1 引言

《中國制造2025》中明確指出:“把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。依托優(yōu)勢企業(yè), 緊扣關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應鏈優(yōu)化, 建設重點領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車間”?？梢钥闯? “供應鏈優(yōu)化”是智能制造的核心內(nèi)容之一。汽車衡計量作為工廠生產(chǎn)原材料進廠的重要驗收環(huán)節(jié), 計量網(wǎng)絡化、自動化、智能化水平對銅冶煉企業(yè)智能化工廠建設起著重要的作用。無人值守磅房建設符合銅冶煉企業(yè)智能化工廠建設的要求。

一些供應商和客戶, 試圖在過磅過程中通過增加凈重、減少凈重或虛假開票來獲取非法利益, 既有司磅員內(nèi)部作弊、也有外來司機作弊、更有司機與司磅員串通作弊的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可能給工廠造成極大的經(jīng)濟損失, 少則幾十萬多則幾百萬。所以, 急需一套更加完善的稱重管理系統(tǒng), 不僅對稱重過程進行自動控制, 通過電腦自動采集數(shù)據(jù), 對磅單打印次數(shù)做限制, 增加防作弊措施防止人為干擾, 實現(xiàn)過磅過程無人值守自動稱重, 同時實時監(jiān)控磅房稱重情況, 并將數(shù)據(jù)、圖像、各種日志文件實時上傳至服務器進行集中管理, 保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性, 同時更便于管理層對各種數(shù)據(jù)信息的及時監(jiān)管。

2 銅冶煉企業(yè)計量現(xiàn)狀

(1) 磅房分散, 點多面廣, 計量作業(yè)人員比例高計量人員管理難度大。

(2) 磅房計量作業(yè)量大, 計量人員勞動強度大。

(3) 磅房自動化、信息化程度低, 效率低、易出錯。上下游信息流脫節(jié), 數(shù)據(jù)重復錄入, 計量作業(yè)時, 需計量人員手工錄入信息, 同時需人工確認計量憑證、目測確認實物、目測判斷計量狀態(tài)、在紙質(zhì)計量小票上記錄信息。計量操作人員錄入數(shù)據(jù)多, 操作繁瑣, 易導致差錯。

(4) 磅房計量過程, 人工監(jiān)控車輛效果不佳。計量結(jié)果受人為因素影響大, 且事后難以追溯。計量作業(yè)人員內(nèi)外勾結(jié)等計量作弊事件時有發(fā)生。

(5) 部分中間物料未實現(xiàn)計量, 通過估算重量, 不利于物料平衡管理。

3 汽車衡無人值守的建設內(nèi)容及目標

3.1 汽車衡無人值守建設內(nèi)容

建立計量控制中心:保留部分計量人員對各汽車衡進行遠程控制, 需要時對重要產(chǎn)品及中間物料的計量過程進行監(jiān)控。

實現(xiàn)汽車車輛一卡通管理:提送貨計量車輛, 進廠自助領(lǐng)卡, 出廠自助收卡, 實現(xiàn)車輛進廠信息化管理。

建設無人值守汽車衡:在實現(xiàn)車輛管理一卡通基礎上, 由司機自助刷卡, 銅金銀原料通過計量人員遠程控制計量, 其它進出廠物料系統(tǒng)自動完成計量, 中間物料實現(xiàn)全自動計量。

3.2 汽車衡無人值守建設目標

實現(xiàn)信息集成。實現(xiàn)計量信息與采購物流、銷售物流信息的集成, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡無紙化傳遞, 強化進出廠物流信息的監(jiān)控, 提高計量工作效率, 降低過磅人員勞動強度, 減少人工操作錯誤。

建立集中計量平臺。建立統(tǒng)一的無人值守計量信息系統(tǒng), 打造計量綜合管理平臺, 實現(xiàn)所有物資計量業(yè)務的標準化、電子化和集成化, 實現(xiàn)減員增效, 提高計量效率。

