韋國(guó)桐

(中鐵科工集團(tuán)軌道交通裝備有限公司，湖北 武漢 430200)

1 智慧型拌和站的功能

1)實(shí)現(xiàn)原料入倉的無人自動(dòng)過磅，對(duì)過磅過程及信息進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和記錄，能夠引導(dǎo)送料司機(jī)進(jìn)行過磅過程，并可查詢過磅過程。

2)實(shí)現(xiàn)原料過磅后的無人化自動(dòng)入倉，骨料設(shè)置地倉，司機(jī)將原料卸入地倉，地倉將原料自動(dòng)送入相應(yīng)的原料儲(chǔ)倉。

3)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線無人操作自動(dòng)運(yùn)行，整個(gè)廠區(qū)設(shè)置1名值班實(shí)驗(yàn)員質(zhì)量控制工位和1名維護(hù)工程師工位，生產(chǎn)過程中發(fā)生的質(zhì)量異常應(yīng)進(jìn)行報(bào)警提醒，生產(chǎn)過程中設(shè)備異常進(jìn)行設(shè)備異常報(bào)警提醒，系統(tǒng)能指導(dǎo)維護(hù)工程師進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

4)車輛自動(dòng)排隊(duì)，并采用多種信息通知司機(jī)排隊(duì)狀態(tài)，包括手機(jī)APP、場(chǎng)內(nèi)LED屏幕、場(chǎng)內(nèi)音響提醒，并能夠檢測(cè)車輛是否正確的進(jìn)入相應(yīng)的生產(chǎn)線，并進(jìn)行司機(jī)引導(dǎo)。

5)通過生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)平臺(tái)，利用辦公電腦、移動(dòng)設(shè)備如手機(jī)APP，可實(shí)時(shí)掌控每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)度、銷售合同的進(jìn)度及回款情況、生產(chǎn)線的狀態(tài)，管理人員可通過移動(dòng)辦公實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單審核和簽批，并可以根據(jù)回款情況對(duì)每一個(gè)合同進(jìn)行生產(chǎn)管控。

6)生產(chǎn)調(diào)度人員可以制定規(guī)則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)派車，為每一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)設(shè)定的車輛進(jìn)入拌和站廠內(nèi)排隊(duì)后，生產(chǎn)線將自動(dòng)進(jìn)行車輛生產(chǎn)任務(wù)的排隊(duì)生產(chǎn)，直至生產(chǎn)任務(wù)完成。

7)混凝土車輛送達(dá)工地后，可與混凝土收料方進(jìn)行移動(dòng)端電子簽收，簽收信息實(shí)時(shí)反饋回管理系統(tǒng)。

8)可通過管理平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握原材料的庫存情況，管理平臺(tái)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)混凝土生產(chǎn)計(jì)劃，計(jì)算原材料需求，結(jié)合庫存情況自動(dòng)生產(chǎn)采購訂單供采購人員參考和主管審批。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 原料管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料從采購到入庫的全面管理，包括材料采購訂單的制定、來料過磅的管理以及材料入庫的引導(dǎo)。具體各部分功能如下。

1)原料采購模塊。實(shí)時(shí)匯總原材料的庫存，根據(jù)設(shè)定的庫存下限、生產(chǎn)任務(wù)需求等信息，自動(dòng)生成原材料采購建議表，由采購人員審核確認(rèn)后進(jìn)行原材料的采購，并在平臺(tái)上完成采購業(yè)務(wù)的先關(guān)功能，包括采購業(yè)務(wù)審批、入料統(tǒng)計(jì)、對(duì)賬審核、付款申請(qǐng)等。

2)原料無人過磅系統(tǒng)。

(1)運(yùn)輸車進(jìn)場(chǎng)自動(dòng)過磅：運(yùn)輸車在到達(dá)地磅處時(shí)，系統(tǒng)通過車牌識(shí)別進(jìn)場(chǎng)車輛自動(dòng)登記來料信息，進(jìn)口道閘允許上磅。系統(tǒng)通過紅外對(duì)射設(shè)備檢測(cè)車輛停車是否到位，自動(dòng)稱重并抓拍車輛圖像。司機(jī)根據(jù)來料信息和原料倉(場(chǎng))庫存領(lǐng)取原料庫門禁卡，司機(jī)取卡后系統(tǒng)抬起出口道閘，車輛下磅進(jìn)場(chǎng)卸料。

