鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺設計

付勤超，于健镕，楊冬海，閆允超，郭永加

(中鐵特貨物流股份有限公司 貨運管理部，北京 100055)

目前，國內商品汽車物流基地仍延用人工傳統的運輸、倉儲運作模式，不僅作業效率低、服務質量也難以有效提升，加之城市土地資源愈發緊缺、人工成本上漲等諸多社會因素，物流基地傳統運作模式面臨巨大挑戰。鐵路商品汽車物流基地是中鐵特貨物流股份有限公司(以下簡稱“中鐵特貨”)主營業務中鐵路商品汽車物流的重要支撐點。物流基地作為商品汽車物流市場上下游產業鏈的重要紐帶，加快其向智能化、數字化轉型，建設智能物流基地，是滿足市場需求、提高效率與效益和市場競爭力的主要手段。鑒于鐵路智能物流基地涉及專業技術領域廣，各系統模塊相對獨立，容易形成信息孤島，造成信息壁壘，故亟需開發建設集成管理平臺并對其進行科學合理設計，實現跨系統跨模塊集成應用。

1 國內商品汽車物流基地現狀

當前，我國商品汽車物流基地按運營主體劃分，主要有3 類，第一類由汽車生產企業下屬的物流企業主導運營，主要服務于本集團的商品汽車物流業務，如上汽安吉物流股份有限公司、一汽物流有限公司等；第二類由專業化的第三方商品汽車物流企業主導運營，經營各品牌汽車的物流業務，如中鐵特貨、北京長久物流股份有限公司等；第三類由其他小型商品汽車物流企業運營，主要以外協形式參與商品汽車運輸服務。

在商品汽車物流基地布局方面，第一類主要布局自有品牌的物流基地建設，第三類主要靠臨時租賃，依靠簡單的運輸網絡運營；第二類相較于其他兩類在全國的物流基地布局，公共性更加突出、網絡性更加完善，中鐵特貨已形成覆蓋全國大部分城市的鐵路商品汽車物流基地網絡布局。

在商品汽車物流基地運作方面，國內物流基地主要還是沿用傳統的人工作業，儲存、聯運分撥效率較低，各項智能化研究處于初級階段，中鐵特貨依托自身規模和體制等特有優勢，逐步向智能化、數字化轉型，但是總體來看，目前對商品汽車物流基地智能化管理平臺設計研究尚有不足[1]，各業務模塊的協同聯動有待進一步加強。

2 智能物流基地平臺總體設計

2.1 設計目標

鐵路商品汽車智能物流基地要實現各項業務功能的協同聯動，需構建綜合一體化的智能管理平臺，故提出“基地即平臺”的建設理念，其設計首先要符合鐵路商品汽車作業特點、要求，以提高基地作業的數字化和智能化管理水平為抓手，充分利用現代感知技術、數據網絡、智能設施設備等先進科技，構建“人、車、貨”互聯互通體系，在保持基地內各個業務模塊相對獨立的前提下，通過對各業務模塊不同網絡架構的相互融合，使各個子系統之間以及子系統與主系統之間達成信息共享與交互，實現各業務模塊的協同作業，實現商品汽車物流業務、汽車后市場服務以及金融物流的完全融合。

“基地即平臺”是為實現智能物流基地運營全面協同化、數字化、智能化，綜合運用物聯網、大數據、人工智能等數字技術與智能控制系統而建立的一種理念，是以業務為中心、技術為支撐、高度數字化為特征的智能物流基地建設，能夠解決業務模塊分割造成基地難以一體化運營的問題，有效實現智能物流基地全面感知、實時互聯、協同作業、精細管理、功能全面的智能化運營。

2.2 業務架構設計

鐵路商品汽車智能物流基地是集公鐵聯運、中轉、倉儲業務與后市場增值服務、金融服務于一體的物流基地。按業務性質分為物流業務和后市場增值服務，物流業務主要包括鐵路到達與發運業務、公路短駁與配送業務、內部轉運業務、倉儲和暫存業務，作業區域一般主要分為鐵路裝卸區、公路裝卸區、交驗區、倉儲區和暫存區[2]；后市場增值服務主要包括汽車后市場的車輛養護美容、維修改裝、二手車交易租賃、汽車展示和金融物流、保險等，作業區域分為汽車后市場功能區和金融物流服務區。鐵路商品汽車智能物流基地主要業務架構如圖1所示。

