预拌混凝土车辆实时调度系统之研究

预拌混凝土车辆实时调度系统之研究庄子骏中华大学科技管理研究所博士候选人[e-mail]邓淑贞中华大学国际贸易学系讲师[e-mail]摘要预拌混凝占台湾地区总运量11%，其承载之预拌混凝土车辆(以下简称预拌车)问题不容忽视。由于目前作业仍依据人工调度派遣，使得整体作业效率较差，延伸许多问题，因此，本研究主要建立「预拌混凝土车辆实时调度系统」，经本研究探讨预拌车调度派遣问题发现，其主因为预拌车实时动态信息不足，无法提供有效信息，导致预拌车无法连续提供工地预拌混凝土导致施工中断。因此，本研究尝试将智能型运输系统技术导入预拌车，安装车上单元与自动卸料侦测器，透过定位与侦测器，使预拌车动态实时信息与作业作业状态信息透明化，供调度员有效掌握车辆信息，提升作业效率。经本研究测试后发现能够增加调度人员对车辆的掌握，提升车辆作业效率及调度能力，可提升预拌厂绩效。关键词：预拌混凝土(ReadyMixedconcrete)、预拌混凝土车辆(ReadyMixedconcreteTruck)、智能型运输系统(IntelligentTransportationSystems)、车辆自动定位技术(AutomaticVehicleLocation)。一、前言随着国际景气复苏，带动我国景气好转，使得国内房市景气升温，建案推案量屡屡创新高，也带动国内预拌混凝土销售量。预拌混凝土(ReadyMixedConcrete,RMC)是现代建筑及营造业中不可或缺的重要建筑原料，预拌混凝土是由预拌混凝土厂(简称：预拌厂)制造及运送，预拌混凝土非固定制式的产品，预拌厂必须依不同建筑工地需求的强度、磅数与数量客制化制造。预拌厂将水泥、粗细骨材及水系比例混合而成，拌和后由预拌车运送至工地浇置，始完成预拌混凝土交货作业。预拌车为预拌混凝土唯一的运输工具，预拌车于卡车之车架上装设拌和鼓及其相关回转、倾倒机构而成，预拌车仅能运输预拌混凝土，为单一产品运具，为专用车，无法移作他用，一般预拌业者拥有之预拌车数量有限，因此，在有限资源下如何有交调度及运用预拌车值得探讨的问题。预拌车是预拌混凝土制程中最末端活动亦是关键作业，用以维持运输过程中预拌混凝土质量，因此，预拌车调度将影响预拌厂生产速度及产量，直接影响到预拌厂的接单量与获利，因此，预拌车调度作业为制程中重要的关键因素。依据交通部统计处94年汽车货运调查结果摘要分析指出，国内汽车货运十大商品运量排名中，预拌混凝土运量排名第二位，年承载量为9,737万公吨，占总运量比重11%，仅次货柜，显示预拌混凝土车辆运输作业占台湾地区整体运输比例极高。早期建筑及营造业，混凝土是在工地现场，依据工地需求凭借人员经验拌和而成，其质量不易控制且产量少速度慢，无法满足工地建筑需求。因此，美国于20世纪初发展预拌混凝土，由预拌厂依据工地需求在厂区内预先拌和，在由预拌混凝土车运送至工地浇置完成，利用预拌混凝土车于运送途中持续拌和，维持混凝土质量，但预拌混凝土在拌和后，由于水泥的水化作用，因此预拌混凝土有一定的时效性必须于90分钟内完成浇置，否则将失去效用。因此，预拌混凝土产业特性可归纳如下：[1及本研究整理](一)实时生产，无库存品：预拌混凝土是依据各工地需求之配比不同采取接单生产方式，因受到水泥水化作用，无法事先安排生产及储存，必须依据工地施工时间需求实时生产与运送，属于JIT(JustInTime)生产方式。因预拌混凝土拌和后必须于90分钟内使用完毕特性，因此无库存品问题。一般工地会依施工需求，先向预拌厂下订单，但工地施工受到天候、施工进度及设备等影响，实际交货时间往往在开始施工前几小时才能确定，因此，预拌厂必须具有弹性与快速响应的生产及运送机制，以满足工地不同的需求。(二)服务区域受限制：由于水泥的水化作用，预拌混凝土必须在90分钟内浇置完毕的特性，因此，预拌厂只在预拌车90分钟内可到达的区域提供服务，超过则会影响质量，因此，预拌厂服务区域受到限制。