雷波

[摘 要]運(yùn)用實(shí)地調(diào)研、比較研究的方法，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控中，不僅能解決車貨不匹配、丟貨串貨等現(xiàn)象，還能保障在途車輛行駛安全和故障車輛的快速定位搶修，有助于提高供應(yīng)鏈上多元經(jīng)營主體的生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]供應(yīng)鏈；運(yùn)輸車輛；調(diào)度與監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.32.139

1 運(yùn)輸車輛調(diào)度與監(jiān)控的研究現(xiàn)狀和不足

1.1 研究現(xiàn)狀

隨著科技的進(jìn)步，運(yùn)輸形式和運(yùn)輸工具日趨多樣化，但汽車依然是最主要的運(yùn)輸工具之一，而運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控是汽車運(yùn)輸系列研究問題中的基礎(chǔ)問題，也是關(guān)鍵性問題。運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控是指應(yīng)用GPS、GIS和無線電等技術(shù)，對運(yùn)輸車輛實(shí)現(xiàn)即時(shí)接單、即時(shí)排單、有序排隊(duì)以及車輛的動(dòng)態(tài)調(diào)度管理和實(shí)時(shí)跟蹤。[1]黃飛航等人研究了車輛排隊(duì)管理在煙草倉儲(chǔ)運(yùn)輸中的應(yīng)用，根據(jù)車輛預(yù)約到庫時(shí)間和倉庫的額定作業(yè)量設(shè)計(jì)出了一種費(fèi)效比較高的車輛均衡利用倉庫作業(yè)能力的方法。[2]倉庫和運(yùn)輸之間的信息共享和流程交互是倉儲(chǔ)運(yùn)輸整合優(yōu)化的前提。[3]物流車輛的調(diào)度與監(jiān)控的可視化研究日趨成熟，美國1999年便實(shí)現(xiàn)了軍事物流可視化管理。[4]宋梟研究了基于車聯(lián)網(wǎng)的商品混凝土車輛的監(jiān)控與調(diào)度，研發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)并建立了配送車輛調(diào)度模型。[5]利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和管理運(yùn)輸車輛的耗油、速度、行駛的軌跡和區(qū)域等。[6]

利用GPS和GIS似乎可以完美解決運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控問題，然而也有研究者指出其中的不足。H.Fernandes等認(rèn)為GPS信號(hào)不太容易穿透建筑物，就算穿透信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)變?nèi)鹾芏啵蚨m用于在戶外的導(dǎo)航，并提出可以利用RFID對戶外環(huán)境下GPS采集到的信息源進(jìn)行校正使得位置更精準(zhǔn)。[7]而以色列早在十年前就大量使用RFID技術(shù)進(jìn)行軍事物品的可視化管理和軍事車輛的定位跟蹤。[8]

1.2 不足之處

當(dāng)前對利用GPS和GIS進(jìn)行車輛定位跟蹤和調(diào)度的理論研究已趨于成熟，市面上也已經(jīng)有不少的企業(yè)研發(fā)了車輛調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)，如上海華屏電子、深圳友旭軟件、oTMS一站式運(yùn)輸服務(wù)平臺(tái)等。然而，實(shí)際應(yīng)用中影響GPS定位精度的因素比較多，城市的高樓、高架橋、較厚的云層，甚至貨場用以遮陽擋雨的大型設(shè)施，這些都可能會(huì)導(dǎo)致車輛GPS定位誤差達(dá)到十米級(jí)，影響叉車、牽引車和運(yùn)輸車輛直接的準(zhǔn)確配對。

