煤炭运输调度管理系统的研究与设计

刘 蕾 杨 柳

(石家庄信息工程职业学院，河北省石家庄市，050035)

近年来，煤炭企业通过对各运输节点的技术装备进行改造，综合利用传感技术、红外技术和RFID技术等物联网技术对运输环节实施管控。然而，技术改造与应用的主要目的是为了规范运输业务，减少运输过程中的 “跑、冒、滴、漏”现象造成的经济损失。然而，煤炭企业运输业务具有一定的复杂性，运输作业的完成需要通过调度指令来进行调节，在物联网技术应用的背景下，设计一套能够对运输作业进行合理调度的管理系统具有现实意义。本文设计的运输调度管理系统可面向具有多个运输节点和多种运输业务的煤炭企业集团。

1 煤炭企业运输业务分析

煤炭企业的运输作业源自企业的生产计划和销售合同。企业的生产计划不仅决定了煤炭产品的产量，也决定了以原煤为原材料的煤化工、煤炭洗选加工等作业对煤炭产品的需求量；企业的销售合同则直接决定了一定时期内企业需要完成的对外发运量。因此，根据企业的生产计划和销售合同，煤炭企业可以制定出一定时期内的企业运输计划，一般主要包括满足销售需求的地销发运计划和铁路发运计划以及满足内部供应链下级需求的内部调运计划。

运输计划是一定时期内进行运输作业的主要依据，煤炭企业可以根据实际情况制定月度计划或每日的运输计划。然而，在计划的执行过程中，企业往往面临着更为复杂的实际情况。比如企业可能需要优先满足某些重点客户的购煤需求，或者需要优先满足内部调运需求。因此，煤炭企业在实际执行运输作业时，通常需要通过下发调度指令对运输计划做出及时调节，以满足生产作业和销售的需求。

因此，煤炭企业的运输业务是一个根据生产计划、销售合同、运输计划和调度指令来完成运输作业的动态过程，煤炭企业运输业务流程图如图1所示。

图1 煤炭企业运输业务流程图

2 煤炭运输调度管理系统设计

2.1 功能设计

根据对煤炭企业运输业务的分析，煤炭运输管理系统应覆盖煤炭运输管理过程中的销售合同、运输计划、运输调度和运输作业等要素。煤炭运输调度管理系统功能设计如图2所示。

2.1.1 基础设置

该模块提供系统各功能模块需要的基础信息的维护功能，包括系统用户和操作权限的设置、各运输节点的定义和信息维护以及数据字典通用项目信息的设置。

2.1.2 销售合同管理

该模块提供对销售合同信息的维护功能，主要包括客户信息管理、合同信息维护以及对销售的合同执行情况进行监控。

2.1.3 运输计划管理

该模块提供对运输计划信息的维护功能，主要包括编制地销发运、内部调运和铁路发运等各类运输形式的发运计划，以及对运输计划执行情况进行监控。

2.1.4 运输作业管理

该模块对各运输节点收发煤炭产品提供支持，除了对承运人管理、运输工具管理、运输收发作业外，还可在通讯异常和调度异常等情况下发起异常处理的请求，该模块一般采用分布式方式部署于各运输节点。

2.1.5 运输调度管理

图2 煤炭运输调度管理系统功能设计

该模块提供对运输调度指令的下达、修改、删除和监控等功能，可下达调度指令并设置调度逻辑和处理异常请求，并可对调度指令的执行情况进行监控。

2.2 调度指令设计

调度指令是运输调度管理系统的核心，调度系统依据调度指令判断运输作业的合规性。为了提高调度系统的适用性，满足运输调度业务的需求，需要对调度指令进行合理设计。

对于调度指令的设计，最为关键的是对调度指令属性的设计，调度指令属性是指每一条调度指令所包含的基本要素，包含调度日程、销售合同、调度作业量、调度作业类型、指令判断结论、指令状态以及优先级等基本要素，调度指令属性的名称及其解释见表1。

为了便于下达调度指令，提高用户体验，对于调度指令属性中可以以组为形式下达指令的属性，系统应提供该属性组的单独定义功能，即提供销售合同、承运单位、司机、运输目的地和运输工具的组定义功能。

