電能計(jì)量設(shè)備智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的建設(shè)研究

王永輝，申洪濤，孫 沖，吳宏波，耿建坡，史 輪

（國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021）

1 概述

電能計(jì)量設(shè)備的集約化管理功能是將網(wǎng)省供電公司轄區(qū)范圍的電能計(jì)量設(shè)備集中到省級(jí)計(jì)量中心統(tǒng)一管理，減少人力和物力的重復(fù)浪費(fèi)。

開展全省范圍的電能計(jì)量設(shè)備集約化管理，所涉及的電能計(jì)量設(shè)備主要包括單相智能電能表、三相智能電能表、用電信息采集終端、低壓電流互感器等，這些設(shè)備每年需要采購(gòu)的數(shù)量都在100萬只以上，一些比較大的省份可能在200～300萬只，而且所有設(shè)備均需要進(jìn)行計(jì)量誤差檢定和基本功能檢驗(yàn)。對(duì)于數(shù)量如此大的電能計(jì)量設(shè)備的倉(cāng)儲(chǔ)流轉(zhuǎn)，安裝前的檢驗(yàn)，向基層單位配送，若單純依靠人工，工作量很大，也無法滿足日益增長(zhǎng)的電力用戶的需求［1］。

上述問題，可以通過利用電能計(jì)量設(shè)備的自動(dòng)化檢定、智能化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，建設(shè)自動(dòng)化檢定流水線和智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房來解決，達(dá)到提高電能計(jì)量設(shè)備的存儲(chǔ)和檢定的工作效率，滿足工作需求的目的。

2 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的倉(cāng)儲(chǔ)管理

電能計(jì)量設(shè)備的到貨倉(cāng)儲(chǔ)管理，包括對(duì)到貨后的計(jì)量設(shè)備入庫暫存，驗(yàn)收合格后拆除包裝，裝入庫房物料存儲(chǔ)箱并入庫存儲(chǔ)，以及對(duì)庫房?jī)?nèi)存儲(chǔ)的計(jì)量設(shè)備開展檢定工作時(shí)指定計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢定檢測(cè)出庫，檢定完成繼續(xù)入庫存儲(chǔ)，及檢定合格的計(jì)量設(shè)備的配送出庫等工作［2］。

庫房?jī)?nèi)暫存的設(shè)備和正式存儲(chǔ)的設(shè)備需要分別存放于不同區(qū)域，對(duì)未檢設(shè)備、檢定不合格設(shè)備和合格設(shè)備分區(qū)集中存放。通過對(duì)當(dāng)代物流技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)通過建設(shè)智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房，可實(shí)現(xiàn)上述管理目的。結(jié)合電能計(jì)量設(shè)備的倉(cāng)儲(chǔ)管理需求，以及對(duì)具體業(yè)務(wù)流程的梳理，根據(jù)當(dāng)代物流技術(shù)，開展智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的技術(shù)方案和建設(shè)方法研究。

電能計(jì)量設(shè)備到貨后，其管理流程如圖1所示。

圖1 計(jì)量設(shè)備倉(cāng)儲(chǔ)管理流程

3 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能立體庫房的建設(shè)需要的基礎(chǔ)建筑應(yīng)為獨(dú)立的單層建筑，層高不低于10 m，建筑面積根據(jù)存儲(chǔ)容量的需要而定，與主樓自動(dòng)化檢定流水線所在的主體建筑相連，與主樓內(nèi)布置的低壓電流互感器自動(dòng)化檢定流水線、單相電能表自動(dòng)化檢定流水線、三相電能表自動(dòng)化檢定流水線、用電采集終端檢定流水線等進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)與各檢定流水線之間的貨物輸送［3－6］。

庫房為托盤庫和周轉(zhuǎn)箱庫組合方式，托盤庫主要存放紙箱包裝新表；周轉(zhuǎn)箱庫主要存待檢表、已檢合格表及已檢不合格表。庫房的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房

3.1 庫房功能分區(qū)

該方案設(shè)計(jì)中智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房各功能分區(qū)及功能有以下幾方面。

3.1.1 入庫作業(yè)區(qū)

圖2中的A 區(qū)為入庫作業(yè)區(qū)，通過伸縮鏈板機(jī)連接庫房?jī)?nèi)的輸送線和配送車輛，紙箱包裝到貨的新表通過該區(qū)的機(jī)器人自動(dòng)碼垛，再由自動(dòng)化設(shè)備輸送至托盤存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行貨物存儲(chǔ)。

3.1.2 出庫作業(yè)區(qū)

