建设基于无人值守的大宗物料出入厂高效物流通道

马金强 王力

石家庄良村热电有限公司 河北省石家庄市 O50000

摘 要 ：针对国家电投石家庄良村热电有限责任公司汽车大宗松散物料出入厂管理出现的问题，对出入厂运输通道及相关设备改造前的运行情况及问题进行分析，通过对出入厂运输通道的合理规划重建、运输车辆出入厂管理系统改造、燃料自动监管系统软件改造、采样设备的无人值守改造、称重系统的无人值守改造、运输车辆洗车系统的无人值守改造，成功将汽车大宗松散物料出入厂通道改造成高效、节能、环保和智能的物流通道。

引 言 随着国家能源和环保政策的不断推进，汽运燃料的成本不断在上升，汽运燃料中的汽车运输费占汽运燃料成本的50%，运输汽车到厂后因各种原因要等待一到两天才能完成卸车，由此产生的压车费约占运输费15%，因此建立快捷的物流通道是降低运输车辆的费用必要措施，在物流通道引起压车的因素主要是验收设备的运行效率，另外燃料成本已占燃煤发电企业成本 的70%以上，燃料验收系统在控制成本中的意义重大。燃料验收系统中采样设备和称重设备是验收系统的核心设备，燃煤发电企业为了降本增效，需使用煤炭采样机做好煤质验收的把关工作和使用称重设备做好燃料的计量工作，目前国内使用的采样机和称重设备由于种种原因在使用过程中需人员手动操作强度高 、人为干预性大 ，从而使采得的煤样代表性差，称重计量的结果不准确，为了避免以上弊端各降低运煤费用，使用无人操作的智能全自动采样机和无人值守的智能称重系统建立高效快捷的燃料物料通道是电厂的强烈需求。

1. 物流通道改造前的运行情况及问题分析

石家庄良村热电有限公司装机容量共计660兆瓦，承担的石家庄东部市区和周围许多企业的供热需求，负荷率常年保持在90%以上，日均耗煤大，75%依靠汽车运输，日进煤量最高时可达1.5万吨，需要300多辆汽车进行运输，加上粉煤灰运输车和其他车辆，每天出入物流通道的车辆多达400多辆。由于建厂初期征地问题没有得到解决，致使大宗散装物料出入厂的物流通道需要绕行近两公里，物流通道在运行过程发现存在以下3个主要问题：

1. 物流通道场外部分道路狭窄，严重拥堵。在建厂初期，场外部分的运输通道和职工上下班车辆通道是两条道路，但在14年之后，由于城市快速路的建设占地，将两条道路合并在一起并且运输通道又被占去了1/3。路面仅剩原有的2/3宽只能容纳两辆半挂车勉强通过。在上下班高峰期许多职工车辆也要通过这条路段，各种车辆混合在这条路上，造成了严重的拥堵，为了解决拥堵问题厂里不得不拍许多治安人员在道路上维持秩序，对道路进行分时分段管理，因此也给运输车辆造成了一定的压车，增加了运输成本，由于停留时间增长，散装的物料如煤块、煤粉等从车辆的缝隙中微量的露出洒在道路上，对路面造成了污染，尤其下雨后更是肮脏不堪，由此环保局对公司也进行过处罚。

2. 厂内物流通道上的设备布置不合理造成运输不畅。场内物流运输通道也是应征地原因，没有足够的面积将多台汽车衡、采样机等和车辆注册机等设备按流水线模式依次安装，只能在能满足单台设备面积需求的基础上进行划分场地安装，形成了注册机、两台汽车衡、采样机、煤场和灰库成“米”字形分布，车辆在不同设备间穿插运行，在多个路口造成堵塞。由于运煤车辆是重载入厂空车出厂，而粉煤灰车是空车入厂载货出厂，在汽车衡处是形成运煤车辆和运粉煤灰车辆的对头行驶上称，也形成了一定的堵塞。由于运输劳累、疲乏，加之堵车、高温，司机脾气暴躁易怒，部分车辆司机因抢衡互不相让甚至斗殴，公司只能大量保安人员在现场维持秩序，增加了公司的运行费用，造成的压车也增加了车辆运输费。

3. 物流通道中对物料运输车辆的验收设备物料称重系统和物料取样系统自动化程度不高，效率低速度慢，压力严重。

物料称重系统存在的问题：

①物料称重系统的地磅计算机只实现了称重数据信息的传输，采集工作仍由司磅员手动完成，司磅员工作量大，很难保证工作效率及工作质量。过磅现场环境恶劣（噪音、灰尘、炎热、寒冷等），影响工作人员身心健康。由于地磅是全天工作制，工作人员四班倒，一人操作电脑，另一人监管车辆防止车辆舞弊，两台秤要配置二十多名工人，给企业造成很大的人力成本压力。 

