師華東

1 引言

砂石骨料的生產銷售一般由礦山開采、生產加工、發(fā)運銷售三部分組成。砂石骨料生產企業(yè)成品發(fā)運量巨大，發(fā)運銷售是骨料生產銷售的重要環(huán)節(jié)。發(fā)運銷售快，則礦山開采和生產加工進度快，企業(yè)利潤率高；發(fā)運銷售慢，則礦山開采和生產加工進度慢，企業(yè)利潤率低。

目前行業(yè)內砂石骨料發(fā)運銷售常見的軟件流程有“一卡（磁卡）通”和“一碼（二維碼）通”兩種形式。磁卡易損壞、丟失，司機需進行取卡、換卡、補卡等操作，使用效率較低；相對于磁卡，“一碼通”使用效率更高，司機通過掃描二維碼即可進行操作，因此，目前應用“一碼通”發(fā)運銷售的企業(yè)越來越多。“一碼通”流程優(yōu)化了傳統(tǒng)的銷售模式，提高了銷售與提貨效率，節(jié)約了人工成本。

為進一步提高骨料整體發(fā)運效率，我公司結合行業(yè)內砂石骨料發(fā)運銷售具體實踐，設計了一套基于“一碼通”軟件流程的司機自助定量裝車系統(tǒng)（以下簡稱“裝車系統(tǒng)”），能夠有效降低裝車時間，減少司機等候時間，提高裝車效率，實現(xiàn)司機自助定量裝車。

2 砂石骨料裝車方式

目前砂石骨料的裝車方式主要有人工手動裝車、自動裝車、司機自助定量裝車三種。

人工手動裝車，即，司機將車開到裝車位，通過刷卡或掃碼啟動流程，手動開啟散裝機或其他裝車設備裝車；裝車完成后，再次刷卡或掃碼進行結算。此種裝車方式效率較低，目前已基本被淘汰。

自動裝車，即，借助移動皮帶或移動汽車衡等設備，實現(xiàn)司機不必挪車即可就位，通過激光雷達測量車廂的長寬高、前后擋板的位置等參數(shù)；通過軟件的自動控制實現(xiàn)裝車系統(tǒng)中控室無人化。目前行業(yè)內雖有移動皮帶裝車及移動汽車衡裝車的應用案例，但尚未完全實現(xiàn)裝車系統(tǒng)中控室無人化。一方面是由于激光雷達在陰雨天和有灰塵的條件下測量不準確，另一方面是由于對軟件算法的研究不夠深入，同時，自動裝車系統(tǒng)的成本遠高于司機自助定量裝車系統(tǒng)的成本，從而限制了自動裝車系統(tǒng)的廣泛應用。隨著技術的不斷進步，特別是提高激光雷達在裝車位復雜工況下的可靠性后，自動裝車系統(tǒng)有望成為行業(yè)主流裝車方式。

司機自助定量裝車，即，司機將車開到庫底汽車衡上；中控室通過語音提示司機就位，并控制散裝機或其他裝車設備啟停裝車；司機按照語音提示或現(xiàn)場室外工業(yè)電視的引導挪車，完成裝車流程。采取此種裝車方式，司機全程無需下車，僅需配合語音提示挪車，應用比較成熟。

基于“一碼通”流程的司機自助定量裝車系統(tǒng)工作方式是行業(yè)砂石骨料裝車的主流方式，本文將從司機自助定量裝車系統(tǒng)的總體架構、工作流程、主要構成部分等方面，詳細介紹裝車系統(tǒng)的設計理念和實施方法。

3 裝車系統(tǒng)總體架構及工作流程

司機自助定量裝車系統(tǒng)是將防作弊技術、云技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術和現(xiàn)代物流管理核心技術相結合，將裝車管理中所涉及的物料、車輛、設備、人員管理等信息孤島相聯(lián)接，實現(xiàn)對運輸車輛下單、排隊、進廠、定量裝車、打票、出廠等環(huán)節(jié)的有效管理的綜合系統(tǒng)。裝車系統(tǒng)通過應用二維碼識別技術、紅外定位技術、視頻監(jiān)控技術等，避免了裝車管理過程中的人為干擾，可實現(xiàn)裝車管理標準規(guī)范化、運作高效可靠、數(shù)據(jù)自動傳輸、過程實時監(jiān)控的工作目標。

3.1 裝車系統(tǒng)總體架構

司機自助定量裝車系統(tǒng)主要由客戶自助下單系統(tǒng)、車輛排隊調度管理系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)、庫底汽車衡定量裝車系統(tǒng)、庫外汽車衡智能稱重系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集中管理系統(tǒng)等功能模塊子系統(tǒng)組成，整個系統(tǒng)由光纖環(huán)網(wǎng)連接。司機自助定量裝車系統(tǒng)功能模塊結構如圖1所示。

