計量用智能倉儲系統(tǒng)研究

王毅釗+馬燁

摘 要：計量生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的建設(shè)已進(jìn)入全面驗(yàn)收階段。智能倉儲系統(tǒng)作為其運(yùn)轉(zhuǎn)最為核心的一環(huán)，學(xué)習(xí)智能倉儲系統(tǒng)的基本知識、了解其運(yùn)作流程是運(yùn)行維護(hù)人員必須要做的工作。文中介紹了智能倉儲系統(tǒng)的總體規(guī)劃設(shè)計情況，對一些網(wǎng)省的建設(shè)情況做出總結(jié)，詳細(xì)說明了智能倉儲系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程，并對下一步工作做出展望。

關(guān)鍵詞：計量生產(chǎn)自動化系統(tǒng)；智能倉儲系統(tǒng)；規(guī)劃；流程

中圖分類號：TM93；TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）03-00-02

0 引 言

根據(jù)國家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略部署，2016年是計量生產(chǎn)自動化系統(tǒng)實(shí)用化驗(yàn)收的全面驗(yàn)收階段。目前，全國各個網(wǎng)省的“四線一庫”建設(shè)已基本完成，部分較早開始建設(shè)的網(wǎng)省也已積累了一些計量自動化生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)[1]。但整體來說，該行業(yè)還處于摸索階段，而自動化工作流程對相關(guān)人員的運(yùn)行維護(hù)水平提出了更高的要求。

在計量生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的布局過程中，智能倉儲系統(tǒng)用來集中存放待檢、待配的計量裝置。所有檢定流程都從表計出庫開始，以表計入庫結(jié)束。智能倉儲系統(tǒng)作為“四線一庫”以及計量生產(chǎn)調(diào)度平臺運(yùn)轉(zhuǎn)的中樞，其可靠、有序、高效的運(yùn)作是整個計量生產(chǎn)自動化系統(tǒng)工作進(jìn)行的根本。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能倉儲系統(tǒng)的設(shè)計需要滿足國網(wǎng)公司“整體式授權(quán)、自動化檢定、智能化倉儲、物流化配送”的建設(shè)要求，應(yīng)當(dāng)起到提高檢定及配送效率、節(jié)約人力物力成本、提高計量資產(chǎn)管理水平的作用[2，3]。

1.1 系統(tǒng)的典型配置

整個智能倉儲系統(tǒng)由設(shè)施設(shè)備以及管理系統(tǒng)構(gòu)成。

設(shè)施設(shè)備指其物理構(gòu)成，可以按照各個功能實(shí)現(xiàn)的場所將其分為出入庫區(qū)、庫前作業(yè)區(qū)、貨架存儲區(qū)、拆包裝箱區(qū)、檢定接駁區(qū)五個部分。

根據(jù)各省表計配送、檢定載具的不同，貨架存儲區(qū)以及庫前作業(yè)區(qū)還可細(xì)分為托盤區(qū)、周轉(zhuǎn)箱區(qū)等。表1所列是一些典型的到貨、檢定、配送的載具配置模式。

需要說明的是，采用紙箱進(jìn)行到貨、檢定、配送過程時所應(yīng)用的紙箱不同于傳統(tǒng)配送使用的普通紙箱，而是經(jīng)過特殊設(shè)計的紙箱。這種紙箱一般具有紙頂蓋，頂蓋可由機(jī)器人直接吸起實(shí)現(xiàn)拆包。這種統(tǒng)一載具的方式簡化了表計所歷經(jīng)的流程，理論上具有更高的效率。

按照設(shè)備功能的類型，可將智能倉儲的主要設(shè)備分為貨架、堆垛機(jī)、輸送機(jī)、穿梭車、移載機(jī)、拆碼盤機(jī)、拆碼箱機(jī)、定位/擋停機(jī)構(gòu)等輸送設(shè)備以及信息識別系統(tǒng)。此外，還有一些輔助設(shè)備，如儲物籠、托盤叉車、周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)運(yùn)車等。

管理系統(tǒng)則包括倉儲管理軟件、調(diào)度監(jiān)控軟件、設(shè)備控制軟件。

1.2 庫容配置原則

倉庫系統(tǒng)的容量是其最重要的參數(shù)，合理的容量配置既可以滿足配送檢定的需要，又避免了冗余配置帶來的浪費(fèi)。

庫容配置主要由表計的年檢定量決定。計p1、p2分別為最小、最大庫容需求系數(shù)，Q為年檢定量，V為庫存容量，那么其關(guān)系滿足下式：

p1

除檢定量外，表計的周轉(zhuǎn)能力和計劃也是確定庫容時需要考慮的因素。依據(jù)文獻(xiàn)[4]可知，智能倉儲的容量最大（小）時應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：