圖2中的B區(qū)為出庫作業(yè)區(qū)，設(shè)置2個(gè)出庫口，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)出庫任務(wù)同時(shí)作業(yè)，根據(jù)配送任務(wù)需要，該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)周轉(zhuǎn)箱存儲(chǔ)區(qū)的合格在庫貨物出入并裝入配送車輛，開展配送業(yè)務(wù)的功能。

3.1.3 托盤存儲(chǔ)區(qū)

圖2中的C區(qū)為托盤存儲(chǔ)區(qū)，建設(shè)2條橫梁貨架和2臺(tái)托盤堆垛機(jī)，單個(gè)貨位可承載750kg的貨物，用于托盤貨物的存儲(chǔ)，包括紙箱包裝到貨的新表。

3.1.4 周轉(zhuǎn)箱存儲(chǔ)區(qū)

圖2中的D 區(qū)為周轉(zhuǎn)箱堆垛機(jī)，建設(shè)6條牛腿貨架和6臺(tái)周轉(zhuǎn)箱堆垛機(jī)，單個(gè)貨位可承載重量大于100kg，可存放5只裝滿貨物的120型周轉(zhuǎn)箱或者3只200型周轉(zhuǎn)箱，用于存儲(chǔ)計(jì)量中心拆包后待檢的表計(jì)或者檢驗(yàn)完成待向外配送的表計(jì)。

3.1.5 拆包作業(yè)區(qū)

圖2中的E 區(qū)為拆包作業(yè)區(qū)，建設(shè)4個(gè)人工拆包工位，可容納8個(gè)工人同時(shí)進(jìn)行拆包作業(yè)，用于將抽檢合格的紙箱包裝表計(jì)進(jìn)行拆包作業(yè)，拆成單只的無包裝裸表。

3.1.6 自動(dòng)裝箱區(qū)

圖2中的F區(qū)為自動(dòng)裝箱區(qū)，建設(shè)4臺(tái)三維坐標(biāo)機(jī)械手，用于將經(jīng)過人工拆包作業(yè)的無包裝裸表自動(dòng)裝入周轉(zhuǎn)箱，并將表計(jì)信息與周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行綁定。完成裝箱的表計(jì)送至周轉(zhuǎn)箱存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行存儲(chǔ)，等待自動(dòng)化檢定流水線的檢定作業(yè)。

3.2 接駁方式

庫房采用了鋼平臺(tái)平層對(duì)接的模式，在每條流水線對(duì)應(yīng)的樓層，通過輸送線與流水線直接相連，通過周裝箱庫的堆垛機(jī)將存儲(chǔ)設(shè)備輸送至對(duì)應(yīng)樓層的輸送線，與流水線接駁。

4 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的主要設(shè)備

a.堆垛機(jī)：實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)出入存儲(chǔ)位動(dòng)作，以及與主樓貨物輸送系統(tǒng)的物品輸送接駁。

b.工業(yè)機(jī)器人：實(shí)現(xiàn)托盤上紙箱的自動(dòng)拆碼垛工作。

c.輸送系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)箱及托盤出入庫輸送功能。

d.信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)：配置射頻（RFID）識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)到貨新表、待配送表計(jì)和周轉(zhuǎn)箱信息的自動(dòng)識(shí)別功能。

e.自動(dòng)裝箱機(jī)器人：完成裸表自動(dòng)裝入周轉(zhuǎn)箱功能。

f.拆疊盤系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)2種規(guī)格周轉(zhuǎn)箱及托盤的自動(dòng)拆疊盤功能。

g.自動(dòng)化庫房與各層流水線通過輸送線進(jìn)行平層對(duì)接，通過堆垛機(jī)向各樓層輸送線輸送電能計(jì)量設(shè)備。

5 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的整體功能

該智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房為托盤庫和周轉(zhuǎn)箱庫組合方式，根據(jù)電能計(jì)量設(shè)備的不同存儲(chǔ)需求，劃分為2種倉(cāng)儲(chǔ)模式。到貨后暫存的貨物存儲(chǔ)于托盤庫，通過貨物原包裝碼托盤的方式進(jìn)行存儲(chǔ)；驗(yàn)收合格后，正式接收的貨物存入周轉(zhuǎn)箱庫，貨物拆除原包裝后，裝入統(tǒng)一尺寸的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)。

新到貨紙箱包裝表計(jì)通過輸送線自動(dòng)輸送到機(jī)器人自動(dòng)拆碼垛作業(yè)區(qū)進(jìn)行碼垛作業(yè)，碼好垛的新表將在托盤庫內(nèi)暫存，等待抽檢。

抽檢合格的到貨新表自動(dòng)拆垛后輸送到拆包作區(qū)進(jìn)行紙箱拆包作業(yè)。

完成拆包作業(yè)后的祼表進(jìn)入自動(dòng)裝周轉(zhuǎn)箱作業(yè)，完成裝箱后的周轉(zhuǎn)箱自動(dòng)疊垛進(jìn)入周轉(zhuǎn)箱庫暫存。

