物联网技术在铁路货车检修物料配送系统中的应用研究

吴夏川

摘要：本文首先对物联网和物料配送进行了简要介绍，然后对比传统的货车检修物料供应方式分析了实行物料配送的优势，总结物料配送的特点以及物联网在物料配送中的应用和关键技术。最后对货车检修物料配送实现方式进行了探讨，给出了配送系统的逻辑框架。

关键词：物联网;物料配送;铁路货车检修

0  引言

物流作为企业的“第三利润源泉”对企业降低生产成本提高经济效益有着重要作用。在企业生产中，合理规划的生产物流，及时高效的物料配送，能有效提高生产效率和质量。在铁路货车车辆检修更是如此，由于车辆检修设备设施固定，而铁路货车车型多样且检修要求不一，这就需要一条生产线能满足不同类型车型的检修需求。检修车型的多样化决定了物料供应的复杂性，生产线状态的不断切换，严格的物料需求时限，加之有限的线边库存，需要频繁、准确的配送来补充消耗的大量物料，才能保证检修作业流畅进行。将物联网技术运用于物料配送中，凭借广泛的信息采集能力对生产进行可视化管理，准确掌握物料配送时机，使得物料供应更加精准和高效。

1  物联网及其架构相关概念

物联网（Internet of Things）核心和基础是互联的网络，是按照约定的协议，用通信网络把任何物品连接起来进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网通常分为感知层、网络层、应用层。感知层位于物联网的最底层，主要通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，采集各种需要的信息。网络层通过网络通信技术连接信息传感设备、服务器、应用端，实现人、机、物的互联互通。应用层负责处理感知层采集的海量信息，为用户提供丰富的应用。

2  铁路货车检修物料配送

物料配送主要指将货车检修所需物料从物料仓库经过集货、分拣、运输等流程转运到生产地点。物料配送中的物料指的是与生产相关的所有物品，如原材料、零部件、在制品、半成品、成品等。配送是“配”与“送”的结合，即除了运输外，还包括分货、拣货、组配等内容。物料配送根据生产线物料需求，综合考虑物料种类、数量和时间限制等要求，按时将物料送至指定岗位。

在传统物料供给方式中检修材料堆放在生产线旁边的料架上由工作者自行拿取。此种供给方式存在诸多弊端，一是作业环境杂乱，材料配件容易错装漏装。二是配件自行领取容易造成浪费。三是库存缺乏系统的管理容易造成零部件积压或缺货问题。实行物料配送后可克服以上缺点。以实际生产所需按辆份配料，成套领取配件、材料，大大减少人为原因造成的材料浪费。物料保障与现场作业分离，所需物料按时送达，生产废料及时回收，减少作业区域占用空间和时间，使用作业环境更加整洁有序。通过物料配送减少物资领取、交接等作业的次数，并借助信息系统、条码管理等信息化管理手段，实现物资管理智能化，信息集成化，提升物资管理水平和工作效率。

3  货车检修物料配送流程

我国铁路实行的车辆检修制度是计划预防修理制度，货车段修以整车维修为主，配件修配为辅。在材料使用方面，货车大部分配件实行寿命管理，配件更换具有一定的周期性，又因车型车况不同配件需求也不同，有的需全换，有的只换部分，材料需求数量和品类差异大无明显规律可循。在作业组织方面，段修流程较长，但作业地点相对集中，不同工种作业方式差异大且用料方式不统一，由于这些原因货车检修生产线物料配送呈现出以下特点：

3.1 多频次、小批量

由于货车段修流程以单辆车为单位分批循环检修，不同车型的车辆所需配件不一样，加之线边工位库存空间有限，这就要求生产所需物料需要根据车型频繁的分批送达。

3.2 时限性

物料配送主要服务于生产线工位物料需求，每辆车占用生产线上时间有限，其所需物料也是有严格时限要求，因此及时准确的物料配送是提高生产效率的前提。

3.3 准确性

不同工位、车辆所需物料不尽相同，且工位所需物料标准严格，所以需准确配送所需物料，才能保障生产顺利进行。

基于以上因素可按照配件使用频率和装配要求将配件分为必换件、补充件和临时用料进行配送，物料配送流程如图1所示。

①必换件，指由技术规章明确的在一次检修中必须跟换的配件，是车辆所需配件的最大公约数，满足共性需要。该类配件实行辆份配送，使用专用配件箱分拣，成套打包装箱，根据工位、作业开始时间等信息，按时按点配送。

