混凝土生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)

李新國

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東 臨沂 276000）

1 項(xiàng)目應(yīng)用的意義

“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”智慧 ERP 軟件系統(tǒng)以信息化、智能化驅(qū)動(dòng)混凝土企業(yè)創(chuàng)新管理，提升從業(yè)人員的崗位技能操作水平，釋放企業(yè)生產(chǎn)活力，能為企業(yè)建立科學(xué)合理的管控流程，幫助企業(yè)規(guī)范管理和運(yùn)營，逐步培養(yǎng)企業(yè)在市場、經(jīng)營中的核心能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理科學(xué)化，數(shù)據(jù)信息化，成本精細(xì)化，提升企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)控制能力，使決策者隨時(shí)隨地掌控企業(yè)運(yùn)營狀況。

一鍵啟動(dòng)式全自動(dòng)混凝土攪拌站硬件系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：（1）混凝土生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)無人操作，一鍵啟動(dòng)生產(chǎn)，后臺自動(dòng)上料，全自動(dòng)化生產(chǎn)，省去上料裝載機(jī)及人員，節(jié)省運(yùn)營成本。（2）后臺大容量物料儲(chǔ)備，自動(dòng)化分料上料。運(yùn)輸車將料卸入料斗后經(jīng)過滾筒篩篩除大料，通過皮帶機(jī)及行走皮帶將料輸送到各個(gè)料倉。（3）整個(gè)生產(chǎn)過程，由控制程序全程控制運(yùn)行，支持不同任務(wù)單、不同配合比連續(xù)生產(chǎn)和不間斷配料，縮短工作周期，提高工作效率。（4）自動(dòng)上料各個(gè)環(huán)節(jié)配合緊密，容易實(shí)現(xiàn)整體封裝；避免裝載機(jī)上料出現(xiàn)大量揚(yáng)塵，在各個(gè)落料點(diǎn)增加除塵器，降低環(huán)境污染，整個(gè)混凝土生產(chǎn)過程更加環(huán)保。

將“互聯(lián)網(wǎng)＋混凝土”智慧 ERP 軟件系統(tǒng)和一鍵啟動(dòng)式全自動(dòng)混凝土攪拌站硬件系統(tǒng)相結(jié)合，將實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化。

2 智能化和自動(dòng)化軟硬件系統(tǒng)原理

“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”智慧 ERP 軟件系統(tǒng)由天元商砼“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”綜合管理控制系統(tǒng)、天元商砼智慧混凝土生產(chǎn)管理系統(tǒng)、天元商砼生產(chǎn)控制系統(tǒng)、天元商砼互聯(lián)網(wǎng)辦公 APP 和天元商砼訂單 APP 組成，本項(xiàng)目圍繞這些系統(tǒng)的應(yīng)用開展研究。

2.1 天元商砼“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”綜合管理控制系統(tǒng)

天元商砼“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”綜合管理控制系統(tǒng)是一款集成度非常高的 ERP 子系統(tǒng)。該系統(tǒng)在上層劃分出訂單中心、集中調(diào)度、決策分析、智能工控等功能區(qū)供企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)查看公司運(yùn)行狀況并為決策提供分析參考。系統(tǒng)中間部分羅列出 18 個(gè)模塊，基本涉及公司各項(xiàng)工作業(yè)務(wù)，如合同審批、原材管理、設(shè)備管理、中心試驗(yàn)室等模塊是為單一相關(guān)業(yè)務(wù)部門開放使用，其他業(yè)務(wù)部門無權(quán)限進(jìn)入，而其他如業(yè)務(wù)審批、企業(yè)云盤、企業(yè)通訊錄等模塊是對所有部門開放使用，方便企業(yè)員工開展共性工作。另外，本系統(tǒng)還加設(shè)了企業(yè)公文、消息通知、短信平臺等通知類模塊，方便企業(yè)內(nèi)部信息實(shí)現(xiàn)快速傳達(dá)溝通。

信息溝通是決定企業(yè)運(yùn)行效率高低的關(guān)鍵因素。對于混凝土企業(yè)來講，很多員工需要外出辦公或常駐工地，且分站之間的人員交流較少，很多工作在開展過程中找不到對接人。系統(tǒng)中的企業(yè)通訊錄就能很好地解決這個(gè)難題。圖 1 為企業(yè)通訊錄模塊，左側(cè)列出了混凝土企業(yè)從總部到分公司各個(gè)單位，右側(cè)顯示了所選單位內(nèi)的人員信息，包括姓名、部位、職位、移動(dòng)電話，真正做到了查詢便捷、一目了然。我們在開發(fā)過程中了解到很多制造業(yè) ERP 中將個(gè)人郵箱加入到企業(yè)通訊錄，考慮到混凝土企業(yè)工作環(huán)境的變動(dòng)性和工作反饋的時(shí)效性，我們僅添加了員工移動(dòng)電話，方便第一時(shí)間溝通交流，實(shí)現(xiàn)工作的快速反應(yīng)。