②运输车辆每次上衡称重都要打印单据，不仅浪费大量的耗材，而且每辆汽车过衡时间由40秒变为了约100秒，打印单据时间占了一分钟，使汽车衡的效率降低了60%，压车时间增加了一倍增加了运输成本。

③物料称重系统的地磅缺乏防作弊措施，没有有效的监控手段，很难防止作弊情况的发生，防范车主使用各种作弊手段窃取企业利益，常见的作弊手段如下：

1.  更换车牌。使用皮重不同但型号外观相同的多辆汽车同时入厂，过完皮重后互相交换车牌，让皮重最重的车辆反复过衡，车主套取不同车皮车辆的重量差价；

2.  车辆皮重作弊，称皮重前人为添加重物，例如部分运煤车辆加大制动用水水箱，在入厂前将水箱装满水，入厂过衡后在出厂过衡前将水箱中的水排空，从而达到增加货物净重目的。经验检查嫌疑车辆的水箱，水箱容积竟然达到不正常的2.5m³ ，这种车辆每次舞弊成功都会让电厂亏煤2吨多，给电厂造成巨大的经济损失。

3.  运输车辆不完全上衡或者多台车辆同时上衡，达到增加或者减少货物净重的目的；

物料取样系统存在的问题：

1. 料取样过程人为干预因素多 ，代表性差。取样机取样过程中取样点位置虽然由计算机

随机给出，但取样深度最大只能取到一定的深度，被取样器下降限位开头所限制，不能根据车厢底部的高度自动调节，这是因为取样器的取样钻尖成锥形，接触到车厢底部时会把车厢底部的铁板钻透给运输车辆造成破坏，取样器下降限位安装位置根据最高车辆的车厢底部的高度设置并留有足够的安全距离，致使很多车辆车厢底部的煤层有0.2—0.5米采不到，这样给不良车主留有次煤铺底舞弊的空间，且获得的煤样代表性差。

②取样机定位精度低，计算机随机产生的取样点位有效性差。取样机大小行走定位依靠行走轮用感应形状计数的方法进行，这种方式定位很不精确，存在较大的误差，取样机对运输车辆的只有车长方向的定位，没有车宽方向上的定位，车宽方向依靠取样区域边界来限制车辆的在车宽方向的左右摆动幅度，致使取样机给运输车辆车厢的边帮和拉筋在取样时留下很大的安全距离，取样点位只集中在车辆中部，取样点位有效性很差，严重不符合国家标准GB/T 30730-2014 煤炭机械化采样系统技术条件之规定。

③取样机工作现场环境恶劣，噪声、粉尘严重，取样机的每次运行依靠操作员的频繁操作，取样机操作员劳动强度大，需要配备多名人员，企业人力成本居高不下。取样区域的车辆进出全靠取样机操作员现场指挥，个别司机不听指挥，在取样过程移动车辆发生了损坏设备的严重事故，这种运行方式效率低下，经常造成压车增加运输成本，司机车主也是怨声载道。

4. 物料运输车辆出厂没有专用清洗设备。物流通道在建成初期没有设计运输车辆出厂时的清洗专用设备，在2014年以后随着京津冀地区环保治理力度的加大，石家庄市环保局要求在厂内卸货的车辆，出厂前必须经过清洗后才能上路，否则面临高额的罚款。由于厂内物流通道面积有限，没有位置可以建设专用的清洗设备，每辆汽车在出厂前只能进行人工清洗，不但耗费了大量的人力和水资源，同时也造成了一定的压车。

2. 改造方案：

随着京津冀地区环保治理力度的加大，石家庄地区周边的小型锅炉全部被拆除，石家庄良村热电有限公司成为所在地区域内唯一的热力能源供应基地，企业在社会中的重要性也日益增强，公司领导班子抓住难得的历史机遇，力争将物流通道老大难问题一次性解决，在挖潜降耗方面让公司的效益再上一个新的台阶，公司一方面积极与当地政府申请解决新物流通道用地问题，另一方面在公司内组织相关部门和建设设计单位、建设施工单位、设备厂家一起规划新物流通道建设方案，经过多次缜密的会议研讨协商，筛选最优方案，制定出最佳方案如下 ：

