韋國桐

(中鐵科工集團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)實現(xiàn)原料入倉的無人自動過磅，對過磅過程及信息進行自動監(jiān)控和記錄，能夠引導(dǎo)送料司機進行過磅過程，并可查詢過磅過程。

2)實現(xiàn)原料過磅后的無人化自動入倉，骨料設(shè)置地倉，司機將原料卸入地倉，地倉將原料自動送入相應(yīng)的原料儲倉。

3)實現(xiàn)生產(chǎn)線無人操作自動運行，整個廠區(qū)設(shè)置1名值班實驗員質(zhì)量控制工位和1名維護工程師工位，生產(chǎn)過程中發(fā)生的質(zhì)量異常應(yīng)進行報警提醒，生產(chǎn)過程中設(shè)備異常進行設(shè)備異常報警提醒，系統(tǒng)能指導(dǎo)維護工程師進行設(shè)備維護。

4)車輛自動排隊，并采用多種信息通知司機排隊狀態(tài)，包括手機APP、場內(nèi)LED屏幕、場內(nèi)音響提醒，并能夠檢測車輛是否正確的進入相應(yīng)的生產(chǎn)線，并進行司機引導(dǎo)。

5)通過生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)平臺，利用辦公電腦、移動設(shè)備如手機APP，可實時掌控每個生產(chǎn)任務(wù)的進度、銷售合同的進度及回款情況、生產(chǎn)線的狀態(tài)，管理人員可通過移動辦公實現(xiàn)對訂單審核和簽批，并可以根據(jù)回款情況對每一個合同進行生產(chǎn)管控。

6)生產(chǎn)調(diào)度人員可以制定規(guī)則實現(xiàn)自動派車，為每一個生產(chǎn)任務(wù)設(shè)定的車輛進入拌和站廠內(nèi)排隊后，生產(chǎn)線將自動進行車輛生產(chǎn)任務(wù)的排隊生產(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行移動端電子簽收，簽收信息實時反饋回管理系統(tǒng)。

8)可通過管理平臺實時掌握原材料的庫存情況，管理平臺自動統(tǒng)計混凝土生產(chǎn)計劃，計算原材料需求，結(jié)合庫存情況自動生產(chǎn)采購訂單供采購人員參考和主管審批。

2 方案設(shè)計

2.1 原料管理系統(tǒng)

實現(xiàn)對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。實時匯總原材料的庫存，根據(jù)設(shè)定的庫存下限、生產(chǎn)任務(wù)需求等信息，自動生成原材料采購建議表，由采購人員審核確認(rèn)后進行原材料的采購，并在平臺上完成采購業(yè)務(wù)的先關(guān)功能，包括采購業(yè)務(wù)審批、入料統(tǒng)計、對賬審核、付款申請等。

2)原料無人過磅系統(tǒng)。

(1)運輸車進場自動過磅：運輸車在到達(dá)地磅處時，系統(tǒng)通過車牌識別進場車輛自動登記來料信息，進口道閘允許上磅。系統(tǒng)通過紅外對射設(shè)備檢測車輛停車是否到位，自動稱重并抓拍車輛圖像。司機根據(jù)來料信息和原料倉(場)庫存領(lǐng)取原料庫門禁卡，司機取卡后系統(tǒng)抬起出口道閘，車輛下磅進場卸料。

(2)運輸車出場自動過磅：系統(tǒng)通過車牌識別出場車輛并抬起出口道閘允許上磅。系統(tǒng)通過紅外對射設(shè)備檢測車輛停車是否到位，到位后系統(tǒng)落下出口道閘，自動稱重并抓拍圖像。司機交卡，系統(tǒng)自動收卡并驗卡通過后自動打印收料單，司機取走收料單，系統(tǒng)抬起進口道閘，允許車輛下磅并出場。

