風(fēng)電場備品備件管理中RFID與條碼技術(shù)結(jié)合應(yīng)用研究

文 | 瞿杲

風(fēng)電場備品備件物資是保障風(fēng)電機(jī)組安全的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，物資的提前儲備和快速準(zhǔn)確定位，可以大大縮短風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)時(shí)間，從而提高風(fēng)電設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。一個(gè)風(fēng)電場的倉庫管理水平會直接影響風(fēng)電機(jī)組的可利用率和健康程度。傳統(tǒng)的風(fēng)電場備品備件管理主要依靠人力和經(jīng)驗(yàn)，但有限的人力資源和繁多的備品備件難以適應(yīng)目前風(fēng)電機(jī)組備品備件快速更新和維護(hù)的需求，同時(shí)傳統(tǒng)的風(fēng)電場倉庫管理也無法實(shí)現(xiàn)保障“需求實(shí)時(shí)感知，資源可視掌控”的目標(biāo)。因此，有必要探尋更加高效智能的風(fēng)電場備品備件管理方式。本文分析了射頻識別技術(shù)（RFID）與條碼技術(shù)用于風(fēng)電場備品備件管理的可行性，提出了兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合以解決傳統(tǒng)風(fēng)電場備品備件管理問題的新思路。

傳統(tǒng)風(fēng)電場備品備件管理存在的問題

風(fēng)電場備品備件是指風(fēng)電機(jī)組和升壓站的裝備備品、備件、易耗品和工器具等。一些常用備件和易耗備件需求量較大，是保證機(jī)組正常安全運(yùn)行的關(guān)鍵物資，同時(shí)也是風(fēng)電場存儲的主要物資之一。一般來說，相對于其他電力企業(yè)，風(fēng)電企業(yè)在生產(chǎn)需求方面具有非常大的不確定性和突發(fā)性，這就使得風(fēng)電企業(yè)對電力物資倉庫管理有很高的要求。傳統(tǒng)模式下的風(fēng)電場備品備件管理，存在較多的不足。

一、備品備件管理效率低

目前，風(fēng)電場倉庫管理完全依賴人工操作，但風(fēng)電場的人數(shù)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于火電廠，專門設(shè)立一個(gè)倉庫管理員的職位非常不切實(shí)際。風(fēng)電場為方便應(yīng)急情況下備品備件的快速出庫，通常采用誰用誰出庫配合人員定期盤點(diǎn)的管理方法，但該方法存在諸多缺陷：（1）人員資質(zhì)參差不齊，出庫過程中有時(shí)會出現(xiàn)紕漏，增加后期盤點(diǎn)工作的難度。（2）備品備件種類繁多（不同風(fēng)電機(jī)組廠家所用備件品牌、型號不同）、大小各異（大到軸承和電機(jī)，小到熔絲），人工盤點(diǎn)工作需要消耗大量的人力、物力和時(shí)間，常常出現(xiàn)盤點(diǎn)錯(cuò)誤。（3）當(dāng)需要出庫備品備件時(shí)，不能第一時(shí)間找到所需的備品備件，僅憑兼職管理員的記憶和經(jīng)驗(yàn)去查尋，效率低下，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)進(jìn)度。（4）目前，倉庫的備品備件沒有統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)，只能靠人工操作電腦進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)分析，不能實(shí)時(shí)做到庫存預(yù)警，無法很好地適應(yīng)緊急情況下的備件調(diào)撥。

二、物資標(biāo)準(zhǔn)化程度低

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的倉庫管理體系已經(jīng)無法支撐起目前的倉庫管理工作，主要體現(xiàn)在物資管理沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)。對風(fēng)電機(jī)組供貨廠商而言，能否盡快調(diào)撥貨物是他們關(guān)心的主要問題，基本忽略了物資的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一，如物資的編碼工作。部分電力行業(yè)已經(jīng)開始對倉庫物資進(jìn)行編碼，并制定詳細(xì)的編碼規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。科學(xué)合理的編碼方式不僅有助于倉庫的物資管理，同時(shí)也對技術(shù)臺賬管理、設(shè)備壽命管理、技術(shù)監(jiān)督管理等工作有很好的促進(jìn)作用。不同于其他電力行業(yè)，風(fēng)電企業(yè)沒有專門的部門開展物資的標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，無法花費(fèi)較大的精力對物資的種類以及特征進(jìn)行詳細(xì)分類，這在一定程度上加重了風(fēng)電場內(nèi)部日常工作的強(qiáng)度和難度。

