大型鋼鐵企業智慧物流管控平臺的設計與應用

李鵬 郭亮 郗曉法

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-6606

作者簡介：

李鵬（1986—），男，本科，工程師，研究方向為鋼鐵行業信息化系統開發與管理。

郭亮（1977—），男，碩士，工程師，研究方向為鋼鐵行業信息化、智能化。

郗曉法（1979—），男，本科，工程師，研究方向為鋼鐵行業信息化、智能化。

摘??要：針對我國鋼鐵行業面臨的物流運輸效率低、物流系統智能化程度不高、物流調度管控及時性差等問題，在調研相關技術支撐與分析當前物流專業管理與信息系統現狀的基礎上，提出了構建統一運輸資源管理體系，結合GIS、物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術，搭建全流程一體化物流調度平臺的解決思路，并從系統平臺架構設計、功能實現等方面，就某大型鋼鐵企業智慧物流管控平臺建設實踐進行了闡述。

關鍵詞：鋼鐵企業 ?物流運輸 ?系統架構 ?人工智能 ?管控平臺

中圖分類號：TP393

2019年，國家發改委發布《關于推動物流高質量發展促成形成強大國內市場的意見》。這一最新的物流發展戰略，強調了物流業是支撐企業發展、壯大國民經濟的基礎性、戰略性、先進性產業。物流高質量發展是經濟效益發展的重要組成部分，也是推動制造業企業高質量發展不可或缺的重要力量。

鋼鐵物流涉及面廣，貫穿于物料采購、工序生產、產品銷售等整個供應鏈各環節隨著工業4.0時代的到來，智能制造在全球范圍內快速發展，為鋼鐵企業實現生產全流程的物流環節優化提供了有力技術支撐。采用智能裝備、大數據、算法模型等技術與手段，搭建智慧物流管控平臺，實現物流業務全流程一體化智能調度管理，可極大地提高物流效率，促進鋼鐵企業降本增效、綠色發展、提高綜合競爭力。

1 ?企業物流現狀分析與業務流程優化

1.1 ?物流現狀分析

沿海某大型鋼鐵企業廠內物流業務，主要涉及廠際間倒運、碼頭盤倒、散料運輸等業務。該企業雖然建立了物流信息化系統，實現了作業計劃、作業實績在線管理，但仍需要投入大量的人力、物力進行數據維護，各物流裝備的神經末梢與信息化系統之間的通道沒有完全打通，作業效率偏低，管理難度偏大。物流運輸過程中存在用車日計劃管理不足、運力資源浪費、調度管控及時性差等問題。主要體現在以下幾個方面：（1）用車計劃管理不足，車輛資源按業務類型下發到各用車單位自行調配，運力資源精細化管理不足；（2）物流調度采用線下溝通方式，未納入系統管理，無法實現運輸資源的靈活調度；（3）車輛排隊管理流程缺失，車輛行為不受控；（3）運輸任務執行過程無有效管控手段，過程監管能力不足；（4）運輸服務無有效的評價機制，缺乏數據支撐。

1.1 ?業務流程優化

構建統一運輸資源管理體系，實現運力精細化管理。廠內車輛作業用車方式包括固定流向運輸、臨時臺班及申請用車，共計148個運輸業務場景。結合車輛復用性，可歸納為4種運輸需求提報方式，包括計劃性需求、單車次需求、多車次需求以及時間預約需求，打破原有廠內運輸任務與車輛的靜態綁定關系，運力由系統平臺集中管理，對可以復用的車輛進行全局優化。

廠內車輛安裝車載終端，實現運輸任務全流程跟蹤。利用5G/4G無線網絡，獲取車載終端定位數據，與GIS地圖進行融合后實時展示車輛位置，對車輛行駛路徑等信息進行在線監控，對異常情況進行報警提醒。

建立智能算法模型，實現運力資源與運輸計劃的動態匹配。基于生產廠庫存動態，結合生產計劃安排情況，實現轉儲計劃智能編排，達到上下游庫存動態平衡的目的；建立轉儲計劃智能分配模型，以任務派送的形式實現全廠運力資源的智能調度；建立智能配車模型，基于待運材料規格、位置信息，實現待運材料與承運車輛的智能匹配，取代人工配車操作，提升作業效率。

