王懿 張小坡 鄭業(yè)寧 蘆永明

摘 要：針對鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)物流管理專業(yè)化水平低、物資運輸效率不高和物流管理系統(tǒng)智能化程度低、物流調(diào)度協(xié)同性差等問題，提出鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為數(shù)字化物流實時跟蹤與在線監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化物流信息傳輸與動態(tài)調(diào)度和智能化物流協(xié)同優(yōu)化與決策支持，并在此基礎(chǔ)上基于物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)設(shè)計開發(fā)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)，通過管理系統(tǒng)實現(xiàn)物流一體化管控、多平臺協(xié)同化運行和運輸智能化管理。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；網(wǎng)絡(luò)化；智能化；鋼鐵企業(yè)；廠內(nèi)運輸物流；管理系統(tǒng)

中圖分類號：F252 文獻標(biāo)識碼：A

1 引 言

鋼鐵企業(yè)物流是指在鋼鐵生產(chǎn)和經(jīng)營活動中，從向企業(yè)供應(yīng)原、燃料以及輔料，進行鋼鐵生產(chǎn)與加工直到最后將鋼材產(chǎn)品銷售給消費企業(yè)的整個過程，同時包括對在鋼鐵生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生出來各種的固、液廢棄物的回收和重復(fù)利用。從物理區(qū)域上劃分，鋼鐵企業(yè)物流主要包括廠外物流和廠內(nèi)物流，廠外物流包括廠外原材料的采購運入以及鋼鐵產(chǎn)成品的運出銷售（即入廠物流和出廠物流）；廠內(nèi)物流則包括全部生產(chǎn)物流（即從投入鐵礦石、煤炭、廢鋼等原材料采購入庫開始，經(jīng)卸車、儲存、冶煉、軋制及特殊處理等環(huán)節(jié)，直到形成各種鋼材產(chǎn)品銷售出廠為止的全過程）和廢棄物回收利用物流。根據(jù)運輸方式的不同，廠內(nèi)物流又可分為生產(chǎn)制造物流（輥道、天車、臺車等運輸以及部分鐵水火車運輸）和廠內(nèi)運輸物流（汽車、火車、輪船等運輸）。

2 鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理現(xiàn)狀與問題

2.1 鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理現(xiàn)狀

大型鋼鐵企業(yè)從采購環(huán)節(jié)的鐵礦石、焦炭、廢鋼，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的燒結(jié)礦、生鐵、鋼坯，到銷售環(huán)節(jié)的鋼材以及循環(huán)利用物資和廢棄物的處理，如此龐大而復(fù)雜的物流過程使鋼鐵企業(yè)不得不拿出相當(dāng)一部分人力物力來處理這些事務(wù)。當(dāng)前，大多數(shù)企業(yè)的采購、生產(chǎn)、銷售各個環(huán)節(jié)都有獨立的物流部門，而這些職能性質(zhì)相近的物流部門由于物流管理的相對獨立，從而造成企業(yè)內(nèi)部物流不順暢和效率低下。

長期以來，鋼鐵企業(yè)經(jīng)營者更加注重工藝裝備的改進和產(chǎn)品質(zhì)量的提升，而忽視廠內(nèi)運輸物流系統(tǒng)及其管理優(yōu)化，導(dǎo)致廠內(nèi)運輸物流總體發(fā)展水平較低，雖然部分先進的鋼鐵企業(yè)物流運輸已開始應(yīng)用先進的信息技術(shù)進行跟蹤定位和管理，但大多數(shù)鋼鐵企業(yè)仍處于電話聯(lián)系、手工操作、人工裝卸較低層次的運作階段。絕大數(shù)鋼鐵企業(yè)是靠紙為媒介來傳遞信息，還未能實施數(shù)字化的物流管理，先進的電子數(shù)據(jù)交換、自動識別和條碼技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等更無從談起。

近年來，大型鋼鐵企業(yè)管理和經(jīng)營者越來越關(guān)注于大型鋼鐵企業(yè)的廠內(nèi)運輸物流運輸?shù)墓芾砗桶l(fā)展，其原因主要包括以下兩個方面。一方面，大型鋼鐵企業(yè)隨著發(fā)展，其規(guī)模不斷擴大，廠內(nèi)運輸物流系統(tǒng)若不隨著改進，與企業(yè)的發(fā)展規(guī)模明顯不適應(yīng)，從而對企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生制約；另一方面，在當(dāng)前原材料價格高漲、而產(chǎn)品競爭又異常激烈、企業(yè)利潤走向微薄的新常態(tài)下，通過對廠內(nèi)運輸物流系統(tǒng)優(yōu)化，可進一步降本增效，提高企業(yè)競爭力。

