上海安吉汽車零部件物流有限公司 / 趙文朋 梁志凱 周游

基于地理圍欄的進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

上海安吉汽車零部件物流有限公司 / 趙文朋 梁志凱 周游

隨著汽車產(chǎn)量日益增長(zhǎng)，對(duì)入廠物流配送的響應(yīng)時(shí)間、物流運(yùn)作效率有著更高要求。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)主機(jī)廠對(duì)配送零件進(jìn)廠的運(yùn)輸車輛，在進(jìn)廠環(huán)節(jié)缺少統(tǒng)一調(diào)度，導(dǎo)致進(jìn)廠卸貨的車輛擁堵阻塞道口，影響收貨效率。本文針對(duì)汽車零部件入廠配送車輛特點(diǎn)，分析設(shè)計(jì)基于地理圍欄的進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)度，減少?gòu)S內(nèi)卸貨車輛排隊(duì)時(shí)間、提高卸貨效率、降低供應(yīng)鏈成本。

汽車零部件入廠物流、排隊(duì)系統(tǒng)、地理圍欄、車輛調(diào)度

一、前言

1.問(wèn)題分析

隨著國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)量日益增長(zhǎng)，汽車廠的生產(chǎn)效率日益提升，從而對(duì)汽車零部件入廠配送效率有著更高的要求。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)汽車廠對(duì)配送零部件進(jìn)廠的運(yùn)輸車輛，在進(jìn)廠環(huán)節(jié)往往缺少統(tǒng)一調(diào)度，導(dǎo)致在進(jìn)廠卸貨的車輛擁堵阻塞道口，影響收貨效率。有些汽車廠通過(guò)人工的方式調(diào)度進(jìn)廠卸貨車輛，增加了人員的工作量和難度，難以實(shí)現(xiàn)高效有序的調(diào)度作業(yè)。有些汽車廠會(huì)與供應(yīng)商約定每日送貨時(shí)間窗，對(duì)于在時(shí)間窗內(nèi)到達(dá)的送貨車輛予以優(yōu)先卸貨。這樣做雖然能一定程度分散車輛進(jìn)廠時(shí)間，緩解道口擁堵情況，但仍然缺少進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)依照時(shí)間窗、車輛到達(dá)時(shí)間、泊位空閑情況進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度；通過(guò)人工統(tǒng)計(jì)供應(yīng)商送貨的時(shí)間窗準(zhǔn)時(shí)率，效率較低而且增加了廠內(nèi)人員的工作量。

2.排隊(duì)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)里應(yīng)用，比如在銀行、醫(yī)院普遍應(yīng)用的排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)，排隊(duì)人員領(lǐng)取號(hào)碼依次排隊(duì)等待叫號(hào)。一個(gè)完整的排隊(duì)系統(tǒng)通常具備以下幾個(gè)基本功能：

（1）智能化排隊(duì)功能。用戶無(wú)需在窗口站立等候，通過(guò)系統(tǒng)的取號(hào)、休息等待、通告、服務(wù)流程管理排隊(duì)，體現(xiàn)先到先服務(wù)的原則。通過(guò)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移功能，同一用戶辦理多種業(yè)務(wù)時(shí)無(wú)需多次重復(fù)排隊(duì)；

（2）窗口工作量的平衡功能。系統(tǒng)智能分配各個(gè)窗口的工作量均衡合理；

（3）顯示和通告功能。通過(guò)LED顯示屏顯示服務(wù)信息，提示客戶到指定窗口辦理業(yè)務(wù)；

（4）即時(shí)業(yè)務(wù)調(diào)整功能。系統(tǒng)可即時(shí)改變?cè)械脑O(shè)定，如某一窗口的服務(wù)是專門辦理退證，在某些情況下可以設(shè)置優(yōu)先處理某種類型的排隊(duì)業(yè)務(wù)。

傳統(tǒng)排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)在一定程度上改善了排隊(duì)存在的擁擠、嘈雜、混亂等無(wú)序現(xiàn)象，但并沒(méi)有解決用戶必須在服務(wù)等候區(qū)等待的問(wèn)題。

3.引入基于地理圍欄的車輛調(diào)度系統(tǒng)的原因與目的

在汽車行業(yè)，汽車零部件供應(yīng)商或第三方物流公司按汽車廠采購(gòu)訂單將零件配送至工廠，運(yùn)輸車輛同樣面對(duì)排隊(duì)進(jìn)廠卸貨的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)排序叫號(hào)系統(tǒng)存在的不足以及汽車零部件入廠配送車輛的特點(diǎn)，本文將分析設(shè)計(jì)基于地理圍欄的進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)。