提高計量數(shù)據(jù)的可靠性。采用紅外光柵、車號自動識別、異常監(jiān)控等多種防作弊技術(shù)手段, 減少或杜絕人為因素對計量數(shù)據(jù)的影響, 提高計量數(shù)據(jù)的可靠性。

4 汽車衡無人值守的設計理念和原則

4.1 設計理念

采用目前先進的計算機、通訊及控制技術(shù), 結(jié)合用友公司無人值守磅房自動稱重工程經(jīng)驗及對本專業(yè)的新理念, 全面提高儲運自動化的控制和管理水平, 提高對市場的反應能力及工作效率, 降低運營成本。

4.2 設計原則

(1) 實用性:本系統(tǒng)保證系統(tǒng)軟硬件的有機配合, 滿足工廠作業(yè)車輛自動化管理的實際需要。

(2) 開放性:本系統(tǒng)的所有硬件和軟件均采用符合相關(guān)國家和國際標準的產(chǎn)品, 并能與調(diào)度中心現(xiàn)有設備無縫集成。

(3) 先進性:充分利用先進的、成熟可靠的信息控制通信技術(shù), 保證系統(tǒng)達到國內(nèi)先進水平。

(4) 可擴展性:系統(tǒng)采用標準的接口, 保證能夠隨著業(yè)務的發(fā)展和需求的變化靈活進行升級與擴充。

(5) 易維護性:本系統(tǒng)的維護盡量做到簡單易行, 充分考慮維護工作的需要, 盡量做到通用化、模塊化, 并提供充分的培訓、必要的備件, 減少維護工作量, 降低維護工作的強度和難度。

5 業(yè)務流程設計

5.1 汽車車輛一卡通管理進出廠業(yè)務流程

汽車車輛一卡通管理進出廠業(yè)務流程見圖1。

圖1 汽車車間進出廠流程   下載原圖

5.2 無人值守汽車衡業(yè)務流程

5.2.1 提送貨車輛計量流程

提送貨車輛計量流程見圖2。

圖2 提送貨車輛計量流程   下載原圖

流程說明:

(1) 司機開車上磅, 停車熄火, 至自助終端進行刷卡。

(2) 車檢器檢測地感上無車后, 道閘自動關(guān)閉。

(3) 刷卡后, 觸摸屏帶出計量相關(guān)信息, 司機對信息進行核對, 無誤后, 進行確認。

(4) 系統(tǒng)進行流程校驗:紅外卡位檢查、RFID車牌與系統(tǒng)車牌檢查、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢查等。當流程校驗有一項或多項未通過時, 計量監(jiān)控中心報警, 同時磅房現(xiàn)場分別進行提示和語單播報:流程校驗提示“該車號的流程應為xx, 請至該崗位進行處理”;紅外卡位檢查提示“車輛未停好, 請移動車輛再進行過磅”;RFID車牌檢查提示“電子車牌識別錯誤, 請等待監(jiān)控中心確認”;數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢查提示“汽車衡讀取未穩(wěn)定, 請重新進行確認”;皮重異常提示“該車歷史皮重xx.xx, 本次皮重xx.xx, 超出容差范圍, 請等待監(jiān)控中心確認”……。

(5) 檢查不通過時, 經(jīng)司機調(diào)整或監(jiān)控中心處理后, 重新確認計量。

(6) 檢查全部通過或計量中心確認后, 系統(tǒng)自動保存計量數(shù)據(jù), 同時完成照片抓拍, 并進行語音提示:“計量完成, 重量xx.xx噸, 請下磅”。二次計量自動打印計量單。

(7) 道閘自動抬起, 司機開車下磅。

(8) 系統(tǒng)進入下一車稱重流程。

5.2.2 中間物料倒運車輛計量流程

中間物料倒運車輛計量流程見圖3。

圖3 中間物料倒運車輛計量流程   下載原圖

流程說明:

(1) 司機開車上磅, 停至秤中央。

(2) 司機進行刷卡 (不下車計量) 。

(3) 車檢器檢測地感上無車后, 道閘自動關(guān)閉。

(4) 系統(tǒng)進行流程校驗:紅外卡位檢查、RFID車牌與系統(tǒng)車牌檢查、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢查等。當流程校驗有一項或多項未通過時, 計量監(jiān)控中心報警, 同時磅房現(xiàn)場分別進行提示和語單播報:流程校驗提示“該車號的流程應為xx, 請至該崗位進行處理”;紅外卡位檢查提示“車輛未停好, 請移動車輛再進行過磅”;RFID車牌檢查提示“電子車牌識別錯誤, 請等待監(jiān)控中心確認”;數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢查提示“汽車衡讀取未穩(wěn)定, 請重新進行確認”;皮重異常提示“該車歷史皮重xx.xx, 本次皮重xx.xx, 超出容差范圍, 請等待監(jiān)控中心確認”……。

(5) 檢查不通過時, 經(jīng)司機調(diào)整或監(jiān)控中心處理后, 重新確認計量。

(6) 檢查全部通過或計量中心確認后, 系統(tǒng)自動保存計量數(shù)據(jù), 同時完成照片抓拍, 并進行語音及LED屏提示:“計量完成, 重量xx.xx噸, 請下磅”。二次計量自動打印計量單。

(7) 道閘自動抬起, 司機開車下磅。

(8) 系統(tǒng)進入下一車稱重流程。

6 汽車衡無人值守主要功能

6.1 車輛一卡通管理

自助領(lǐng)卡 (IC卡) 。

自動排隊。

自助收卡 (IC卡) 。

RFID收發(fā)管理。

內(nèi)部倒運車輛注冊管理。

6.2 遠程監(jiān)控管理

司磅作業(yè)指令的調(diào)度分配。

對作業(yè)終端的任務指派。

可對特定物料進行遠程操作計量 (原料必須由中心人員監(jiān)控確認后, 才能完成計量) 。

計量作業(yè)全過程信息的監(jiān)控。

各磅房現(xiàn)場圖像的遠程監(jiān)控。

各磅房現(xiàn)場設備狀態(tài)的遠程監(jiān)控。

各磅房現(xiàn)場室外照明遠程控制。

現(xiàn)場自助計量不具備條件時遠程協(xié)助, 計量中心監(jiān)控人員可以連接到對應的磅房進行遠程人工司磅作業(yè)。

視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)控、紅外監(jiān)控的異常的報警及處理。

語音對講。

6.3 自動讀數(shù)