圖1 鐵路商品汽車智能物流基地主要業務架構Fig.1 Main business architecture for intelligent logistics base of railway commodity automobiles

3 智能管理平臺物理架構

針對智能物流基地平臺設計目標，結合“基地即平臺”的理念，建設感知網絡，搭建高效安全的專用傳輸體系，統一對鐵路內部和外部的數據與系統格式進行標準化，同時打通系統間信息壁壘，保證系統間的數據共享，解決系統信息孤島，構建一個智能運維的管理平臺[3]，實現各個業務模塊的統一協同操控。鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺物理架構如圖2所示，其物理架構可以分為4 層：設備感知層、網絡傳輸層、數據服務層、應用層。

圖2 鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺物理架構Fig.2 Physical structure of management platform for intelligent logistics bases of railway commodity automobiles

3.1 設備感知層

設備感知層是物聯網內終端形態的體現[4]，指用手持終端裝備、智能監控、射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)以及其他信息感知技術與物聯網融合，實現物流基地人員、車輛以及其他設備等多類信息的密集采集，構成智能物流基地系統的泛在感知與裝備、環境的互聯交互，實現感知信息的數據表達。

3.2 數據傳輸層

數據傳輸層是信息傳遞的橋梁，在保證網絡安全的前提下，通過多種制式網路傳輸，以工作站、服務器為載體，經技術處理實現物聯網、互聯網以及鐵路內網數據的邏輯耦合。在保證帶寬與冗余的條件下，采用主干分支的網絡結構，實現三網數據統一傳輸與管理，滿足不同子系統靈活組合的柔性化網絡設計要求。

3.3 數據服務層

數據服務層是智能物流基地各項數據的匯聚存儲與處理部分[5]，也是應用層的數據支撐部分，包含5 個方面功能。一是通過大數據、人工智能算法對收到的多源異構數據進行處理，包括車輛、人員、安全以及業務數據，構建完整的數據庫，對數據資源進行統一存儲、調配和維護；二是對基地智能裝備、系統軟件以及其他功能服務提供數據信息交互接口，并建立系統、智能設備組成的物理空間與邏輯信息實體組成的信息空間的統一映射關系，能夠支持不同子系統之間以及主系統與子系統邏輯關系的數據表達，實現裝備、系統的作業聯動性，從而實現各項功能與應用服務的即時響應；三是將基地實體通過數字孿生表達出來，按照1:1 等比例進行三維建模仿真3D圖形界面設計，實時直觀顯示商品汽車作業流程及設備運行狀態、設備技術參數等，用戶可以在系統中進行場景漫游、視角切換、鏡頭追蹤等服務，實現對基地作業全方位監測；四是提供先進的人機交互界面，可以根據用戶需求，支持自定義操作終端界面與自定義的統計看板，為用戶提供全局數據觀察視角和便捷的巡檢通道；五是利用大數據、人工智能等技術對基礎數據進行挖掘、高級分析、智能決策、輔助業務管理。

3.4 應用層

應用層是圍繞智能物流基地的功能目標以及業務開發的各種應用系統，操作人員通過這些智能應用系統平臺與硬件設備的協同控制，實現各項商品汽車物流業務與增值服務的智能化運營管理。

4 智能物流基地管理平臺系統框架

鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺系統框架包括智能管理系統、智能調度系統、智能倉儲系統、汽車后市場服務系統以及金融服務平臺。鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺系統框架如圖3所示。

圖3 鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺系統框架Fig.3 System framework of management platform for intelligent logistics base of railway commodity automobiles

4.1 智能管理系統

智能管理系統是集車輛、人員、安全管理于一體的集成管理系統，通過此系統對基地內的人、車進行有效的追蹤與管理，從而做到提前預知與防范人、車行為的安全隱患，同時此系統利用三維實景地圖可視化在線綜合管理，對整個基地的安全進行全面的管控[6]。