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時監(jiān)控粉料倉的庫存重量和溫度，采用超聲傳感器實時監(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)計砂石庫存。砂石骨料采用自動上料系統(tǒng)，骨料自卸車過磅后直接將原材料卸入儲料斗，由自動上料系統(tǒng)和多條皮帶機實現(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)安裝LED屏幕引導(dǎo)原材料運輸車到指定的料倉(場)卸料點卸料。運輸車輛到達(dá)指定粉料倉插卡，卡與料倉一致時自動打開粉料門禁系統(tǒng)進行吹灰；吹灰完畢拔卡，自動關(guān)閉吹灰門禁?？ㄅc粉料倉不一致時，不能打開門禁并且系統(tǒng)報警。

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)人員可以通過手機或者電腦，在管理平臺上進行混凝土銷售合同在線簽訂、合同評審、混凝土澆筑在線下單和審批、混凝土發(fā)貨進度跟蹤、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)場簽收人，只有指定的簽收人可以簽收。生產(chǎn)完成后平臺將自動發(fā)送混凝土發(fā)貨單給現(xiàn)場簽收人?，F(xiàn)場簽收人可實時查看混凝土的發(fā)貨進度。

2)混凝土電商銷售平臺?；炷恋氖褂脝挝豢梢酝ㄟ^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，收貨時間，交付一定的貨款后，管理平臺自動生成訂單，轉(zhuǎn)成生產(chǎn)任務(wù)進行混凝土排產(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，確保混凝土正確簽收，包括生產(chǎn)任務(wù)調(diào)度模塊、車輛排隊系統(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。實時掌握各個生產(chǎn)任務(wù)的發(fā)貨進度，根據(jù)生產(chǎn)線生產(chǎn)進度，選擇排隊罐車安排發(fā)貨到生產(chǎn)機組。

生產(chǎn)調(diào)度分三種模式：無人自動調(diào)度、人工調(diào)度、任務(wù)車輛自動調(diào)度。其中，無人自動調(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)自動的按照規(guī)則進行發(fā)貨；人工調(diào)度由調(diào)度人員根據(jù)工地的需求，對生產(chǎn)任務(wù)進行派車，可以和無人自動調(diào)度結(jié)合使用，人工派車優(yōu)先；任務(wù)車輛自動調(diào)度模式是無人調(diào)度的另一種實現(xiàn)形式，為某一任務(wù)指定運送車輛，車輛回廠后，自動的對車輛所承接的任務(wù)進行派車生產(chǎn)。派車信息通過LED屏幕、語音播報、短信或推送APP短信的形式將車輛排隊情況通知當(dāng)班司機，發(fā)貨單在當(dāng)班司機手機APP實時顯示。

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

3)電子簽收系統(tǒng)。通過生產(chǎn)管理平臺，每一個派車發(fā)生后，都會自動向送混凝土司機發(fā)送一條送混凝土信息，該信息包括混凝土強度、方量、坍落度等基本信息，也形成一個簽收二維碼?；炷了偷焦さ睾螅炷潦樟蠁T用手機APP和送料司機的手機APP進行二維碼電子簽收。簽收信息實時反饋到管理平臺，做到存儲和對賬使用。

2.4 全自動生產(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，進行全自動生產(chǎn)。包括攪拌站的基本功能實現(xiàn)，如：各物料按照設(shè)定重量進行自動配料、按照設(shè)定的工藝流程進行自動投料、攪拌計時、自動卸混凝土等。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的整個拌和站的穩(wěn)定運行，并且無人化生產(chǎn)，控制系統(tǒng)設(shè)計了如下功能。

1)生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)異常報警功能，增加拌和站的監(jiān)測點，對皮帶和攪拌機電流、氣路壓力等關(guān)鍵設(shè)備進行實時監(jiān)測，實時發(fā)送到生產(chǎn)管理平臺的設(shè)備運行監(jiān)控模塊，并通過多種形式發(fā)送給值班維護工程師，包括手機APP、短信等。

2)混凝土性能檢測功能，實時監(jiān)測混凝土生產(chǎn)過程中的攪拌機電流曲線，系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)并建立不同方量、不同配比、不同坍落度的專家?guī)?，通過檢測的實施電流與專家?guī)爝M行對比，一旦出現(xiàn)性能問題，將即時的發(fā)送給質(zhì)量控制系統(tǒng)，實驗員將第一時間得到信息，對混凝土性能進行干預(yù)和調(diào)整；

