基于地理围栏的进厂车辆调度系统的设计与应用

上海安吉汽车零部件物流有限公司 / 赵文朋 梁志凯 周游

基于地理围栏的进厂车辆调度系统的设计与应用

上海安吉汽车零部件物流有限公司 / 赵文朋 梁志凯 周游

随着汽车产量日益增长，对入厂物流配送的响应时间、物流运作效率有着更高要求。目前国内多数主机厂对配送零件进厂的运输车辆，在进厂环节缺少统一调度，导致进厂卸货的车辆拥堵阻塞道口，影响收货效率。本文针对汽车零部件入厂配送车辆特点，分析设计基于地理围栏的进厂车辆调度系统，通过系统调度，减少厂内卸货车辆排队时间、提高卸货效率、降低供应链成本。

汽车零部件入厂物流、排队系统、地理围栏、车辆调度

一、前言

1.问题分析

随着国内汽车产量日益增长，汽车厂的生产效率日益提升，从而对汽车零部件入厂配送效率有着更高的要求。目前国内多数汽车厂对配送零部件进厂的运输车辆，在进厂环节往往缺少统一调度，导致在进厂卸货的车辆拥堵阻塞道口，影响收货效率。有些汽车厂通过人工的方式调度进厂卸货车辆，增加了人员的工作量和难度，难以实现高效有序的调度作业。有些汽车厂会与供应商约定每日送货时间窗，对于在时间窗内到达的送货车辆予以优先卸货。这样做虽然能一定程度分散车辆进厂时间，缓解道口拥堵情况，但仍然缺少进厂车辆调度系统依照时间窗、车辆到达时间、泊位空闲情况进行统一调度；通过人工统计供应商送货的时间窗准时率，效率较低而且增加了厂内人员的工作量。

2.排队系统的研究现状

随着计算机技术和通信技术的发展，调度系统已经在多个行业里应用，比如在银行、医院普遍应用的排队叫号系统，排队人员领取号码依次排队等待叫号。一个完整的排队系统通常具备以下几个基本功能：

（1）智能化排队功能。用户无需在窗口站立等候，通过系统的取号、休息等待、通告、服务流程管理排队，体现先到先服务的原则。通过业务转移功能，同一用户办理多种业务时无需多次重复排队；

（2）窗口工作量的平衡功能。系统智能分配各个窗口的工作量均衡合理；

（3）显示和通告功能。通过LED显示屏显示服务信息，提示客户到指定窗口办理业务；

（4）即时业务调整功能。系统可即时改变原有的设定，如某一窗口的服务是专门办理退证，在某些情况下可以设置优先处理某种类型的排队业务。

传统排队叫号系统在一定程度上改善了排队存在的拥挤、嘈杂、混乱等无序现象，但并没有解决用户必须在服务等候区等待的问题。

3.引入基于地理围栏的车辆调度系统的原因与目的

在汽车行业，汽车零部件供应商或第三方物流公司按汽车厂采购订单将零件配送至工厂，运输车辆同样面对排队进厂卸货的问题。针对传统排序叫号系统存在的不足以及汽车零部件入厂配送车辆的特点，本文将分析设计基于地理围栏的进厂车辆调度系统。

地理围栏（Geo-fencing）是基于位置服务（LBS）的一种新应用，就是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界。当手机进入、离开某个特定地理区域，或在该区域内活动时，手机可以接收自动通知和警告。有了地理围栏技术，调度系统就可以帮助车辆在进入某一范围时自动登记。通过该系统管理进厂车辆调度，可解决卸货车辆拥堵道口问题、减少厂内卸货车辆排队时间、提高卸货效率、降低供应链成本。

二、系统设计

1.传统的排队系统模型

通常排队调度系统包括两类实体，一类实体通过系统得到服务，即顾客；另一类实体在系统中为顾客提供服务，比如服务台或服务机构。从排队过程来看，一个排队系统有三个基本组成部分（如图1）：