(2)運(yùn)輸車出場(chǎng)自動(dòng)過磅：系統(tǒng)通過車牌識(shí)別出場(chǎng)車輛并抬起出口道閘允許上磅。系統(tǒng)通過紅外對(duì)射設(shè)備檢測(cè)車輛停車是否到位，到位后系統(tǒng)落下出口道閘，自動(dòng)稱重并抓拍圖像。司機(jī)交卡，系統(tǒng)自動(dòng)收卡并驗(yàn)卡通過后自動(dòng)打印收料單，司機(jī)取走收料單，系統(tǒng)抬起進(jìn)口道閘，允許車輛下磅并出場(chǎng)。

3)原材料庫存管理系統(tǒng)。原料倉安裝智能料倉管理系統(tǒng)，采用貼片稱重式料位傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)控粉料倉的庫存重量和溫度，采用超聲傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控液料倉的庫存重量，結(jié)合骨料入庫情況和骨料消耗統(tǒng)計(jì)砂石庫存。砂石骨料采用自動(dòng)上料系統(tǒng)，骨料自卸車過磅后直接將原材料卸入儲(chǔ)料斗，由自動(dòng)上料系統(tǒng)和多條皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)將骨料送入骨料倉，無需鏟車上料。

4)入庫引導(dǎo)及監(jiān)控模塊。料倉(場(chǎng))安裝LED屏幕引導(dǎo)原材料運(yùn)輸車到指定的料倉(場(chǎng))卸料點(diǎn)卸料。運(yùn)輸車輛到達(dá)指定粉料倉插卡，卡與料倉一致時(shí)自動(dòng)打開粉料門禁系統(tǒng)進(jìn)行吹灰；吹灰完畢拔卡，自動(dòng)關(guān)閉吹灰門禁?？ㄅc粉料倉不一致時(shí)，不能打開門禁并且系統(tǒng)報(bào)警。

2.2 銷售業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

1)銷售業(yè)務(wù)管理模塊。業(yè)務(wù)人員可以通過手機(jī)或者電腦，在管理平臺(tái)上進(jìn)行混凝土銷售合同在線簽訂、合同評(píng)審、混凝土澆筑在線下單和審批、混凝土發(fā)貨進(jìn)度跟蹤、銷售結(jié)算和信用控制的功能，銷售訂單中可以指定混凝土現(xiàn)場(chǎng)簽收人，只有指定的簽收人可以簽收。生產(chǎn)完成后平臺(tái)將自動(dòng)發(fā)送混凝土發(fā)貨單給現(xiàn)場(chǎng)簽收人?，F(xiàn)場(chǎng)簽收人可實(shí)時(shí)查看混凝土的發(fā)貨進(jìn)度。

2)混凝土電商銷售平臺(tái)。混凝土的使用單位可以通過終端采購混凝土，客戶選擇相應(yīng)的混凝土品種，填寫相應(yīng)的數(shù)量，收貨時(shí)間，交付一定的貨款后，管理平臺(tái)自動(dòng)生成訂單，轉(zhuǎn)成生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行混凝土排產(chǎn)。

2.3 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)

根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)發(fā)貨要求和站內(nèi)車輛情況，合理安排混凝土發(fā)貨，跟蹤發(fā)貨的過程，確?；炷琳_簽收，包括生產(chǎn)任務(wù)調(diào)度模塊、車輛排隊(duì)系統(tǒng)、混凝土無人過磅系統(tǒng)和電子簽收系統(tǒng)。

1)混凝土生產(chǎn)調(diào)度。實(shí)時(shí)掌握各個(gè)生產(chǎn)任務(wù)的發(fā)貨進(jìn)度，根據(jù)生產(chǎn)線生產(chǎn)進(jìn)度，選擇排隊(duì)罐車安排發(fā)貨到生產(chǎn)機(jī)組。

