数据驱动的电动矿卡的工作流程分析
来源: | 作者:pmod6d781 | 发布时间: 2021-12-03 | 829 次浏览 | 分享到:

问题背景

研究对象是在露天矿场里进行土方作业的电动矿卡,希望采用数字化的手段,分析现有矿卡工作过程中上传的数据,提高矿卡的工作效率以及单位时间内矿卡运输的趟次,以精益的调度运营来增加营收。这是一个长期目标,需要分阶段来实现。


第一阶段的工作是为长远目标打基础,想要提高运行效率,首先要通过矿卡上传的状态数据,像位置、速度、电机的输出,当前的档位等等,把矿卡的工作流程做一个数字化的呈现和切分,然后提取对运营效率有影响的一些变量指标,比如等待时间、运行速度等进行相关性分析。


当前主要数据来源是Tbox上传的数据,采样频率目前是每10秒一次,还有一些其他的辅助数据源,经过清洗入库之后由分析模型在模型层提供一些分析服务,支持下面这6个计算应用。下面报告所涉及的主要工作是模型层中的矿卡状态分析。



矿卡的工作流程及作业中的主要特点

矿卡在矿场上进行土方作业,典型的工作流程是在指定的装载区进行装载,装满后运到卸载区,完成卸载,再回到装载区进行下一个装载循环。


另外由于是电动车,装载来回几趟之后,需要去专门的换电区进行换电作业,所以存在另一种典型的工作流程模式:在完成了某个循环之后,先去换电区进行换电,之后再重新开始装载流程。


虽然应该只有上述两种流程,问题看起来好像比较简单,但实际还是有一些问题需要处理,例如下面这张图是某段时间内,矿卡在矿场里的运行轨迹,可以看到轨迹经过了多个作业区,其中可能有多个卸载区,甚至可能有一些修路的卸载区,因为矿场的路都是用土夯实的,有时候天气不好导致路面受损,需要临时运土过去修路。在分析过程中要排除掉这些因素的干扰。



另一种干扰因素是工作区的位置范围是不固定的,会随时间有一定的变化,比如说装载区,随着挖土的进程,肯定是有一个缓慢移动的过程。卸载区也会随时间发生一些变化,比如说一个卸载区堆满或者有一些管理上的规定,可能就会换一个厂区进行卸载。

一是可能有多个工作区,另一个工作区会随时间发生变化,是我们在分析过程中需要考虑的主要问题。


模型的输入与输出

模型输入是从 Tbox为主要来源采集的矿卡位置和工作状态等数据,要得到的输出是对矿卡的工作流程进行分析,分析结果可能包括这么几个方面:

一是工作循环的切分,从这一次装载、卸载到下一次装载,算是一个基本工作循环,每个工作循环的起止时间和循环内车辆的装载状态的变化过程。

二是整个工作循环内,矿卡在哪些工作区域进行了作业,可以从中提取出一些循环效率相关的指标,比如在各个工作区的等待时间、途中的行驶时间、行驶速度,这些指标可为后续的循环优化提供数据依据。