4.1.1 車輛管理

車輛管理包括鐵路運輸汽車專用車、公路車輛運輸車和短駁司機擺渡車。鐵路運輸汽車專用車管理，是通過與中鐵特貨物流管理信息平臺深度融合，實現鐵路運輸汽車專用車信息、商品汽車信息實時數據共享，通過智能調度技術、數控技術、識別技術等對專用車重空狀態、裝卸線路、取送時間以及商品汽車信息等實時把控與在線管理。公路車輛運輸車和短駁司機擺渡車管理，是通過智能集成RFID、照牌識別、圖像比對、路障攔截等，對車型、車輛信息、車輛違規行駛等進行智能識別，并智能引導不同作業車輛駛入對應指定區域。平臺對所有車輛數據資源進行統一管理，可以通過平臺系統查詢車輛信息。車輛管理信息數據表如表1所示。

表1 車輛管理信息數據表Tab.1 Data sheet of vehicle management information

4.1.2 人員管理

人員包括管理人員、作業人員、保安以及外來人員。人員行為管理，是通過融合多模態數據，提供人臉通行、門禁聯動、訪客線上自助預約、職工考勤等服務，實現基地內部人員與外部到訪人員的無感知便捷通行，同時基于智能監控對人員異常行為進行智能識別。人員數據管理，是對不同角色人員的分類管理，建立多角色人員可視化管理平臺，對管理人員、作業人員、保安、外來人員按照管理信息需求建立人員檔案，在線查詢人員信息，實時掌握基地內部人員動態。人員管理數據表如表2所示。

表2 人員管理數據表Tab.2 Data sheet of personnel management information

4.1.3 安全管理

鐵路商品汽車智能物流基地平臺充分實現鐵路商品汽車智能物流基地的安全管理由被動向主動轉型，安全防護應由傳統的視頻監控向智能化升級[7]。安全管理主要系統模塊包括基地智能門禁系統、智能監控預警和消防應急管理系統。

（1）智能門禁系統。智能門禁系統可實現與基地智能監控系統、業務系統的聯動，外來人員、車輛可通過提前預約或授權出入基地，作業人員、車輛通過業務系統的作業需求匹配、智能監控的識別等完成出入基地的智能管控。

（2）智能監控預警系統。智能監控預警系統是實現基地場景化安全運營管理的主要平臺，完整呈現基地、周邊環境以及各個作業區、行車通道、人行通道的分布情況。對基地內車輛出入停放、人員出入、設備運行安全進行全方面監控，搭建運營狀態智能監管、異常事件動態感知、突發事件聯動應急處置一體化安全管理系統，并通過建設多級、動態的智能物流基地安全風險和隱患數據庫，實現安全風險管理和重大隱患排查治理雙重預防，形成人防、物防、技防于一體的智能安全管理體系，提升基地安防協同控制能力。

（3）消防管理系統。消防管理系統以“預防為主，防消結合”為指導思想，以“廣泛的透徹感知、全面的物聯共享、可視的報警服務”為建設理念，利用物聯網、大數據、移動互聯網等新一代數字技術，構建消防云平臺體系，全面實現對基地消防指揮“一張圖”、火災防控“一張網”的防控體系。同時對基地進行模塊化消防管理，構建消控中心主系統與消防子系統。利用智慧消防大數據管理平臺，對基地零散分布、獨立運行的消防設備進行可視化、數據化監控管理。配置溫感、煙感、智能消防設備，建立動態感知、智能研判、精準防控的消防應急防控體系，加以對溫度、煙霧、火焰等識別算法的支持，發現異常時系統自動觸發報警。

4.2 智能調度系統

智能調度系統是實現鐵路商品汽車到、發業務和公路商品汽車短駁、配送業務以及基地內智能轉運業務的智能化運作平臺，通過智能裝卸設備和智能控制系統，對商品汽車的調度作業實施在線化操控，實現作業過程的少人化或無人化運作。

4.2.1 鐵路到達與發運

中鐵特貨物流管理信息平臺將鐵路到、發的商品汽車信息、鐵路運輸汽車專用車信息傳至智能調度系統。管理人員依據數據信息可遠程在線下達裝卸指令，通過AGV 機器人、智能裝卸技術完成商品汽車的裝卸、到發作業，作業數據實時反饋至平臺系統，對作業全流程做到“線上化、實時化、協同化”管理。

