電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)研究

國網(wǎng)合肥供電公司 徐偉剛 喬 惠 胡玉慶 張 俊

近幾年各供電公司普遍實現(xiàn)了智能電能表的建設(shè)應(yīng)用。而電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)可以與網(wǎng)絡(luò)化相適應(yīng)的自動化設(shè)施為物質(zhì)基礎(chǔ)，迅速、快捷的對智能電能表進(jìn)行管理，解決智能電能表應(yīng)用環(huán)境下高效率與勞動強(qiáng)度大、計量儀表存放條件與密集存儲之間的矛盾。基于此，研究電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用就具有非常重要的現(xiàn)實意義。

合肥供電公司計量存儲中心主要用于電能計量儀表存放，占地面積大約為841.00m2，主要存儲物資有三相電能表、單相電能表、采集器、集中器、互感器等。該計量存儲中心內(nèi)已有自動化立體存儲系統(tǒng)建立于2011年，在近九年的運行過程中，多數(shù)設(shè)備出現(xiàn)陳舊老化、無法正常發(fā)揮功能的情況。比如兩個巷道堆垛機(jī)僅可使用一臺、出入庫人工掃碼錯誤頻出等，嚴(yán)重影響了正常庫房功能的發(fā)揮。基于此，文章以實用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性為原則，以滿足6.0×104只以上單相電能表配送、周轉(zhuǎn)、存儲需求，且可實現(xiàn)對現(xiàn)有全部電能計量裝置資產(chǎn)全過程管理為目標(biāo)，進(jìn)行了該計量存儲中心自動化庫房系統(tǒng)的設(shè)計。

1 電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)總體設(shè)計方案

1.1 物料單元規(guī)劃

物料單元規(guī)劃是計量存儲中心自動化系統(tǒng)設(shè)計的重要模塊。根據(jù)招標(biāo)文件要求，可知該電力企業(yè)計量中心內(nèi)計量器具生產(chǎn)檢定流程包括設(shè)備配置與控制、系統(tǒng)工藝流程、信息管理、系統(tǒng)能力等，其中涉及的存儲貨物主要有三相電能表、單相電能表、采集器、低壓電流互感器、終端計量設(shè)備等。此外還包括庫存載體——周轉(zhuǎn)箱、信息載體——Rfid射頻卡配合一維條形碼。

1.2 區(qū)域功能規(guī)劃

從區(qū)域功能設(shè)計入手，計量存儲中心自動化系統(tǒng)主要包括中控室、庫前區(qū)與庫后區(qū)、存儲區(qū)等幾個區(qū)域。

中控室是整個系統(tǒng)的管理樞紐，可為任務(wù)管理、立庫庫區(qū)管理、設(shè)備監(jiān)控調(diào)度、表單打印、單據(jù)打印、信息存儲提供服務(wù)[1]。為保證上述功能的順利實現(xiàn)，可以為中控室配置獨立IP的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器與條碼打印機(jī)、系統(tǒng)計算機(jī)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與終端通信；庫前區(qū)與庫后區(qū)是整個系統(tǒng)的出入端口。前者可以為入庫電能計量器具暫存、出入庫業(yè)務(wù)管理服務(wù)，包括新品入庫、拆包組箱、成品配送出庫等。為實現(xiàn)上述功能，可以進(jìn)行手持終端、LED顯示屏、操作終端的配置，后者主要為新品入庫暫存、成品配送管理、零散出庫服務(wù)，可配置與庫前區(qū)相同的設(shè)備。

存儲區(qū)主要負(fù)責(zé)箱垛周轉(zhuǎn)、存放，具體表現(xiàn)為立庫倉庫形式[2]；表計出入庫輸送與整理主要是在出入庫站臺、輸送機(jī)的輔助下，完成電能計量裝置周轉(zhuǎn)箱垛、空周轉(zhuǎn)箱垛輸送任務(wù)，可以在堆垛機(jī)配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合出入庫表計信息采集、周轉(zhuǎn)箱拆碼垛需求，進(jìn)行Rfid射頻采集裝置、折疊盤機(jī)的配置。

1.3 工作流程描述

根據(jù)電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)運行目標(biāo)任務(wù)差異，其參與業(yè)務(wù)流程情況也存在一定差別。具體包括新品入庫、成品批量配送出庫、零散件揀選出、自動盤庫、拆回入庫及報廢處理等。

在以往電能計量裝置庫房管理中，新品入庫需要損耗大量人力、物力，且存在大量不可控風(fēng)險因素，招致庫存電能計量裝置信息錯誤、信息缺損等問題出現(xiàn)。而電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)可以利用現(xiàn)代電子技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程下達(dá)、實時通知，在減輕庫房工作者工作負(fù)擔(dān)的同時，提高裝置庫存管理精準(zhǔn)度。

