基于智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的管理

喬立春 陳 楠

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司銀川供電公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

智能電能表是發(fā)展智能電網(wǎng)不可或缺的組成部分，智能電能表的更換需求量逐年攀升，2018年銀川地區(qū)智能電能表出庫(kù)總量13.21余萬(wàn)只，2019年出庫(kù)總量18.71余萬(wàn)只，2020年雖受疫情影響，但全年出庫(kù)總量仍達(dá)15.58余萬(wàn)只。

為滿足加快推進(jìn)智能電表的推廣應(yīng)用需求，電能表等計(jì)量資產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)配送效率亟待提高，人工配送管理模式亟待改變。因此，在現(xiàn)有倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房的基礎(chǔ)上，利用智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)，提高計(jì)量資產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)量，提高作業(yè)效率，成為一項(xiàng)重點(diǎn)攻關(guān)課題。

1 智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)

1.1 智能立體倉(cāng)儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能立體倉(cāng)儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是指人工不直接管理、可對(duì)不同種類物資進(jìn)行自動(dòng)化、智能化存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)，由高層貨架、堆垛機(jī)、輸送機(jī)系統(tǒng)、貨物識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控與管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備等組成。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)采用面向服務(wù)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想，支持J2EE或.NET框架式部署。信息系統(tǒng)采用C/S/S（Client/Application Server/DBServer）與 C/S（Client/DBServer）混合模式作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)架。C/S/S三層架構(gòu)的體系架構(gòu)，支持Web、Client以及PDA等各種用戶界面開發(fā)，具有自動(dòng)故障恢復(fù)的特性，可以不間斷地運(yùn)行應(yīng)用程序，充分保證系統(tǒng)的可用性、可靠性、可擴(kuò)展性和性能。數(shù)據(jù)庫(kù)采用ORACLE11及以上版本，支持與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享。

架構(gòu)中間層應(yīng)用服務(wù)器，將關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問以及合法性校驗(yàn)等工作封裝于中間層。應(yīng)用層是核心層，完成系統(tǒng)的高級(jí)管理工作，負(fù)責(zé)物流系統(tǒng)（智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)）的日常事務(wù)處理，并通過PLC控制各智能設(shè)備（如堆垛機(jī)、拆/碼垛機(jī)、識(shí)別裝置等）動(dòng)作。

1.2 出入庫(kù)業(yè)務(wù)流程

入庫(kù)管理，營(yíng)銷系統(tǒng)下達(dá)入庫(kù)任務(wù)，倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)根據(jù)入庫(kù)任務(wù)執(zhí)行入庫(kù)。交互信息包括入庫(kù)單號(hào)、入庫(kù)批次號(hào)、設(shè)備類別、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、制造單位以及入庫(kù)數(shù)量等。通過系統(tǒng)貨位分配策略，按照物料或物料分類設(shè)置物料的貨位分配策略，支持多規(guī)則混合策略。通過營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)入庫(kù)流程同步生成WMS系統(tǒng)（智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)）的入庫(kù)單，入庫(kù)完成后將設(shè)備信息回傳至營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的入庫(kù)數(shù)據(jù)同步?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)入庫(kù)任務(wù)進(jìn)行控制及跟蹤，支持入庫(kù)任務(wù)的生成、修改、刪除、凍結(jié)/解凍、執(zhí)行，支持虛擬貨位入庫(kù)。入庫(kù)流程如圖1所示。

圖1 智能立體倉(cāng)儲(chǔ)入庫(kù)流程

出庫(kù)管理，營(yíng)銷系統(tǒng)平臺(tái)下達(dá)出庫(kù)任務(wù)，倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)根據(jù)出庫(kù)任務(wù)執(zhí)行出庫(kù)。交互信息包括出庫(kù)單號(hào)、批次號(hào)、設(shè)備類別、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、制造單位以及出庫(kù)數(shù)量等。通過營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)出庫(kù)申請(qǐng)自動(dòng)生成WMS系統(tǒng)的出庫(kù)單，支持出庫(kù)優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，將出庫(kù)完成信息回傳至營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的出庫(kù)數(shù)據(jù)同步，如圖2所示。