2.2 鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理存在的主要問題

1.物流管理專業(yè)化水平低、物資運輸效率不高

目前，鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理參與單位眾多，條塊分割，各自為政，資源不能共享，弊端較多。因參與單位多，導(dǎo)致整個物流應(yīng)有的銜接、協(xié)調(diào)機能割裂，從而造成物流無效作業(yè)環(huán)節(jié)的增加，物流速度降低而成本提高，嚴(yán)重影響了物流企業(yè)的效益和競爭力；同時，物流系統(tǒng)多環(huán)節(jié)的活力不足，體制、機制不夠靈活，專業(yè)化、科學(xué)化、規(guī)范化管理運作能力差。盡管很多企業(yè)開發(fā)應(yīng)用了物流信息管理系統(tǒng)，但由于內(nèi)部物流管理結(jié)構(gòu)存在問題，業(yè)務(wù)流程不夠優(yōu)化，物流效益難以得到體現(xiàn)，項目很難發(fā)揮其效力[1-2]。

2.信息系統(tǒng)智能化程度低、物流調(diào)度協(xié)同性差

近年來，雖然部分先進企業(yè)物流管理已開始采用RFID、條碼、GIS、GPS等技術(shù)，并建立和使用物流管理系統(tǒng)、庫區(qū)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、ERP購銷管理系統(tǒng)以及遠程計量管理系統(tǒng)等信息系統(tǒng)。但往往企業(yè)所建立的各個信息系統(tǒng)之間信息傳遞不暢通，信息孤島現(xiàn)象較為明顯；同時各企業(yè)所建立的各信息系統(tǒng)智能化程度不高，物流調(diào)度缺乏協(xié)同優(yōu)化能力，致使物流運輸不能科學(xué)合理的進行運輸配載，車輛空駛率高，運輸效率低。

3 鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著信息化和工業(yè)化的深度融合，鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)將快速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。企業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)可實現(xiàn)對物流的全面感知、可靠傳輸，通過建立智能化物流管理系統(tǒng)，與企業(yè)其他信息化管理系統(tǒng)進行無縫對接，實現(xiàn)整個廠內(nèi)運輸物流信息和數(shù)據(jù)及時、透明的傳遞和交換，并實現(xiàn)廠內(nèi)運輸物流的集中管控、智能處理，使企業(yè)進一步降低物資庫存、優(yōu)化運輸路線、減少內(nèi)部倒運、降低經(jīng)營成本。

3.1 數(shù)字化物流實時跟蹤與在線監(jiān)控

物流實時跟蹤與在線監(jiān)控是物流調(diào)度和管理優(yōu)化的基礎(chǔ)。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展和運用，利用RFID、條碼、視頻、紅外感應(yīng)器、激光定位、GPS/北斗導(dǎo)航、地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)對鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流進行全方位實時跟蹤和在線監(jiān)控，實現(xiàn)物流數(shù)字化是鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理的發(fā)展趨勢之一[3-5]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化物流信息傳輸與動態(tài)調(diào)度

物流信息的可靠實時傳輸是物流調(diào)度和管理優(yōu)化的關(guān)鍵。利用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如WSN無線傳感網(wǎng)絡(luò)、Zigbee、GPRS/3G/4G等移動互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，在鋼鐵企業(yè)高溫、高振動、強屏蔽等惡劣環(huán)境下，實現(xiàn)企業(yè)廠內(nèi)產(chǎn)品庫區(qū)作業(yè)和運輸物流跟蹤信息與調(diào)度指令的實時傳輸，可對廠內(nèi)運輸物流運輸實現(xiàn)動態(tài)調(diào)度和優(yōu)化管理，科學(xué)合理的進行運輸配載，減少車輛空駛率，提高物流運輸效率[6]。

