基于青島地鐵線網(wǎng)化運(yùn)營的智慧倉儲(chǔ)建設(shè)研究

仇文琳，逄順勇，陳 陽，喬冠軍

(青島地鐵運(yùn)營有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

青島地鐵開通運(yùn)營線路共有6條，隨著青島地鐵的線網(wǎng)化運(yùn)營，客流量日益增大，運(yùn)營安全要求逐步提升，管理成本更是節(jié)節(jié)攀升。青島地鐵作為資產(chǎn)密集型企業(yè)，資產(chǎn)種類繁多，專業(yè)復(fù)雜，項(xiàng)運(yùn)營維護(hù)工作技術(shù)要求高，為保障運(yùn)營安全生產(chǎn)，需對(duì)房屋構(gòu)筑物、軌道設(shè)施、電客車組、車輛段工藝設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、AFC(自動(dòng)售檢票)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、PDS設(shè)備等10多個(gè)大系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)施及時(shí)維修保養(yǎng)，各項(xiàng)維修保養(yǎng)任務(wù)的備品備件、維修耗材、作業(yè)工器具需求應(yīng)得到及時(shí)響應(yīng)和滿足。由于空間、管理成本等條件限制，各專業(yè)在正線設(shè)置的二級(jí)庫位置難以與設(shè)備維修集中站完全匹配，一線人員每次開展維修作業(yè)都要遠(yuǎn)距離到二級(jí)庫交接領(lǐng)用物資。這種方式隨著線網(wǎng)化規(guī)模的擴(kuò)大，大大增加了人工及管理成本。物資服務(wù)單位傳統(tǒng)的管理模式已再難以適應(yīng)線網(wǎng)化規(guī)模的線路運(yùn)營。運(yùn)營各生產(chǎn)單位對(duì)物資的需求將成倍增長，不僅給地鐵運(yùn)營物資管理帶來巨大的壓力，也給倉儲(chǔ)管理創(chuàng)新帶來了動(dòng)力。

通過“智慧倉儲(chǔ)”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)過程的快速高效處理和作業(yè)過程數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)可追溯管理。根據(jù)總庫物資的出庫需求，通過引入智能化存取柜和信息化管理軟件并集成視頻監(jiān)控、人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)等構(gòu)成智慧倉儲(chǔ)系統(tǒng)在系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)物料流轉(zhuǎn)進(jìn)行過程管控。保證物料的及時(shí)供應(yīng)，滿足了物料的準(zhǔn)時(shí)化配送，實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)信息的快速高效處理和作業(yè)過程數(shù)據(jù)追溯管理。實(shí)時(shí)掌握物料存儲(chǔ)、領(lǐng)還過程信息，實(shí)現(xiàn)透明化信息管理、全程追溯、全過程的信息化管控等。

1 現(xiàn)代倉儲(chǔ)技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，隨著電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，物流行業(yè)為滿足日益增長的快遞運(yùn)輸、存儲(chǔ)需求，逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化。而其中，倉儲(chǔ)技術(shù)在管理理念、技術(shù)手段上，都有了大幅的跨越。倉儲(chǔ)技術(shù)手段包括物資保管、庫存控制、倉儲(chǔ)信息及倉庫管理信息系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)技術(shù)主要服務(wù)于增加物資進(jìn)出效率、保障物資安全以及物資庫存協(xié)調(diào)等。智慧倉儲(chǔ)是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能化、自動(dòng)化的管理手段，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)信息識(shí)別、預(yù)警以及管理的自動(dòng)化，提高倉儲(chǔ)作業(yè)效率、降低倉儲(chǔ)運(yùn)行成本。如今，廣泛應(yīng)用的智慧倉儲(chǔ)技術(shù)指的是倉儲(chǔ)信息技術(shù)和倉庫管理信息系統(tǒng)[1]，在實(shí)際操作層面上的技術(shù)手段主要包括物資條形碼、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、無線射頻識(shí)別技術(shù)及倉庫管理信息系統(tǒng)等[1]。

1.1 智慧倉儲(chǔ)相關(guān)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，條形碼早已覆蓋當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)角落。條形碼的優(yōu)勢(shì)在于信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、識(shí)別速度快以及可靠性高，因此在數(shù)據(jù)、實(shí)物的匹配方面有著極高的價(jià)值。無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的優(yōu)勢(shì)在于跨視距、遠(yuǎn)距離的高精度、大量數(shù)據(jù)采集，且數(shù)據(jù)真實(shí)性高，難以偽造，現(xiàn)在各個(gè)物流中心和設(shè)備運(yùn)輸過程中的資料收集與設(shè)備指示，均有應(yīng)用。對(duì)于智慧倉儲(chǔ)來說，貨物的進(jìn)出、調(diào)配、盤點(diǎn)、分揀等作業(yè)，均可以采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[1]。2020年，我國自主研發(fā)、建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已完成組網(wǎng)，將為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)[2]。北斗系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)的精準(zhǔn)定位和快速跟蹤，在交通導(dǎo)航、地面定位、交通協(xié)調(diào)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著不可或缺的作用。通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)倉儲(chǔ)的智能管理，結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地理位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，定制了倉儲(chǔ)和站點(diǎn)急需上門接貨的位置信息，定制服務(wù)線路，提高物流效率，管控成本，也讓信息更透明。