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

2.5 質(zhì)量控制系統(tǒng)

實現(xiàn)對混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量控制，包括配合比管理模塊、質(zhì)量實時監(jiān)控模塊、質(zhì)量統(tǒng)計模塊和實驗室管理模塊，具體功能如下。

1)配合比管理模塊。對拌和站用到的配合比進行統(tǒng)一管理，具有維護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)量實時監(jiān)控模塊。實時監(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，立即停止收料，會同采購部進行處置。

3)質(zhì)量統(tǒng)計模塊。對混凝土配料超差情況分級進行統(tǒng)計分析，分析超差的原因分布，為設(shè)備維護人員提供指導(dǎo)。

對混凝土試塊檢驗情況進行統(tǒng)計分析，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)實驗室管理模塊。實驗室管理模塊包括采樣管理、試驗監(jiān)控、試驗記錄管理和試驗報告等功能，具體如下：①采樣管理：選擇并登記試驗樣本，主要包括原材料來料采樣和混凝土采樣；②試驗監(jiān)控：與實驗室實驗設(shè)備對接，實時監(jiān)控并記錄試驗過程，自動生產(chǎn)試驗記錄和試驗報告；③試驗記錄：人工輸入試驗記錄并自動生成試驗報告；④試驗報告：可人工錄入試驗報告，具有試驗報告的審核和歸檔的功能。

2.6 設(shè)備維護系統(tǒng)

該系統(tǒng)作為生產(chǎn)管理平臺的一個重要子系統(tǒng)，從其他系統(tǒng)中獲得各設(shè)備的運行狀態(tài)，實時的顯示給維護人員，這些設(shè)備運行狀態(tài)包括整個拌和站廠區(qū)的設(shè)備，主要如下。

1)拌和站生產(chǎn)線的運行狀態(tài)?？稍诰€監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，包括設(shè)備的動作、運行反饋、電流曲線等；可監(jiān)控設(shè)備的累計工作時長和生產(chǎn)方量。當(dāng)設(shè)備運行時長或生產(chǎn)方量即將到達(dá)設(shè)定的維修保養(yǎng)周期時，系統(tǒng)平臺報警并推送報警信息給維修工；當(dāng)設(shè)備使用周期超過保養(yǎng)周期時，系統(tǒng)平臺報警并推送報警信息給管理人員。

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

3)洗車機、砂石分離機、廠區(qū)除塵降塵系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控。為了有效的加強拌和站的維護能力，系統(tǒng)設(shè)計了備品配件管理模塊，實現(xiàn)對備品備件的高效管理?？扇婀芾戆韬驼镜膫淦放浼?，管理人員可實時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、報廢與處置、結(jié)算和庫存盤點等功能。

3 無人化拌和站設(shè)計總結(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，是先進技術(shù)對傳統(tǒng)行業(yè)的改造升級。本方案對拌和站系統(tǒng)進行了功能梳理，國內(nèi)目前沒有完全達(dá)到該設(shè)計方案的拌和站，但該方案中的很多技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)品化，并長期穩(wěn)定的運行和應(yīng)用，所以本方案雖然有技術(shù)創(chuàng)新，但具有很強的可行性。下面從兩個方面對本方案設(shè)計的智慧型拌和站進行總結(jié)。

1)先進性。智慧型拌和站最大程度地實現(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。防止因人員操作錯誤帶來的質(zhì)量事故，從來料入倉一直到混凝土儲倉，均實現(xiàn)物料的自動流轉(zhuǎn)。為了防止人為錯誤，特別是是送料司機和混凝土車司機，這兩個工作崗位系統(tǒng)設(shè)計了工作指引，更實現(xiàn)了防錯措施。比如送料過程，電子門禁很好地杜絕了司機違反指引的操作，因為混凝土車如果不按照指引到相應(yīng)的生產(chǎn)線接混凝土，攪拌機生產(chǎn)線將不自動卸混凝土。

2)創(chuàng)新性。混凝土性能專家?guī)?、混凝土卸混凝土口自動調(diào)整、卸混凝土口視頻和控制功能向混凝土車司機轉(zhuǎn)移等功能是本次無人化方案的創(chuàng)新點。

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