3.3 智能化物流協(xié)同優(yōu)化與決策支持endprint

物流運輸計劃與作業(yè)的智能化是物流調(diào)度和管理優(yōu)化的重點。利用物流協(xié)同優(yōu)化與決策支持關(guān)鍵技術(shù)，如物流調(diào)度計劃智能決策模型，實現(xiàn)廠內(nèi)不同車間、不同運輸物資和不同運載工具協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度的同時，與其他信息系統(tǒng)無縫銜接，協(xié)同MES、ERP、遠程計量系統(tǒng)等其他管理系統(tǒng)作業(yè)，從而實現(xiàn)物流的智能化、一體化管控。

4 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)從“泛在感知、可靠傳輸、智能處理”三個角度對鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流進行一體化全方位監(jiān)控和優(yōu)化管控。其系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

1.感知層

感知層負責(zé)信息采集，車載終端、船舶終端、手持終端、門禁系統(tǒng)、計量系統(tǒng)以及ERP、MES等系統(tǒng)中獲取信息，而計量、門禁系統(tǒng)則分別基于RFID、GPS/北斗導(dǎo)航、紅外感應(yīng)器和視頻等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知信息；

2.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層為信息傳輸層，主要采用包括WSN無線傳感網(wǎng)絡(luò)、3G/4G移動互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控信息、定位信息、調(diào)度信息等監(jiān)控管理過程中關(guān)鍵信息的傳送；

3.應(yīng)用層

應(yīng)用層主要為廠內(nèi)物流管理應(yīng)用，包括兩個子層：應(yīng)用支撐子層和廠內(nèi)物流運輸應(yīng)用子層，其中應(yīng)用支撐子層包括GIS平臺、數(shù)據(jù)集成平臺等，廠內(nèi)物流運輸應(yīng)用子層包括系統(tǒng)管理、運輸需求、運輸計劃、運輸調(diào)度、運輸實績、倉庫管理、作業(yè)監(jiān)控、物流跟蹤等。

4.2 系統(tǒng)功能

鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)主要圍繞物資運輸需求、運輸計劃、運輸調(diào)度以及物流跟蹤和倉儲管理等環(huán)節(jié)，通過促進物流一體化管控、多平臺協(xié)同化運行和運輸智能化管理，實現(xiàn)物流系統(tǒng)高效率、低成本運行。下圖為數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)功能框架。

在運輸物流管理過程中，系統(tǒng)首先根據(jù)ERP的采購和銷售訂單信息，同時結(jié)合MES和各車間提出的廠內(nèi)物資運輸要求形成相應(yīng)的物流運輸需求。經(jīng)過匯總處理形成運輸計劃。根據(jù)運輸計劃，以物流成本最小化為目標(biāo)，進行倉儲管理和汽車、船舶的運輸調(diào)度，形成最優(yōu)調(diào)度計劃。物流運輸過程中，實時監(jiān)控物流作業(yè)并進行物流跟蹤，運輸完成后形成運輸實績。

以廠內(nèi)翻運為例，相關(guān)車間工作人員在物流運輸管理系統(tǒng)上創(chuàng)建企業(yè)內(nèi)物流運輸需求，指定運輸方式、起點、終點、有效期、車型、計劃用量等信息。物流管控平臺運輸計劃模塊綜合所有運輸需求信息及物資庫存信息經(jīng)匯總優(yōu)化后形成運輸計劃，下發(fā)給相關(guān)運輸管理子系統(tǒng)（如智能汽車運輸管理子系統(tǒng)等）和倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)。車輛調(diào)度人員根據(jù)運輸計劃進行車輛調(diào)度確定具體車輛及司機、運輸路線、運輸時間、物流成本等；同時將運輸調(diào)度計劃發(fā)送至相關(guān)智能車載終端、倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)，倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)則將運輸調(diào)度計劃下發(fā)給相關(guān)倉庫管理人員手持終端。相關(guān)車輛及司機根據(jù)接收到的運輸調(diào)度計劃任務(wù)進行運輸作業(yè)，同時相關(guān)倉庫管理人員則根據(jù)運輸調(diào)度計劃安排相應(yīng)物資的出入庫計劃。運輸作業(yè)過程中相關(guān)工作人員通過車載終端、手持終端及時將作業(yè)信息反饋回系統(tǒng)，同時通過GPS和GIS在線跟蹤作業(yè)車輛。當(dāng)車輛通過門禁或地磅時，門禁系統(tǒng)根據(jù)車輛調(diào)度計劃放行，并將關(guān)鍵信息反饋回物流運輸管理系統(tǒng)；計量系統(tǒng)則稱重后將重量信息加入到車輛調(diào)度計劃信息中，同時將完整信息反饋回物流運輸管理系統(tǒng)。最終通過綜合作業(yè)監(jiān)控、物流跟蹤以及計量和門禁等關(guān)鍵信息形成車輛運輸實績存檔。

