鄭凱,潘潤(rùn)霞
(中國(guó)水電四局第三分局,云南 昆明 650000)
在“雙碳”目標(biāo)發(fā)展下,我國(guó)大力關(guān)注水電行業(yè)發(fā)展,水電工程建設(shè)規(guī)模愈發(fā)龐大,涉及的物資類型愈發(fā)繁雜,采用傳統(tǒng)的物資管理手段已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)水電工程發(fā)展需求。在傳統(tǒng)物資管理模式下,物資查找與取放困難,管理工作極易出現(xiàn)紕漏,嚴(yán)重影響物資的檢修效率。因此,水電物資管理工作亟待適應(yīng)智慧時(shí)代的發(fā)展特征,構(gòu)建水電站物資智慧管理平臺(tái),統(tǒng)籌規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等各類技術(shù)的應(yīng)用,全面提升水電站物資智慧管理水平,以滿足新時(shí)期水電工程高質(zhì)量發(fā)展要求。
物資智慧管理是指借助各類技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的自動(dòng)識(shí)別與管理,以便物資管理人員對(duì)各類物資的集中管控,提高設(shè)備設(shè)施檢修效率。從水電站物資管理需求角度,水電站物資管理需要采用的關(guān)鍵技術(shù)包括各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制與管理技術(shù),其目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)物資信息的自動(dòng)采集、整理、分析與管理,具體技術(shù)內(nèi)容如下。
(1)各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。①射頻識(shí)別技術(shù)(RFID),RFID技術(shù)的原理為閱讀器與標(biāo)簽間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信,從而識(shí)別出目標(biāo)信息。RFID的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛,適用于各類運(yùn)行環(huán)境條件下,且全程無(wú)須人工干預(yù),可以同時(shí)識(shí)別出多個(gè)電子標(biāo)簽,完全可滿足水電站物資類型多的要求。在實(shí)際應(yīng)用中,可以在水電站物資中貼放電子標(biāo)簽,并在電子標(biāo)簽中錄入相應(yīng)物資信息,采用RFID技術(shù)進(jìn)行電子標(biāo)簽識(shí)別后,可準(zhǔn)確掌握物資所在位置及其相關(guān)信息。②重力傳感技術(shù),重力傳感技術(shù)可以通過(guò)傳感器對(duì)物資變化進(jìn)行感知,感知到的變化數(shù)據(jù)將反饋至系統(tǒng)中,與電子秤的稱重原理類似。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)須貼放標(biāo)簽,而且可以重疊倒放,操作較為便利,但缺點(diǎn)在于其識(shí)別精度完全由傳感器精度決定。③智慧視覺(jué)技術(shù),智慧視覺(jué)是指利用物聯(lián)網(wǎng)的視覺(jué)感知部分獲取水電站物資的圖像或視頻視覺(jué)數(shù)據(jù),再利用智能識(shí)別手段對(duì)圖像或視頻進(jìn)行視覺(jué)標(biāo)簽提取,并最終上傳至系統(tǒng)。視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯,不僅錄入信息方便,而且物資可以重疊倒放與混放,因此不受到存儲(chǔ)量的限制,并且同樣不需要貼放標(biāo)簽。然而,該項(xiàng)技術(shù)同樣存在一定局限性,表現(xiàn)在受到物資大小與傳感器視角的限制。
(2)遠(yuǎn)程控制與管理技術(shù)。水電站物資智慧管理的最終落腳點(diǎn)在于對(duì)物資的遠(yuǎn)程控制與管理,考慮到水電站物資倉(cāng)儲(chǔ)位置較為分散、物資數(shù)量較多、管理工作較為復(fù)雜等特征,最終確定采用“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+WiFi+5G”的水電站物資信息獲取與傳輸模式,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行物資信息獲取,短距離信息傳輸采用WiFi技術(shù),長(zhǎng)距離信息傳輸采用5G技術(shù),二者間可以相互配合,確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。水電站物資智慧管理系統(tǒng)采用“集中管理,獨(dú)立控制”模式,利用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物資信息傳輸,并利用人工智能算法進(jìn)行物資狀態(tài)識(shí)別,再通過(guò)信息反饋制定控制方案,采用嵌入式技術(shù)進(jìn)行物資遠(yuǎn)程控制與管理。