除上述問題，筆者在內(nèi)蒙古神港聯(lián)運(yùn)股份有限公司、內(nèi)蒙古匯能煤電集團(tuán)等企業(yè)的深入調(diào)研中發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)服務(wù)中還存在三個(gè)方面的突出問題：一是運(yùn)輸車輛路徑不可視導(dǎo)致偶有司機(jī)倒賣煤炭導(dǎo)致企業(yè)和集體利益受損；二是車輛沒有預(yù)約環(huán)節(jié)，進(jìn)出場排隊(duì)無序，繁忙時(shí)兩三天才能裝上或卸下貨物，效率低下導(dǎo)致運(yùn)輸資源浪費(fèi)；三是當(dāng)前的理論和實(shí)踐研究重在開發(fā)車輛調(diào)度管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)成熟度較高，但各企業(yè)開發(fā)的系統(tǒng)之間缺乏良好的兼容性，同時(shí)，大都局限于利用GPS、GIS等技術(shù)。

鑒于RFID技術(shù)的相對優(yōu)越性，本文試圖將其與GPS、GIS等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控中，尤其是在車輛預(yù)約和進(jìn)出場排隊(duì)、裝卸貨物等場內(nèi)調(diào)度及車輛行駛軌跡的監(jiān)控中，形成較為完整的適用于供應(yīng)商、第三方物流公司及貨物需求方的運(yùn)輸車輛調(diào)度與監(jiān)控方案。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)輸車輛調(diào)度與監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念由麻省理工學(xué)院的Auto-ID實(shí)驗(yàn)室在1999年提出。[9]其定義有多種，總體而言可以理解為是一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其本質(zhì)是利用無線射頻識(shí)別裝置（RFID）、遙感技術(shù)、GPS、紅外感應(yīng)器、激光掃描器及傳感技術(shù)等，將目標(biāo)物體連入互聯(lián)網(wǎng)，按照一定的協(xié)議規(guī)則實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息傳輸和交換，能夠?qū)崿F(xiàn)智能的識(shí)別、定位、分析、管理、監(jiān)控、追蹤并觸發(fā)相應(yīng)事件。[10][11][12]物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，鋼筋混凝土、煤炭礦物、電纜等將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一體，實(shí)現(xiàn)“物物相聯(lián)”。

文獻(xiàn)[13]詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、基本屬性及特征，描述了體系構(gòu)成和發(fā)展歷史及趨勢。RFID（無線射頻識(shí)別）是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，識(shí)別過程無須人工參與，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境和高速運(yùn)動(dòng)物體，操作上快捷方便。RFID技術(shù)基本上是由三個(gè)部分組成：標(biāo)簽、閱讀器和天線。每個(gè)標(biāo)簽由芯片和耦合元件組成且可寫入唯一電子編碼，當(dāng)它附著在目標(biāo)物體上時(shí)可用來識(shí)別對象；閱讀器是標(biāo)簽信息讀取設(shè)備，手持式和固定式為常見；天線的作用是在標(biāo)簽和閱讀器之間傳遞射頻信號(hào)。當(dāng)RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)任何物品的跟蹤和信息共享。[14]

2.2 運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控原理

運(yùn)輸主要包括自有車輛運(yùn)輸和第三方物流公司承運(yùn)，筆者的調(diào)研對象是第三方物流公司，因此本文按含有供應(yīng)商、經(jīng)銷商、承運(yùn)商、需求方四級(jí)主體的經(jīng)銷商委托承運(yùn)商運(yùn)輸?shù)哪Ｊ接懻?。如下圖所示，首先由需求方向經(jīng)銷商提出貨物需求并告知貨物的型號(hào)、數(shù)量、噸位等信息，經(jīng)銷商接到需求后與供應(yīng)商取得聯(lián)系確認(rèn)能否滿足相應(yīng)貨物需求并反饋給需求方，而后經(jīng)銷商向承運(yùn)商提出承運(yùn)需求，承運(yùn)商根據(jù)承運(yùn)需求做出最合適的車輛安排，派出車輛在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)供應(yīng)商的供貨倉庫裝貨，裝貨完畢出場運(yùn)往需求方指定地點(diǎn)卸貨（見下圖）。