三、實(shí)時(shí)共享能力低下

傳統(tǒng)的備品備件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法從一開始的手寫記錄到現(xiàn)在通過Excel軟件進(jìn)行人工錄入，雖然形式上的轉(zhuǎn)變對數(shù)據(jù)存儲和提取有很大的幫助，但從本質(zhì)上還是無法解決備品備件數(shù)據(jù)庫的“更新不及時(shí)、錄入繁瑣、共享程度低”等問題。同時(shí)，風(fēng)電場往往采用員工輪值倒班的運(yùn)行方式，若備品備件數(shù)據(jù)庫未及時(shí)更新，會直接影響下一值的安全生產(chǎn)運(yùn)行。

RFID與條碼技術(shù)用于備品備件管理的分析

RFID與條碼技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，但目前在電力行業(yè)未得到很好的普及和應(yīng)用，兩項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在備品備件管理中各有優(yōu)勢與不足。

一、RFID技術(shù)在備品備件中的應(yīng)用

當(dāng)在風(fēng)電場備品備件管理中應(yīng)用RFID 技術(shù)時(shí)，每一個(gè)備品備件都有相應(yīng)的RFID電子標(biāo)簽。通過RFID閱讀器讀取電子標(biāo)簽就能得到該物品的所有信息；將信息存儲于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，再配合備品備件管理軟件，就能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場備品備件的出入庫自動化管理、定期盤點(diǎn)分析、庫存預(yù)警等功能。

（一）可行性

1.提升環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益

建立基于RFID技術(shù)的風(fēng)電場備品備件管理系統(tǒng)，對現(xiàn)有備品備件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)精確統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)物件實(shí)時(shí)定位，庫存實(shí)時(shí)預(yù)警，定期生成分析報(bào)表，制定科學(xué)采購計(jì)劃，解決風(fēng)電場“急需品量少供應(yīng)不及時(shí)、易耗品過剩而閑置、大部件采購數(shù)量難確定”等問題，優(yōu)化風(fēng)電場備品備件庫存。

2.降低人工成本

通過提高出入庫效率、多目標(biāo)同時(shí)識別、信息實(shí)時(shí)交互和更新，能夠減輕風(fēng)電場內(nèi)部日常工作的強(qiáng)度和難度，有效縮短庫存盤點(diǎn)時(shí)間，運(yùn)維人員能把更多時(shí)間投入風(fēng)電機(jī)組安全生產(chǎn)運(yùn)行中，提高風(fēng)電機(jī)組的可利用率。

3.安全系數(shù)較高

每個(gè)備品備件上都裝有電子標(biāo)簽，利用閱讀器能夠監(jiān)視物品的位置，防止被盜。同時(shí)，RFID技術(shù)有密碼保護(hù)功能，不易被偽造。

4.推動“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)

2019年3月8日，國家電網(wǎng)有限公司在其發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱》中明確了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念。將RFID技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電場的備品備件管理，滿足泛在物聯(lián)網(wǎng)“全息感知和廣泛互聯(lián)產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，通過融合融通提供價(jià)值服務(wù)”建設(shè)目標(biāo)的要求，符合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)理念。

（二）局限性

結(jié)合風(fēng)電企業(yè)自身的特殊性，RFID技術(shù)存在一些不足。

1.技術(shù)還未成熟

RFID技術(shù)復(fù)雜，出現(xiàn)時(shí)間較短。由于超高頻RFID電子標(biāo)簽具有反向反射性特點(diǎn)，而風(fēng)電場備品備件中有較大部分為金屬物件，使其應(yīng)用較為困難。

