使用者自行領取，物料種類和數量需求量差異大，通過條形碼和基于人機交互界面的手持系統掃描采集物料領取的品類和數量，實現配送點庫存的數量、工位的零部件消耗速度、物料領用情況的監控。通過對獲取的生產現場數據分析計算出各個工位所需物料的種類、數量和時限，配送人員能夠及時了解現場需求信息，及時增補配件。材料管理員也可根據需求合理制定物料采購計劃，這樣既避免了生產線因物料短缺而造成的停線，也大大減少了物料庫存。

4.3 裝配防錯技術

配件錯裝漏裝是鐵路貨車檢修中較常見的一種質量問題，裝配防錯技術在提升產品質量水平中有著舉足輕重的作用。裝配防錯通過在工位上檢測關鍵物料與產品型號是否匹配。確保為當前車型提供的配件準確無誤，物料配送系統根據日檢修計劃和車輛預檢故障自動生成物料清單，每個品類的配件擁有唯一的編號和條形碼，配送人員根據清單掃描條形碼分揀物料，防止配件錯配。工人根據配置清單進行裝配作業，配件按輛份制配送，組裝作業完畢后配件全部用完不剩，從而避免在裝配過程中由于人為失誤造成的錯裝、漏裝等情況。

5? 系統框架結構

基于層次模型的思想，分為五層邏輯架構：分別為感知層、網絡層、數據層、數據處理層、顯示層。

感知層：感知層主要是監控生產進度，采集物料信息和用料需求，利用移動終端人機交互界面、傳感器、RFID芯片、條形碼等對生成過程的關鍵信息和狀態進行采集、感知、識別，為物料配送提供及時準確的信息。

網絡層：網絡層主要提供實時可靠的數據傳輸通道，將采集到的數據準確的傳輸到配送系統。主要通過無線局域網將傳感器、手持機、服務器、固定終端連接起來，實現數據傳輸與交互。

數據層：數據層集中儲存了物料配送相關的所有數據，包括感知層收集數據、物料庫存數據、用料需求、生產計劃、用料清單、人員信息、配件信息等。

功能層：功能層主要用于實現各項功能，根據功能要求對數據層數據進行邏輯處理，給出相應的結果。功能模塊如倉儲管理、工藝管理、配送管理、舊料回收、綜合分析、信息維護等。

顯示層：物料配送系統與用戶的交互界面，接受用戶的各項指令并反饋結果。將數據處理層結果以圖表、文字等形式向用戶顯示。

6? 結束語

物聯網技術在制造行業有著廣泛的應用，將物聯網技術運用到貨車檢修物料配送系統中實現對車間生產信息智能感知與監控，為物料配送優化決策提供支撐，以實現在準確的時間、準確的工位得到準確數量物料的準時化配送。準時、高效的物料配送不僅能提升生產效率，而且能提高資源利用率，有助于降低生產成本，提高企業市場競爭力。建立準確、高效的物料配送系統對企業有著十分重要的意義，物聯網在此將發揮重要作用。

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