近年來，便攜式數(shù)據(jù)終端逐漸應(yīng)用于物流行業(yè)，它可以采集貨物信息數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)保存或發(fā)送至信息管理系統(tǒng)，將便攜式數(shù)據(jù)終端與不同的掃描工具相連，就能投入各種自動(dòng)識(shí)別場景中。倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的作業(yè)流程和算法，對(duì)貨物、數(shù)據(jù)、行為、庫存和分揀進(jìn)行智能化管理，提高倉儲(chǔ)日常管理的準(zhǔn)確性和運(yùn)行效率。便攜式數(shù)據(jù)終端的應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理模式，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)資料的信息化、貨物動(dòng)態(tài)追蹤和預(yù)警，結(jié)合手持端移動(dòng)應(yīng)用、物資條形碼和無線射頻識(shí)別采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)物資、管理組織、多倉庫、貨物和備品管理、電子倉儲(chǔ)資料及二維碼打印等為一體的移動(dòng)化分布式倉儲(chǔ)實(shí)物管理平臺(tái)[1]。為了適應(yīng)不同行業(yè)對(duì)倉儲(chǔ)的差異化需求，智慧倉儲(chǔ)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)物資的全生命周期管理，合理管控物資的周轉(zhuǎn)率及消耗水平，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，及時(shí)優(yōu)化采購方案，減少庫存積壓。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)指通過網(wǎng)絡(luò)將物品與應(yīng)用程序或管理系統(tǒng)相連，是近年來推廣應(yīng)用較多的技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的迅猛發(fā)展，已逐步為物聯(lián)網(wǎng)賦予了“中國制造”的標(biāo)簽，成為我國一個(gè)新經(jīng)濟(jì)增長方向。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，傳感器、射頻識(shí)別以及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要是通過各種射頻識(shí)別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等傳感設(shè)備，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，通過既定協(xié)議實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)和信息的互通共享，從而實(shí)現(xiàn)管理、識(shí)別、追蹤智能化和自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在如今的各行各業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用，服務(wù)于智慧城市、智能電網(wǎng)、智慧物流等方方面面[3]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧倉儲(chǔ)建設(shè)

2.1 智慧倉儲(chǔ)整體建設(shè)思路

智能倉庫主要利用現(xiàn)有普通貨架，集成電子標(biāo)簽指引、人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等集成物流信息系統(tǒng)構(gòu)成的無人值守的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。針對(duì)維修點(diǎn)有物料需求時(shí)，可自助進(jìn)行物料的領(lǐng)用出庫，通過系統(tǒng)和物聯(lián)設(shè)備記錄物料出庫信息。智能倉庫主要構(gòu)成有：電子標(biāo)簽貨架、人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)、觸摸一體機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)看板(見圖1)。

圖1 智慧倉儲(chǔ)布置示意

2.1.1 入庫流程設(shè)計(jì)

(1)作業(yè)人員通過人臉識(shí)別打開門禁，進(jìn)入無人值守倉庫內(nèi)。(2)作業(yè)人員通過一體機(jī)登錄智慧倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)查看調(diào)撥入庫任務(wù)，并點(diǎn)擊執(zhí)行入庫。(3)智慧倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)所涉及的物料的電子標(biāo)簽亮起。(4)電子標(biāo)簽亮起可分為兩種方式：①并發(fā)亮燈。所有燈光一起亮，揀選人員自由選擇入庫路線。②逐一亮燈。系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)位信息，自動(dòng)計(jì)算入庫路線，并只點(diǎn)亮當(dāng)前需入庫物料，揀選人員入庫完當(dāng)前物料，拍滅標(biāo)簽，系統(tǒng)觸發(fā)下一個(gè)標(biāo)簽亮，由系統(tǒng)指引入庫人員按指定路線完成入庫。(5)入庫人員根據(jù)亮燈提示和數(shù)量提示進(jìn)行入庫操作，依次迭代直至完成全部入庫任務(wù)。

2.1.2 出庫流程設(shè)計(jì)