㈠. 合理规划新物流通道的基础设施

1. 新的物流通道将煤场和国家公路干线直线连接，取直最短路径，将以前绕行一圈需要的2.3千米压缩到直行550米，将运输车辆绕行造成的拥堵和污染降到最低，并且与职工上下班通道完全隔离，互不干涉。

2. 新物流通道在距离煤场155米做厂内区域和厂外区域的隔断，在此处新建出厂入管理警卫室和出入厂车辆信息注册室各一间，物流通道运行监控中心一处。

3. 在新物流通道厂外通道一侧新设司机休息区一处，可以缓解长途运输给司机造成的疲惫，司机可以得到充分休息后能减少交通事故，另外也是随车人员的休息区，车辆入厂车上只能有司机一人，避免多余人员进厂后随意走动造成的安全隐患。

4. 新物流通道厂外部分到连接国家公路部分按三通道设计，最右侧通道用于运煤车辆集中来车时的入厂排队通道，中间通道用于粉煤灰车和其它物质车辆的快速入厂通道，左侧通道用于车辆出厂通道，不同车辆各行其道，确保通道的高效畅通。三个通道分别安装电子道杆，由车辆出厂入主机统一管理，只有该车辆信息符合该通道条件时，该通道的电子道闸才会放行。

5. 新物流通道厂内部分按不同运输物料的不同种类行通道规划,分别建设一条输煤车辆专用通道和一条粉煤灰运输车辆与油料运输车辆共用通道，在不同通道和公共通道上分别安装相关的验收设备。在出场通道上新建一座车辆自动清洗机，专门对出厂车辆进行冲水清洗，达到环保卫生标准的车辆才允许出厂。图片1是新物流通道现场图。

图片1

㈡. 设置全新物流通道数字化信息管理平台

物流通道信息平台是电厂燃料监管系统核心的组成部分，石家庄良村热电有限公司每年的燃料费用有30多亿元，占电厂运营成本的70%以上，物流通道验收系统的验收结果直接决定着这笔巨大资金的流向，在燃料供应商中也抱有想非法窃取这笔资金的商家，为了保证物流通道验收系统的验收结果真实有效，公平公正的维护燃料供需双方各自的利益，新物流通道的运输环节全程实行阶梯式闭环控制，运输车辆全程信息跟踪，在每个环节中必须达到合格状态才允许进入下一环节，否则对此运输车辆的货物拒收。运输车辆在新物流通道每个运输环节的信息通过网络，汇总到监控中心的服务器上，燃料管理平台作出对某环节中运输车辆的状态是否达到合格作出判断，再综合物流通道的其他信息自动控制运输车辆进入下一环节的时间。物流通道数字化信息管理平台的监管功能的实现得益于中国科技水平的迅猛发展，许多高科技AI智能识别设备在物流通道中得以应用。

1. 物流通道信息跟踪设备及作用：

1. RFID电子车牌

电子车牌是对车辆进行信息化管理的载体，在车辆管理系统中它代表真实的车辆，它是连接车辆管理系统各管理点的纽带、是车辆管理系统的最小控制单元。通过电子车牌可以自动通过收费站、衡器并且在指定场地进行装卸货。通过对电子车牌的控制，已达到对真实车辆的管理。由车辆注册室负责电子车牌的发卡、回收、注销、补办、变更、卡片初始化。

2. RFID电子车牌读卡器

RFID电子车牌读卡器读取车辆关联RFID卡信息，将读卡器的参数上传到服务器上，

服务器对车辆信息进行对比验证后，控制该车辆所到通道流程环节处入口挡车器是否开关，控制车辆是否能进入下一环节工作。

3. 车号车牌智能识别系统

由于半挂车在长途运输的成本优势远高于其它类型车辆，现在电厂的物料运输车辆几乎清一色是半挂车型，半挂车的车头和车厢可以分离，并且能与其它车辆进行快速互换，以前国内发生过一个车厢被多个车头牵引反复过衡的欺诈行为，为了彻底杜绝此类事情的发生，在新物流通道的每个运行环节均安装车前车牌识别器，用以对比RFID电子车牌中的车号是否和车头车牌上的车号是否一致，在车尾部分安装车号影像智能识别器，用于对比挂车车号是否与进厂时在注册室登记的挂车车号一致，防止不良车主作弊。

4. 红外电子幕墙

每个电子道杆处均安装红外电子幕墙一座，红外电子幕墙的作用有两个，一是电子幕墙内没有阻挡物是电子道杆才能运行，保护电子道杆不受损坏;二是检测运输车辆在计量设备上是否完全进入工作区域，只有在计量设备上完全进入工作区域的运输车辆的计量结果才有效，否则不予计量。这是为了杜绝部分车辆在计量皮重时，车辆不完全上衡减少了皮重，造成电厂亏吨等事情的发生。

