冶金企業(yè)鐵路智能化調(diào)度平臺的構(gòu)建

花詩雨

（南方科技大學(xué)金融系，廣東 深圳 518055）

我國大多數(shù)冶金企業(yè)始建于20世紀(jì)50年代左右，在之后的發(fā)展中，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新增的廠房布局凌亂、功能分區(qū)不明確導(dǎo)致物流運(yùn)輸不暢，而大部分內(nèi)陸冶金企業(yè)廠內(nèi)運(yùn)輸主要以鐵路運(yùn)輸為主，所以鐵路的調(diào)度水平高低已經(jīng)成為制約大多數(shù)冶金企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素了。目前國內(nèi)冶金企業(yè)鐵路調(diào)度依賴于調(diào)度員，然后通過調(diào)度員來指揮機(jī)車作業(yè)，并通過現(xiàn)場微機(jī)聯(lián)鎖來為機(jī)車開通進(jìn)路以及信號燈，機(jī)車就開始調(diào)車作業(yè)，并通過調(diào)車作業(yè)的過程將結(jié)果反饋至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)車輛的跟蹤，這種調(diào)度模式在2000年初基本上被所有的冶金企業(yè)采用，并沿用至今。然而調(diào)度的水平有高有低，掌握的綜合信息也有限度，再加上廠內(nèi)車輛多、線路復(fù)雜，機(jī)車的作業(yè)效率也將受到限制，從而影響原燃料的到達(dá)，產(chǎn)成品的發(fā)運(yùn)等環(huán)節(jié)，最終直接導(dǎo)致企業(yè)規(guī)模被限制在一個較小的范圍內(nèi)。

利用排隊(duì)論，我們可以分析將火車車輛作為顧客，每個處理環(huán)節(jié)作為一個服務(wù)臺，再將多個服務(wù)臺通過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式組合起來，可以計(jì)算出該冶金企業(yè)極限的進(jìn)出廠車數(shù)，通過原燃料的極限車數(shù)，也能計(jì)算出該廠的極限產(chǎn)能，如果想擴(kuò)大規(guī)模或提高產(chǎn)能，只能想辦法從服務(wù)臺的處理能力上著手，即提高相關(guān)作業(yè)環(huán)節(jié)的效率。智能化調(diào)度能綜合所有信息，通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，給出最優(yōu)的解決方案，這是人腦無法比擬的。

1 冶金企業(yè)鐵路物流信息化平臺架構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)智能化鐵路物流運(yùn)輸組織，需滿足以下條件：

1）公司生產(chǎn)、銷售、資源等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持。只有拿到了完整的物料流轉(zhuǎn)所需上下游系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，智能物流系統(tǒng)才能根據(jù)這些完整的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的物流運(yùn)輸組織安排。

2）科學(xué)的采購、庫存管理系統(tǒng)。只有掌握了原燃料的廠內(nèi)庫存、在途信息以及生產(chǎn)所需的科學(xué)配比，系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)智能的采購計(jì)劃，并合理管理重車到廠的時間與數(shù)量，從而避免了重車集中到達(dá)，經(jīng)常排隊(duì)等待卸車的發(fā)生。智能化的產(chǎn)成品庫存管理為物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，通過無人化自動堆放，能快速科學(xué)地安排裝車，減少裝車時找不到貨物或者車型不匹配等導(dǎo)致的物流運(yùn)輸問題。

3）現(xiàn)場硬件設(shè)備的支持。智能化物流運(yùn)輸組織，離不開硬件設(shè)備的支持，包括微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、車號識別系統(tǒng)、超偏載系統(tǒng)、機(jī)車定位系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)等。

圖1 智能化鐵路物流運(yùn)輸平臺的結(jié)構(gòu)圖

通過滿足上述條件，智能化鐵路物流運(yùn)輸平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 基于大物流信息化平臺的智能化調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建