(1)作業(yè)人員通過人臉識(shí)別打開門禁，進(jìn)入無人值守倉庫內(nèi)。(2)作業(yè)人員通過一體機(jī)登錄智慧倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)查看調(diào)撥出庫任務(wù)，并點(diǎn)擊執(zhí)行出庫。(3)智慧倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)所涉及的物料的電子標(biāo)簽亮起。(4)電子標(biāo)簽亮起可分為兩種方式：①并發(fā)亮燈。所有燈光一起亮，揀選人員自由選擇揀選路線。②逐一亮燈。系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)位信息，自動(dòng)計(jì)算揀選路線，并只點(diǎn)亮當(dāng)前需揀物料，揀選人員揀完當(dāng)前物料，拍滅標(biāo)簽，系統(tǒng)觸發(fā)下一個(gè)標(biāo)簽亮，由系統(tǒng)指引分揀人員按指定路線分揀。(5)揀選人員根據(jù)亮燈提示和數(shù)量提示進(jìn)行揀選。(6)所有燈光拍滅，揀選任務(wù)完成。

2.2 智慧倉儲(chǔ)系統(tǒng)硬件架構(gòu)

2.2.1 觸屏式一體機(jī)

觸屏式一體機(jī)布置在智慧倉庫入口，智慧倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、智能貨架相連，當(dāng)工作人員執(zhí)行物資出庫、入庫行為時(shí)，通過一體機(jī)查看并確認(rèn)物資調(diào)撥信息。一體機(jī)從管理系統(tǒng)獲取出庫、入庫任務(wù)，并自行查詢物資所對(duì)應(yīng)的貨架、貨位，控制智能標(biāo)簽上的指示燈發(fā)亮，指示貨物位置及數(shù)量。

2.2.2 電子標(biāo)簽智能貨架

智能電子標(biāo)簽揀選管理系統(tǒng)是針對(duì)物流分揀過程進(jìn)行研發(fā)的多功能、易操作、目視化、人性化的分揀輔助管理系統(tǒng)?？芍С秩斯ぴO(shè)置生成任務(wù)訂單列表進(jìn)行作業(yè)，也支持與WMS系統(tǒng)無縫對(duì)接直接分配揀選列表任務(wù)，形成了一體化的分揀應(yīng)用。能夠極大地提高揀貨效率、準(zhǔn)確率，可以快速、正確、輕松地完成物料的揀選工作。同時(shí)，支持條碼掃碼槍快速上架和盤點(diǎn)工作，對(duì)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，而且能夠降低出錯(cuò)率，加快作業(yè)速度，減少人力成本。

電子標(biāo)簽智能貨架是在貨架上每一個(gè)貨位都部署一塊電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽配備有3位數(shù)字顯示器和指示燈(見圖2)。電子標(biāo)簽通過WiFi與一體機(jī)及控制系統(tǒng)相連，當(dāng)電子標(biāo)簽接收到一體機(jī)發(fā)出的指令后，通過指示燈發(fā)亮顯示貨物所在位置，通過3位的LED數(shù)碼管顯示貨物數(shù)量。工作人員經(jīng)由指示燈確定貨物對(duì)應(yīng)的貨架，在核對(duì)標(biāo)簽顯示的數(shù)量后，可以準(zhǔn)確執(zhí)行出庫、入庫任務(wù)。

圖2 電子標(biāo)簽

2.2.3 手持終端

手持終端的作用是采集貨物信息，并與管理系統(tǒng)中的貨物狀態(tài)相匹配，及時(shí)反饋貨物的狀態(tài)信息。在進(jìn)行物資清點(diǎn)作業(yè)時(shí)，倉儲(chǔ)管理人員使用手持RFID設(shè)備讀取貨物信息，信息通過倉儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上傳到管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)核查貨物信息后，在終端顯示器上用不同的背景顏色表示正確、缺失、無入庫等貨物狀態(tài)，使倉儲(chǔ)管理人員在現(xiàn)場就能實(shí)時(shí)了解貨物的狀態(tài)信息。

2.2.4 監(jiān)控系統(tǒng)

智慧倉儲(chǔ)內(nèi)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于保障庫房內(nèi)人員、財(cái)產(chǎn)安全。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，倉庫管理人員可以在控制中心監(jiān)控倉庫內(nèi)人員進(jìn)出、貨物變動(dòng)情況。

3 結(jié)語

地鐵運(yùn)行維系著城市生活的方方面面，地鐵線路的安全運(yùn)行離不開運(yùn)營維護(hù)的辛勤努力。通過進(jìn)行智慧倉儲(chǔ)建設(shè)，進(jìn)行地鐵運(yùn)維物資物料管理的智能化升級(jí)，使后勤保障的技術(shù)水平和管理理念與智慧工程相匹配，探索智慧城市建設(shè)的新方向。