2.投入成本較高

RFID系統(tǒng)配套設(shè)備和電子標(biāo)簽價(jià)格較高，為普通條碼標(biāo)簽的幾十倍，風(fēng)電場備品備件種類繁多且更新快，勢必會造成投入成本過高，一些易耗品的價(jià)格甚至低于電子標(biāo)簽的價(jià)格，這對風(fēng)電企業(yè)非常不友好，很大程度上降低了企業(yè)在風(fēng)電場備品備件管理中使用RFID技術(shù)的積極性。

二、條碼技術(shù)在備品備件管理中的應(yīng)用

條碼技術(shù)是集編碼、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身，應(yīng)用最為普遍的自動化識別技術(shù)。利用條碼技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地識別采集備品備件的數(shù)據(jù)。

（一）可行性

1.數(shù)據(jù)采集快，信息密度高

條碼掃描采集速度是電腦鍵盤輸入的5倍，輸入12個(gè)字符或者字串的時(shí)間僅為0.3s，基本可以實(shí)現(xiàn)信息的即時(shí)采集。同時(shí)，配合自動化識別管理系統(tǒng)，一個(gè)條碼能夠攜帶大量信息。

2.成本低廉，制作簡便

相對于應(yīng)用越來越廣泛，運(yùn)行成本較高的語音、指紋、臉部等識別技術(shù)，條碼技術(shù)成本低廉，只需要一張標(biāo)簽紙和一個(gè)掃碼裝置，再配合自動化識別管理系統(tǒng)，就能滿足風(fēng)電場日常需求，并且條碼標(biāo)簽可通過打印機(jī)批量打印，對操作人員的技術(shù)水平要求不高。

3.技術(shù)成熟，靈活性高

條碼技術(shù)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)采集備品備件的數(shù)據(jù)，并且準(zhǔn)確率高，誤碼率低于百萬分之一。在外部相關(guān)設(shè)備失靈的情況下，還可以通過手動輸入的方式讀取備品備件的信息。

（二）局限性

結(jié)合風(fēng)電場自身的特殊性，條碼技術(shù)有一些不足。

1.可視范圍小，標(biāo)簽不易保存

與RFID技術(shù)相比，掃碼槍只能接收它視野范圍內(nèi)的條碼，讀取時(shí)需要合適的采光。條碼標(biāo)簽一般以紙質(zhì)為材料，若被劃破、污染或脫落，掃描儀就無法識別。而對于RFID技術(shù)，只要目標(biāo)在讀取器的作用范圍內(nèi)就可以被讀取。

2.無法識別、區(qū)分具體備件

條碼不能辨認(rèn)具體的備件，貼在所有同一種備品備件包裝上的條碼都是一樣的，無法辨認(rèn)相同的備件中做過特殊處理、保質(zhì)期已過或者相對重要的備件。

3.安全系數(shù)低，無法追蹤物件

由于條碼標(biāo)簽制作方便，價(jià)格低廉，所以，容易被偽造和復(fù)制，相應(yīng)地會對備品備件的安全性造成影響。尤其是對一些貴重的備件，僅僅依靠條碼進(jìn)行出入庫管理無法保證其安全和實(shí)時(shí)跟蹤鎖定。

RFID與條碼技術(shù)結(jié)合在風(fēng)電場備品備件管理中的應(yīng)用

RFID技術(shù)整個(gè)系統(tǒng)配套設(shè)備的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于條碼技術(shù)。若在風(fēng)電場備品備件管理中完全使用RFID技術(shù)，過高的成本會導(dǎo)致風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)重失衡，不符合企業(yè)成本管控的要求。此外，RFID技術(shù)還未成熟，無法解決技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、金屬和液體等對電子標(biāo)簽使用的影響以及中間件等問題，增大了投入的風(fēng)險(xiǎn)。因此，成本和技術(shù)問題較大程度上限制了RFID技術(shù)在風(fēng)電場備品備件管理中的完全應(yīng)用。而條碼技術(shù)雖然無法取代RFID技術(shù)的大部分功能，但它使用成本低廉，技術(shù)發(fā)展成熟。因此，如果二者取長補(bǔ)短，相互結(jié)合，就能在風(fēng)電場備品備件管理中發(fā)揮最佳的效力。