（1）新表具有21（10）個工作日存量，防止到貨意外造成的無表可檢；

（2）檢定等一系列流程占用5個工作日存量；

（3）檢定完的表計具有21（10）個工作日存量，防止檢定意外造成無表可配；

（4）空周轉(zhuǎn)箱的存放占用21（5）個工作日存量；

（5）表計的周轉(zhuǎn)占用10%的貨位；

（6）應(yīng)對特殊情況和長遠(yuǎn)發(fā)展需保留20%（15%）的貨位；

（7）每年工作時間為250個工作日。

根據(jù)上述場景得出庫容系數(shù)的邊界值p1=（（10+5+10+5）/250）/（1-10%-15%）=16%， p2=（（21+5+21+21）/250）/（1-10%-20%）=38.85%。

文獻(xiàn)[4]向上取整，取p2為40%，將庫存容量定為年檢定量的16%～40%。當(dāng)庫容系數(shù)的值越大時，庫遭受意外情況影響的風(fēng)險就越?。粠烊菹禂?shù)越小時，對庫的周轉(zhuǎn)能力要求就越高。

表2所列是一些省網(wǎng)年檢定量與庫容的參數(shù)配置（折合為單相表）。

1.3 表計的出入庫流程

以陜西省“四線一庫”系統(tǒng)為例（該省采用“紙箱+周轉(zhuǎn)箱”的運(yùn)行模式），介紹表計從到貨直至出庫所經(jīng)歷的全部流程。

（1）新計量器具由配送車運(yùn)輸至智能倉儲的出入庫區(qū)，與配送車相連接的伸縮皮帶機(jī)將紙箱輸送給托盤庫前區(qū)的機(jī)器人碼垛，此時表計以紙箱垛的形式存放于托盤上；

（2）托盤由穿梭機(jī)輸送至貨架前的鏈條輸送機(jī)上，鏈條輸送機(jī)再將托盤輸送到托盤立庫區(qū)的堆垛機(jī)上，堆垛機(jī)完成托盤入庫；

（3）托盤經(jīng)碼垛機(jī)、鏈條輸送機(jī)輸送到拆包裝箱區(qū)，由人工拆包并將表計裝入周轉(zhuǎn)箱中，周轉(zhuǎn)箱經(jīng)疊盤機(jī)疊箱后入庫，此時表計以周轉(zhuǎn)箱垛的方式存放于周轉(zhuǎn)箱立庫區(qū)；

（4）周轉(zhuǎn)箱垛通過輸送接駁系統(tǒng)，經(jīng)過檢定接駁區(qū)到達(dá)自動檢定流水線上，接受檢定；

（5）檢定完成后，合格表計與不合格表計分別接受標(biāo)記，并進(jìn)入立庫；

（6）堆垛機(jī)在接收到出庫指令后取出周轉(zhuǎn)箱垛，經(jīng)出庫輸送線將周轉(zhuǎn)箱垛輸送到出庫工位，采用人工方式將其轉(zhuǎn)運(yùn)至配送車上。

在紙箱放入托盤、表計放入周轉(zhuǎn)箱時，信息自動識別系統(tǒng)都會將其信息綁定，實(shí)現(xiàn)表計與載具相互可追溯。而為防止自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，各個流程都預(yù)留了人工方式處理的備用方案。

回顧該省表計的周轉(zhuǎn)流程，可以看出，該省在拆包時采用人工方式，這也是采用“紙箱+周轉(zhuǎn)箱”模式的普遍做法。普通紙箱使用機(jī)器人來進(jìn)行拆包還存在一定難度，若想要實(shí)現(xiàn)檢定配送流程的全自動化，需要對普通紙箱進(jìn)行一些改造。

一次單獨(dú)的檢定任務(wù)涉及檢定任務(wù)下發(fā)、檢定設(shè)備申請、設(shè)備出庫、設(shè)備核對、設(shè)備檢定、設(shè)備組箱組垛、設(shè)備入庫、檢定任務(wù)完成共計8個過程。該部分涉及三個系統(tǒng)，分別為檢定系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度平臺、倉儲系統(tǒng)。其中，生產(chǎn)調(diào)度平臺作為檢定系統(tǒng)和倉儲系統(tǒng)的總指揮，負(fù)責(zé)各種任務(wù)的發(fā)起以及信息接收，而檢定系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)之間沒有直接的數(shù)據(jù)交換，都通過生產(chǎn)調(diào)度平臺來進(jìn)行配合。