圖1 企業(yè)通訊錄模塊

2.2 天元商砼智慧混凝土生產(chǎn)管理系統(tǒng)

公司為下設(shè)每個(gè)混凝土攪拌站開通這套系統(tǒng)，方便對攪拌站各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和管理。從圖 2 可以看出，系統(tǒng)分為基礎(chǔ)設(shè)置、數(shù)據(jù)審核、銷售管理、生產(chǎn)管理、原材管理、試驗(yàn)質(zhì)檢、輔材管理、車隊(duì)管理等 9 個(gè)功能模塊。中間顯示的是選中功能模塊提供的具體功能操作，如基礎(chǔ)設(shè)置內(nèi)建立了攪拌站管理，混凝土強(qiáng)度管理、地磅接口管理等 9 項(xiàng)操作管理。這些操作管理的設(shè)置均來源于日常生產(chǎn)管理工作中，與之前生產(chǎn)管理工作相比，應(yīng)用此系統(tǒng)后所有日常操作均集成化，只需在相應(yīng)功能模塊中操作即可完成工作，盡可能地降低了人員在站內(nèi)來回奔走的時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了攪拌站工作人員的工作效率和安全性。

圖2 天元商砼某分站智慧混凝土生產(chǎn)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)除了為具體攪拌站人員提供智能便利的生產(chǎn)管理服務(wù)外，還為公司總部提供信息數(shù)據(jù)，以便公司領(lǐng)導(dǎo)全局把控。在公司總部設(shè)置信息調(diào)度中心，該中心與各分站生產(chǎn)管理系統(tǒng)連接，可管理或共享獲得各分站信息數(shù)據(jù)（如生產(chǎn)任務(wù)訂單），合理調(diào)配各分站生產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)資源利用率最大化。

2.3 天元商砼生產(chǎn)控制系統(tǒng)

采用最新的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，對儲(chǔ)料、配料、投料、攪拌和卸料等生產(chǎn)全過程進(jìn)行規(guī)范地控制和管理，圖 3 為生產(chǎn)控制系統(tǒng)界面，該系統(tǒng)包含了混凝土生產(chǎn)過程中所用的各項(xiàng)原材料信息、原材計(jì)量信息、生產(chǎn)配合比信息、生產(chǎn)工藝信息、卸料出庫信息、訂單信息、運(yùn)輸車隊(duì)信息，極大地提高了混凝土攪拌站生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，保證了混凝土產(chǎn)品質(zhì)量。

圖3 天元商砼生產(chǎn)控制系統(tǒng)界面

2.4 手機(jī)客戶端 APP 系統(tǒng)

圖4 是商砼互聯(lián)網(wǎng)辦公 APP 界面，APP 內(nèi)功能模塊與商砼“互聯(lián)網(wǎng)+混凝土”綜合管理控制系統(tǒng)實(shí)行信息共享，我們可以看到從 APP 內(nèi)一樣能進(jìn)行原材管理、配比管理、生產(chǎn)訂單管理等工作，而且在手機(jī)上就能辦公，開拓了高效移動(dòng)辦公新模式。

圖4 天元商砼互聯(lián)網(wǎng)辦公 APP 界面

以某一分站原材管理為例，通過該 APP 員工可以結(jié)合工作需要查閱選定時(shí)間范圍內(nèi)的各種原材料的進(jìn)料數(shù)量和消耗數(shù)量。進(jìn)入“原材進(jìn)料統(tǒng)計(jì)分析”模塊按原材或按供應(yīng)商分類查看選定時(shí)間范圍內(nèi)原材料進(jìn)料情況，可用來分析判斷屬于大宗物料的原材料和供應(yīng)實(shí)力強(qiáng)大的供應(yīng)商；原材料消耗數(shù)量通過餅圖顯示，進(jìn)入“原材消耗統(tǒng)計(jì)分析”模塊按材料或按工程分類查看選定時(shí)間范圍內(nèi)原材料消耗情況，用來分析各項(xiàng)原材料的消耗誤差和大客戶，以便做好材料消耗的精細(xì)化管理和大客戶的服務(wù)支持工作。

天元商砼互聯(lián)網(wǎng) APP 還有一個(gè)專為客戶開發(fā)的商砼訂單 APP，如圖 5 所示，客戶使用天元商砼訂單 APP可以實(shí)時(shí)了解合同的執(zhí)行情況，并自由下單，下單后還可以了解訂單的生產(chǎn)、發(fā)車運(yùn)輸情況。這是國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)客戶通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)訂購混凝土的移動(dòng)應(yīng)用軟件，從此將傳統(tǒng)混凝土行業(yè)引領(lǐng)向電子商貿(mào)行業(yè)發(fā)展。