在上述原理中，運(yùn)輸車輛的調(diào)度主要包含三個(gè)方面：一是車輛運(yùn)輸任務(wù)的派單接單；二是車輛進(jìn)出場的排隊(duì)管理；三是倉庫或堆場內(nèi)的裝卸貨位安排與調(diào)整。而運(yùn)輸車輛的監(jiān)控則主要是對在途車輛尤其是載貨在途車輛的定位與跟蹤，一方面是確保車輛行駛安全和物資免受意外損失；另一方面是在車輛行駛過程中出現(xiàn)故障時(shí)相關(guān)人員能夠精準(zhǔn)快速地找到故障車輛，實(shí)施搶修或貨物轉(zhuǎn)移措施。因此，運(yùn)輸車輛的調(diào)度與監(jiān)控的方案設(shè)計(jì)主要是圍繞上述幾個(gè)方面進(jìn)行。endprint

2.3 調(diào)度方案的設(shè)計(jì)

如前述，調(diào)度的啟動(dòng)一般是從需求方開始的，需求方根據(jù)自身生產(chǎn)、消費(fèi)、銷售等情況定期或不定期產(chǎn)生物料需求，采購人員可通過采購系統(tǒng)或電話聯(lián)系經(jīng)銷商向其提出包括物料品名、型號(hào)、尺寸、數(shù)量、噸位和交貨時(shí)間等需求明細(xì)，經(jīng)銷商收到需求明細(xì)后向供應(yīng)商提請貨單確認(rèn)，供應(yīng)商根據(jù)貨單核對倉庫庫存和貨源情況，將經(jīng)過確認(rèn)的貨單反饋給經(jīng)銷商，經(jīng)銷商再向需求方反饋采購確認(rèn)單，與此同時(shí)，經(jīng)銷商將確認(rèn)后的貨物運(yùn)輸單據(jù)傳給第三方物流公司（承運(yùn)商），承運(yùn)商的車輛調(diào)度員將根據(jù)公司的車輛使用日程安排，調(diào)配最為合適的運(yùn)輸車輛并將車輛和駕駛員信息傳輸給供應(yīng)商，安排車輛在約定時(shí)間到達(dá)供應(yīng)商處裝貨，為了減少排隊(duì)時(shí)間，車輛駕駛員接到派單通知后根據(jù)距離、線路、路況等計(jì)算耗時(shí)，提前在供應(yīng)商提供的線上預(yù)約平臺(tái)預(yù)約裝貨時(shí)間。在駕駛員預(yù)約了裝貨時(shí)間后，供應(yīng)商將確認(rèn)后的采購單生成包括貨物明細(xì)和裝貨車輛明細(xì)的配貨清單傳輸?shù)较鄳?yīng)配貨員的手持終端上。

運(yùn)輸車輛到達(dá)供應(yīng)商處后，駕駛員在門禁處憑證件領(lǐng)取內(nèi)置貨物清單和車輛信息的RFID標(biāo)簽并固定在車輛合適位置。從裝上標(biāo)簽?zāi)强唐?，車輛的行蹤軌跡便在系統(tǒng)的掌控之中。車輛在門禁外的停車場排隊(duì)等候叫號(hào)，輪到本車進(jìn)場候車或裝貨時(shí)會(huì)有語音提示并能在門禁旁的LED顯示屏上看到本車需要前往的車道或貨位，大型倉庫還可提供語音導(dǎo)航。若需要過空磅則先經(jīng)過空磅再裝貨，經(jīng)過空磅時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)也將直接寫入標(biāo)簽內(nèi)。到指定貨位或車道后，為防止裝錯(cuò)、串貨等現(xiàn)象，配貨員用手持RFID閱讀器掃描車上的標(biāo)簽確認(rèn)車輛后再裝貨，此時(shí)裝貨人員的信息也將被寫入標(biāo)簽中。裝貨完畢并檢查無誤后，車輛駛離貨位，過磅并離開倉庫基地。