表1 调度指令属性列表

2.3 调度逻辑设计

由于调度业务本身具有复杂性，在煤炭企业实际运输调度管理中，经常面对多条调度指令并存的情况，因此，运输调度管理系统的设计需要对调度逻辑进行合理设计。

2.3.1 同优先级调度指令并行处理逻辑

当具有相同优先级的多条调度指令同时有效时，系统需要为并行的调度指令提供处理逻辑。系统应提供执行 “AND”或 “OR”操作的设置。当同优先级调度指令处理逻辑设置为 “AND”时，只有处于同优先级的全部调度指令均给出允许判断时，系统才在该优先级下做出允许判断；当同优先级调度指令处理逻辑设置为 “OR”时，只要处于同优先级的全部调度指令中有一条给出允许判断时，系统就在该优先级下做出允许判断。

2.3.2 跨优先级调度指令并行处理逻辑

对同时适用于不同优先级下多条调度指令的运输作业，系统优先执行具有较高优先级的调度指令给出的判断。

2.3.3 作业量调度逻辑

涉及到作业量的调度指令还需要进行特殊的逻辑设计。当基于作业量的调度指令的判断结论设置为禁止时，表示符合该指令属性且累计作业量超过指令设置作业量的运输作业将在指令生效期间禁止执行；当基于作业量的调度指令的判断结论设置为允许时，该指令具有排他性，表示运输作业将优先满足符合该指令属性的运输作业直至累计作业量超过指令设置的作业量。

2.3.4 调度指令基础执行规则

调度指令往往不会覆盖全部运输作业，对于一项任何调度指令都没有给出判断的运输作业，系统应提供基础执行规则。系统的基础执行规则有两项可选项:凡是不适用全部生效调度指令的运输作业允许执行、凡是不适用全部生效调度指令的运输作业禁止执行。

2.4 分布式调度指令管理系统设计

由于煤炭企业运输节点分布较为分散，不同节点的网络稳定性不同，因此，考虑到煤炭企业的实际情况，应将调度指令管理系统进行分布式设计。由中心平台统一下达调度指令，并且通过指令交换平台与各运输节点指令管理平台进行数据同步。同时，也可通过中心平台对各运输节点的调度逻辑进行个性化设置，以实现不同的管理需求。

3 煤炭运输调度管理系统调度作业应用

通过对调度指令、调度逻辑和分布式调度指令管理系统的设计，满足了一个高度柔性的运输调度管理系统的设计需求。该系统可以应用于不同的复杂煤炭运输调度场景下。

3.1 优先满足重点客户或限制部分客户

在某种产品供应紧张的情况下，可通过调度系统实现对重点客户购煤需求的优先满足。如下达调度指令 “煤矿Ⅰ／客户 A／精煤／地销／10万t／允许”，则煤矿Ⅰ只有在为客户A完成地销精煤10万t后才可为其他用户地销精煤。还可通过调度系统实现对部分客户购煤业务的限制。如下达调度指令 “煤矿Ⅱ／客户 B／原煤／铁路／5万t／禁止”，则煤矿Ⅱ在满足客户B铁路发运原煤5万t需求后将不再为该客户发运原煤。

3.2 优先满足内部调运量

煤炭企业出于优先满足内部供应链需求的考虑，经常需要做出优先满足 内部调运的调度计划。这种情况下达的调度指令类似于优先满足重点客户下达的调度指令，如 “煤矿Ⅲ／化工厂／原煤／10万t／允许”，则煤矿Ⅲ只有在满足化工厂10万t原煤需求后才可以再进行其他运输作业。

3.3 下达复合调度指令

更多情况下，煤炭企业需要下达多条调度指令来实现某一管理目的。比如禁止煤矿Ⅳ地销精煤，但客户C的需求除外，同时，内调和铁路发运不受影响。为满足该调度管理需求，可进行下述设置和指令下达:

(1)调度指令基础执行规则设置为 “凡是不适用全部生效调度指令的运输作业禁止执行”。

(2)下达调度指令 “煤矿Ⅳ／地销／精煤／禁止／优先级50”。

(3)下达调度指令 “煤矿Ⅳ／地销／精煤／客户C／允许／优先级100”。

(4)下达调度指令 “煤矿Ⅳ／内调／允许／优先级0”和 “煤矿Ⅳ／铁路／允许／优先级0”。

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