支持各種流行汽車衡計量衡器。

實現(xiàn)特定物料 (原料) 半自動計量, 即計量中心確認計量。

皮重計量自動讀數(shù)。

實現(xiàn)特定物料免皮計量 (如硫酸、尾礦、渣精礦、部分中間物料) 。

實現(xiàn)記錄平板車上的斗數(shù) (堿式碳酸銅) 。

實現(xiàn)超載手動撤銷 (外銷物料、尾礦) 。

毛重計量自動讀數(shù)。

自動計算凈重。

自動根據(jù)規(guī)則扣減雜物量。

自動記錄計量時間。

自動帶入預告信息。

汽車衡一車多物料循環(huán)計量 (銅材公司物料、鋼材) 。

銅材公司借液氧車拉液氧:空車過磅A (銅冶煉企業(yè)) →重車過磅B (銅材) →空車過磅B (銅材) →重車過磅A (銅冶煉企業(yè)) 。

6.4 視頻監(jiān)控

過磅操作室視頻監(jiān)控錄像。

磅房現(xiàn)場多角度視頻監(jiān)控錄像。

遠程過磅現(xiàn)場多角度視頻監(jiān)控。

單筆業(yè)務視頻監(jiān)控錄像分段。

多角度過磅照片拍攝。

6.5 數(shù)據(jù)監(jiān)控

皮重自動監(jiān)控, 主要以歷史皮重分析為主。

毛重自動監(jiān)控。

重復過皮監(jiān)控。

重復過毛監(jiān)控。

逃避過毛監(jiān)控。

檢斤單打印嚴格控制。

檢斤單打印記錄監(jiān)控。

計量數(shù)據(jù)修改記錄監(jiān)控。

6.6 紅外監(jiān)控

杜絕車輛不完全上磅。

解決兩車同時上磅。

智能判斷汽車是否上衡, 并給司機停車信號。

6.7 刷卡 (含RFID標簽) 管理

防止大車小車互換車牌。

防止串通更換貨物舞弊。

自動識別并核實車輛身份。

6.8 語音提示管理

磅房現(xiàn)場與指揮中心對講。

自動播報車輛信息。

自動播報車輛稱重信息。

流程校驗異常提醒。

紅外卡位檢查異常提醒。

RFID車牌檢查異常提醒。

數(shù)據(jù)穩(wěn)定性檢查異常提醒。

皮重異常提醒。

……

6.9 LED顯示管理 (中間物料磅房)

將車號、重量等信息顯示在LED屏幕上。

支持自定義的信息發(fā)布功能。

6.1 0 信號控制管理

通過智能道閘控制車輛過磅秩序。

通過紅綠燈信號控制車輛過磅秩序。

6.1 1 特別處理

授權(quán)條件下的特殊修改。

補票。

掛單。

6.1 2 數(shù)據(jù)審核管理

計量數(shù)據(jù)手動扣雜管理。

計量數(shù)據(jù)審批流。

計量報告單打印 (任意時間段明細) 。

計量日報、快報、月報、年報生成。

6.1 3 實時查詢

計量單查詢。

日報查詢。

月報查詢。

計量單關(guān)聯(lián)照片、視頻查詢。

7 汽車衡無人值守主要硬件

汽車衡無人值守主要硬件見表1。

表1 汽車衡無人值守主要硬件     下載原表

8 汽車衡外圍硬件集成及安裝

汽車衡外圍硬件集成及安裝見圖4。

9 計量監(jiān)控中心建設

9.1 計量監(jiān)控中心總體布局

計量監(jiān)控中心總體布局見圖5。

圖5 計量監(jiān)控中心總體布局   下載原圖

圖4 汽車衡外圍硬件安裝圖   下載原圖

9.2 計量監(jiān)控中心施工安裝要求

9.2.1 操作控制臺安裝要求

(1) 操作控制電腦的位置應在拼接屏幕的正對面, 要求操作員可以方便直觀地看到拼接屏的操作。如果有專門隔斷的操作控制室, 則操作控制室與大屏顯示室之應有透明玻璃, 方便操作員的觀看。

(2) 控制電腦應盡可能位于拼接屏的正對面方向, 并與拼接屏有合適的距離, 以便于調(diào)試、色彩調(diào)整等操作。

9.2.2 大屏安裝要求

(1) 承重要求:長期承重350kg/m2。

(2) 確保安裝結(jié)實, 承重力強;支架要現(xiàn)場考慮承重并做加固處理。

9.2.3 光線要求

(1) 燈光照明建議采用內(nèi)藏筒燈, 燈光不宜直接對準屏幕方向, 距離屏幕保持3m以外, 以免影響投射效果。

(2) 因計量控制中心窗戶較大, 應避免日照光線直射, 用窗簾遮光, 窗簾應采用深色。

9.2.4 走線及線槽要求

(1) 弱電線纜 (VGA、視頻、串口線等) 應與強電線纜隔開走線, 避免信號干擾。如果是用走線槽, 則不能共用一個走線槽, 應分不同的走線槽分開走線。

(2) 從信號源 (計算機VGA信號、視頻信號) 和控制電腦到矩陣之間要有走線槽, 走線距離盡量短。

9.2.5 空調(diào)要求

(1) 拼接屏背后的維修通道內(nèi)要有良好的溫度控制和散熱措施。如果是中央空調(diào)應有空調(diào)進、出風口, 如果沒有中央空調(diào), 應加設專門的空調(diào), 空調(diào)功率大小視大屏規(guī)模而定。