車輛到達(dá)目的地時(shí)，先自動(dòng)掃描標(biāo)簽確認(rèn)車輛，到達(dá)倉庫后卸貨人員用手持終端掃描標(biāo)簽獲取貨物清單，并對照完成卸貨，當(dāng)卸貨車輛較多時(shí)需提前預(yù)約卸貨時(shí)間并排隊(duì)進(jìn)場，這與預(yù)約裝貨同理，不再贅述。卸貨完成并核查無誤后按確認(rèn)鍵，需求方采購中心、經(jīng)銷商數(shù)據(jù)中心、承運(yùn)商車輛調(diào)度系統(tǒng)和供應(yīng)商銷售中心會(huì)同時(shí)收到交貨確認(rèn)信息，同時(shí)駕駛員、車輛、配貨員和驗(yàn)貨人員的信息也將被記錄下來，以便日后產(chǎn)品追溯。需求方、經(jīng)銷商和供應(yīng)商之間將按照系統(tǒng)生成的報(bào)表相互確認(rèn)后進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算，承運(yùn)商將按照車輛調(diào)度系統(tǒng)中的記錄按約定的方式和期限給承運(yùn)司機(jī)支付費(fèi)用。

2.4 監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)

車輛裝上RFID標(biāo)簽后其行駛軌跡和定位便能準(zhǔn)確呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的顯示屏上，并形成電子歷史資料可供隨時(shí)查閱。如前文所述，運(yùn)輸車輛的監(jiān)控側(cè)重于在途車輛的行駛路線追蹤、故障排除和定位管理上。一般情況下，在途車輛通過GPS和GIS技術(shù)便可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位追蹤，在特殊的惡劣環(huán)境下可采用RFID技術(shù)輔助。在大型倉庫中裝貨或卸貨時(shí)可借助RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛的準(zhǔn)確定位和追蹤。

此外，隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能的廣泛應(yīng)用，在未來每部汽車的每個(gè)重要零部件都會(huì)裝上唯一編碼的RFID標(biāo)簽，當(dāng)汽車某個(gè)零部件發(fā)生故障時(shí)，就可以通過裝置在車上的控制中心界面清晰地看到是什么位置的哪個(gè)零部件出了問題，而且系統(tǒng)能給出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的故障判斷和解決方案，幫助維修人員快速、準(zhǔn)確地處理，提高效率、減少損失。

2.5 系統(tǒng)和軟硬件支持

此方案中，各主體主要涉及的系統(tǒng)有：需求方的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)和物料采購系統(tǒng)、經(jīng)銷商的銷售業(yè)務(wù)系統(tǒng)、承運(yùn)商的車輛調(diào)度系統(tǒng)和運(yùn)輸管理系統(tǒng)、供應(yīng)商的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)和車輛預(yù)約排隊(duì)系統(tǒng)等。目前，這些系統(tǒng)的功能、附帶軟件單體的研發(fā)及系統(tǒng)之間的端口銜接和數(shù)據(jù)兼容處理大部分已經(jīng)十分成熟，而且可以根據(jù)用戶的需求個(gè)性化研發(fā)設(shè)計(jì)。在硬件上，也有十分成熟的產(chǎn)品，本文涉及的RFID裝置也已經(jīng)是在很多行業(yè)和領(lǐng)域得到了較為普遍的使用。因此，不論從系統(tǒng)應(yīng)用的視角還是軟硬件支持方面，整個(gè)方案都具有充分可行性。

3 應(yīng)用層面的進(jìn)一步討論

3.1 適用性

在生產(chǎn)實(shí)踐中，各主體之間常因丟貨、串貨、交貨時(shí)間違約等情況發(fā)生糾紛和矛盾，既浪費(fèi)經(jīng)營者的人、財(cái)、物、時(shí)，又影響長期穩(wěn)定合作。解決這些問題的核心在于對運(yùn)輸車輛的有效調(diào)度和監(jiān)控。目前使用的大部分都是獨(dú)立系統(tǒng)，少有企業(yè)通過鏈接上下游之間的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享從而形成“信息共同體”。在信息就是價(jià)值的當(dāng)今時(shí)代，大部分企業(yè)均有必要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將系統(tǒng)之間鏈接起來，促進(jìn)物資和運(yùn)輸車輛的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，實(shí)現(xiàn)各主體的共享共贏。