②临时用料，指需求状况未确定的配件，是车辆预检修确认需跟换的配件和检修过程中通过检查、检测发现因状态不良、损坏、丢失等原因需要的配件。此类用料通过动态供给满足个性化需要。临时用料由作业者在配送系统内填写请料申请，说明配件名称、规格型号、台位（岗位）信息、用料时间，配送人员按单配送到岗位。

③补充件，指标准件、互换件和消耗品，如有公差、配合要求，需根据尺寸选配的配件（如钩腔三小件）及通用材料（如电焊条等）。对补充件的配送设置固定配送点，配送点设置最低、最高储备量和领取定量标准，使用者在就近配送点登记领取所需配件、材料，完工后未使用完的配件歸还原位。

4  配送系统关键技术

4.1 修车进度跟踪

采用无线射频识别（RFID）技术、条形码技术结合无线传感网络将感知层恰当的部署在作业现场，及时采集现场信息实现对车辆组装进度的监控。在各检修工序末端安装监控装置，配件通过时自动采集上传信息，实现对修车进度信息实时反馈，确定物料配送时机，通过对修车进度的分析和监控，实现修车进度可视化，针对计划与执行不匹配的情况，管理者能够迅速采取措施进行调整。

4.2 配送点物料监控

配送点的补充件由使用者自行领取，物料种类和数量需求量差异大，通过条形码和基于人机交互界面的手持系统扫描采集物料领取的品类和数量，实现配送点库存的数量、工位的零部件消耗速度、物料领用情况的监控。通过对获取的生产现场数据分析计算出各个工位所需物料的种类、数量和时限，配送人员能够及时了解现场需求信息，及时增补配件。材料管理员也可根据需求合理制定物料采购计划，这样既避免了生产线因物料短缺而造成的停线，也大大减少了物料库存。

4.3 装配防错技术

配件错装漏装是铁路货车检修中较常见的一种质量问题，装配防错技术在提升产品质量水平中有着举足轻重的作用。装配防错通过在工位上检测关键物料与产品型号是否匹配。确保为当前车型提供的配件准确无误，物料配送系统根据日检修计划和车辆预检故障自动生成物料清单，每个品类的配件拥有唯一的编号和条形码，配送人员根据清单扫描条形码分拣物料，防止配件错配。工人根据配置清单进行装配作业，配件按辆份制配送，组装作业完毕后配件全部用完不剩，从而避免在装配过程中由于人为失誤造成的错装、漏装等情况。

5  系统框架结构

基于层次模型的思想，分为五层逻辑架构：分别为感知层、网络层、数据层、数据处理层、显示层。

感知层：感知层主要是监控生产进度，采集物料信息和用料需求，利用移动终端人机交互界面、传感器、RFID芯片、条形码等对生成过程的关键信息和状态进行采集、感知、识别，为物料配送提供及时准确的信息。

网络层：网络层主要提供实时可靠的数据传输通道，将采集到的数据准确的传输到配送系统。主要通过无线局域网将传感器、手持机、服务器、固定终端连接起来，实现数据传输与交互。

数据层：数据层集中储存了物料配送相关的所有数据，包括感知层收集数据、物料库存数据、用料需求、生产计划、用料清单、人员信息、配件信息等。

功能层：功能层主要用于实现各项功能，根据功能要求对数据层数据进行逻辑处理，给出相应的结果。功能模块如仓储管理、工艺管理、配送管理、旧料回收、综合分析、信息维护等。

显示层：物料配送系统与用户的交互界面，接受用户的各项指令并反馈结果。将数据处理层结果以图表、文字等形式向用户显示。

6  结束语

物联网技术在制造行业有着广泛的应用，将物联网技术运用到货车检修物料配送系统中实现对车间生产信息智能感知与监控，为物料配送优化决策提供支撑，以实现在准确的时间、准确的工位得到准确数量物料的准时化配送。准时、高效的物料配送不仅能提升生产效率，而且能提高资源利用率，有助于降低生产成本，提高企业市场竞争力。建立准确、高效的物料配送系统对企业有着十分重要的意义，物联网在此将发挥重要作用。

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