圖2 智能立體倉(cāng)儲(chǔ)出庫(kù)流程

1.3 智能立體倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備操作

智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)研究，重點(diǎn)在于出入庫(kù)操作執(zhí)行，通過3種智能設(shè)備，即拆/碼垛機(jī)、堆垛機(jī)以及RFID射頻識(shí)別裝置，實(shí)現(xiàn)計(jì)量資產(chǎn)智能出入庫(kù)，具體操作步驟如圖3所示。

圖3 計(jì)量資產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出入庫(kù)操作流程

倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)接到營(yíng)銷系統(tǒng)的入庫(kù)工單，開始入庫(kù)操作。入庫(kù)操作時(shí)，拆垛機(jī)將周轉(zhuǎn)箱垛根據(jù)要求拆為4箱為一整垛，并送入專機(jī)。拆垛機(jī)由PLC控制，該設(shè)備由輸送機(jī)、升降機(jī)及夾緊裝置組成，輸送機(jī)根據(jù)周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)采用鏈條機(jī)型式，升降機(jī)可采用氣動(dòng)升降也可采用電動(dòng)升降，夾緊裝置采用電動(dòng)夾緊也可采用氣動(dòng)形式。

入庫(kù)操作時(shí)，拆垛機(jī)的橫向搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，將整垛塑箱從手推車上搬運(yùn)至輸送線體上，并進(jìn)行自動(dòng)拆垛。出庫(kù)操作時(shí)，碼垛機(jī)的橫向搬運(yùn)機(jī)構(gòu)將輸送線體上的表箱垛自動(dòng)堆垛為16箱后，全部一次性推出出庫(kù)。

RFID射頻識(shí)別裝置由框架、屏蔽裝置、RFID讀取設(shè)備、液晶顯示屏以及RFID天線和工控機(jī)組成。工控機(jī)裝有射頻識(shí)別系統(tǒng)，控制RFID設(shè)備，與倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，射頻門與智能立庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

入庫(kù)操作時(shí)，可根據(jù)要求制定校驗(yàn)規(guī)則，跟隨計(jì)量資產(chǎn)實(shí)物傳遞給射頻系統(tǒng)，進(jìn)行同步校驗(yàn)。正常校驗(yàn)識(shí)別時(shí)，通過顯示方式提示識(shí)別合格數(shù)，當(dāng)校驗(yàn)識(shí)別出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并同步輸出控制指令到智能立庫(kù)的電控PLC，停止處理或進(jìn)行剔除；能正確穩(wěn)定識(shí)別并采集RFID電子標(biāo)簽所有信息，具體工作流程如圖4所示。

圖4 RFID射頻識(shí)別裝置工作流程

堆垛機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)、載貨臺(tái)、水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、貨叉伸縮機(jī)構(gòu)、安全保護(hù)裝置和機(jī)電結(jié)合裝置等部件組成。

金屬結(jié)構(gòu)在下橫梁上安裝水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、運(yùn)行認(rèn)址裝置以及超速保護(hù)裝置的限速器等。立柱兩側(cè)的起升導(dǎo)軌，供載貨臺(tái)上下運(yùn)行導(dǎo)向之用。在立柱上裝有起升機(jī)構(gòu)、終端限位裝置、電控柜及安全梯等。上橫梁上安裝定滑輪、上部運(yùn)行導(dǎo)向輪裝置、過載松繩保護(hù)裝置等。

載貨臺(tái)由起升機(jī)構(gòu)通過載貨臺(tái)上的滑輪裝置帶動(dòng)，通過起升導(dǎo)向輪裝置沿著立柱起升導(dǎo)軌升降，并由貨叉伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行存取貨物作業(yè)。水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速，三合一電機(jī)減速器，可調(diào)式車輪和水平輪組等。起升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)載貨臺(tái)做升降運(yùn)動(dòng)，貨叉伸縮機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，裝設(shè)于載貨臺(tái)上，采用三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉。

2 出入庫(kù)效率提升措施研究

2.1 出入庫(kù)流程系統(tǒng)優(yōu)化

與其他倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程相比，該智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)業(yè)務(wù)流程并非由單一的系統(tǒng)完成，而是兩大系統(tǒng)，包括立體庫(kù)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（本地系統(tǒng)）與營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)），內(nèi)外網(wǎng)系統(tǒng)交互操作完成。通過MDS系統(tǒng)服務(wù)總線中間庫(kù)連接以上兩大系統(tǒng)，既保證了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全性，同時(shí)貫通了系統(tǒng)間接口數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。