(1)水電站物資智慧管理系統(tǒng)在應(yīng)用后,對(duì)各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。首先,智能網(wǎng)關(guān)開(kāi)關(guān)在監(jiān)控模式下,可以實(shí)現(xiàn)RFID多標(biāo)簽進(jìn)入、離開(kāi)事件的上報(bào)工作,且可以接收來(lái)自物資管理平臺(tái)的獲取指定天線實(shí)時(shí)監(jiān)控的RFID標(biāo)簽列表請(qǐng)求,并返回列表信息,運(yùn)行3個(gè)月并未發(fā)現(xiàn)任何異常狀態(tài)。其次,采用的重力感應(yīng)電子秤可以精準(zhǔn)識(shí)別到托盤上物資重量的變化,并自動(dòng)向平臺(tái)上報(bào)變化信息,目前最大識(shí)別誤差未超過(guò)1%,且不存在漏報(bào)現(xiàn)象。同時(shí),平臺(tái)可調(diào)用查詢接口按電子秤地址信息進(jìn)行物資數(shù)量與重量的查詢,運(yùn)行期間未發(fā)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)情況。最后,智能視覺(jué)服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)同平臺(tái)的高效數(shù)據(jù)交互,精準(zhǔn)進(jìn)行門禁控制與物資識(shí)別,少數(shù)體積較大以及傳感器角度存在偏差的物資無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別,但RFID技術(shù)可以彌補(bǔ)這一缺陷。
(2)水電站物資智慧管理系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)水電站物資管理工作達(dá)到了流程重塑與效率提升的目標(biāo),其應(yīng)用效果集中體現(xiàn)在三個(gè)方面:第一,幫助物資管理業(yè)務(wù)流程實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一,可精準(zhǔn)管控每一環(huán)節(jié)。系統(tǒng)的應(yīng)用貫穿于物資管理的整個(gè)過(guò)程,包括物資申請(qǐng)、申請(qǐng)核準(zhǔn)、采購(gòu)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、申領(lǐng)、核銷與結(jié)算,全過(guò)程可通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行追溯與查詢,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理,可根據(jù)系統(tǒng)精準(zhǔn)判斷物資管理業(yè)務(wù)流程的流動(dòng)軌跡;第二,幫助物資管理業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集成與共享,提高了物資管理數(shù)據(jù)的利用效率。系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)使用者需求針對(duì)性攫取物資領(lǐng)用量、物資核銷管理等數(shù)據(jù)信息,并按照其需求進(jìn)行分時(shí)段、分標(biāo)段以及分類型的物資管理數(shù)據(jù)信息分析,幫助數(shù)據(jù)使用者快速精準(zhǔn)地獲取物資管理信息,提高對(duì)物資的動(dòng)態(tài)管控能力;第三,幫助物資管理工作提供了責(zé)任追究路徑,提高物資管理工作的規(guī)范化水平。系統(tǒng)覆蓋了物資管理的各個(gè)流程,因此可以對(duì)涉及的管理主體進(jìn)行明確的責(zé)任劃分。一旦出現(xiàn)物資管理問(wèn)題,可利用系統(tǒng)判斷在哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)未按照物資管理流程開(kāi)展工作,從而第一時(shí)間對(duì)責(zé)任人進(jìn)行責(zé)任追究。明確的責(zé)任追究手段可以有效規(guī)避物資管理工作中的人為失誤因素,并且可以有效規(guī)避因管理人員崗位調(diào)動(dòng)以及權(quán)責(zé)不清引發(fā)的物資管理風(fēng)險(xiǎn)。
本次在水電站物資智慧管理平臺(tái)設(shè)計(jì)中,綜合考慮了技術(shù)特征與物資管理工作特點(diǎn),確定了物資協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)與高效管理的智慧管理平臺(tái)。平臺(tái)設(shè)計(jì)中確定統(tǒng)一業(yè)務(wù)流程、統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范,在統(tǒng)籌管理下實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站物資的智慧化管理。其總體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水電站物資智慧管理平臺(tái)總體架構(gòu)
3.2.1 硬件技術(shù)設(shè)備模塊