(2) 位于液晶拼接顯示屏室內(nèi)的空調(diào) (中央空調(diào)或柜式空闊) , 其出風口位置離拼接屏0.4m左右較好, 并且, 出風口的風絕對不能對著液晶拼接顯示墻直吹, 要朝遠離液晶拼接顯示墻的方向吹, 以避免冷熱不均勻而損壞。

(3) 放在液晶拼接顯示屏前面的空調(diào)機 (柜式機) 要朝遠離屏幕的方向吹, 不能垂直對著屏幕吹, 以免屏幕結(jié)露。

(4) 液晶拼接屏前面 (吊頂天花上) 的空調(diào)出風口, 距離屏幕不少于1m。

9.2.6 供電電源

(1) 考慮到系統(tǒng)可能會遇到特殊情況從而發(fā)生斷點再通電的電流沖擊, 拼接單元本身具備電源保護設計, 保證了設備的正常安全的運行。

(2) 系統(tǒng)的電源為AC 220V±5%;用有保護接地線的三眼插座;插座數(shù)與拼接單元數(shù)量有關(guān)。

(3) 拼接系統(tǒng)和矩陣、處理器等外接設備及控制PC等要求同相供電和獨立供電。

(4) 電源電壓要穩(wěn)定、可靠, 特別要防止斷電后立即加電, 因此, 原則上要求拼接系統(tǒng)的電源必須經(jīng)過相應功率UPS供電。

(5) 系統(tǒng)設備要有良好的接地, 接地電阻<5Ω, 保證遇到雷擊等特殊狀況時設備不損壞。

9.2.7 系統(tǒng)環(huán)境

(1) 拼接系統(tǒng)的背面是維修通道, 維修通道寬度一般不小于0.60m。

(2) 要求有較好的溫度和濕度控制。

1 0 汽車衡無人值守防作弊

1 0.1 紅外光柵防作弊

在磅體兩端和兩側(cè)各安裝一對紅外對射儀, 紅外線設備通過信號線連接到PLC。當光束被阻擋時, 紅外對射儀將信號發(fā)送到PLC, 地磅稱重軟件從PLC提取信號, 當檢測到報警信號后, 系統(tǒng)禁止稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存, 稱重流程終止, 計量監(jiān)控中心收到報警。見表2。

表2 紅外光柵防作弊     下載原表

1 0.2 視頻監(jiān)控防作弊

采用視頻監(jiān)控、圖像抓拍、攝影和車號識別達到防作弊目的, 每臺汽車衡安裝6個攝像頭 (含自助終端自帶1個攝像頭) 。在秤的前后兩端各安裝1個帶車號識別的監(jiān)控攝像頭, 用來識別車牌、抓拍車牌號圖像、過程攝像;在磅房頂部安裝2個監(jiān)控攝像頭, 用來抓拍車輛車廂;在自助終端上方安裝1個監(jiān)控攝像頭, 監(jiān)控自助終端狀況和司機行為;自助終端自帶1個攝像頭, 監(jiān)控司機行為。視頻錄像集中存放數(shù)據(jù)中心, 視頻錄像集中存儲中心, 視頻保存3個月視頻以上的空間。照片同計量數(shù)據(jù)長期保存

1 0.3 RFID防揭電子標簽防作弊

為了加強管理, 更進一步堵住管理中的漏洞, 引入成熟的RFID射頻技術(shù)。運輸車輛玻璃上粘貼一張防揭式RFID卡 (圖6) , 在秤的前后兩端正上方各安裝1個RFID射頻讀寫器, 用來識別車輛相關(guān)信息, 這樣既可杜絕車輛入場后套牌、更換牌照等作弊行為, 也可以提高整個系統(tǒng)的自動化程度, 確保了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性, 人為的作弊機率大大降低。