圖1 某風(fēng)電場1.5MW風(fēng)電機(jī)組頻發(fā)性和偶發(fā)性故障占比

圖2 風(fēng)電場內(nèi)部備品備件編碼規(guī)則（供參考）

一、RFID與條碼技術(shù)結(jié)合應(yīng)用方法

（一）2/8法則分類

根據(jù)2/8法則，風(fēng)電場約80%的故障為偶發(fā)性故障，約20%的故障為頻發(fā)性故障（如圖1）。再結(jié)合風(fēng)電場自身的特殊性進(jìn)行科學(xué)分類：80%的偶發(fā)性故障所涉及的備品備件占整個(gè)庫存的20%，這些備件通常價(jià)格高、存儲要求高、臨時(shí)采購困難，如變流器并網(wǎng)開關(guān)、SVG功率模塊、電纜、軸承等，將其歸為A類。而20%的頻發(fā)性故障所涉及的備品備件占整個(gè)庫存的80%，這些備件往往價(jià)格相對較低、可替代性強(qiáng)，出現(xiàn)短缺時(shí)，短時(shí)間內(nèi)能夠完成籌措和采購，如熔絲、空氣開關(guān)、碳刷等，將其歸為B類。

（二）編碼規(guī)則的制定

隨著我國電力系統(tǒng)自動化程度的提高和電力體制改革的推進(jìn)，KKS電站標(biāo)識系統(tǒng)作為一種電廠標(biāo)識系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)⒉煌圃焐毯凸?yīng)商的設(shè)備代碼進(jìn)行統(tǒng)一，并且擴(kuò)展性強(qiáng)，延續(xù)性好。不同于其他能源企業(yè)，KKS編碼系統(tǒng)在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用起步較晚。同時(shí)，風(fēng)電場備品備件具有數(shù)量大、型號多、更新快、采購?fù)緩綇V等特點(diǎn)，短時(shí)間內(nèi)還無法完全適應(yīng)該編碼系統(tǒng)。結(jié)合風(fēng)電場自身的特殊性和KKS編碼的優(yōu)點(diǎn)，本文制定了一種適用于風(fēng)電場內(nèi)部的編碼規(guī)則（如圖2）。

根據(jù)每個(gè)備品備件的編碼形成條碼和電子標(biāo)簽，為B類備品備件貼上條碼，A類備品備件貼上電子標(biāo)簽，通過條碼技術(shù)和RFID技術(shù)相結(jié)合，將數(shù)據(jù)錄入風(fēng)電場相應(yīng)備品備件管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對裝備物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

二、RFID與條碼技術(shù)結(jié)合應(yīng)用效果

表1 某風(fēng)電場倉庫月度盤點(diǎn)中兩種盤庫方式的時(shí)長統(tǒng)計(jì)

RFID與條碼技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)從“數(shù)據(jù)錄入”到“數(shù)據(jù)采集”、從“人工找貨”到“導(dǎo)向定位取貨”的轉(zhuǎn)變。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立庫存動態(tài)數(shù)據(jù)庫，引入“監(jiān)控平臺”，可以實(shí)現(xiàn)倉庫的庫位管理、動態(tài)盤點(diǎn)、動態(tài)庫存、全生命周期管理以及電子化單據(jù)確認(rèn)等智能倉儲功能，讓管理更加高效、快捷，為企業(yè)安全生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行管理提供智能化支撐。