（1）输入过程，即顾客到达排队系统的过程。

（2）排队规则，即顾客到达后的排队规则，比如先到先服务、后到先服务、有优先权的服务等。

（3）服务机构，按照服务台的数目可以分为单服务台和多服务台。

2.基于地理围栏的车辆调度流程

对于汽车零部件入厂配送过程，首先是由零部件供应商接收主机厂的采购订单，按订单配送零部件至主机厂进行卸货交接，主机厂仓库设有零部件卸货泊位，系统根据不同的订单类型安排送货车辆到相应的泊位卸货。

图1 排队系统模型

对于进厂车辆的调度系统（TDS，Truck Dispatching System），运输车辆作为顾客实体，而主机厂仓库的卸货泊位作为服务台实体，运输车辆是否遵守时间窗、运输车辆对应泊位是否空闲、泊位类型是否符合运输类型作为调度规则。

基于地理围栏的进厂车辆调度系统流程如图2，供应商接收主机厂订单，安排发货；计划员根据订单排程后，将运单任务发送给卡车司机；司机的手机APP接收运单任务，并驾车按路线提货。

在运输过程中，TDS系统监控车辆状态和订单信息，当车辆进入工厂方圆20公里内，系统预分配泊位，并推送给司机；当车辆进入工厂方圆5公里内，系统分配泊位，并将信息推送给司机，若没有空闲泊位，则系统告知司机在厂外等待，待有空闲泊位后系统立即自动将信息推送给司机。

车辆根据系统指令到达主机厂对应泊位；随后，司机将卸货准入证交给收货员；收货员扫描卸货准入证条码，并进行零件收货；完成收货作业后，收货员扫描卸货准入证条码，收货流程完成，车辆驶离泊位。

图2 进厂车辆调度系统流程

调度室安装LED屏，实时显示厂区内车辆排队和泊位状态，并进行语音叫号。每个卸货泊位也安装LED屏用于显示当前泊位状态。

3.系统架构

系统架构如图3。车辆调度系统（TDS）分为主系统和手机APP、可视化软件、LED屏控制软件3个子模块，主系统负责与上游订单发布系统和仓储管理系统（WMS）进行数据交互。

图3 系统架构图

4.系统功能

TDS系统功能按模块划分如下：

（1）主系统

基础信息：包括公司、仓库、运输路线、人员、仓库泊位、LED屏、运输类型、供应商时间窗信息等信息管理。

车辆调度监控：包括运单管理、车辆调度管理、地图监控管理、行驶轨迹查阅、预测信息管理、后台消息推送。

报表管理：包括泊位状态报表和车辆通过时长分析报表。

（2）手机APP

司机通过卡车调度APP进行车辆登记和获取泊位推荐信息。

功能模块包括：登陆与退出，任务管理，消息管理，语音播报，软件设置。

（3）LED屏控制

LED屏控制模块接收主系统的泊位状态，推送到LED屏幕显示内容。

（4）可视化监控

可视化监控模块从TDS系统获取仓库车辆、泊位状态信息，并生成可视化实时监控信息，实时语音播报。

三、软件开发

1.泊位分配逻辑

（1）处理手机APP请求逻辑

主系统接收手机APP的请求，并判断请求类型。这里有三种请求类型，类型1：预分配泊位；类型2：正式分配泊位；类型3：手工获取泊位。对于类型3，系统判断是否已预分配或正式分配过泊位，并进行泊位推送。如图4。

图4 处理手机APP请求逻辑

（2）泊位预分配逻辑

对于泊位预分配，系统首先计算车辆的预计到达时间，通过泊位的空闲情况计算出推荐泊位和预计卸货时间，推送至手机APP，显示“预计XXX时间可在XXX泊位卸货”。如图5。