地理圍欄（Geo-fencing）是基于位置服務(wù)（LBS）的一種新應(yīng)用，就是用一個(gè)虛擬的柵欄圍出一個(gè)虛擬地理邊界。當(dāng)手機(jī)進(jìn)入、離開(kāi)某個(gè)特定地理區(qū)域，或在該區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，手機(jī)可以接收自動(dòng)通知和警告。有了地理圍欄技術(shù)，調(diào)度系統(tǒng)就可以幫助車輛在進(jìn)入某一范圍時(shí)自動(dòng)登記。通過(guò)該系統(tǒng)管理進(jìn)廠車輛調(diào)度，可解決卸貨車輛擁堵道口問(wèn)題、減少?gòu)S內(nèi)卸貨車輛排隊(duì)時(shí)間、提高卸貨效率、降低供應(yīng)鏈成本。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.傳統(tǒng)的排隊(duì)系統(tǒng)模型

通常排隊(duì)調(diào)度系統(tǒng)包括兩類實(shí)體，一類實(shí)體通過(guò)系統(tǒng)得到服務(wù)，即顧客；另一類實(shí)體在系統(tǒng)中為顧客提供服務(wù)，比如服務(wù)臺(tái)或服務(wù)機(jī)構(gòu)。從排隊(duì)過(guò)程來(lái)看，一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)有三個(gè)基本組成部分（如圖1）：

（1）輸入過(guò)程，即顧客到達(dá)排隊(duì)系統(tǒng)的過(guò)程。

（2）排隊(duì)規(guī)則，即顧客到達(dá)后的排隊(duì)規(guī)則，比如先到先服務(wù)、后到先服務(wù)、有優(yōu)先權(quán)的服務(wù)等。

（3）服務(wù)機(jī)構(gòu)，按照服務(wù)臺(tái)的數(shù)目可以分為單服務(wù)臺(tái)和多服務(wù)臺(tái)。

2.基于地理圍欄的車輛調(diào)度流程

對(duì)于汽車零部件入廠配送過(guò)程，首先是由零部件供應(yīng)商接收主機(jī)廠的采購(gòu)訂單，按訂單配送零部件至主機(jī)廠進(jìn)行卸貨交接，主機(jī)廠倉(cāng)庫(kù)設(shè)有零部件卸貨泊位，系統(tǒng)根據(jù)不同的訂單類型安排送貨車輛到相應(yīng)的泊位卸貨。

圖1 排隊(duì)系統(tǒng)模型

對(duì)于進(jìn)廠車輛的調(diào)度系統(tǒng)（TDS，Truck Dispatching System），運(yùn)輸車輛作為顧客實(shí)體，而主機(jī)廠倉(cāng)庫(kù)的卸貨泊位作為服務(wù)臺(tái)實(shí)體，運(yùn)輸車輛是否遵守時(shí)間窗、運(yùn)輸車輛對(duì)應(yīng)泊位是否空閑、泊位類型是否符合運(yùn)輸類型作為調(diào)度規(guī)則。

基于地理圍欄的進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)流程如圖2，供應(yīng)商接收主機(jī)廠訂單，安排發(fā)貨；計(jì)劃員根據(jù)訂單排程后，將運(yùn)單任務(wù)發(fā)送給卡車司機(jī)；司機(jī)的手機(jī)APP接收運(yùn)單任務(wù)，并駕車按路線提貨。

在運(yùn)輸過(guò)程中，TDS系統(tǒng)監(jiān)控車輛狀態(tài)和訂單信息，當(dāng)車輛進(jìn)入工廠方圓20公里內(nèi)，系統(tǒng)預(yù)分配泊位，并推送給司機(jī)；當(dāng)車輛進(jìn)入工廠方圓5公里內(nèi)，系統(tǒng)分配泊位，并將信息推送給司機(jī)，若沒(méi)有空閑泊位，則系統(tǒng)告知司機(jī)在廠外等待，待有空閑泊位后系統(tǒng)立即自動(dòng)將信息推送給司機(jī)。

車輛根據(jù)系統(tǒng)指令到達(dá)主機(jī)廠對(duì)應(yīng)泊位；隨后，司機(jī)將卸貨準(zhǔn)入證交給收貨員；收貨員掃描卸貨準(zhǔn)入證條碼，并進(jìn)行零件收貨；完成收貨作業(yè)后，收貨員掃描卸貨準(zhǔn)入證條碼，收貨流程完成，車輛駛離泊位。