2. 运煤车辆在新物流通道的工作流程

新物流通道整体工作流程采用“有人监护，无人操作”的原则，监护工作由保安负责，车辆核验工作由现场设备自动完成，流程按照车辆信息登记→从运煤专用通道入厂→采样→入厂称重→卸货→出厂称重→车辆清洗→出厂设计，在关键部位设置运煤专用通道，实现工作人员与货物的彻底分离，最大程度的避免人为因素，保障通道高效率，详细流程如图片2。

图片2

3. 其它车辆在新物流通道的工作流程

在出入厂的物质车辆中，运煤以外的物质车辆占总数不到5%，其流程也相对简单，在旧通道中所有车辆混合在一起，造成了一定的混乱，新物流通道专门开辟了快速通道，与运煤车辆通道实施了部分隔离，即避免了个别运煤车利用混乱在厂内做重复验收的不良行为，

又能提升新通道的运行效率，其流程设计如下：车辆信息登记→从快速通道入厂→入厂称重→卸货或装货→出厂称重→车辆清洗→出厂设计。

㈢. 物质验收系统设备实现全程智能化无人值守，通道监管设备全自动化

在新物流通道设计之初，公司领导带领管理技术人员经过调研认证，要将新物流通道建设成为国内最先进的集团公司样板工程，全通道内的所有设备均实现无人操作的智能化运行，在现有设备基础上利用最先进的成熟技术改造，用低成本实现高效益，对各设备进行以下改造：

1. 将所有设备的接口更新为网络接口，淘汰串口和其他接口的设备，将所有设备统一由燃料管理系统服务器指挥，建立独立的通讯网络。

2. 将燃料管理系统的服务器由信息存储型升级为管理型服务器，物流通道内所有的设备信息有服务器统一采集，所有设备的运行由服务器统一调度。

3. 通道内所有的刷卡器、道闸、摄像头和电子围栏等设备使用统一品牌型号，减少接口工作量，通道内实行一卡通管理。

4. 采样机实现无人智能化操作，最大程度的避免人为因素干扰：

⑴采样机定位淘汰编码器模拟测量的方式，采用德国SICK公司的高精度激光测距传感器进行连续精确的非接触式测量,测量精度误差只有5毫米，在采样机大车方向、小车方向、采样深度方向和汽车车帮方向上安装4个高精度传感器，采样机对被采样车辆进行三维高精度测量，采样范围扩大到距离车帮和拉筋50毫米的范围之内，彻底杜绝了不良供应商利用汽车边角和拉筋位置不易采样进行掺假作弊的行为。

⑵采样机的采样钻头更新为平底多刃式麻花钻头，采样头外筒略长于螺旋钻头约10毫米，采样时螺旋钻头外筒与汽车车厢底部直接接触，汽车车厢底部10毫米以上的煤样能被全部提取而不损坏汽车，杜绝了不良供应商在车底用次煤铺垫的作弊的行为。

⑶采样机煤样收集器升级为自动封装智能集样器，改造后实现煤样密码锁桶式全自动封装、样品桶能根据煤种自动换位、自动读写煤样加密编码、自动开盖装样、自动封盖、煤样自动称重、样满自动换桶，工作结束自动装车、煤样运输车辆自动行驶到制样楼等功能。整套样品封装系统采取防止煤样混样的有效措施和技术，样品桶采用IC卡智能锁，所有样品桶封盖上锁后将不能被打开，保证样品密封性和安全性，样品信息自动写入智能芯片，实现样品信息和制样室的完全隔离。 

⑷采样机的采样工作启动实现了在智能语音引导下，由司机下车按键完成，避免采样工作期间司机待在汽车上误启动车辆将采样机拉坏的重大事故发生。

5. 汽车衡实行无人值守操作

⑴汽车衡称重传感器由模拟量全部更新为数字传感器，通讯采用加密传输，避免不良车辆采用无线干扰方式改变称重结果。

⑵汽车衡新系统负责对车辆在电子汽车衡上进行无人值守的物资计重过程中的管理与控制,通过该软件系统集成防作整智能称重自动控制工作站所有设备,有效的控制车辆称重、监控作整行为、异常信息实时报警、自动存储计量数据。