(三)为中间产品：预拌混凝土为一种暂时性制品，非最终硬固混凝土，因此，预拌混凝土为中间产品，且不得暂存。(四)单趟次单工地配送服务：预拌厂必须依据工地需求之配比及数量进行生产及配送，不同工地之需求均不同，因此，预拌车单一趟次只能配送单一工地，除非有工地之配比相同，否则无法共配。(五)调度派送尖峰时间：预拌业生产及配送均配合建筑及营造业之工地施工时间，预拌业尖峰时间为上午9:30~11:30、下午2:30~5:30，造成预拌厂于短时间内配送大量的混凝土至不同工地。在尖峰时间内除预先排定的订单外，亦会有临时性需求，将影响原有出货作业，造成无法接受临时性订单，造成订单损失。(六)天候影响：预拌混凝土在浇置时若遇下雨等天候因素将无法如期进行，因此，若当天天候不佳，预拌厂将无法作业，机具及车辆将闲置。(七)成本与收益：预拌业是以预拌混凝土销售为主要收益来源，因此，出货量愈大，收益相对增加。预拌混凝土主要成本来自原料，直接原料占82%，包含砂、石、水泥及混合剂等，运输、人工与制造费用占18%。由上述预拌业特性显示，预拌混凝土生产视工地作业决定，除工地影响外，亦受到机具与天气影响，使得预拌厂难依照排定行程出货，造成车辆闲置，或遇订单量大时，车辆无法承运，造成订单损失。若车辆调度不佳，未能依照排定行程出货，就容易发生断料而影响施工进行及工程质量问题。预拌车排班调度良莠是预拌厂关键因素。由预拌业属于传统产业，目前作业模式包括从订单、生产至调度运输仍依赖人工经验及主观意见进行，且在预拌车信息不透明的情况下，更无法有效进行车辆排班调度作业，因此，如何使预拌车信息透明化，为可深入探讨的研究重要课题。预拌车调度及派遣最理想的状况是达到工地施工浇置连续不中断，不需等待预拌车的到来；预拌厂能在一个连续供应的状态下配送，厂内若有闲置预拌车，即连续派送出厂，以维持预拌厂最大产能。为达到上述目的，必须建立一套预拌车调度派遣模式，但在预拌车信息缺乏情况下，并无法有效建立一套符合实际运作的预拌车调度派遣模式。因此，本研究将优先研究如何预拌车信息透明化，并针对预拌车实际运作问题进行探讨，之后分析导入依据智能型运输系统技术预拌车可行性，最后提出改善预拌车配送流程，以作为后续预拌车调度派遣模式建构之依据。二、预拌厂车辆调度问题目前国内外已有数篇文献在探讨预拌车调度与派遣模式进行研究，仍而预拌车属于实时调度问题，目前研究之文献较少，并未完整将预拌车动态实时数据纳入模式中。预拌车调度及派遣最理想的状况是达到工地施工浇置连续不中断，不需等待预拌车的到来；预拌厂能在一个连续供应的状态下配送，厂内若有闲置预拌车，即连续派送出厂，以维持预拌厂最大产能。预拌厂调度目前仍依赖人工调度作业，而预拌厂作业流如图1所示，预拌厂接受订单分成预约订单及临时订单两类，预约订单一般于出货前即完成订单签约，订单接单后由调度室于前一天排定隔天出货表，作为人员及运输车辆调派依据；临时订单即工地临时性需求下单，由于临时性订单未排入出货表，下单时必须依据当时出货及车辆状况视情况接单。一般临时性订单会影响当天已排之出货表，业者若接单，调度室则必须重新安排出货表。虽已排定出货表，但出货时间仍必须等待通知后始可出货，在此之前是无法排订拌合机及预拌车。由于预拌混凝土产业具施工时间尖峰性，同一时间施工之工地多，造成短时间内配送大量的混凝土至不同工地，若调度员经验不佳、工地施工延宕、交通阻塞等等因素，会造成预拌厂车辆调度不易或无车可用情况，造成工地待料而中断施工，造成工程质量影响。因此，一般工地为避免此情况，会要求调度室派遣较多的预拌车至工地停等，以避免施工中断，但这样要求造成预拌厂调度不易，亦会始得过多的预拌车停等造成交通问题。因此，预拌业者与建筑业者经常因预拌车延宕产生问题。工地需求之预拌混凝土规格与数量皆不同，当同一工地需求量超过六立方米时，则必需使用二趟次以上的运输，工地开始浇置前通知预拌厂出货，当第一次出车后，现行作业依赖人工经验判断工地距离、浇置速度，调整出货间隔时间，安排后续车辆出车。