圖6 RFID防揭電子標簽粘貼位置圖   下載原圖

1 1 汽車衡無人值守施工組織設計

1 1.1 施工組織方案的簡要說明

汽車衡無人值守項目以信號專業(yè)為主體專業(yè), 電力、工務等相關(guān)專業(yè)為配套專業(yè)。施工時盡量減少對行車的干擾, 在不影響計量業(yè)務的情況下施工。

為保證行車和施工安全, 施工單位必須與運營單位認真協(xié)調(diào), 密切配合。必須嚴格按照施工規(guī)范施工, 并設置必要的防護。

1 1.2 控制工程采取的主要施工方法和措施

為了降低施工過程中對現(xiàn)場作業(yè)造成影響, 前期施工根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況分步進行室外新設備的安裝。網(wǎng)絡對接前應做好充分的準備工作。

1 2 汽車衡無人值守預期效益

無人值守磅房的實施, 將促進工廠計量水平質(zhì)的飛躍。有利于實現(xiàn)計量業(yè)務數(shù)據(jù)的規(guī)范化、標準化、電子化和集成化。無人值守磅房顛覆了傳統(tǒng)的計量方式, 大大提升了勞動效率, 顯著提高了物資計量水平, 有效地杜絕了各種計量作弊行為, 將為工廠帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

(1) 自助計量, 杜絕人為因素對計量的影響。司機在前端利用IC物流卡進行自助計量, 切斷了司磅員和司機之間的聯(lián)系, 避免了“人情磅”等現(xiàn)象的發(fā)生, 運用技術(shù)手段杜絕了人為因素對計量的影響。

(2) 紅外限位, 提高計量可靠性。汽車衡秤體兩端安裝紅外限位裝置, 限定了稱重位置, 避免了車輛不完全上磅, 壓磅邊過磅的現(xiàn)象, 有效地防止了作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

(3) 車號自動識別, 確保計量與實際一致。利用圖像識別技術(shù) (汽車衡) 實現(xiàn)車號的自動識別。此技術(shù)的應用, 確保實際車號與計量信息車號一致, 避免了人為原因造成的失誤以及換車等作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

(4) 多方位的視頻監(jiān)控, 強化對計量過程的監(jiān)管。計量監(jiān)控中心能夠同時視頻監(jiān)控每臺秤的車輛車牌、車廂內(nèi)部和停放位置等信息, 并進行實時錄像和過衡狀態(tài)拍照。多方位的視頻監(jiān)控使得遠程司磅和管理人員如臨其境, 強化對計量過程的監(jiān)管。

(5) 智能道閘應用, 加強車輛上下衡的規(guī)范化管理。智能擋車和自動道閘功能實現(xiàn)程序流程自動控制道閘起落指示, 提示車輛通行狀態(tài), 能夠加強車輛上下衡的規(guī)范化管理。

(6) IC卡技術(shù)應用, 實現(xiàn)閉環(huán)管理。IC卡貫穿于整個業(yè)務過程, 將所有業(yè)務點連接成一條完整業(yè)務線并將重要信息存儲在卡片中。實現(xiàn)了計量系統(tǒng)與物流、生產(chǎn)等系統(tǒng)無縫銜接, 實現(xiàn)閉環(huán)管理, 規(guī)范了計量流程, 降低了出錯率。

(7) 設備遠程重啟與控制, 提高勞動效率。針對計量現(xiàn)場分散、相距較遠的情況, 設計燈光遠程開關(guān)功能, 設計計量現(xiàn)場稱重計算機的遠程重啟功能, 有效地縮短了檢修人員處理事故的時間, 將有利于提高勞動效率。