（3）泊位正式分配逻辑

对于泊位正式分配逻辑，系统根据车辆是否符合时间窗以及泊位的空闲情况推送卸货泊位至手机APP，显示“请行驶至XXX泊位卸货”，系统泊位的推荐顺位为：准时、晚到、无时间窗、早到。如图6。

图5 泊位预分配逻辑

图6 泊位正式分配逻辑

2.开发平台

由于系统各模块分别运行于不同的硬件设备，开发平台如下：

相互间进行数据交换时，Coreldraw可以打开版本CS5及其以下任何版本的文件，文字不会变成乱码，图层不保留，所有要素合并到一个图层内，可以另存为AI文件；Illustrator 能打开Coreldraw版本10及其以下的CDR文件，图层完全保留，但文字极易出现乱码，无法存储为CDR文件。其他项对比见表4。

系统主模块：Java；手机APP：Java；LED控制模块：C#.NET；可视化监控：C#.NET平台开发。

系统各模块间、主系统与外部拉动系统和WMS间，均采用Web service进行实时数据传输。

3.手机APP模块

APP模块运行于Android 4.0以上版本的手机，具体开发技术如下：

开发工具：Android Studio

GPS定位：百度LBS（GPS+WIFI+GPRS定位返回坐标、位置名称）

语音播报：百度语音

条码扫描：ZXING

4.LED屏集成

LED屏控制模块的核心，是与主系统之间的数据交互和对屏上显示信息的及时刷新。经过设备选型，确定LED屏选用LED点阵式双色屏，控制卡型号为仰邦BX-5E1。

LED屏控制的数据交互方式，如图7。

LED控制软件与车辆调度系统对接：

①LED控制模块从车辆调度系统主系统获取泊位状态、车牌号码；

②LED控制模块将泊位状态信息转换为点位图下发至LED屏幕显示。

四、现场使用

TDS系统现已完成开发并正式投入使用，取得了良好的效果，达到了预期目的。

1.运输车辆司机操作

车辆卸货时，司机需将卸货准入证交与收货员，并由其扫描确认，卸货完成后，亦需扫描卸货准入证确认。

2.现场布局

在仓库设有门卫调度室，用于核对送货单据和计划并跟踪监控车辆卸货状态。在仓库内卸货道口为每个卸货泊位安装LED显示屏幕，系统根据供应商到货时间窗、泊位的空满情况以及泊位的类型自动将泊位推荐至运输车辆；泊位LED屏幕实时显示当前泊位状态。仓库布局示意图如图8。

图7 LED屏控制模块数据交互方式

3.现场监控

系统可视化监控模块提供仓库车辆泊位状态监控（如图9）、运单位置状态监控（如图10）、车辆行驶轨迹跟踪。

4.泊位LED屏

每个现场泊位安装LED显示屏，用于显示泊位当前的空满状态、车辆信息、推荐下一卸货泊位等信息。

泊位LED屏幕状态包括：

“空闲”，表示泊位无车辆占用，泊位空闲；

“**车辆即将驶入”，表示泊位已经分配，车辆正在驶入泊位；

图8 仓库现场布局图

“**车辆正在卸货”，表示泊位已经分配，车辆占用该泊位，车辆在进行卸货作业。

图9 现场泊位监控

图10 运单位置状态监控

五、总结

基于地理围栏的进厂车辆调度系统（TDS），对汽车零部件入厂物流的进厂车辆调度有着普遍的适用性和价值。通过系统调度，可以确保厂区内没有无效的车辆停留，确保泊位的合理分配。通过设置地理围栏，车辆在运输途中系统自动登记到货车辆并预约排队卸货，减少了厂内送货车辆排队等待时间，提高收货效率，同时节约了厂区面积。车辆调度系统实现了对运输车辆和送货零件的跟踪监控以及仓库车辆泊位状态的目视化监控，利于跟踪运作状态及时应对突发状况。车辆调度系统根据业务需求生成相关报表，有助于提高业务运作水平。