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，骨料設置地倉，司機將原料卸入地倉，地倉將原料自動送入相應的原料儲倉。

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

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LED屏幕、場內音響提醒，并能夠檢測車輛是否正確的進入相應的生產線，并進行司機引導。

5)通過生產管理信息系統(tǒng)平臺，利用辦公電腦、移動設備如手機APP，可實時掌控每個生產任務的進度、銷售合同的進度及回款情況、生產線的狀態(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管控。

6)生產調度人員可以制定規(guī)則實現(xiàn)自動派車，為每一個生產任務設定的車輛進入拌和站廠內排隊后，生產線將自動進行車輛生產任務的排隊生產，直至生產任務完成。

7)混凝土車輛送達工地后，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)計混凝土生產計劃，計算原材料需求，結合庫存情況自動生產采購訂單供采購人員參考和主管審批。

2 方案設計

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。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)設定的庫存下限、生產任務需求等信息，自動生成原材料采購建議表，由采購人員審核確認后進行原材料的采購，并在平臺上完成采購業(yè)務的先關功能，包括采購業(yè)務審批、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)入庫引導及監(jiān)控模塊。料倉(場)安裝LED屏幕引導原材料運輸車到指定的料倉(場)卸料點卸料。運輸車輛到達指定粉料倉插卡，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)務管理系統(tǒng)

1)銷售業(yè)務管理模塊。業(yè)務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，客戶選擇相應的混凝土品種，填寫相應的數(shù)量，收貨時間，交付一定的貨款后，管理平臺自動生成訂單，轉成生產任務進行混凝土排產。

2.3 生產調度系統(tǒng)

根據(jù)生產任務發(fā)貨要求和站內車輛情況，合理安排混凝土發(fā)貨，跟蹤發(fā)貨的過程，確?；炷琳_簽收，包括生產任務調度模塊、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)混凝土生產調度。實時掌握各個生產任務的發(fā)貨進度，根據(jù)生產線生產進度，選擇排隊罐車安排發(fā)貨到生產機組。

生產調度分三種模式：無人自動調度、人工調度、任務車輛自動調度。其中，無人自動調度是為需要生產的任務制定一定的發(fā)貨規(guī)則，系統(tǒng)自動的按照規(guī)則進行發(fā)貨；人工調度由調度人員根據(jù)工地的需求，對生產任務進行派車，可以和無人自動調度結合使用，人工派車優(yōu)先；任務車輛自動調度模式是無人調度的另一種實現(xiàn)形式，為某一任務指定運送車輛，車輛回廠后，自動的對車輛所承接的任務進行派車生產。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班司機，發(fā)貨單在當班司機手機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班司機。生產調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?，混凝土收料員用手機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 全自動生產控制系統(tǒng)

生產線接收到調度發(fā)過來的生產指令后，進行全自動生產。包括攪拌站的基本功能實現(xiàn)，如：各物料按照設定重量進行自動配料、按照設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，控制系統(tǒng)設計了如下功能。

1)生產設備運行狀態(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、氣路壓力等關鍵設備進行實時監(jiān)測，實時發(fā)送到生產管理平臺的設備運行監(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)測混凝土生產過程中的攪拌機電流曲線，系統(tǒng)自動學習并建立不同方量、不同配比、不同坍落度的專家?guī)欤ㄟ^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和調整；

3)卸混凝土視頻監(jiān)控功能：混凝土車進入生產線卸混凝土位置后，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，從另一個手段防止卸混凝土溢出。

2.5 質量控制系統(tǒng)

實現(xiàn)對混凝土生產的質量控制，包括配合比管理模塊、質量實時監(jiān)控模塊、質量統(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任務指定施工配合比的功能。

2)質量實時監(jiān)控模塊。實時監(jiān)控原材料來料質量，當發(fā)現(xiàn)原材料質量異常時，立即停止收料，會同采購部進行處置。

3)質量統(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，為設備維護人員提供指導。

對混凝土試塊檢驗情況進行統(tǒng)計分析，分析試塊的質量分布和原材料使用關系，為配合比的調整提供參考。

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：與實驗室實驗設備對接，實時監(jiān)控并記錄試驗過程，自動生產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 設備維護系統(tǒng)

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

1)拌和站生產線的運行狀態(tài)?？稍诰€監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，包括設備的動作、運行反饋、電流曲線等；可監(jiān)控設備的累計工作時長和生產方量。當設備運行時長或生產方量即將到達設定的維修保養(yǎng)周期時，系統(tǒng)平臺報警并推送報警信息給維修工；當設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備的運行狀態(tài)，各設備是否正常運轉，各料位開關是否正常、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、領用、借用與歸還、報廢與處置、結算和庫存盤點等功能。

3 無人化拌和站設計總結

智慧型拌和站是混凝土生產和企業(yè)管理發(fā)展的趨勢，是先進技術對傳統(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，國內目前沒有完全達到該設計方案的拌和站，但該方案中的很多技術已經產品化，并長期穩(wěn)定的運行和應用，所以本方案雖然有技術創(chuàng)新，但具有很強的可行性。下面從兩個方面對本方案設計的智慧型拌和站進行總結。

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。體現(xiàn)在從原料入廠過磅、原料入倉、生產線生產、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。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的生產線接混凝土，攪拌機生產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整、卸混凝土口視頻和控制功能向混凝土車司機轉移等功能是本次無人化方案的創(chuàng)新點。

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