圖5 天元商砼訂單 APP 操作界面流程

2.5 一鍵啟動(dòng)式全自動(dòng)混凝土攪拌站硬件系統(tǒng)

一鍵啟動(dòng)式全自動(dòng)混凝土攪拌站硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過操作員選擇任務(wù)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)的全自動(dòng)，不需要裝載機(jī)人工上砂石料。該系統(tǒng)主要添加了物料自動(dòng)入庫系統(tǒng)和后臺自動(dòng)上料系統(tǒng)。

（1）物料自動(dòng)入庫系統(tǒng)

當(dāng)運(yùn)輸車輛將骨料卸載至卸料斗，卸料斗中的篩網(wǎng)對骨料進(jìn)行初步篩選，其中不符合要求的大骨料被篩網(wǎng)攔截。剩余的骨料在卸料斗打開氣動(dòng)插板閥的情況下進(jìn)入到皮帶機(jī)，并通過皮帶機(jī)被送入到滾篩筒進(jìn)行二次篩分，篩分合格后的大骨料經(jīng)過回轉(zhuǎn)皮帶送入破碎機(jī)，破碎合格后送回皮帶機(jī)。通過行走皮帶機(jī)將物料送入到物料儲(chǔ)存?zhèn)}。

（2）后臺自動(dòng)上料系統(tǒng)

后臺料場中配料斗裝有物料感應(yīng)傳感器，能夠感應(yīng)物料量的大小，控制物料分配；當(dāng)需要生產(chǎn)混凝土?xí)r，物料儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)的物料會(huì)經(jīng)過配料斗落入到傳送裝置中，料場中的料經(jīng)過配料斗落入皮帶，然后送入兩條過渡皮帶機(jī)。自動(dòng)上料時(shí)，會(huì)根據(jù)地倉物料卸料斗稱體內(nèi)的物料情況控制相應(yīng)門的轉(zhuǎn)換，在上料期間按“自動(dòng)停止”按鈕，則系統(tǒng)停止工作，當(dāng)該物料上料到高料位或者取消本次上料時(shí)，自動(dòng)終止本次上料，然后自動(dòng)進(jìn)入下一循環(huán)。

3 混凝土智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)過程

攪拌站是一個(gè)集原料運(yùn)輸與成品輸出的系統(tǒng)，為滿足生產(chǎn)的需求，還需要攪拌站對作業(yè)車輛進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配。增加一鍵啟動(dòng)輸入點(diǎn)，TGL 控制系統(tǒng)點(diǎn)擊“開始生產(chǎn)”，與 ERP 軟件無縫銜接，智能調(diào)度，可以設(shè)置每個(gè)任務(wù)發(fā)車的間隔時(shí)間，攪拌車剩料過磅與智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)剩、拌、票功能，給自動(dòng)生產(chǎn)登記提供生產(chǎn)信息，ERP 自動(dòng)調(diào)用刷卡排隊(duì)的車輛，然后通過 APP 或者信息發(fā)送給司機(jī)，在司機(jī)收到生產(chǎn)信息，確認(rèn)后一鍵啟動(dòng)生產(chǎn)，此時(shí)，在顯示模塊的 LED 顯示屏上顯示“正在生產(chǎn)”等信息，混凝土車到位位置設(shè)置三個(gè)限位，車后面一個(gè)，車的兩側(cè)各一個(gè)，后面的那個(gè)必須碰到，兩側(cè)的隨便碰到一個(gè)就標(biāo)示車到位，攏料斗可以卸料。TGL 實(shí)現(xiàn) LED 控制系統(tǒng)功能，將排車信息刷到LED 屏幕上，并將“正在生產(chǎn)”的車輛信息進(jìn)行語音播報(bào)。無排車任務(wù)的情況下，攪拌機(jī)自動(dòng)停止工作?？臻e時(shí)攪拌機(jī)、斜皮帶、平皮帶自動(dòng)停止。

攪拌站對送入的物料進(jìn)行攪拌，并在攪拌完成后發(fā)送信號至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對接收的信號進(jìn)行處理，并發(fā)送至車輛管理與調(diào)度系統(tǒng)，車輛管理與調(diào)度系統(tǒng)通過通訊模塊向車輛發(fā)送生產(chǎn)完成取料信息。

通過智慧 ERP 軟件系統(tǒng)和一鍵啟動(dòng)的硬件攪拌系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了混凝土生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化。全封閉的環(huán)保型一鍵啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)不僅大大降低了環(huán)境污染，而且大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。通過對混凝土企業(yè)運(yùn)行過程中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、分析，具有高效率、多功能、便捷式的突出優(yōu)勢，可解決混凝土行業(yè)難管理、效率低、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、重復(fù)工作量大、經(jīng)營成本高等問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是傳統(tǒng)混凝土企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑之一。