钢铁企业厂内运输物流智能管理系统

1 引 言

钢铁企业物流是指在钢铁生产和经营活动中，从向企业供应原、燃料以及辅料，进行钢铁生产与加工直到最后将钢材产品销售给消费企业的整个过程，同时包括对在钢铁生产过程中所产生出来各种的固、液废弃物的回收和重复利用。从物理区域上划分，钢铁企业物流主要包括厂外物流和厂内物流，厂外物流包括厂外原材料的采购运入以及钢铁珠海到昌吉物流产成品的运出销售（即入厂物流和出厂物流）；厂内物流则包括全部生产物流（即从投入铁矿石、煤炭、废钢等原材料采购入库开始，经卸车、储存、冶炼、轧制及特殊处理等环节，直到形成各种钢材产品销售出厂为止的全过程）和废弃物回收利用物流。根据运输方式的不同，厂内物流又可分为生产制造物流（辊道、天车、台车等运输以及部分铁水火车运输）和厂内运输物流（汽车、火车、轮船等运输）。

2 钢铁企业厂内运输物流管理现状与问题

2.1 钢铁企业厂内运输物流管理现状

大型钢铁企业从采购环节的铁矿石、焦炭、废钢，生产环节的烧结矿、生铁、钢坯，到销售环节的钢材以及循环利用物资和废弃物的处理，如此庞大而复杂的物流过程使钢铁企业不得不拿出相当一部分人力物力来处理这些事务。当前，大多数企业的采购、生产、销售各个环节都有独立的物流部门，而这些职能性质相近的物流部门由于物流管理的相对独立，从而造成企业内部物流不顺畅和效率低下。

长期以来，钢铁企业经营者更加注重工艺装备的改进和产品质量的提升，而忽视厂内运输物流系统及其管理优化，导致厂内运输物流总体发展水平较低，虽然部分先进的钢铁企业物流运输已开始应用先进的信息技术进行跟踪定位和管理，但大多数钢铁企业仍处于电话联系、手工操作、人工装卸较低层次的运作阶段。绝大数钢铁企业是靠纸为媒介来传递信息，还未能实施数字化的物流管理，先进的电子数据交换、自动识别和条码技术、全球定位系统等更无从谈起。

近年来，大型钢铁企业管理和经营者越来越关注于大型钢铁企业的厂内运输物流运输的管理和发展，其原因主要包括以下两个方面。一方面，大型钢铁企业随着发展，其规模不断扩大，厂内运输物流系统若不随着改进，与企业的发展规模明显不适应，从而对企业发展产生制约；另一方面，在当前原材料价格高涨、而产品竞争又异常激烈、企业利润走向微薄的新常态下，通过对厂内运输物流系统优化，可进一步降本增效，提高企业竞争力。

2.2 钢铁企业厂内运输物流管理存在的主要问题

1.物流管理专业化水平低、物资运输效率不高

目前，钢铁企业厂内运输物流管理参与单位众多，条块分割，各自为政，资源不能共享，弊端较多。因参与单位多，导致整个物流应有的衔接、协调机能割裂，从而造成物流无效作业环节的增加，物流速度降低而成本提高，严重影响了物流企业的效益和竞争力；同时，物流系统多环节的活力不足，体制、机制不够灵活，专业化、科学化、规范化管理运作能力差。尽管很多企业开发应用了物流信息管理系统，但由于内部物流管理结构存在问题，业务流程不够优化，物流效益难以得到体现，项目很难发挥其效力[1-2]。

2.信息系统智能化程度低、物流调度协同性差

近年来，虽然部分先进企业物流管理已开始采用RFID、条码、GIS、GPS等技术，并建立和使用物流管理系统、库区管理系统、生产制造执行系统（MES）、ERP购销管理系统以及远程计量管理系统等信息系统。但往往企业所建立的各个信息系统之间信息传递不畅通，信息孤岛现象较为明显；同时各企业所建立的各信息系统智能化程度不高，物流调度缺乏协同优化能力，致使物流运输不能科学合理的进行运输配载，车辆空驶率高，运输效率低。