智能裝卸技術是完成鐵路商品汽車智能裝卸的關鍵技術，主要包括智能裝卸控制系統、雙層AGV 汽車集裝架、無人駕駛智能牽引車、縱向二層轎車裝車機、AGV 機器人、自動扎帶機、遠程控制式門式起重機等。通過自動扎帶機實現商品汽車加固于汽車集裝架，經調度系統控制轉運到指定位置，利用遠程控制系統實現起重機對汽車集裝架的智能裝卸作業[8]。雙層AGV 汽車集裝架如圖4 所示，智能牽引車如圖5所示，縱向二層轎車裝車機如圖6所示。

圖4 雙層AGV汽車集裝架Fig.4 Double deck AGV truck container

圖5 智能牽引車Fig.5 Intelligent tractor

4.2.2 公路短駁與配送

鐵路商品汽車智能物流基地平臺通過與上下游客戶數據共享，提前得到基地公路發運與到達的商品汽車信息、司機、公路車輛運輸車信息。公路車輛運輸車司機可在線查詢基地位置并線上預約，基地利用衛星導航系統(BDS)、地理信息系統(GIS)等空間定位導航系統，配合智能監控技術，實時顯示已預約車輛的在途情況，并引導司機避開施工、擁堵區域，通過事件提醒功能，及時收集、反饋和處理在途過程異常事件。司機到達時可在線簽到排隊，進入基地后，通過磁力車輛電子標簽與數據交互終端，可自動判別公路車輛運輸車裝卸作業類型，智能引導司機到達指定作業區域。其中超時停留、異常偏線、裝卸地異常等情況，系統會主動發出預警信息。在通過交驗，雙方完成線下交接、線上確認后，司機允許開出基地，完成公路短駁與配送的智能化服務。

4.2.3 智能轉運

鐵路商品汽車智能物流基地平臺中的智能轉運是采用AGV 機器人，通過視覺感知系統、激光雷達系統以及導航組合系統，為AGV 機器人配置多維度、多方位360 度的感知能力，可以對周邊區域的環境進行分析，結合鎖定位置，確定行駛軌跡，同時避讓人員、車輛以及障礙物，將商品汽車轉移至目標處，實現倉儲區與交驗區、交驗區與暫存區以及其他鎖定兩點目標位置的智能轉移。系統可對多個AGV機器人轉運作業協同處理，實現最優任務分配，多個AGV機器人多任務并行，自動充電，7×24小時快速響應，高效運作、穩定運行，達到商品汽車周轉效率最大化。

4.3 智能倉儲管理系統

智能倉儲管理系統是將倉儲管理系統(WMS)、倉儲控制系統(WCS)、訂單管理系統(OMS)深度融合，是倉儲管理、倉儲業務、商品汽車消防應急的集成系統。以RFID 電子標簽為數據載體，通過倉儲管理系統、控制系統、互聯網、人機協同、預警和應急處置系統等實現商品汽車車位推薦、出入庫作業、智能調度、智能補貨、庫存盤點等商品汽車的智能倉儲管理[9]。

4.3.1 倉儲管理

一是豐富的開放接口(Open API)，與中鐵特貨物流管理信息平臺以及上下游客戶信息數據對接；二是人工智能算法驅動，為訂單管理、出入庫作業提供便捷的最優處理方案，為倉儲信息、商品汽車信息、業務數據提供多維度高級分析；三是優秀的擴展性框架，為商品汽車存儲、客戶等提供個性化服務，保障功能可持續擴展與提升；四是柔性布局，滿足商品汽車多類存儲條件及不同作業規則需求；五是倉儲可視化，采用先進的智能監控與智能識別技術，對商品汽車倉儲、作業等提供實時監控，全面掌握倉儲信息。

4.3.2 倉儲作業

倉儲包括倉儲區和暫存區2 個分區域，二者功能定位不同。倉儲區定位是商品汽車需要長期停放的存車區，待入倉儲區的商品汽車完成驗收后通過智能物流通道進入倉儲區，倉儲區待發運或配送的商品汽車完成驗收后通過智能物流通道集結在暫存區；暫存區定位是商品汽車僅需短時間停放的存車區，集結的商品汽車分為2 類：一是通過鐵路到卸后待公路直接配送的商品汽車或通過公路到卸后待鐵路直接裝車發運的商品汽車，在完成驗收后通過智能物流通道在暫存區集結；二是倉儲區待發運或配送的商品汽車。2 類商品汽車在暫存區完成集結后，可直接通過鐵路發運或公路配送。