生產(chǎn)調(diào)度分三種模式：無人自動(dòng)調(diào)度、人工調(diào)度、任務(wù)車輛自動(dòng)調(diào)度。其中，無人自動(dòng)調(diào)度是為需要生產(chǎn)的任務(wù)制定一定的發(fā)貨規(guī)則，系統(tǒng)自動(dòng)的按照規(guī)則進(jìn)行發(fā)貨；人工調(diào)度由調(diào)度人員根據(jù)工地的需求，對(duì)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行派車，可以和無人自動(dòng)調(diào)度結(jié)合使用，人工派車優(yōu)先；任務(wù)車輛自動(dòng)調(diào)度模式是無人調(diào)度的另一種實(shí)現(xiàn)形式，為某一任務(wù)指定運(yùn)送車輛，車輛回廠后，自動(dòng)的對(duì)車輛所承接的任務(wù)進(jìn)行派車生產(chǎn)。派車信息通過LED屏幕、語音播報(bào)、短信或推送APP短信的形式將車輛排隊(duì)情況通知當(dāng)班司機(jī)，發(fā)貨單在當(dāng)班司機(jī)手機(jī)APP實(shí)時(shí)顯示。

2)車輛排隊(duì)系統(tǒng)。通過車牌識(shí)別回場(chǎng)車輛，按回場(chǎng)順序自動(dòng)排隊(duì)，通過LED屏幕、語音播報(bào)、短信或推送APP短信的形式將車輛排隊(duì)情況通知當(dāng)班司機(jī)。生產(chǎn)調(diào)度按車輛隊(duì)列安排罐車發(fā)貨。

3)電子簽收系統(tǒng)。通過生產(chǎn)管理平臺(tái)，每一個(gè)派車發(fā)生后，都會(huì)自動(dòng)向送混凝土司機(jī)發(fā)送一條送混凝土信息，該信息包括混凝土強(qiáng)度、方量、坍落度等基本信息，也形成一個(gè)簽收二維碼?；炷了偷焦さ睾?，混凝土收料員用手機(jī)APP和送料司機(jī)的手機(jī)APP進(jìn)行二維碼電子簽收。簽收信息實(shí)時(shí)反饋到管理平臺(tái)，做到存儲(chǔ)和對(duì)賬使用。

2.4 全自動(dòng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)

生產(chǎn)線接收到調(diào)度發(fā)過來的生產(chǎn)指令后，進(jìn)行全自動(dòng)生產(chǎn)。包括攪拌站的基本功能實(shí)現(xiàn)，如：各物料按照設(shè)定重量進(jìn)行自動(dòng)配料、按照設(shè)定的工藝流程進(jìn)行自動(dòng)投料、攪拌計(jì)時(shí)、自動(dòng)卸混凝土等。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整個(gè)拌和站的穩(wěn)定運(yùn)行，并且無人化生產(chǎn)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如下功能。

1)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常報(bào)警功能，增加拌和站的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)皮帶和攪拌機(jī)電流、氣路壓力等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)發(fā)送到生產(chǎn)管理平臺(tái)的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控模塊，并通過多種形式發(fā)送給值班維護(hù)工程師，包括手機(jī)APP、短信等。

2)混凝土性能檢測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土生產(chǎn)過程中的攪拌機(jī)電流曲線，系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)并建立不同方量、不同配比、不同坍落度的專家?guī)?，通過檢測(cè)的實(shí)施電流與專家?guī)爝M(jìn)行對(duì)比，一旦出現(xiàn)性能問題，將即時(shí)的發(fā)送給質(zhì)量控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)員將第一時(shí)間得到信息，對(duì)混凝土性能進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整；

3)卸混凝土視頻監(jiān)控功能：混凝土車進(jìn)入生產(chǎn)線卸混凝土位置后，司機(jī)手機(jī)APP將自動(dòng)接入攪拌機(jī)卸混凝土口的視頻信號(hào)，并可以控制卸混凝土門的開關(guān)，從另一個(gè)手段防止卸混凝土溢出。

2.5 質(zhì)量控制系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量控制，包括配合比管理模塊、質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)模塊和實(shí)驗(yàn)室管理模塊，具體功能如下。

1)配合比管理模塊。對(duì)拌和站用到的配合比進(jìn)行統(tǒng)一管理，具有維護(hù)拌和站的理論配合比體系和為生產(chǎn)任務(wù)指定施工配合比的功能。

2)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊。實(shí)時(shí)監(jiān)控原材料來料質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)原材料質(zhì)量異常時(shí)，立即停止收料，會(huì)同采購部進(jìn)行處置。

3)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)模塊。對(duì)混凝土配料超差情況分級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析超差的原因分布，為設(shè)備維護(hù)人員提供指導(dǎo)。