2 ?平臺架構設計

2.1 ?整體規劃

智慧物流管控平臺以廠區GIS地圖及車輛定位技術為基礎，建立物流業務全流程一體化管控平臺，打通與周邊系統的信息壁壘，實現物流數據互聯互通，運力資源動態調配，物流業務精益化管理。整體架構如圖1所示。

（1）整個系統架構由感知層、數據邏輯層、業務表示層組成。從底層數據感知到數據處理分析，最終展現業務功能。

（2）通過5G、北斗、UWB定位、GIS等技術搭建基礎感知平臺，為車輛定位、路徑規劃、數據采集與傳輸奠定基礎。

（3）對物流業務周邊系統進行適應性改造，打通系統間的壁壘，實現物流運輸數據互聯互通。涉及PES系統、廠內物流、道路監控、門禁系統、計量系統、料場PES系統、無人倉儲、3PL等19個應用系統。

（4）從感知層采集的數據匯集到算法模型大腦，通過計劃拆解、運輸仿真、運輸數據洞察分析，利用算法能力，輸出庫存趨勢、運力調度、任務分配等業務結果。

（5）業務表示層采用車載終端、手機App、PC、電子大屏等先進的設備進行合理規劃展示。車載終端主要服務于司機，提供語音播報、路徑規劃、司機承運等功能。手機App主要服務于業務部門，用于運輸需求申請、審核、運輸過程監控、運輸實績確認等。PC和電子大屏主要服務于管理專業，跟蹤運輸過程并進行數據挖掘分析。

2.2 ?技術架構

采用平臺化設計方案，建設基礎平臺、核心平臺、服務平臺三層平臺架構。整體架構設計為“大平臺+微應用”，其中“大平臺”重點解決應用間的組件復用問題，將核心、復雜的業務功能以組件形式封裝到平臺中；將軟件系統拆解為“微應用”，提供靈活、個性化、更具可擴展性的服務，方便第三方系統的接入，具備靈活的擴展性。技術架構如圖2所示。

2.3 ?功能藍圖

智慧物流管控平臺由基礎信息管理、運單管理、運輸過程管理、排隊管理、運輸實績分析等幾個模塊組成，運輸部作為平臺的管理單位，對平臺中的業務流程、功能權限等有監管權限。功能藍圖如圖3所示。

3 系統功能實現

智慧物流管控平臺系統功能主要包括基礎信息管理、智能調度算法、運單管理、排隊管理、運輸過程監管、數據統計分析、車載終端應用、移動App應用、汽運管控大屏。

3.1 ?基礎信息管理

基礎信息管理，作為系統開展業務的數據基礎，對物流業務相關靜態數據進行集中管理。主要內容包括用戶管理、司機管理、車輛管理、倉庫管理、地點管理、作業項目管理、托運號管理、車載終端管理、充電樁管理等。

3.2??智能調度算法

智能調度算法，針對不同的業務類型進行不同的自動化調度功能設計，其中主要分為兩類：運籌算法調度和規則算法調度。以實現運力資源合理調配為目標，通過對運輸計劃和可用車輛資源的實時動態信息進行綜合分析，調用全局模型、預測模型、實時模型、策略模型計算出最佳承運車輛，并推送任務到對應車輛的終端設備，同時對派單過程進行監管，人工只介入非常態問題，減少人為工作強度，實現管理模式從松散狀到集中化的轉換。

3.3 ?運單管理

對物流運單進行管理，運單有3種提報方式：業務系統觸發、手工創建、模板創建。運單包括發運的物料信息、裝卸點信息、車輛類型、預計裝車時間等信息。可以對運單進行審核、分配、召回、刪除等操作。在運單詳情頁面，用戶可以查看運單的詳細信息，以及運單狀態、車輛位置、行駛軌跡、物流節點等信息。

3.4??排隊管理

對到達裝卸點的車輛進行排隊管理，平臺記錄車輛簽到時間，根據作業項目的優先級自動生成車輛的排隊順序，同時支持排隊順序調整。平臺可實現對即將入庫的車輛進行自動叫號，也可人工叫號，頁面同時具備暫停自動叫號與暫停排隊功能，防止現場發生異常情況時，造成車輛擁堵等情況。