圖2 進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)流程

調(diào)度室安裝LED屏，實(shí)時(shí)顯示廠區(qū)內(nèi)車輛排隊(duì)和泊位狀態(tài)，并進(jìn)行語(yǔ)音叫號(hào)。每個(gè)卸貨泊位也安裝LED屏用于顯示當(dāng)前泊位狀態(tài)。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖3。車輛調(diào)度系統(tǒng)（TDS）分為主系統(tǒng)和手機(jī)APP、可視化軟件、LED屏控制軟件3個(gè)子模塊，主系統(tǒng)負(fù)責(zé)與上游訂單發(fā)布系統(tǒng)和倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.系統(tǒng)功能

TDS系統(tǒng)功能按模塊劃分如下：

（1）主系統(tǒng)

基礎(chǔ)信息：包括公司、倉(cāng)庫(kù)、運(yùn)輸路線、人員、倉(cāng)庫(kù)泊位、LED屏、運(yùn)輸類型、供應(yīng)商時(shí)間窗信息等信息管理。

車輛調(diào)度監(jiān)控：包括運(yùn)單管理、車輛調(diào)度管理、地圖監(jiān)控管理、行駛軌跡查閱、預(yù)測(cè)信息管理、后臺(tái)消息推送。

報(bào)表管理：包括泊位狀態(tài)報(bào)表和車輛通過(guò)時(shí)長(zhǎng)分析報(bào)表。

（2）手機(jī)APP

司機(jī)通過(guò)卡車調(diào)度APP進(jìn)行車輛登記和獲取泊位推薦信息。

功能模塊包括：登陸與退出，任務(wù)管理，消息管理，語(yǔ)音播報(bào)，軟件設(shè)置。

（3）LED屏控制

LED屏控制模塊接收主系統(tǒng)的泊位狀態(tài)，推送到LED屏幕顯示內(nèi)容。

（4）可視化監(jiān)控

可視化監(jiān)控模塊從TDS系統(tǒng)獲取倉(cāng)庫(kù)車輛、泊位狀態(tài)信息，并生成可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，實(shí)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)。

三、軟件開(kāi)發(fā)

1.泊位分配邏輯

（1）處理手機(jī)APP請(qǐng)求邏輯

主系統(tǒng)接收手機(jī)APP的請(qǐng)求，并判斷請(qǐng)求類型。這里有三種請(qǐng)求類型，類型1：預(yù)分配泊位；類型2：正式分配泊位；類型3：手工獲取泊位。對(duì)于類型3，系統(tǒng)判斷是否已預(yù)分配或正式分配過(guò)泊位，并進(jìn)行泊位推送。如圖4。

圖4 處理手機(jī)APP請(qǐng)求邏輯

（2）泊位預(yù)分配邏輯

對(duì)于泊位預(yù)分配，系統(tǒng)首先計(jì)算車輛的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，通過(guò)泊位的空閑情況計(jì)算出推薦泊位和預(yù)計(jì)卸貨時(shí)間，推送至手機(jī)APP，顯示“預(yù)計(jì)XXX時(shí)間可在XXX泊位卸貨”。如圖5。

（3）泊位正式分配邏輯

對(duì)于泊位正式分配邏輯，系統(tǒng)根據(jù)車輛是否符合時(shí)間窗以及泊位的空閑情況推送卸貨泊位至手機(jī)APP，顯示“請(qǐng)行駛至XXX泊位卸貨”，系統(tǒng)泊位的推薦順位為：準(zhǔn)時(shí)、晚到、無(wú)時(shí)間窗、早到。如圖6。

圖5 泊位預(yù)分配邏輯

圖6 泊位正式分配邏輯

2.開(kāi)發(fā)平臺(tái)

由于系統(tǒng)各模塊分別運(yùn)行于不同的硬件設(shè)備，開(kāi)發(fā)平臺(tái)如下：

相互間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，Coreldraw可以打開(kāi)版本CS5及其以下任何版本的文件，文字不會(huì)變成亂碼，圖層不保留，所有要素合并到一個(gè)圖層內(nèi)，可以另存為AI文件；Illustrator 能打開(kāi)Coreldraw版本10及其以下的CDR文件，圖層完全保留，但文字極易出現(xiàn)亂碼，無(wú)法存儲(chǔ)為CDR文件。其他項(xiàng)對(duì)比見(jiàn)表4。

系統(tǒng)主模塊：Java；手機(jī)APP：Java；LED控制模塊：C#.NET；可視化監(jiān)控：C#.NET平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