⑶在没有操作人员的干预下智能语音系统自动引导驾驶员完成物资称重,从技术上、业务上解决了车辆作弊问题,实现无人值守的车辆汽车衡过磅自动化大大提高车辆称重效率。

6. 安防监控系统实现了全自动跟踪报警

物流通道内的安防监控系统全部采样用杭州海康威视产品，并应用海康自主开发的事件检测智能抓拍跟踪系统，实现物流通道内的车辆和人员自动检测和跟踪。

⑴在通道内的设备前要实现车牌和随车电子标签的比对功能，防止电子标签出错或不同车辆共用一个标签进行非法活动。

⑵在通道内实现对活动车辆的自动跟踪，并将活动车辆的画面在监控大屏上自动播放，对逆行车辆和在通道内非法泊车的车辆自动跟踪播报抓拍。

⑶对通道内人员的跟踪：

①对通道内的活动人员自动跟踪抓拍，并实时在监控室大屏上播报。

②对通道内的聚集人群自动跟踪。

③在指定区域内来回徘徊和滞留超过一定时间的人员自动跟踪。

④在指定区域内物品是否存在自动跟踪。

⑤对运行超过一定速率的人员自动跟踪。

2. 工程建设成效

新物流通道在多方研讨论证，确定方案后，于2018年5月份开工，在经过3个月的紧张施工后，于2018年8月份所有设备安装到位并进行了改造，新物流通道于2019年9份通过整体验收，工程合格率达到了100%，新物流通道启用后，首先得到了石家庄市环保局的认可和赞誉，并给出了很高的评价，为石家庄市开发区的市容市貌美化做出来重大贡献，相对以前旧的物流通道有两项重大的转变：

1. “汽车长城”消失了，市容市貌变得整洁干净，道路更加顺畅安全。改造前，公司每月和供煤商签订的供货合同只规定了供煤数量和质量，不要求具体的供货时间，导致每月的到货时间无序，旧物流通道运煤车辆排长队等待几乎天天发生，排队长度甚至达到两三公里，被戏称为“黑色汽车长城”，每辆汽车的卸货等待时间少则需要24小时，多者可以达到50小时。新物流通道将燃料管理系统升级后，每次与供煤商签订的合同中具体细化了到货时间，实行了物流仓库化合同管理。新物流通道内的设备性能提升后，车辆在厂内卸货所需要的时间由八小时降到了三小时左右。运煤车辆的卸货整体时间由以前的几十个小时降低到几小时，效率提升了十倍左右，极大的缩短运煤车辆的排队等待时间，汽车排队长度也只有几十米，基本消除了因排队车辆频繁启动和移动造成的撒煤漏煤对环境的污染。

2. 汽车排队时需要频繁的启动和慢速移动，在这种状态下汽车的油耗极高，大约每公里需要3升柴油,在旧物流通道每辆车在卸货期间大概油耗需要10升，每天按200辆汽车计算，在厂区周围每天要造成三吨多的尾气污染，成为一个重大污染源，新物流通道启用后每辆运煤车在卸货期间的油耗降到了1升，只有原来的1/10,使厂区周围的空气变得更加清洁干净，也减轻了对城市的污染。

新物流通道总投资620万元，在启用后供应商和运输车辆得到了很高的实惠，由于卸货时间的减少，每辆运输车辆每月的供货次数由10次增加到了14~15次，单次运输成本节约了不少资金如下表：

运输成本节约费用统计表
序号	名称	节约资金（元）
1	油耗	50
2	人工费	300
3	车辆折旧	500
4	车辆贷款	140
合计	990

每辆运输车辆单次运输成本降低得近千元，公司经营部经过和供应商多次谈判，供应商将供煤价格吨煤降低了10元多，汽车煤的运输量大约每年在170多万吨，，每年可以节约资金1700多万。由于冬季是用煤高峰期，汽车煤使用量非常大，截止到2018年年底，新物流通道节约购煤资金700多万，实现了当年运行，当年收回全部投资的良好效益。

四．结束语

石家庄良村热电有限公司员工发扬了“众志成城，艰苦奋斗”的优良传统，将新兴物流通道建设成为国内最先进的物资验收系统，达到了改善环境建设绿色电厂的目的，并取得了良好的经济效益，受到了石家庄高新技术开发区管委会的高度评价，国家电投集团公司对石家庄良村热电有限公司在集团内通报嘉奖，并对其在建设中取得的宝贵经验在集团内进行了积极推广，成为了集团的样板工程。

作者简介：马金强，男，汉族，籍贯：河北枣强，生于：1971.06，职称：技师，职务：采制化管理，学历：大专，研究方向：质检与管理。

王力，男，汉族，籍贯：河北安国市，生于：1978.08，职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：质检与管理。