（一）縮短盤庫時(shí)長

某風(fēng)電場目前已上線RFID和條碼技術(shù)結(jié)合的管理系統(tǒng)，在月度庫存盤點(diǎn)中對倉庫分別使用傳統(tǒng)和新模式兩種方法進(jìn)行盤庫。傳統(tǒng)盤庫采用人工清點(diǎn)和電腦手動錄入以及人工核對的方式，新模式盤庫采用掃碼槍和RFID讀寫器進(jìn)行掃描自動錄入和自動核對的方式。通過比對兩種盤庫方式的時(shí)長，對新模式下的風(fēng)電場倉庫盤點(diǎn)進(jìn)行效果評估。

1.測試方法

因每一個(gè)備品備件系統(tǒng)都有其特殊性，如控制柜類備品備件，種類繁多，但每個(gè)種類的數(shù)量較少，清點(diǎn)起來比較繁瑣；接地系統(tǒng)類大多為碳刷類備品備件，種類較單一，清點(diǎn)起來比較方便。為保證試驗(yàn)的統(tǒng)一性，探究不同系統(tǒng)下兩種盤庫方式的應(yīng)用效果，試驗(yàn)將分別對每個(gè)備品備件系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)測試。

試驗(yàn)共有兩人參與：一人負(fù)責(zé)盤庫，一人用秒表記錄盤庫時(shí)長，以一個(gè)系統(tǒng)為一個(gè)時(shí)長記錄單位，記錄時(shí)長包括備品備件錄入時(shí)長和核對時(shí)長。

2.測試結(jié)果

通過分析表1及圖3的測試數(shù)據(jù)結(jié)果可以明顯發(fā)現(xiàn)，新模式下的盤庫時(shí)長較傳統(tǒng)模式大幅度減少。其中，A類運(yùn)用RFID技術(shù)幾乎可以做到盤庫工作的瞬間完成，整體的盤庫時(shí)間縮短約90.5%。同時(shí)也可以看出像種類繁多的控制柜類備件，其盤庫時(shí)長較傳統(tǒng)方式也能縮短約89%，而種類較單一的接地系統(tǒng)備件則能縮短高達(dá)約93%的時(shí)長。

（二）實(shí)現(xiàn)庫存預(yù)警

通過RFID和條碼技術(shù)對備品備件的數(shù)據(jù)采集，風(fēng)電場備品備件管理系統(tǒng)建立與之對應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)庫存預(yù)警、全生命周期管理等功能。圖4為某風(fēng)電場庫存的預(yù)警界面，風(fēng)電場可根據(jù)預(yù)警信息制定備品備件采購計(jì)劃。

（三）優(yōu)化A類備品備件管理

A類備品備件雖然平時(shí)在風(fēng)電機(jī)組故障處理中很少用到，但這類備品備件對風(fēng)電機(jī)組的安全生產(chǎn)運(yùn)行至關(guān)重要，它們具有不可替代、價(jià)格昂貴、調(diào)撥難、采購周期長等特點(diǎn)，所以，該類備品備件的保存環(huán)境和出入庫管理就格外重要。通過RFID技術(shù)不但能形成安全網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和跟蹤，并且只要A類備品備件通過倉庫門，就能實(shí)現(xiàn)自動出入庫管理。需要注意的是，A類備品備件不一定局限于以上所說的備件種類，劃分標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)風(fēng)電場內(nèi)部的實(shí)際情況來確定。

圖3 某風(fēng)電場兩種盤庫方式用時(shí)統(tǒng)計(jì)

圖4 庫存預(yù)警

結(jié)語

RFID與條碼技術(shù)結(jié)合在風(fēng)電場備品備件管理中的應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)風(fēng)電場倉庫管理的弊端，實(shí)現(xiàn)庫存的可視化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，盤活了風(fēng)電場的庫存，避免運(yùn)行成本高等問題，提升了企業(yè)效益。電力企業(yè)應(yīng)主動掌握并嘗試運(yùn)用前沿技術(shù)和設(shè)備，加快智能化成果轉(zhuǎn)化，積極提升企業(yè)信息化、智能化水平，推動“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)。