圖1 司機自助定量裝車系統(tǒng)功能模塊結構

3.2 裝車系統(tǒng)工作流程

司機自助定量裝車系統(tǒng)的工作流程主要包括：預約、排隊、上磅、下料、結算、出廠、報表等七個步驟。裝車系統(tǒng)各個功能模塊整合為一體，形成完整的骨料生產線“一碼通”司機自助定量裝車系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間閉環(huán)控制，以保證在無人工干預的情況下，每個步驟都能按照規(guī)定的流程和路徑迅速、準確、安全、穩(wěn)定、可靠完成。司機自助定量裝車系統(tǒng)工作流程如圖2 所示。現(xiàn)將裝車系統(tǒng)各工作步驟的作用及功能介紹如下。

圖2 司機自助定量裝車系統(tǒng)工作流程

（1）預約

骨料裝車訂單由經銷商通過物流銷售系統(tǒng)APP發(fā)起，經銷商下載APP后注冊賬號，錄入合同并付款后合同生效。裝車訂單預約時，確定預約取貨時間、貨物類型等信息并獲得預約二維碼，將預約二維碼發(fā)給司機即可完成派單。非簽約客戶可現(xiàn)場預約。

APP預約下單時預置車號、貨名、規(guī)格、提貨單位、司機信息（名字、身份證號、駕駛證號）、車型信息（車廂長寬高、車身長寬高、駕駛位中心與車廂邊距離等）、提貨重量等。經銷商APP 具有訂單取消變更功能，可取消訂單，也可對已下單車輛信息進行變更和調整（突發(fā)情況下的變更處理），并將信息實時更新至后臺服務器和銷售結算系統(tǒng)。

（2）排隊

當車輛抵達廠門后，在排隊大屏幕及APP上均會顯示車輛排隊信息及指定裝車位。智能排隊軟件通過排隊大屏幕實現(xiàn)車輛的調度管理，智能分配車輛序列，限制廠內車輛數(shù)量。司機進廠時在掃碼箱處掃碼，系統(tǒng)自動核驗預約信息，如驗證成功，則道閘自動抬桿，允許車輛進入，車輛進廠后，觸發(fā)雷達，道閘延時自動放桿。如掃碼驗證失敗，則道閘不動作，系統(tǒng)報警提示，轉入人工處理狀態(tài)。

（3）上磅

車輛根據(jù)交通燈指示，有序進入對應裝車道，待車輛完全上磅后，司機在掃碼箱處掃碼。系統(tǒng)自動讀取二維碼信息，驗證預置物料規(guī)格與當前筒倉是否匹配、車牌是否一致。如上述信息驗證成功，同時車輛重量穩(wěn)定且車輛完全在前后兩對光電開關范圍內，則系統(tǒng)自動采集車輛皮重數(shù)據(jù)，并自動保存至臨時數(shù)據(jù)庫中。

（4）下料

車輛皮重數(shù)據(jù)保存后，中控室操作人員通過軟件界面遠程啟動散裝機，散裝頭下放并開始放料，按“慢-快-慢”方式控制放料速度，大屏幕實時顯示車輛當前重量信息。在司機自助定量裝車過程中，系統(tǒng)會通過工業(yè)電視顯示屏、語音及LED 小屏對司機進行指引，并通過監(jiān)測地磅數(shù)據(jù)變化、車斗裝料情況自動提示司機挪車。骨料下料過程高度自動化，司機可自助完成裝車，裝車時間大幅縮短，約5min即可完成50t骨料的裝車。

（5）結算

裝車達到提貨重量后，系統(tǒng)自動關閉放料閥門，停止放料并復位散裝頭。此時，確認車輛完全在前后兩對光電開關范圍內之后，系統(tǒng)自動采集車輛和物料的毛重數(shù)據(jù)，并調取該車號對應的車輛皮重數(shù)據(jù)，計算得出骨料凈重并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)保存完畢，電鈴、聲光報警提示裝車完成，票箱自動打印小票，司機自助取票，道閘自動抬桿，司機將車開出汽車衡，汽車衡重量回零，系統(tǒng)復位。交通燈紅燈變綠燈，提示后續(xù)車輛可以上磅。

（6）出廠

在廠區(qū)門口掃描訂單二維碼，驗證廠內業(yè)務流程是否全部完成。如驗證成功，則道閘自動抬桿，允許車輛出廠，車輛出廠后觸發(fā)雷達，道閘延時自動放桿。如驗證失敗，道閘不動作，系統(tǒng)報警提示，轉入人工處理狀態(tài)。