3 钢铁企业厂内运输物流管理系统发展趋势

随着信息化和工业化的深度融合，钢铁企业厂内运输物流管理系统将快速向数字化、网络化和智能化发展。企业通过物联网等新一代信息技术可实现对物流的全面感知、可靠传输，通过建立智能化物流管理系统，与企业其他信息化管理系统进行无缝对接，实现整个厂内运输物流信息和数据及时、透明的传递和交换，并实现厂内运输物流的集中管控、智能处理，使企业进一步降低物资库存、优化运输路线、减少内部倒运、降低经营成本。

3.1 数字化物流实时跟踪与在线监控

物流实时跟踪与在线监控是物流调度和管理优化的基础。近年来，随着物联网等新一代信息技术的发展和运用，利用RFID、条码、视频、红外感应器、激光定位、GPS/北斗导航、地理信息系统（GIS）等技术对钢铁企业厂内运输物流进行全方位实时跟踪和在线监控，实现物流数字化是钢铁企业厂内运输物流管理的发展趋势之一[3-5]。

3.2 网络化物流信息传输与动态调度

物流信息的可靠实时传输是物流调度和管理优化的关键。利用先进的网络技术，如WSN无线传感网络、Zigbee、GPRS/3G/4G等移动互联网关键技术，在钢铁企业高温、高振动、强屏蔽等恶劣环境下，实现企业厂内产品库区作业和运输物流跟踪信息与调度指令的实时传输，可对厂内运输物流运输实现动态调度和优化管理，科学合理的进行运输配载，减少车辆空驶率，提高物流运输效率[6]。

3.3 智能化物流协同优化与决策支持 物流运输计划与作业的智能化是物流调度和管理优化的重点。利用物流协同优化与决策支持关键技术，如物流调度计划智能决策模型，实现厂内不同车间、不同运输物资和不同运载工具协调优化调度的同时，与其他信息系统无缝衔接，协同MES、ERP、远程珠海到岳阳物流计量系统等其他管理系统作业，从而实现物流的智能化、一体化管控。

4 数字化、网络化、智能化钢铁企业厂内运输物流管理系统

4.1 系统架构

数字化、网络化、智能化钢铁企业厂内运输物流管理系统从“泛在感知、可靠传输、智能处理”三个角度对钢铁企业厂内运输物流进行一体化全方位监控和优化管控。其系统架构如下图所示。

1.感知层

感知层负责信息采集，车载终端、船舶终端、手持终端、门禁系统、计量系统以及ERP、MES等系统中获取信息，而计量、门禁系统则分别基于RFID、GPS/北斗导航、红外感应器和视频等物联网技术感知信息；

2.网络层

网络层为信息传输层，主要采用包括WSN无线传感网络、3G/4G移动互联网、企业专用网络等网络技术实现监控信息、定位信息、调度信息等监控管理过程中关键信息的传送；

3.应用层

应用层主要为厂内物流管理应用，包括两个子层：应用支撑子层和厂内物流运输应用子层，其中应用支撑子层包括GIS平台、数据集成平台等，厂内物流运输应用子层包括系统管理、运输需求、运输计划、运输调度、运输实绩、仓库管理、作业监控、物流跟踪等。

4.2 系统功能

钢铁企业厂内运输物流管理系统主要围绕物资运输需求、运输计划、运输调度以及物流跟踪和仓储管理等环节，通过促进物流一体化管控、多平台协同化运行和运输智能化管理，实现物流系统高效率、低成本运行。下图为数字化、网络化、智能化钢铁企业厂内运输物流管理系统功能框架。

在运输物流管理过程中，系统首先根据ERP的采购和销售订单信息，同时结合MES和各车间提出的厂内物资运输要求形成相应的物流运输需求。经过汇总处理形成运输计划。根据运输计划，以物流成本最小化为目标，进行仓储管理和汽车、船舶的运输调度，形成最优调度计划。物流运输过程中，实时监控物流作业并进行物流跟踪，运输完成后形成运输实绩。