新品入庫流程主要為：電力營銷系統(tǒng)下達(dá)新品入庫計劃（或手工錄入入庫計劃）→倉儲系統(tǒng)獲得新表資產(chǎn)信息→通知人工卸貨并將新品搬運至庫前區(qū)→單箱逐次放置在入庫站臺并申請入庫→Rfid射頻采集入庫信息→入庫疊盤機(jī)完成疊盤碼垛并將箱垛關(guān)系上傳給管理系統(tǒng)→系統(tǒng)指定貨位→輸送機(jī)、堆垛機(jī)完成周轉(zhuǎn)箱垛→完成新品入庫。若整個過程中出現(xiàn)系統(tǒng)異常，則需返回至出庫站臺待工作人員處理后恢復(fù)運行。

拆回入庫流程為：MDS/SG186營銷系統(tǒng)下達(dá)拆回表入庫計劃→人工經(jīng)手持終端逐一掃描表計→人工組箱并將周轉(zhuǎn)箱搬運至入庫站臺→系統(tǒng)生成入庫任務(wù)→自動分配貨位（或人工選擇）→在堆垛機(jī)、疊盤機(jī)、輸送機(jī)的幫助下，將周轉(zhuǎn)箱輸送至指定貨位→完成拆回入庫。

成品批量配送出庫流程主要為：SG186/MDS下達(dá)出庫指令→依據(jù)先進(jìn)先出原則由系統(tǒng)選擇最優(yōu)表計（或人工選定）→對堆垛機(jī)下達(dá)出庫指令→堆垛機(jī)到達(dá)貨架取出對應(yīng)表計→經(jīng)輸送機(jī)出庫→將出庫表計編號反饋至MDS/SG186系統(tǒng)→完成成品批量配送出庫。

零散揀選出流程為：SG186/MDS下達(dá)出庫指令→目標(biāo)表計所在周轉(zhuǎn)箱進(jìn)入零散取表揀選工位、卡位→圖像采集系統(tǒng)采集表計圖像并識別目標(biāo)表計→三維模組機(jī)械手取出目標(biāo)表計→將目標(biāo)表計放置在皮帶輸送機(jī)上→完成零散揀選出庫。

自動盤庫流程主要為：MDS系統(tǒng)下達(dá)盤庫指令→系統(tǒng)控制庫存周轉(zhuǎn)箱垛下架→配合輸送機(jī)出庫路徑中高位射頻門禁完成表計信息核對→記錄由入庫通道重新入庫的周轉(zhuǎn)箱垛信息并更新數(shù)據(jù)庫→完成自動盤庫。若盤庫信息異常，則需要標(biāo)記對應(yīng)表計資產(chǎn)信息的情況并將周轉(zhuǎn)箱垛直接輸送至出庫口，等待人工核實后上傳MDS。

報廢處理流程為：MDS/SG186營銷系統(tǒng)下達(dá)報廢表計出庫計劃→倉儲系統(tǒng)下達(dá)報廢電能計量儀表出庫指令→堆垛機(jī)將指定貨位表計取出→在拆盤機(jī)、輸送機(jī)的輔助下出庫→人工將出庫后表箱搬運至出庫暫存區(qū)并掃碼確認(rèn)→完成報廢出庫。

2 電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)實施效率估算

2.1 基礎(chǔ)參數(shù)

電能計量儀表自動化庫房系統(tǒng)輸送線涉及了輸送機(jī)、射頻門、三維揀選模組、堆垛機(jī)、疊盤機(jī)幾個主要設(shè)備[3]。其中輸送機(jī)運行速度、長度分別為0.33m/s、32.10m，射頻門單箱、整垛掃描耗時分別為4.00s、15.00s，三維揀選模組單表揀選耗時6.00s，疊盤機(jī)單箱、四箱疊盤耗時32.00s。則單垛通過輸送機(jī)、射頻門、疊盤機(jī)所需時間分別為96.00s（32.10/0.33）、16.00s（4.00×4.00）、36.00s（4.00×9.00）。而單臺堆垛機(jī)綜合作業(yè)效率為74托/小時，兩臺為148托/小時。

2.2 效率估算

由于該系統(tǒng)庫房計量儀表采用流水線式作業(yè)，整體耗時最長為疊盤機(jī)，每疊48只單相表耗時36.00s，每小時入庫為4800只（3600/36×48），按每天工作8小時計算，全天可以實現(xiàn)38400只單相電能表入庫。同理，庫房電能計量儀表出庫箱垛不需經(jīng)射頻門、疊盤機(jī)，堆垛機(jī)耗時最長，兩臺堆垛機(jī)每小時堆垛儀表12088只。

盤庫箱垛流程中耗時最長的也為堆垛機(jī)，但其需經(jīng)過高位射頻門，兩條堆垛機(jī)的單一工作效率為6044只，全天可完成48352（6044×8）只單相電能表盤庫。對于揀選作業(yè)而言，揀選箱垛需經(jīng)過三維揀選模組、拆盤機(jī)等設(shè)備，損耗時間最長的為三維揀選模組，單一工作作業(yè)能力為600只（3600/6），全天可完成4800只單相電能表零散揀選出庫。

綜上，根據(jù)電能計量儀表庫房管理需求，單位可以在物料單元規(guī)劃、功能單元規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對成品批量配送出庫、新品入庫、盤庫等方面進(jìn)行工作流程的逐一描述，并預(yù)先對系統(tǒng)運行效率進(jìn)行檢測，為預(yù)期系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的達(dá)成提供保障。