這三個系統(tǒng)兩兩之間的命令傳遞、數(shù)據(jù)交換都有相應(yīng)的接口，接口采用Web Service方式。

生產(chǎn)調(diào)度平臺下發(fā)檢定任務(wù)時，會先通過檢定任務(wù)校驗(yàn)接口從倉儲系統(tǒng)獲取出庫數(shù)量，查詢與檢定數(shù)量是否一致。之后倉儲系統(tǒng)便從檢定出庫任務(wù)下發(fā)接口接收檢定出庫任務(wù)，待出庫完成后通過檢定出庫及明細(xì)下發(fā)接口將設(shè)備出庫明細(xì)上傳至生產(chǎn)調(diào)度平臺。檢定完成，設(shè)備組箱、組垛后，倉儲系統(tǒng)從檢定入庫任務(wù)下發(fā)接口接收入庫明細(xì)，入庫完成后通過儲位信息變更接口上傳新的儲位信息。在整個過程中，倉儲系統(tǒng)接收生產(chǎn)調(diào)度平臺3次命令，向生產(chǎn)調(diào)度平臺上傳3次信息。

2 智能倉儲系統(tǒng)的展望

應(yīng)用智能倉儲系統(tǒng)極大地提升了電能計量器具的管理水平，實(shí)現(xiàn)了智能化、信息化管理[5]。

表計在入庫時，表計的各種信息自動記錄上傳并與后臺進(jìn)行核對，可以判斷出表計信息與廠家提供的是否一致，統(tǒng)一批次的表計是否存在重號、漏號等現(xiàn)象。表計在庫內(nèi)流轉(zhuǎn)時，工作人員能跟蹤到任何一只表計所處的流程、位置、狀態(tài)，并能隨時對其進(jìn)行操作。表計出庫時，出庫的時間、數(shù)量、類型，操作人，接收單位等各種信息記錄也都上傳，方便追溯。上述各類型數(shù)據(jù)不只是簡單記錄，還可用來對表計的行為進(jìn)行研究。表計的流轉(zhuǎn)周期，配送時間和空間分布等數(shù)據(jù)都可以反過來起到優(yōu)化存儲、配送方案的作用，并協(xié)助配送管理人員進(jìn)行決策。而這些數(shù)據(jù)如果采用人工錄入方式將會極其繁瑣，且容易出現(xiàn)漏記、錯記、亂記等現(xiàn)象。智能倉儲系統(tǒng)對實(shí)現(xiàn)電力計量工作現(xiàn)代化物流管理起到了根本性推動作用。

在“大數(shù)據(jù)”時代，信息和數(shù)據(jù)都具有潛在價值。雖然各網(wǎng)省的計量數(shù)據(jù)規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到“大數(shù)據(jù)”所談?wù)摰男畔⒁?guī)模等級，但智能倉儲的建立已經(jīng)為積累更多有價值的數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。在以后的運(yùn)行過程中，智能倉儲系統(tǒng)將會收集到更多、更廣泛的數(shù)據(jù)，并將融合更多其他營銷計量工作的信息，如何利用這些資料，不斷提高計量管理工作水平將會是營銷工作人員需要考慮的問題。

3 結(jié) 語

應(yīng)用智能倉儲系統(tǒng)不但提高了電能計量資產(chǎn)的周轉(zhuǎn)水平，還有效促進(jìn)了檢定和倉儲的一體化配置。同時，智能倉儲作為國網(wǎng)公司大營銷戰(zhàn)略的重要布局，有利于我國智能電網(wǎng)的建設(shè)。其智能化、信息化的特點(diǎn)保證了表計檢定周轉(zhuǎn)效率的大幅度提升，還降低了人力、物力成本，極大地推動了計量工作的自動化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]楊立行，范志夫，湯振華.江西省電力公司計量中心智能倉儲系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].江西電力，2012，36（5）：66-69.

[2]趙成.省級計量中心智能化倉儲系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計[J].電測與儀表，2014，51（12）：17-22.

[3]龍貴山，劉磊，劉穎，等.電能表自動化檢定及智能倉儲系統(tǒng)研究[J].電測與儀表，2013，50（5）： 95-100.

[4]國家電網(wǎng)公司.Q/GDW 1890-2013，計量用智能化倉儲系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[M].北京：中國電力出版社，2014.

[5]朱偉光.電能計量資產(chǎn)自動化倉儲管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].華北電力大學(xué)學(xué)報 （社會科學(xué)版），2008（6）：24-27.

[6]儲琴.基于CC-Link總線工廠智能倉儲監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（11）：58-59.

[7]郭宇，錢玉凱，駱金華，等.智能倉儲管理及物流系統(tǒng)在電能計量中心的應(yīng)用[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2011，16（1）：71-73.

[8]章鹿華，胡涵清，徐占河，等.應(yīng)用于電能計量器具智能倉儲的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].物流技術(shù)，2015（1）：290-293.