庫房的鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)有2～5層的結(jié)構(gòu)，分別有輸送設(shè)備與有2～5層室內(nèi)自動(dòng)檢定線的輸送設(shè)備相連接，以保證庫區(qū)與檢定區(qū)輸送設(shè)備無縫對(duì)接。

根據(jù)有2～5層檢定流水線對(duì)庫區(qū)存儲(chǔ)計(jì)量設(shè)備的需要，智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)能夠自動(dòng)優(yōu)化庫區(qū)內(nèi)的計(jì)量設(shè)備的存儲(chǔ)位置，做到同一類設(shè)備存儲(chǔ)位置的集中放置，優(yōu)化設(shè)備搬運(yùn)輸送流程，提高設(shè)備輸送、存儲(chǔ)效率。建設(shè)自動(dòng)裝車輸送設(shè)備，盡量減少人工搬運(yùn)的過程。

6 智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房的技術(shù)特點(diǎn)

倉(cāng)儲(chǔ)庫房實(shí)現(xiàn)了計(jì)量中心電能計(jì)量設(shè)備的智能立體倉(cāng)儲(chǔ)管理，從紙箱包裝新表到貨，至到貨表計(jì)入庫，紙箱碼垛，拆包入周轉(zhuǎn)箱，周轉(zhuǎn)箱裝載表計(jì)信息綁定，表計(jì)信息管理，周轉(zhuǎn)箱表計(jì)存儲(chǔ)管理，存儲(chǔ)表計(jì)與各自動(dòng)化檢定流水線的流轉(zhuǎn)，表計(jì)出庫，報(bào)廢／返廠表計(jì)回庫等流程均做了定義，實(shí)現(xiàn)了表計(jì)的全過程倉(cāng)儲(chǔ)管理。

6.1 自動(dòng)化程度高

配置堆垛機(jī)、拆碼垛機(jī)器人、自動(dòng)輸送線、自動(dòng)拆疊盤機(jī)、信息識(shí)別系統(tǒng)（RFID 和條碼）等實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具出入庫全自動(dòng)化作業(yè)；配置全自動(dòng)電表輸送線和自動(dòng)裝箱機(jī)器人實(shí)現(xiàn)表計(jì)自動(dòng)輸送和裝箱；配置自動(dòng)輸送線實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與檢定流水線直接的無縫接駁；采用皮帶紙箱回收線自動(dòng)對(duì)紙箱進(jìn)行自動(dòng)輸送集中回收；全程信息自動(dòng)跟蹤、采集處理等。

實(shí)現(xiàn)了庫房?jī)?nèi)所有作業(yè)流程的自動(dòng)化作業(yè)，自動(dòng)化程度高，所有的自動(dòng)化作業(yè)環(huán)節(jié)均有至少兩個(gè)通道的自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)的互為備用功能，即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)，又保證了作業(yè)環(huán)節(jié)的可靠性，保證了整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)庫房流程的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

6.2 采用智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)到貨表計(jì)的自動(dòng)拆碼托盤作業(yè)

在智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房中，對(duì)于到貨接收的紙箱包裝設(shè)備，需要碼放在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的托盤上，送入托盤庫進(jìn)行貨物暫存；暫存貨物經(jīng)過驗(yàn)收合格后，需要自托盤庫送出，整垛貨物拆做單箱，送至人工拆包作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)。

若數(shù)個(gè)設(shè)備廠家貨物同時(shí)到貨，或者拆包作業(yè)需求貨物數(shù)量較大，拆碼垛作業(yè)工作量巨大。

在倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，通過采用2臺(tái)六軸機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)拆碼垛作業(yè)流程，其流程布局如圖3所示。

圖3 自動(dòng)拆碼垛作業(yè)區(qū)

通過合理的布置機(jī)器人和輸送線的安裝位置，實(shí)現(xiàn)2臺(tái)智能機(jī)器人對(duì)2個(gè)作業(yè)流程的合理分配，實(shí)現(xiàn)同時(shí)拆或碼托盤作業(yè)，也可以一個(gè)拆垛一個(gè)碼垛，實(shí)現(xiàn)該作業(yè)流程的設(shè)備互為備用，提高設(shè)備的利用率，保證作業(yè)流程的可靠運(yùn)行。

拆碼作業(yè)區(qū)設(shè)置了人工糾錯(cuò)位，對(duì)自動(dòng)拆碼垛過程中由于到貨包裝破損或方向錯(cuò)誤造成的碼垛不規(guī)范的問題就行人工糾錯(cuò)處理。