在出入庫作業中，系統接收出入庫(倉儲區或暫存區)指令后，在精確定位管理的基礎上結合RFID、條形碼等信息，智能識別商品汽車所在位置，通過AGV 機器人以及智能引導技術根據指令信息將商品汽車送至指定庫位或目標位置[10]。

4.3.3 預警及應急處置

預警及應急處置是商品汽車倉儲安全的重點，倉儲區通過設置溫感、煙感和監控等裝置，對庫區倉儲的商品汽車進行智能監控，系統自動識別異常情況，將有異常的商品汽車在規定時間內運送至專門建設的封閉處置區域，以消除商品汽車安全隱患。

4.4 汽車后市場服務系統

汽車后市場服務系統是一種一站式多功能服務系統，通過智能化、數字化技術規范汽車后市場功能模塊以及服務流程，發展汽車養護、美容、維修、改裝、保險、二手車交易、租賃、汽車文化與俱樂部等。該系統通過整合PC 端、移動端，開展線上服務與線下服務相結合的管理模式，打通汽車全流程服務，一是為車主提供線上服務預約、線上下單、線上結算；二是為銷售商提供除車主管家服務、訂單管理、倉庫管理和結算等基本功能外，還將提供營銷服務、微商城、新零售等延伸服務，構建“流程標準、價格透明、服務有保障、體驗智能舒適”的汽車生活廣場，打造汽車“智慧服務生態”體系。

4.5 金融服務平臺

金融服務平臺包括物流業務資金結算系統以及金融延伸服務系統，依據大數據平臺、產業知識圖譜工具、智能識別及精準協同等核心功能，以多核算體系、多賬簿、多準則為基礎，利用應用程序接口(API)與基地各項業務系統、汽車后市場功能服務系統、中鐵特貨物流管理信息平臺融合對接，配置流程自動化機器人(RPA)，通過線上識別辦理+線下綜合服務的方式，成為業務結算、汽車后市場金融服務、金融物流的綜合對接平臺。

4.5.1 物流業務結算

與基地業務系統對接，業務系統將合同信息、電子簽章、客戶信息等同步至金融智能服務平臺，平臺根據信息智能完成一站式資金結算服務，自動生成財務報表，快速管理物流、服務費用自動報賬，同時與中鐵特貨物流管理信息平臺對接，完成自動比對與結算，為基地提供包括總賬、往來、資產、服務在內的精細化財務核算和管理核算。同時提供無紙化的電子會計檔案和標準審計文件導出服務，建立“業務、財務、稅務、資金、檔案”一體化財務管理體系，實現智能物流基地客戶流、信息流、資金流和物流的“四流合一”，滿足基地業務的自動報賬，實時結算，構建物流基地業務、財務核算的數智化體系[11]。

4.5.2 汽車后市場金融服務

汽車后市場金融服務是搭建汽車后市場與客戶之間的金融平臺，一是可以根據信用標準，向有需求的客戶提供經營貸款；二是提供消費數據采集與分析，方便提供個性化的服務；三是為消費者提供購車貸款業務，以降低首付比例、延長還款期限、以舊換新金融服務等縮短汽車消費周期，放大金融支持空間。

4.5.3 金融物流

通過構建以“金融+科技+物流”為核心的現代金融物流園，發展商品汽車金融物流，通過商品汽車市場積累的人、車、貨產生的相關交易歷史記錄、合同執行力、貿易持續性等數據建成自己的信用系統，憑借數據和信用系統推出金融服務，與商品汽車物流市場業務對接，注入融資活力，為上下游物流企業提供“投資、信貸、債券、融資租賃、股票、保險”等全量金融服務，促進上下游企業與中鐵特貨建立長期的戰略合作關系，進一步提升商品汽車“公-鐵-水”協同聯運的物流運輸能力。

5 結束語

鐵路商品汽車智能物流基地管理平臺的設計，充分考慮基地業務、延伸服務以及個性化的功能需求，實現管理、運營、倉儲、汽車后市場服務以及金融物流的完全融合，并通過科技賦智、數據賦能、技術賦值的手段，實現管理平臺應用集約化、功能服務智能化、運營管理協同化，打造可成長、可擴充、面向未來可持續發展的智能管理平臺，助力構筑基地建設、運營，服務多層次的生態鏈，全面提升鐵路商品汽車物流基地的現代化管理水平和服務質量，同時為今后智能物流基地的發展提供解決方案。