一般预拌厂仅配置一位调度人员，调度人员必须同时控管多个工地，因缺乏车辆实时信息，完全凭借经验调度与派遣车辆，易造成车辆调度出现问题。预拌混凝土拌和后，即由预拌车运送至工地浇置，期间若是无法掌握预拌车状况，超过规定时间及转次，将影响预拌混凝土质量。由图1中显示，预拌车承载预拌混凝土出场至回场排班这段时间，调度室完全无法掌握预拌车行踪，车辆是否到达工地、是否开始卸料与是否返厂等信息调度室完全无法获得，使得调度人员只能凭借经验，间隔某一时间安排出货，造成某些工地车辆停等过多，某些工地无料可用的窘境。因此，预拌厂一般多会要求较多的预拌车于厂内等待，使得公司造成资源浪费。另外，工地预拌车停等数量、去回途中数量多寡、卸料速度、运输时间等预拌厂亦无法得知，使得整个作业循环产生问题，可能造成预拌混凝土质量产生问题及造成订单流失等问题。预拌车在相当作业流程下进行循环，根据不同的条件，作业流程中各点时间会有不同的影响。例如：因工地施工的项目不同，而会造成预拌车在工地进行作业的时间受到影响。运送过程途中，会因交通状况、路程远近以及载重与否而影响运送时间。在装料的时候，也会因为拌合机的运转速度及产能，影响装料出厂的时间。此外，在派遣预拌车的时候，预拌厂必须视厂内是否有多余的预拌车可供配送。若厂内有多余的预拌车，才能进行派送的工作；若厂内并无闲置预拌车，则必须等到有预拌车回到预拌厂之后才能进行派送的动作。客戶下單無法掌握車輛資訊安排出貨表依據工地時間安排拌合機及預拌車拌合機生產及預拌車裝料預拌車出廠開始出貨生產預拌車至工地停等預拌車開始卸料預拌車結束卸料預拌車清桶預拌車排班等待任務預拌車返廠循環图1预拌厂作业流程图综观上述问题，归纳预拌车调度及派遣问题如下：(一)作业流程依赖人工经验：在现行预拌业中并无系统完整支持调度与派遣，完全依赖人工经验调派预拌车，由于人工经验无法取得目前工地浇置情况及等待车辆，因此，经常造成工地过多车辆停等，或是无车辆前往送货等情况发生，使得预拌车调度及派遣效率不佳。且会造成驾驶工作时间不公平等问题。(二)缺乏实时信息：一般预拌车目前仅利用无线电或移动电话作为连系工具之一，调度室无法掌握实时信息，当预拌车离开厂区后，调度室完全无法掌握车辆行踪，缺乏实时信息，将严重影响预拌厂车辆调派作业，造成预拌车调度及派遣不易情况。(三)运输时间多变：预拌车作业时会因预拌厂至工地间道路路况影响往、返运送时间，亦会影响预拌厂车辆调派作业。(四)无法掌握施工进度：施工方式与进度将会影响到预拌厂派车作业，目前预拌厂无法了解预拌车在工地作业的时间，在派车间隔时间无法依实际施工进度调整，造成断料或是车辆停等问题产生。(五)缺少整合系统：一般预拌业部份具有生管系统，但缺少车辆调度及派遣系统，使得整体作业无法有效执行，因此，若能将系统整合，可使预拌厂整体作业效率提升。三、预拌车实时调度需求分析预拌业属传统产业，自成一套派车作业，缺乏有系统的调度及派遣系统，一般是由调度室统计出货数量，再依据每个工地的数量及距离安排车辆排程工作，针对预拌厂调度人员实时调度需求分析如下：(一)车辆实时作业信息：调度人员必须了解所有车辆实时状况便于调度，其信息包含：1.厂内车辆：于厂车排班可用车辆信息。2.装料车辆：进入装料区装料车辆准备离厂作业车辆信息。3.去程车辆：离厂至各工地之车辆，包含各工地去程车辆数及预估到达时间等信息。4.工地车辆：已到达工地尚未开始卸料车辆信息。5.卸料车辆：已开始进行卸料之车辆信息。6.回程车辆：完成卸料回厂区之车辆数及预估回厂时间等信息。7.洗桶车辆：已返回厂区进行洗桶作业车辆信息。(二)工地施工信息：各工地目前信息包含：1.施工机具数量。2.已卸料数量。3.未卸料数量。4.卸料速度：米/分钟。5.可容忍断料时间。(三)事件稽核：用来稽核不正常作业车辆行为，包含：1.工地车辆停等数量及时间稽核。2.去、回程车辆不正常停等稽核。3.车辆不正常卸料稽核。4.厂区内可用车辆稽核。(四)派