對(duì)混凝土試塊檢驗(yàn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析試塊的質(zhì)量分布和原材料使用關(guān)系，為配合比的調(diào)整提供參考。

4)實(shí)驗(yàn)室管理模塊。實(shí)驗(yàn)室管理模塊包括采樣管理、試驗(yàn)監(jiān)控、試驗(yàn)記錄管理和試驗(yàn)報(bào)告等功能，具體如下：①采樣管理：選擇并登記試驗(yàn)樣本，主要包括原材料來料采樣和混凝土采樣；②試驗(yàn)監(jiān)控：與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)接，實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄試驗(yàn)過程，自動(dòng)生產(chǎn)試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)報(bào)告；③試驗(yàn)記錄：人工輸入試驗(yàn)記錄并自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告；④試驗(yàn)報(bào)告：可人工錄入試驗(yàn)報(bào)告，具有試驗(yàn)報(bào)告的審核和歸檔的功能。

2.6 設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為生產(chǎn)管理平臺(tái)的一個(gè)重要子系統(tǒng)，從其他系統(tǒng)中獲得各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)的顯示給維護(hù)人員，這些設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括整個(gè)拌和站廠區(qū)的設(shè)備，主要如下。

1)拌和站生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)。可在線監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括設(shè)備的動(dòng)作、運(yùn)行反饋、電流曲線等；可監(jiān)控設(shè)備的累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)和生產(chǎn)方量。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)或生產(chǎn)方量即將到達(dá)設(shè)定的維修保養(yǎng)周期時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)報(bào)警并推送報(bào)警信息給維修工；當(dāng)設(shè)備使用周期超過保養(yǎng)周期時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)報(bào)警并推送報(bào)警信息給管理人員。

2)骨料地倉及入料皮帶等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，各設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，各料位開關(guān)是否正常、門禁系統(tǒng)是否運(yùn)行正常等。

3)洗車機(jī)、砂石分離機(jī)、廠區(qū)除塵降塵系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。為了有效的加強(qiáng)拌和站的維護(hù)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了備品配件管理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)備品備件的高效管理。可全面管理拌和站的備品配件庫，管理人員可實(shí)時(shí)掌控備品配件的庫存情況，包括備品配件的采購入庫、退貨、領(lǐng)用、借用與歸還、報(bào)廢與處置、結(jié)算和庫存盤點(diǎn)等功能。

3 無人化拌和站設(shè)計(jì)總結(jié)

智慧型拌和站是混凝土生產(chǎn)和企業(yè)管理發(fā)展的趨勢(shì)，是先進(jìn)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)的改造升級(jí)。本方案對(duì)拌和站系統(tǒng)進(jìn)行了功能梳理，國(guó)內(nèi)目前沒有完全達(dá)到該設(shè)計(jì)方案的拌和站，但該方案中的很多技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)品化，并長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行和應(yīng)用，所以本方案雖然有技術(shù)創(chuàng)新，但具有很強(qiáng)的可行性。下面從兩個(gè)方面對(duì)本方案設(shè)計(jì)的智慧型拌和站進(jìn)行總結(jié)。

1)先進(jìn)性。智慧型拌和站最大程度地實(shí)現(xiàn)了無人混凝土生產(chǎn)。體現(xiàn)在從原料入廠過磅、原料入倉、生產(chǎn)線生產(chǎn)、混凝土交貨簽收等均無人參與。防止因人員操作錯(cuò)誤帶來的質(zhì)量事故，從來料入倉一直到混凝土儲(chǔ)倉，均實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)流轉(zhuǎn)。為了防止人為錯(cuò)誤，特別是是送料司機(jī)和混凝土車司機(jī)，這兩個(gè)工作崗位系統(tǒng)設(shè)計(jì)了工作指引，更實(shí)現(xiàn)了防錯(cuò)措施。比如送料過程，電子門禁很好地杜絕了司機(jī)違反指引的操作，因?yàn)榛炷淋嚾绻话凑罩敢较鄳?yīng)的生產(chǎn)線接混凝土，攪拌機(jī)生產(chǎn)線將不自動(dòng)卸混凝土。

2)創(chuàng)新性?；炷列阅軐＜?guī)?、混凝土卸混凝土口自?dòng)調(diào)整、卸混凝土口視頻和控制功能向混凝土車司機(jī)轉(zhuǎn)移等功能是本次無人化方案的創(chuàng)新點(diǎn)。

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