4.3 相關(guān)子系統(tǒng)

1.智能倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)

智能倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)由管理系統(tǒng)倉庫管理模塊和倉庫智能手持終端組成。倉庫管理模塊功能主要包括入庫管理、出庫管理、盤庫管理和移庫管理等；倉庫智能手持終端功能包括作業(yè)任務(wù)接收，入庫作業(yè)、出庫作業(yè)、盤庫作業(yè)和系統(tǒng)管理等。管理系統(tǒng)倉庫管理模塊針對作業(yè)計劃下發(fā)指令任務(wù)到相應(yīng)倉庫手持終端，指導(dǎo)工作人員進行入庫、出庫等作業(yè)，作業(yè)完成后手持終端將作業(yè)完成情況及關(guān)鍵信息反饋回管理系統(tǒng)。

2.智能車輛運輸管理子系統(tǒng)

智能車輛運輸管理子系統(tǒng)由管理系統(tǒng)車輛管理模塊和智能車載終端組成。車輛管理模塊主要包括車輛調(diào)度、車輛跟蹤、作業(yè)監(jiān)控和運輸實績等；智能車載終端功能包括運輸任務(wù)接收、GPS定位、作業(yè)實績和系統(tǒng)管理等。管理系統(tǒng)車輛管理模塊針對運輸計劃下發(fā)運輸指令任務(wù)到相應(yīng)車輛車載終端，指導(dǎo)司機進行物資運輸和計量等作業(yè)，作業(yè)完成后車載終端將運輸作業(yè)實績信息反饋回管理系統(tǒng)，同時運輸過程中車載終端將GPS位置信息及時反饋回管理系統(tǒng)，以便管理系統(tǒng)對車輛進行動態(tài)跟蹤和調(diào)度。

3.智能船舶運輸管理子系統(tǒng)

智能船舶運輸管理子系統(tǒng)由管理系統(tǒng)船舶管理模塊和智能船舶終端組成。船舶管理模塊主要包括船舶調(diào)度、船舶跟蹤、作業(yè)監(jiān)控和運輸實績等；智能船舶終端功能包括運輸任務(wù)接收、GPS定位、作業(yè)實績和系統(tǒng)管理等。管理系統(tǒng)船舶管理模塊針對運輸計劃下發(fā)運輸指令任務(wù)到相應(yīng)船舶終端，指導(dǎo)船舶進行物資運輸和裝卸船等作業(yè)，作業(yè)完成后船舶終端將運輸和裝卸作業(yè)實績信息反饋回管理系統(tǒng)，同時運輸過程中船舶終端將GPS位置信息及時反饋回管理系統(tǒng)，以便管理系統(tǒng)對船舶進行動態(tài)跟蹤和調(diào)度。

5 結(jié) 論

1.隨著鋼鐵行業(yè)兩化深度融合，鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)將快速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。數(shù)字化物流實時跟蹤與在線監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化物流信息傳輸與動態(tài)調(diào)度、智能化物流協(xié)同優(yōu)化與決策支持將成為鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流的主要發(fā)展趨勢。

2.數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層架構(gòu)，分別負責(zé)信息采集、傳輸和應(yīng)用，實現(xiàn)從“泛在感知、可靠傳輸、智能處理”三個層面對企業(yè)廠內(nèi)運輸物流進行一體化全方位監(jiān)控和優(yōu)化管控。

3.鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)運輸物流管理系統(tǒng)包括主管理系統(tǒng)及智能倉庫作業(yè)管理子系統(tǒng)、智能車輛運輸管理子系統(tǒng)和智能船舶運輸管理子系統(tǒng)三個子系統(tǒng)。系統(tǒng)主要圍繞物資運輸需求、運輸計劃、運輸調(diào)度以及物流跟蹤和倉儲管理等環(huán)節(jié)，通過促進物流一體化管控、多平臺協(xié)同化運行和運輸智能化管理，實現(xiàn)物流系統(tǒng)高效率、低成本運行。

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