系統(tǒng)各模塊間、主系統(tǒng)與外部拉動(dòng)系統(tǒng)和WMS間，均采用Web service進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

3.手機(jī)APP模塊

APP模塊運(yùn)行于Android 4.0以上版本的手機(jī)，具體開(kāi)發(fā)技術(shù)如下：

開(kāi)發(fā)工具：Android Studio

GPS定位：百度LBS（GPS+WIFI+GPRS定位返回坐標(biāo)、位置名稱）

語(yǔ)音播報(bào)：百度語(yǔ)音

條碼掃描：ZXING

4.LED屏集成

LED屏控制模塊的核心，是與主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互和對(duì)屏上顯示信息的及時(shí)刷新。經(jīng)過(guò)設(shè)備選型，確定LED屏選用LED點(diǎn)陣式雙色屏，控制卡型號(hào)為仰邦BX-5E1。

LED屏控制的數(shù)據(jù)交互方式，如圖7。

LED控制軟件與車輛調(diào)度系統(tǒng)對(duì)接：

①LED控制模塊從車輛調(diào)度系統(tǒng)主系統(tǒng)獲取泊位狀態(tài)、車牌號(hào)碼；

②LED控制模塊將泊位狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為點(diǎn)位圖下發(fā)至LED屏幕顯示。

四、現(xiàn)場(chǎng)使用

TDS系統(tǒng)現(xiàn)已完成開(kāi)發(fā)并正式投入使用，取得了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的。

1.運(yùn)輸車輛司機(jī)操作

車輛卸貨時(shí)，司機(jī)需將卸貨準(zhǔn)入證交與收貨員，并由其掃描確認(rèn)，卸貨完成后，亦需掃描卸貨準(zhǔn)入證確認(rèn)。

2.現(xiàn)場(chǎng)布局

在倉(cāng)庫(kù)設(shè)有門衛(wèi)調(diào)度室，用于核對(duì)送貨單據(jù)和計(jì)劃并跟蹤監(jiān)控車輛卸貨狀態(tài)。在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)卸貨道口為每個(gè)卸貨泊位安裝LED顯示屏幕，系統(tǒng)根據(jù)供應(yīng)商到貨時(shí)間窗、泊位的空滿情況以及泊位的類型自動(dòng)將泊位推薦至運(yùn)輸車輛；泊位LED屏幕實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前泊位狀態(tài)。倉(cāng)庫(kù)布局示意圖如圖8。

圖7 LED屏控制模塊數(shù)據(jù)交互方式

3.現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

系統(tǒng)可視化監(jiān)控模塊提供倉(cāng)庫(kù)車輛泊位狀態(tài)監(jiān)控（如圖9）、運(yùn)單位置狀態(tài)監(jiān)控（如圖10）、車輛行駛軌跡跟蹤。

4.泊位LED屏

每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)泊位安裝LED顯示屏，用于顯示泊位當(dāng)前的空滿狀態(tài)、車輛信息、推薦下一卸貨泊位等信息。

泊位LED屏幕狀態(tài)包括：

“空閑”，表示泊位無(wú)車輛占用，泊位空閑；

“**車輛即將駛?cè)搿?，表示泊位已?jīng)分配，車輛正在駛?cè)氩次唬?/p>

圖8 倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)布局圖

“**車輛正在卸貨”，表示泊位已經(jīng)分配，車輛占用該泊位，車輛在進(jìn)行卸貨作業(yè)。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)泊位監(jiān)控

圖10 運(yùn)單位置狀態(tài)監(jiān)控

五、總結(jié)

基于地理圍欄的進(jìn)廠車輛調(diào)度系統(tǒng)（TDS），對(duì)汽車零部件入廠物流的進(jìn)廠車輛調(diào)度有著普遍的適用性和價(jià)值。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)度，可以確保廠區(qū)內(nèi)沒(méi)有無(wú)效的車輛停留，確保泊位的合理分配。通過(guò)設(shè)置地理圍欄，車輛在運(yùn)輸途中系統(tǒng)自動(dòng)登記到貨車輛并預(yù)約排隊(duì)卸貨，減少了廠內(nèi)送貨車輛排隊(duì)等待時(shí)間，提高收貨效率，同時(shí)節(jié)約了廠區(qū)面積。車輛調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)輸車輛和送貨零件的跟蹤監(jiān)控以及倉(cāng)庫(kù)車輛泊位狀態(tài)的目視化監(jiān)控，利于跟蹤運(yùn)作狀態(tài)及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。車輛調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求生成相關(guān)報(bào)表，有助于提高業(yè)務(wù)運(yùn)作水平。