3.5 ?運輸過程監管

運輸過程監管是指對運輸任務執行過程進行跟蹤和管控，基于GIS地圖和車輛定位等手段，實現車輛運輸過程的實時監管，通過行車記錄儀、駕駛室攝像頭等設備和技術，實現駕駛行為的實時監控，主要：路線偏離、異常停車等異常信息進行監控和報警；針對疲勞駕駛、違規接打電話、超速行駛等不安全駕駛行為進行報警和記錄；車輛動態在地圖上進行實時圖形化展示，歷史運輸路徑追溯。

3.6 ?數據統計分析

構建一體化服務評價體系，采集、存儲物流運輸全流程的數據資源，結合大數據、服務評價模型，根據實際情況進行數據統計分析。圍繞“人、車、物”管理，主要實現以下指標統計分析：物流效率分析、車輛利用率分析、運輸異常分析、駕駛員評價、承運商評價等。

3.7 ?車載終端應用

主要實現登錄授權管理、運單指令管理、路徑規劃、車輛報到、裝卸車實績確認以及語音自動提醒和告警等功能，為司機提供在線作業支持。結合GIS車載監控平臺，集成駕駛室視頻監控以及行車記錄儀功能，實時記錄車輛運行狀態以及司機駕駛狀態，發現不安全行為及時報警，提高運輸的安全性。

3.8 ?手機App應用

主要實現授權管理、用車申請、運單審核、派車管理、排隊管理、運單詳情、作業實績確認等功能。手機App按照用戶角色進行設計開發，包括需求方App、運輸部App、車隊App、司機App。對用戶來說系統流程清晰，應用簡潔；App包資源小，下載安裝速度快；功能解耦，減少變更時相互影響。

3.9 ?汽運管控大屏

建立汽運物流管控大屏，支持以地圖、圖表等形式動態呈現廠內物流概況與變化態勢，實現運輸作業全局監控、運力分配精準決策、異常故障快速響應。大屏數據展示信息可分為3個模塊：GIS地圖、物流指標統計分析、車輛視頻實時監控。GIS地圖位于大屏中央，用于呈現廠內等比例地圖，裝卸點相對位置和道路情況。物流指標統計主要分布地圖兩側，以各類熱力圖、柱狀圖、折線圖、滾動信息等方式呈現車輛信息、需求情況、作業情況、異常情況等數據信息。車輛視頻實時監控分布在大屏兩側，主要用于車輛行駛路段監控，以及駕駛員不安全行為監控。

4 ?結語

智慧物流管控平臺，利用GIS、大數據、物聯網等新一代信息技術實現對物流數據的全面感知、可靠傳輸、有效利用，依據業務場景，建設高效、協同的智能物流調度算法模型，實現運輸計劃自動編制、運輸任務智能分配、運輸車輛智能調度、運輸路線智能規劃、運輸實績自動收集、異常事件自動報警，運輸服務自動評價的廠內物流全流程一體化智能管理，物流周轉效率整體提升15%，進一步降低公司的物流成本與庫存資金，為鋼鐵行業物流智能化發展提供了方向。

參考文獻

[1] 王懿，張小坡，鄭業寧，等.鋼鐵企業廠內運輸物流智能管理系統[J].計算技術與自動化，2016，35（2）：120-124.

[2] 陳銳，劉建輝，王國棟，等.鋼鐵成品物流跟蹤信息系統通用架構模型研究[J].冶金自動化，2013，37（6）：18-22.

[3] 李公田.基于北斗定位和GIS技術的物流車輛定位監控系統[J].河北冶金，2020（S1）：111-114.

[4] 王奕，黃港明，姜玉河.基于工業互聯網的鋼鐵企業智慧物流架構研究與實踐[J]. 冶金自動化，2021，45（6）：1-7.

[5] 張先玲，孫小東，張大偉，等．新一代信息技術驅動鋼鐵企業智慧新物流[J].工業加熱，2020，49（6）：50-52.