冶金企業(yè)物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)相對比較復(fù)雜，各種功能的一級系統(tǒng)技術(shù)相對成熟，且有固定的行業(yè)規(guī)范，例如微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)和車地聯(lián)控系統(tǒng)，而要實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集也需要依賴這些系統(tǒng)。除了一級的控制系統(tǒng)外，要實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度，還需要其他二級或者三級生產(chǎn)系統(tǒng)為物流運(yùn)輸組織提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2.1 智能化調(diào)度計(jì)劃實(shí)現(xiàn)過程

公司ERP系統(tǒng)或者各二級單位的生產(chǎn)系統(tǒng)，通過物流系統(tǒng)為智能化調(diào)度系統(tǒng)提供運(yùn)輸需求，該需求是通過廠內(nèi)運(yùn)輸計(jì)劃、廠內(nèi)資源分布、各單位生產(chǎn)情況而生成的運(yùn)輸需求，運(yùn)輸需求為智能化調(diào)度提供原始任務(wù)。根據(jù)匯總的運(yùn)輸需求、現(xiàn)場車輛和資源的分布情況、以及基礎(chǔ)的路網(wǎng)信息、機(jī)車的定位信息，智能化調(diào)度系統(tǒng)將運(yùn)輸需求分解成運(yùn)單組，每個運(yùn)單組包含多個運(yùn)單，每個運(yùn)單就是相同目的地的所有車輛的組合，最后將運(yùn)單運(yùn)輸至目的地，即完成了該運(yùn)輸需求，如圖2所示。

圖2 物流系統(tǒng)圖

在上述過程中，運(yùn)輸需求可以手動創(chuàng)建，用以支持突發(fā)性的運(yùn)輸任務(wù)的處理，在運(yùn)輸需求的基礎(chǔ)上，調(diào)度員對產(chǎn)生的運(yùn)單組或者運(yùn)單不滿意，可以手動修改或創(chuàng)建運(yùn)單，由運(yùn)單生成的勾計(jì)劃，也可以直接將需要的運(yùn)單在圖示化界面上拖動至目的地手動生成鉤計(jì)劃，勾計(jì)劃產(chǎn)生的進(jìn)路信息，也能手動修改。所有手動創(chuàng)建運(yùn)單組、運(yùn)單、勾計(jì)劃、進(jìn)路信息，都將被系統(tǒng)收集和分析，記錄下調(diào)度員的偏好，為以后生成更加合理的計(jì)劃提供支持。通過上述過程，實(shí)現(xiàn)人工到智能的自學(xué)習(xí)過程。

2.2 智能化調(diào)度進(jìn)路實(shí)現(xiàn)過程

調(diào)車計(jì)劃（簡稱鉤計(jì)劃）在執(zhí)行時，需要開通微機(jī)聯(lián)鎖進(jìn)路，扳道員通過手動的方式開通進(jìn)路并且指揮機(jī)車作業(yè)。如何通過鉤計(jì)劃自動生成進(jìn)路，也是智能化調(diào)度的關(guān)鍵。冶金企業(yè)鉤計(jì)劃表現(xiàn)格式如下：

例1直接開通進(jìn)路：

上述鉤計(jì)劃代表的意思就是0001號從1道南面掛10個車，在2道南面摘下，如圖3所示。

圖3 鉤計(jì)劃執(zhí)行圖

1道的正向信號機(jī)為D01，往南第一個正向信號機(jī)為D05，D05往南相鄰的正向信號機(jī)為D07，D09，D11，2道所在正向信號機(jī)為D09，與之對應(yīng)的反向信號機(jī)為D04，這樣通過樹形結(jié)構(gòu)尋找，從D01到D05，再從D05到D07，未找到目標(biāo)信號機(jī)，原路返回到D05，然后繼續(xù)往下一個相鄰信號機(jī)D09，找到目標(biāo)信號機(jī)，然后再通過D09找到反向信號機(jī)D04，這樣，就開通了1道到2道的進(jìn)路，D04-D05-D01。