該優(yōu)化方案采用系統(tǒng)業(yè)務(wù)工單管理模式，立即下單，實(shí)時(shí)出入庫(kù)，在寧夏地區(qū)首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)量資產(chǎn)本地倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)高頻同步傳輸與資產(chǎn)信息共享，極大地提高了資產(chǎn)信息出入庫(kù)準(zhǔn)確性與配送服務(wù)的實(shí)效性，杜絕了以往人工管理模式下的人為差錯(cuò)。

2.2 智能堆垛與入貨操作優(yōu)化

本次優(yōu)化操作通過優(yōu)化智能設(shè)備出入庫(kù)操作實(shí)現(xiàn)。因各領(lǐng)用單位表計(jì)需求數(shù)量為實(shí)際業(yè)務(wù)需求量，并非嚴(yán)格按照4箱為一整垛，導(dǎo)致最后一次出庫(kù)操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生殘垛（非整垛）情況。為避免因產(chǎn)生過多殘垛而影響儲(chǔ)位利用率，拆碼垛機(jī)在下一次出庫(kù)操作時(shí)，必須將之前產(chǎn)生的殘垛優(yōu)先出庫(kù)，減少殘垛數(shù)，以提高倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位可利用率。

堆垛機(jī)在入貨時(shí)，重點(diǎn)研究立庫(kù)儲(chǔ)位分配優(yōu)化問題。根據(jù)當(dāng)前不同電能表規(guī)格需求數(shù)量，按照“先進(jìn)先出、使用頻率高電能表優(yōu)先出庫(kù)”等分配原則，通過倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)定優(yōu)先級(jí)，將使用頻率高的電能表放在離出庫(kù)口近的儲(chǔ)位上，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)儲(chǔ)位科學(xué)合理分配。出庫(kù)時(shí)，堆垛機(jī)優(yōu)先揀選庫(kù)存時(shí)間較長(zhǎng)表計(jì)，且運(yùn)行軌跡相對(duì)集中在出庫(kù)口近的儲(chǔ)位處，可減少無效重復(fù)往返距離，提高出庫(kù)效率。

3 應(yīng)用成效

應(yīng)用成效包括以下3點(diǎn)：1）高效。通過智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用，有效提升庫(kù)房出入庫(kù)效率，提高了計(jì)量資產(chǎn)庫(kù)存周轉(zhuǎn)效率，月出庫(kù)工作效率提高了41%，縮短了計(jì)量資產(chǎn)出入庫(kù)時(shí)間，每年可節(jié)約人工成本18余萬(wàn)元。2）智能。通過智能自動(dòng)化設(shè)備高效運(yùn)行，由以前人工倉(cāng)儲(chǔ)管理模式向智能化管理轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)自動(dòng)接收出入庫(kù)工單，通過智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出入庫(kù)，智能盤點(diǎn)，有效節(jié)省勞動(dòng)力。3）規(guī)范。智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行線上管控，無須人工干預(yù)，自動(dòng)記錄出入庫(kù)臺(tái)賬信息，物料賬目清晰，線上臺(tái)賬即時(shí)完成，實(shí)時(shí)更新，資產(chǎn)管理更加規(guī)范化精益化。

4 結(jié)論

通過以上智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)研究，有效地提升計(jì)量資產(chǎn)出入庫(kù)的準(zhǔn)確性與配送實(shí)效性，通過立體庫(kù)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)與營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息同步傳輸共享，倉(cāng)儲(chǔ)智能設(shè)備出入庫(kù)操作高效運(yùn)行，計(jì)量資產(chǎn)管理模式由人工管理轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑瘋}(cāng)儲(chǔ)管理，大幅提高倉(cāng)儲(chǔ)出入庫(kù)效率與物資配送質(zhì)效。同時(shí)，在現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了殘垛出庫(kù)操作與入庫(kù)儲(chǔ)位分配原則，體現(xiàn)了智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的可拓展性與科學(xué)性。下一步將利用智能立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)自動(dòng)盤點(diǎn)，資產(chǎn)管理評(píng)估與分析，深挖資產(chǎn)數(shù)據(jù)價(jià)值，資源合理配置。