6.3 多種表計(jì)智能分配自動(dòng)裝箱

到貨后的表計(jì)設(shè)備驗(yàn)收合格后，需要經(jīng)過人工拆包作業(yè)后裝入周轉(zhuǎn)箱，送入周轉(zhuǎn)箱存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行存儲(chǔ)。庫房?jī)?nèi)存儲(chǔ)表計(jì)包括單相電能表、三相電能表、采集終端以及低壓電流互感器，這些設(shè)備拆包后需要裝入庫房?jī)?nèi)存儲(chǔ)使用周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，此項(xiàng)作業(yè)通過4臺(tái)裝箱機(jī)器人實(shí)現(xiàn)，其流程布局如圖4所示。

圖4 自動(dòng)裝箱作業(yè)區(qū)

系統(tǒng)中建設(shè)適用于不同表計(jì)的裸表托盤，拆包后的單只裸表放入托盤中，通過裸表輸送線送至自動(dòng)裝箱機(jī)器人工作位，等待機(jī)器人作業(yè)。由于表計(jì)種類較多，裝箱機(jī)器人進(jìn)行了表計(jì)抓取夾具的自動(dòng)更換功能。作業(yè)過程中，智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)管理軟件根據(jù)拆包作業(yè)的業(yè)務(wù)量，對(duì)4臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)配置，4條裝箱分支即可進(jìn)行不同表計(jì)的裝箱作業(yè)，也可實(shí)現(xiàn)一條分支在不同的時(shí)段通過換夾具進(jìn)行不同表計(jì)的裝箱作業(yè)，作業(yè)流程的適應(yīng)性和智能化程度較高，提高了裝箱作業(yè)的工作效率。

6.4 與自動(dòng)化檢定流水線采用平層對(duì)接模式

智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房除了用于電能計(jì)量設(shè)備的存儲(chǔ)外，還需要實(shí)現(xiàn)所存儲(chǔ)設(shè)備與計(jì)量中心各自動(dòng)化檢定流水線之間的輸送和交互。在該方案中此項(xiàng)功能通過平層對(duì)接的方式實(shí)現(xiàn)，在庫房與主樓的接駁位置建設(shè)鋼平臺(tái)及鋪設(shè)在鋼平臺(tái)上的輸送線，通過貨架堆垛機(jī)將庫房?jī)?nèi)的存儲(chǔ)設(shè)備送至對(duì)應(yīng)樓層的輸送線，經(jīng)過輸送線和接駁口將設(shè)備送至自動(dòng)化檢定流水線，檢定完成的設(shè)備通過同樣的方式再將設(shè)備送回至庫房。

傳統(tǒng)的方式是依靠提升機(jī)向各樓層提升和輸送設(shè)備，可同時(shí)向不同的樓層輸送和接受不同的設(shè)備，同一個(gè)動(dòng)作也可由不同的自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)，保證了作業(yè)流程的設(shè)備互備性，此種方式更加穩(wěn)定可靠，作業(yè)方式也更加靈活多變，其缺點(diǎn)是建設(shè)成本較高，所需設(shè)備較多，建設(shè)周期較長(zhǎng)。

7 結(jié)束語

以上介紹了用于電能計(jì)量設(shè)備存儲(chǔ)的智能立體庫房的基本功能，涵蓋了電能計(jì)量設(shè)備倉(cāng)儲(chǔ)所需要的新品到貨暫存入庫、設(shè)備抽檢、抽檢后整批接收或退貨、到貨設(shè)備待檢存儲(chǔ)、計(jì)量設(shè)備信息掃描、檢驗(yàn)合格后存儲(chǔ)待配送、不合格設(shè)備返回配送入庫等所有的計(jì)量設(shè)備存儲(chǔ)所需要的所有流程，所有的作業(yè)流程均既能做到自動(dòng)化和智能，又通過作業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的相互備用實(shí)現(xiàn)了作業(yè)流程的穩(wěn)定可靠。建成的智能倉(cāng)儲(chǔ)庫房業(yè)務(wù)流程完善，自動(dòng)化和智能化程度高，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

［1］章鹿華，王思彤，胡涵清.應(yīng)用于計(jì)量器具集約化管理的智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.物流技術(shù)：裝備版，2012（2）：39－44.

［2］龍貴山，劉 磊，劉 穎，等.電能表全自動(dòng)化檢定及智能倉(cāng)儲(chǔ)一體化系統(tǒng)研究［J］.貴州電力技術(shù)，2011（7）：31－35.

［3］DL／T 448－2000，電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程［S］.

［4］JJG 596－1999，電子式電能表檢定規(guī)程［S］.

［5］JJG 1021－2007，電力互感器檢定規(guī)程［S］.

［6］JBT 9018－1999，有軌巷道式高層貨架倉(cāng)庫設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.