例2帶有折返的進(jìn)路（如圖3）：

1道信號機(jī)通過樹形算法往南尋找，3道信號機(jī)也通過樹形算法往南尋找，他們最終有相同的若干交點(diǎn)信號機(jī)，例如D05，然后通過D05反向信號機(jī)，原路折返找到進(jìn)路。

通過上述算法，即使路網(wǎng)錯綜復(fù)雜，也能找到對應(yīng)的多條路徑，然后根據(jù)現(xiàn)場車輛的占用情況，所掛車輛的長度，通過計(jì)算找到最優(yōu)的路徑。如果廠內(nèi)有多輛機(jī)車同時作業(yè)的情況下，可以將進(jìn)路的長度，通過的時間作為主要的指標(biāo)，通過多次計(jì)算，將機(jī)車合理安排錯開，以保證某個數(shù)值的指標(biāo)最優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的優(yōu)化。

2.3 計(jì)劃與執(zhí)行之間的偏差解決辦法

通過優(yōu)化的計(jì)劃帶有一定的時間窗口，如果能嚴(yán)格按照時間窗口執(zhí)行計(jì)劃，則計(jì)劃能順利執(zhí)行下去，如果在早于鉤計(jì)劃的規(guī)定時間完成，則浪費(fèi)剩余時間，如果晚了，則影響后續(xù)計(jì)劃的執(zhí)行。這就是計(jì)劃與執(zhí)行系統(tǒng)之間的矛盾，如果不能解決該矛盾，則計(jì)劃系統(tǒng)生成的優(yōu)化計(jì)劃無法實(shí)施。階段性計(jì)劃的第一鉤計(jì)劃是通過當(dāng)時路網(wǎng)算出來的最優(yōu)解，第一鉤計(jì)劃執(zhí)行完畢以后，根據(jù)執(zhí)行情況將第二鉤計(jì)劃的進(jìn)路下發(fā)，如果進(jìn)路被占用，則全局算出剩下的最優(yōu)進(jìn)路，依次類推，通過循環(huán)迭代的方式，將計(jì)劃與實(shí)際相結(jié)合。

3 結(jié)論

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，對信息資源的合理利用和開發(fā)，關(guān)系著一個企業(yè)未來發(fā)展的潛力，能否及時準(zhǔn)確地利用信息化資源來改進(jìn)工作流程，減少成本，提高質(zhì)量和效益，決定著企業(yè)在瞬息萬變的市場中競爭的成敗。習(xí)近平指出：要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機(jī)，以信息化、智能化為杠桿培育新動能，優(yōu)先培育和大力發(fā)展一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群，推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和企業(yè)形態(tài)根本性轉(zhuǎn)變，促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端。

冶金企業(yè)中物流運(yùn)輸成本也是企業(yè)成本中很大一部分，尤其內(nèi)陸城市的物流運(yùn)輸基本依賴鐵路運(yùn)輸，從原燃料到達(dá)到廠內(nèi)裝卸，再到成品發(fā)運(yùn)，這一系列的環(huán)節(jié)都離不開鐵路物流運(yùn)輸組織。近年來環(huán)保要求提高，公路運(yùn)輸受到制約，“公轉(zhuǎn)鐵”勢在必行，大宗原燃料鐵路運(yùn)輸比例增加，再加上企業(yè)擴(kuò)能改造，原有的廠區(qū)鐵路已經(jīng)無法承擔(dān)新增加的鐵路運(yùn)輸作業(yè)，新建線路空間有限，只能通過更加優(yōu)化的鐵路調(diào)度來提高線路的利用率，進(jìn)而彌補(bǔ)鐵路運(yùn)輸對冶金企業(yè)發(fā)展的制約，本文在分析了冶金企業(yè)瓶頸的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建智能化調(diào)度平臺所需的條件以及實(shí)現(xiàn)方式。