水電站物資智慧管理平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)建中借助硬件設(shè)施可滿足物資管理的特性要求,借助數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、智能網(wǎng)關(guān)、二維碼技術(shù)和RFID等技術(shù),可根據(jù)水電站物資的屬性、應(yīng)用場(chǎng)景與使用特性進(jìn)行有效管理。物資智慧管理系統(tǒng)中,對(duì)于可重復(fù)使用的物資,可應(yīng)用RFID技術(shù)創(chuàng)建相應(yīng)的管理標(biāo)簽,通過(guò)安裝RFID天線感知不同物資的相應(yīng)標(biāo)簽,可將物資相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息直接通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行分析與存儲(chǔ)。對(duì)于水電站中的消耗類物資,可搭配使用重力傳感器等設(shè)備掌握物資的使用情況,通過(guò)重量感知與視頻反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)物資種類與單次使用量的有效控制。智慧管理系統(tǒng)中借助二維碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的智能高效管理,物資管理人員通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備掃描物資二維碼便可以獲取全部信息,掌握其使用情況,便于后臺(tái)管理。
3.2.2 軟件應(yīng)用服務(wù)模塊
水電站物資智慧管理平臺(tái)的軟件應(yīng)用服務(wù)功能由多個(gè)模塊共同構(gòu)成,其中各個(gè)模塊的主要功能內(nèi)容如下。
(1)倉(cāng)庫(kù)管理。此項(xiàng)應(yīng)用功能主要負(fù)責(zé)倉(cāng)庫(kù)基本信息管理,包含水電站物資位置管理、物資編碼、物資貨架與貨位確定與物資管理員信息等級(jí)等。平臺(tái)中的倉(cāng)庫(kù)管理模塊借助二維碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)物資的一站式管理,結(jié)合水電站工程施工要求,自動(dòng)調(diào)配物資,保證倉(cāng)庫(kù)物資調(diào)用能夠滿足工程要求,同時(shí)能夠有效避免因倉(cāng)庫(kù)管理不當(dāng)造成物資庫(kù)存積壓,提高倉(cāng)庫(kù)物資的應(yīng)用效率。
(2)入庫(kù)管理。水電站物資入庫(kù)時(shí),物資智慧管理平臺(tái)會(huì)自動(dòng)對(duì)物資進(jìn)行檢測(cè),確定是否已有同類物資存入,從而確定是否創(chuàng)新新的物資管理清單,之后入庫(kù)管理模塊會(huì)根據(jù)物資屬性建立相應(yīng)的入庫(kù)管理標(biāo)簽,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)管理人情況明確物資操作入庫(kù)的執(zhí)行人,并將物資自動(dòng)分配到相應(yīng)的貨位與貨架。物資入庫(kù)后,該模塊會(huì)將入庫(kù)單發(fā)送給向物資操作管理人員,并完成相應(yīng)的系統(tǒng)門禁授權(quán),在物資操作管理人員完成檢查并提交確認(rèn)后,平臺(tái)則會(huì)確定物資的入庫(kù)管理工作完成,入庫(kù)管理完成后,平臺(tái)會(huì)自動(dòng)根據(jù)物資變化進(jìn)行自動(dòng)提示,便于后續(xù)物資應(yīng)用與管理。
(3)出庫(kù)管理。物資出庫(kù)前,該模塊會(huì)根據(jù)庫(kù)存狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)提醒,確定庫(kù)存物資數(shù)量是否能夠滿足出庫(kù)要求,平臺(tái)出庫(kù)模塊會(huì)根據(jù)物資使用申報(bào)計(jì)劃生成相應(yīng)的出庫(kù)單,并記錄出庫(kù)車輛、貨物、運(yùn)輸路線與領(lǐng)料人與管理操作人員信息。物資出庫(kù)中會(huì)與平臺(tái)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口,可實(shí)現(xiàn)物資出庫(kù)的全過(guò)程監(jiān)控。與此同時(shí),出庫(kù)時(shí)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)根據(jù)物資貨位生成相應(yīng)的門禁權(quán)限,領(lǐng)料人在通過(guò)門禁認(rèn)證后可進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)制定位置領(lǐng)取物資,完成物資領(lǐng)取工作后,需盡快完成物資領(lǐng)取確認(rèn),系統(tǒng)在領(lǐng)料人確認(rèn)后生成最新的物資庫(kù)存信息,并從平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)端完成出庫(kù)數(shù)據(jù)與庫(kù)存信息的更新與存儲(chǔ),同時(shí)平臺(tái)會(huì)結(jié)束門禁授權(quán),恢復(fù)正常管理狀態(tài)。