（7）報表

系統(tǒng)自動統(tǒng)計每日的生產和銷售數(shù)據(jù)，并自動生成可視化電子報表，報表數(shù)據(jù)包含但不限于日銷量統(tǒng)計、月銷量統(tǒng)計、年銷量統(tǒng)計、產品價格月度走勢、日銷售額統(tǒng)計、月銷售額統(tǒng)計、年銷售額統(tǒng)計、各倉預約貨車數(shù)量統(tǒng)計、生產運行時間統(tǒng)計、各倉料位情況統(tǒng)計等，實現(xiàn)了對骨料生產、經營的精細化管理。

4 裝車系統(tǒng)主要構成部分

司機自助定量裝車系統(tǒng)主要由門禁系統(tǒng)、庫底裝車系統(tǒng)、裝車控制系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、庫外自由汽車衡、原料汽車衡和軟件系統(tǒng)等部分組成，如圖3 所示。其中，庫外自由汽車衡主要是對石粉、除塵灰等進行稱重計量。原料汽車衡是對進入一次破碎機的原料進行稱重計量。庫外自由汽車衡、原料汽車衡大部分功能和流程都類似于庫底裝車系統(tǒng)，在此不作贅述。

圖3 司機自助定量裝車系統(tǒng)主要構成部分示意

4.1 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)主要由排隊大屏、音響（喊話用）、攝像頭、掃碼箱、道閘、車牌識別、控制箱等組成。門禁系統(tǒng)主要通過車牌識別技術及二維碼識別技術，自動獲取車輛相關信息，記錄車輛入廠時間和出廠時間；實現(xiàn)對入廠車輛身份的確認并進行隊列管理及分流，防止現(xiàn)場秩序混亂；對出廠車輛進行查核管理，確認車輛在廠區(qū)內是否已完成相應的業(yè)務流程，如完成則放行，如未完成則報警提示司機完成相應業(yè)務。骨料生產線的門禁系統(tǒng)通常設計為“一進一出”或兩進兩出方式，門禁系統(tǒng)的選擇，與骨料發(fā)運效率要求、廠區(qū)總圖布置、投資預算等密切相關。一般情況下，裝車位超過10 個，采用“兩進兩出”門禁系統(tǒng)；裝車位少于10 個，采用“一進一出”門禁系統(tǒng)?！皟蛇M兩出”門禁系統(tǒng)典型布置與“一進一出”門禁系統(tǒng)典型布置分別如圖4、圖5所示。

圖4 “兩進兩出”門禁系統(tǒng)典型布置

圖5 “一進一出”門禁系統(tǒng)典型布置

4.2 庫底裝車系統(tǒng)

（1）庫底裝車系統(tǒng)一般由棒條閥、插板閥、散裝機、汽車衡等裝車設備組成。散裝機是下料設備，汽車衡是計量設備。庫底裝車位一般配置有光柵、紅綠燈、攝像頭、道閘、車牌識別一體機、掃碼箱、工業(yè)電視、LED 小屏、電鈴、控制箱、現(xiàn)場操作屏等硬件設備。庫底裝車系統(tǒng)典型布置如圖6所示，通過上述設備可實現(xiàn)司機自助定量裝車，以及裝車數(shù)據(jù)的自動采集、自動存儲，避免人為擾亂裝車秩序。

圖6 庫底裝車系統(tǒng)典型布置

（2）庫底裝車系統(tǒng)與散裝機及閥門聯(lián)動，裝車重量達到預裝重量時，系統(tǒng)自動停止下料。每個裝車站點分別由一個獨立的PLC完成控制，采集稱重儀表重量數(shù)據(jù)和監(jiān)控現(xiàn)場設備的狀態(tài)信息，并將信息通過以太網(wǎng)總線上傳至組態(tài)工控機。

（3）裝車系統(tǒng)支持自動/手動兩種裝車方式，自動裝車方式通過車牌識別、二維碼掃描獲取預裝量信息；手動裝車通過現(xiàn)場觸摸屏手工錄入預裝量信息?，F(xiàn)場無放料人員，由中控室人員啟動放料系統(tǒng)，司機自助移車裝料?，F(xiàn)場設置緊急停止按鈕，用于應對車輛漏料等突發(fā)事件，也可由中控室人員啟動緊急停止下料。

4.3 裝車控制系統(tǒng)

（1）裝車控制系統(tǒng)一般由液晶拼接屏、工控機、服務器、操作臺、對講機、UPS電源、硬盤錄像機、交換機、裝車系統(tǒng)軟件等組成。液晶拼接屏一般選46 寸或55 寸，根據(jù)裝車位的數(shù)量，按2 塊×2 塊，3塊×3塊，4塊×4塊布置?？梢耘渲?臺服務器，雙機熱備，數(shù)據(jù)冗余。在控制室設置工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)視器遠程控制放料系統(tǒng)操作。