3.2 應(yīng)用成本

成本更多的是在RFID裝置配備上，尤其是目前RFID標(biāo)簽的價(jià)格還較高的情況下。但我們可以預(yù)見，隨著科技的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的加速普及，RFID標(biāo)簽的成本將大大降低。另外，對供應(yīng)商、承運(yùn)商、需求方等經(jīng)營主體而言，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都能夠提高裝貨、運(yùn)輸、卸貨的工作效率，還能提高在途車輛和物資的定位精準(zhǔn)度。因此，供應(yīng)鏈上下游企業(yè)可形成合作聯(lián)盟，共同分?jǐn)偛捎梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的成本。

3.3 特殊情況處理

在需要預(yù)約裝貨或卸貨的情況下，供應(yīng)商或需求方的倉庫管理員根據(jù)倉庫吞吐量建立每天的作業(yè)時(shí)間表并傳送到車輛預(yù)約排隊(duì)系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)駕駛員在客戶端的預(yù)約請求和倉庫作業(yè)時(shí)間表自動(dòng)安排車輛裝卸貨的時(shí)間段及貨位或車道并反饋到駕駛員的客戶端，駕駛員提前15分鐘以上到達(dá)目的地領(lǐng)取RFID標(biāo)簽并排隊(duì)等候叫號(hào)入場。實(shí)踐中，駕駛員可能因?yàn)樘鞖狻⒁馔饴窙r和事故等因素導(dǎo)致不能按預(yù)約時(shí)間到達(dá)，就會(huì)導(dǎo)致預(yù)約時(shí)間段貨位和人員的空閑造成資源浪費(fèi)。這些特殊情況，借助物聯(lián)網(wǎng)便可完美解決。若某車預(yù)約的時(shí)間僅剩15分鐘（用戶可自由設(shè)定）時(shí)駕駛員還未領(lǐng)取標(biāo)簽，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在廣播里按車牌號(hào)通知該駕駛員，若5分鐘內(nèi)駕駛員還未出現(xiàn)則自動(dòng)取消該車排號(hào)，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)控制門禁由其隨后車輛通過掃描RFID標(biāo)簽進(jìn)場，進(jìn)而避免空閑出現(xiàn)，充分利用資源同時(shí)縮短運(yùn)輸車輛的等候時(shí)間。

4 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，科學(xué)適用的運(yùn)輸車輛調(diào)度與監(jiān)控方案不僅可以確保順暢調(diào)度運(yùn)輸車輛，保障車輛和貨物安全，提高裝貨、運(yùn)輸和卸貨效率，而且能夠促進(jìn)供應(yīng)鏈上各經(jīng)營主體間更好地戰(zhàn)略合作聯(lián)盟，突破業(yè)務(wù)管理瓶頸和作業(yè)監(jiān)控盲區(qū)，推進(jìn)智能管控取代人工操作，提升工作精準(zhǔn)度和服務(wù)效率。endprint

與此同時(shí)，也要充分認(rèn)識(shí)到我們需要在基礎(chǔ)研究方面繼續(xù)完善，如車輛預(yù)約排隊(duì)管理系統(tǒng)中的排隊(duì)管理算法的進(jìn)一步優(yōu)化，根據(jù)不同的倉庫作業(yè)表智能化整合碎片時(shí)間，從而減少車輛預(yù)約時(shí)間段之間的間隔等。此外，運(yùn)輸車輛調(diào)度本身是個(gè)非常復(fù)雜的NP問題，既要求承運(yùn)商在接到運(yùn)輸訂單時(shí)能夠迅速做出符合委托方系列要求的調(diào)度方案，同時(shí)還要考慮到承運(yùn)商自身內(nèi)部的調(diào)度規(guī)則和利潤分配機(jī)制，因此，如何尋求更優(yōu)的人工智能算法來求解最優(yōu)或相對最優(yōu)的運(yùn)輸車輛調(diào)度方案也很值得進(jìn)一步深入研究。

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