(4)供應(yīng)商管理。該模塊功能以提供供應(yīng)商基本信息,供應(yīng)商注冊(cè)變更、注銷與長(zhǎng)期評(píng)價(jià)為主。水電站物資智慧管理平臺(tái)的供應(yīng)商管理需要根據(jù)工程實(shí)際需求確定相應(yīng)的物資供應(yīng)量和物資供應(yīng)類型。水電站工程項(xiàng)目開(kāi)展會(huì)根據(jù)施工需求提出詳細(xì)的供貨計(jì)劃,平臺(tái)會(huì)計(jì)算出階段性的物資需求量,并推薦優(yōu)秀的供應(yīng)商名單,通過(guò)系統(tǒng)對(duì)比確定最佳供貨對(duì)象。在供應(yīng)商管理中,需要結(jié)合貨運(yùn)單據(jù)完成物資配送供應(yīng)服務(wù),平臺(tái)系統(tǒng)會(huì)定期跟蹤供應(yīng)商配送單運(yùn)輸情況,通過(guò)運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)跟蹤,全面掌握物資供應(yīng)情況。智慧管理平臺(tái)中的供應(yīng)商管理模塊可實(shí)現(xiàn)物資管理工作可塑性追蹤,按照施工現(xiàn)場(chǎng)需求確定最佳的物資運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)、路線、種類與數(shù)量,從而提升供應(yīng)管理效率。
(5)數(shù)據(jù)分析。水電站物資智慧管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能可以幫助管理人員更好地了解其物資庫(kù)存情況、采購(gòu)計(jì)劃和耗材使用情況,從而優(yōu)化物資管理流程,提高效率和節(jié)約成本。數(shù)據(jù)分析模塊可以通過(guò)對(duì)物資庫(kù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,幫助管理員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)庫(kù)存數(shù)量、種類和價(jià)值情況,并生成報(bào)表以便快速了解庫(kù)存狀況。此外,平臺(tái)還能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)的用料量,能夠?yàn)樗娬疚镔Y使用制定合理的采購(gòu)計(jì)劃,可以極大地減少庫(kù)存積壓和資源浪費(fèi)問(wèn)題。該模塊可以通過(guò)對(duì)耗材使用數(shù)據(jù)的分析,掌握水電站工程施工中的消耗情況和使用效率,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并作出相應(yīng)調(diào)整。同時(shí),平臺(tái)還支持對(duì)具體設(shè)備的維修保養(yǎng)記錄進(jìn)行跟蹤和分析,幫助平臺(tái)管理人員優(yōu)化設(shè)備維護(hù)計(jì)劃,提高生產(chǎn)效率。另外,該模塊還支持多維度的數(shù)據(jù)可視化展示,包括圖表、報(bào)表、儀表盤等多種形式,使用戶可以直觀地了解物資管理情況,及時(shí)作出決策,提高工作效率和精準(zhǔn)度。
(6)高級(jí)管理。此項(xiàng)功能主要負(fù)責(zé)定期測(cè)試物資管理、物資預(yù)警與物資檢修查驗(yàn)等功能。物資入庫(kù)管理后,需要通過(guò)預(yù)設(shè)條件進(jìn)行有效提醒,對(duì)于已入庫(kù)卻為進(jìn)行測(cè)試的物資不得出庫(kù)使用,同時(shí)高級(jí)管理模塊中還設(shè)置了智能預(yù)警功能,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)物資情況自動(dòng)生成提示信息,對(duì)物資管理中的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)警示,幫助物資管理人員提高物資管理與使用效率。
(7)系統(tǒng)設(shè)置。該模塊為水電站物資管理平臺(tái)中的底層模塊,其主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)基礎(chǔ)功能,如系統(tǒng)用戶管理,系統(tǒng)權(quán)限設(shè)定與系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)。平臺(tái)在后續(xù)應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)根據(jù)水電站工程業(yè)務(wù)要求進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化,其中會(huì)加入新的硬件,增設(shè)開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)功能,因此,平臺(tái)開(kāi)發(fā)人員需要通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置模塊進(jìn)行系統(tǒng)底層功能管理,通過(guò)該模塊為物資智慧平臺(tái)中其他模塊的運(yùn)行提供保障。
物資管理是水電站管理工作的重要內(nèi)容,需要利用先進(jìn)的技術(shù)手段提升水電站物資智慧管理水平,研究設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水電站物資智慧管理平臺(tái),物資智慧管理系統(tǒng)覆蓋物資管理的整個(gè)流程,可通過(guò)各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)精準(zhǔn)獲取到物資信息,并實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的遠(yuǎn)程控制與管理,有效解決了傳統(tǒng)物資管理模式的效率低下問(wèn)題,并減少了物資管理人員的工作量,有利于促進(jìn)水電站管理工作的智慧化轉(zhuǎn)型。