（2）控制室控制系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務器）構架模式，“一碼通”系統(tǒng)各節(jié)點數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至服務器，服務器安裝數(shù)據(jù)庫軟件。系統(tǒng)預留通訊接口，實現(xiàn)與ERP 財務管理軟件的對接，將裝車信息與ERP 財務管理軟件共享進行業(yè)務結算?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)據(jù)信號與視頻信號往往分開設計。系統(tǒng)能夠自動記錄下料開始時間、結束時間以及目前已經放料的時間，并對裝車時間進行限制（時間要求可調）和控制。

4.4 銷售系統(tǒng)

銷售業(yè)務室銷售系統(tǒng)一般由自助二維碼設備、計算機、打印機等組成。自助二維碼設備由工控機、觸摸屏、二維碼讀碼器、身份證閱讀器、小鍵盤、攝像頭、語音播報、熱敏小票打印機等組成。銷售業(yè)務室可完成銷售合同的簽訂、錄入、打印、手機APP或微信小程序的安裝、咨詢、操作等業(yè)務。

4.5 軟件系統(tǒng)

4.5.1 軟件模塊

軟件模塊一般包括商品定價流程、優(yōu)惠活動設置流程、合同簽訂流程、物流控制系統(tǒng)、流程管理系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、生產經營系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、司機管理系統(tǒng)、商品管理系統(tǒng)等。裝車系統(tǒng)軟件操作界面如圖7所示。

圖7 裝車系統(tǒng)軟件操作界面

4.5.2 軟件架構

軟件架構以現(xiàn)場發(fā)運業(yè)務為核心，以企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務為基礎，設計優(yōu)化軟件功能與流程。軟件系統(tǒng)功能設計分為以下三層架構：

（1）現(xiàn)場設備信息采集層。現(xiàn)場采集終端運行系統(tǒng)硬件服務信息，獲取現(xiàn)場各關鍵設備信息，并對關鍵設備下發(fā)控制命令。

（2）系統(tǒng)應用與接口層。根據(jù)企業(yè)實際發(fā)運流程與業(yè)務需求，定制系統(tǒng)功能模塊，實現(xiàn)發(fā)運業(yè)務全流程管控。

（3）系統(tǒng)擴展層。通過接口對接企業(yè)原有系統(tǒng)或擴展系統(tǒng)，使軟件系統(tǒng)功能進一步延展，為生產決策系統(tǒng)提供有效數(shù)據(jù)支撐。

4.5.3 軟件設計

軟件系統(tǒng)兼容Windows/Linux/Mac OS 平臺，采用B/S 架構設計（軟件架構支持WEB 端和手機APP），使用、升級及擴展便捷。軟件系統(tǒng)兼容主流的關系數(shù)據(jù)庫平臺My SQL/SQL Server/Oracle，可有效支撐公司級的企業(yè)應用。軟件系統(tǒng)可將控制網(wǎng)絡與視頻網(wǎng)絡進行網(wǎng)絡隔離，功能模塊采用Spring Cloud 微服務設計方案，以有效提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。各功能模塊產生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至數(shù)據(jù)服務器。

4.5.4 系統(tǒng)架構安全

服務器及數(shù)據(jù)庫采用多機災備（互為備用）設計，使用穩(wěn)定版本的centos操作系統(tǒng)。系統(tǒng)用戶采用用戶名和IP雙驗證機制，進一步提高系統(tǒng)安全性。

4.5.5 數(shù)據(jù)庫安全

自動定期備份數(shù)據(jù)庫，實時記錄數(shù)據(jù)日志、業(yè)務日志，同時采用數(shù)據(jù)指紋加密方式，對核心數(shù)據(jù)進行加密校驗。如果數(shù)據(jù)被黑客故意篡改，系統(tǒng)將自動鎖定被篡改數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的安全。

4.5.6 第三方對接

裝車系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)通訊接口和數(shù)據(jù)對接接口，包括但不限于與DCS 系統(tǒng)對接，獲取DCS 生產數(shù)據(jù)，對料倉庫存量形成盤點報表；與財務系統(tǒng)對接，供財務系統(tǒng)查詢客戶余款信息和接收客戶的繳費數(shù)據(jù)。

5 結語

隨著骨料生產線規(guī)模越來越大，骨料成品的發(fā)運銷售也越來越重要，骨料裝車系統(tǒng)的自動化、智能化水平對全廠的物流發(fā)運效率有著極大影響。運用砂石骨料司機自助定量裝車系統(tǒng)，能夠減少骨料裝車時間及司機等候時間，提升發(fā)運效率及骨料生產線的自動化、智能化水平。