以厂内翻运为例，相关车间工作人员在物流运输管理系统上创建企业内物流运输需求，指定运输方式、起点、终点、有效期、车型、计划用量等信息。物流管控平台运输计划模块综合所有运输需求信息及物资库存信息经汇总优化后形成运输计划，下发给相关运输管理子系统（如智能汽车运输管理子系统等）和仓库作业管理子系统。车辆调度人员根据运输计划进行车辆调度确定具体车辆及司机、运输路线、运输时间、物流成本等；同时将运输调度计划发送至相关智能车载终端、仓库作业管理子系统、计量系统、门禁系统，仓库作业管理子系统则将运输调度计划下发给相关仓库管理人员手持终端。相关车辆及司机根据接收到的运输调度计划任务进行运输作业，同时相关仓库管理人员则根据运输调度计划安排相应物资的出入库计划。运输作业过程中相关工作人员通过车载终端、手持终端及时将作业信息反馈回系统，同时通过GPS和GIS在线跟踪作业车辆。当车辆通过门禁或地磅时，门禁系统根据车辆调度计划放行，并将关键信息反馈回物流运输管理系统；计量系统则称重后将重量信息加入到车辆调度计划信息中，同时将完整信息反馈回物流运输管理系统。最终通过综合作业监控、物流跟踪以及计量和门禁等关键信息形成车辆运输实绩存档。

4.3 相关子系统

1.智能仓库作业管理子系统

智能仓库作业管理子系统由管理系统仓库管理模块和仓库智能手持终端组成。仓库管理模块功能主要包括入库管理、出库管理、盘库管理和移库管理等；仓库智能手持终端功能包括作业任务接收，入库作业、出库作业、盘库作业和系统管理等。管理系统仓库管理模块针对作业计划下发指令任务到相应仓库手持终端，指导工作人员进行入库、出库等作业，作业完成后手持终端将作业完成情况及关键信息反馈回管理系统。

2.智能车辆运输管理子系统

智能车辆运输管理子系统由管理系统车辆管理模块和智能车载终端组成。车辆管理模块主要包括车辆调度、车辆跟踪、作业监控和运输实绩等；智能车载终端功能包括运输任务接收、GPS定位、作业实绩和系统管理等。管理系统车辆管理模块针对运输计划下发运输指令任务到相应车辆车载终端，指导司机进行物资运输和计量等作业，作业完成后车载终端将运输作业实绩信息反馈回管理系统，同时运输过程中车载终端将GPS位置信息及时反馈回管理系统，以便管理系统对车辆进行动态跟踪和调度。

3.智能船舶运输管理子系统

智能船舶运输管理子系统由管理系统船舶管理模块和智能船舶终端组成。船舶管理模块主要包括船舶调度、船舶跟踪、作业监控和运输实绩等；智能船舶汕头到开封物流终端功能包括运输任务接收、GPS定位、作业实绩和系统管理等。管理系统船舶管理模块针对运输计划下发运输指令任务到相应船舶终端，指导船舶进行物资运输和装卸船等作业，作业完成后船舶终端将运输和装卸作业实绩信息反馈回管理系统，同时运输过程中船舶终端将GPS位置信息及时反馈回管理系统，以便管理系统对船舶进行动态跟踪和调度。

5 结 论

1.随着钢铁行业两化深度融合，钢铁企业厂内运输物流管理系统将快速向数字化、网络化和智能化发展。数字化物流实时跟踪与在线监控、网络化物流信息传输与动态调度、智能化物流协同优化与决策支持将成为钢铁企业厂内运输物流的主要发展趋势。

2.数字化、网络化、智能化钢铁企业厂内运输物流管理系统分为感知层、网络层和应用层三层架构，分别负责信息采集、传输和应用，实现从“泛在感知、可靠传输、智能处理”三个层面对企业厂内运输物流进行一体化全方位监控和优化管控。

3.钢铁企业厂内运输物流管理系统包括主管理系统及智能仓库作业管理子系统、智能车辆运输管理子系统和智能船舶运输管理子系统三个子系统。系统主要围绕物资运输需求、运输计划、运输调度以及物流跟踪和仓储管理等环节，通过促进物流一体化管控、多平台协同化运行和运输智能化管理，实现物流系统高效率、低成本运行。