計量用智能倉儲系統研究

王毅釗+馬燁

摘 要：計量生產自動化系統的建設已進入全面驗收階段。智能倉儲系統作為其運轉最為核心的一環，學習智能倉儲系統的基本知識、了解其運作流程是運行維護人員必須要做的工作。文中介紹了智能倉儲系統的總體規劃設計情況，對一些網省的建設情況做出總結，詳細說明了智能倉儲系統的運轉流程，并對下一步工作做出展望。

關鍵詞：計量生產自動化系統；智能倉儲系統；規劃；流程

中圖分類號：TM93；TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）03-00-02

0 引 言

根據國家電網公司的戰略部署，2016年是計量生產自動化系統實用化驗收的全面驗收階段。目前，全國各個網省的“四線一庫”建設已基本完成，部分較早開始建設的網省也已積累了一些計量自動化生產的經驗[1]。但整體來說，該行業還處于摸索階段，而自動化工作流程對相關人員的運行維護水平提出了更高的要求。

在計量生產自動化系統的布局過程中，智能倉儲系統用來集中存放待檢、待配的計量裝置。所有檢定流程都從表計出庫開始，以表計入庫結束。智能倉儲系統作為“四線一庫”以及計量生產調度平臺運轉的中樞，其可靠、有序、高效的運作是整個計量生產自動化系統工作進行的根本。

1 系統總體設計

智能倉儲系統的設計需要滿足國網公司“整體式授權、自動化檢定、智能化倉儲、物流化配送”的建設要求，應當起到提高檢定及配送效率、節約人力物力成本、提高計量資產管理水平的作用[2，3]。

1.1 系統的典型配置

整個智能倉儲系統由設施設備以及管理系統構成。

設施設備指其物理構成，可以按照各個功能實現的場所將其分為出入庫區、庫前作業區、貨架存儲區、拆包裝箱區、檢定接駁區五個部分。

根據各省表計配送、檢定載具的不同，貨架存儲區以及庫前作業區還可細分為托盤區、周轉箱區等。表1所列是一些典型的到貨、檢定、配送的載具配置模式。

需要說明的是，采用紙箱進行到貨、檢定、配送過程時所應用的紙箱不同于傳統配送使用的普通紙箱，而是經過特殊設計的紙箱。這種紙箱一般具有紙頂蓋，頂蓋可由機器人直接吸起實現拆包。這種統一載具的方式簡化了表計所歷經的流程，理論上具有更高的效率。

按照設備功能的類型，可將智能倉儲的主要設備分為貨架、堆垛機、輸送機、穿梭車、移載機、拆碼盤機、拆碼箱機、定位/擋停機構等輸送設備以及信息識別系統。此外，還有一些輔助設備，如儲物籠、托盤叉車、周轉箱轉運車等。

管理系統則包括倉儲管理軟件、調度監控軟件、設備控制軟件。

1.2 庫容配置原則

倉庫系統的容量是其最重要的參數，合理的容量配置既可以滿足配送檢定的需要，又避免了冗余配置帶來的浪費。

庫容配置主要由表計的年檢定量決定。計p1、p2分別為最小、最大庫容需求系數，Q為年檢定量，V為庫存容量，那么其關系滿足下式：

p1

除檢定量外，表計的周轉能力和計劃也是確定庫容時需要考慮的因素。依據文獻[4]可知，智能倉儲的容量最大（?。r應當滿足以下條件：

（1）新表具有21（10）個工作日存量，防止到貨意外造成的無表可檢；

（2）檢定等一系列流程占用5個工作日存量；

（3）檢定完的表計具有21（10）個工作日存量，防止檢定意外造成無表可配；

（4）空周轉箱的存放占用21（5）個工作日存量；

（5）表計的周轉占用10%的貨位；

（6）應對特殊情況和長遠發展需保留20%（15%）的貨位；

（7）每年工作時間為250個工作日。

根據上述場景得出庫容系數的邊界值p1=（（10+5+10+5）/250）/（1-10%-15%）=16%， p2=（（21+5+21+21）/250）/（1-10%-20%）=38.85%。

文獻[4]向上取整，取p2為40%，將庫存容量定為年檢定量的16%～40%。當庫容系數的值越大時，庫遭受意外情況影響的風險就越??；庫容系數越小時，對庫的周轉能力要求就越高。

表2所列是一些省網年檢定量與庫容的參數配置（折合為單相表）。

1.3 表計的出入庫流程

以陜西省“四線一庫”系統為例（該省采用“紙箱+周轉箱”的運行模式），介紹表計從到貨直至出庫所經歷的全部流程。

（1）新計量器具由配送車運輸至智能倉儲的出入庫區，與配送車相連接的伸縮皮帶機將紙箱輸送給托盤庫前區的機器人碼垛，此時表計以紙箱垛的形式存放于托盤上；

（2）托盤由穿梭機輸送至貨架前的鏈條輸送機上，鏈條輸送機再將托盤輸送到托盤立庫區的堆垛機上，堆垛機完成托盤入庫；

（3）托盤經碼垛機、鏈條輸送機輸送到拆包裝箱區，由人工拆包并將表計裝入周轉箱中，周轉箱經疊盤機疊箱后入庫，此時表計以周轉箱垛的方式存放于周轉箱立庫區；

（4）周轉箱垛通過輸送接駁系統，經過檢定接駁區到達自動檢定流水線上，接受檢定；

（5）檢定完成后，合格表計與不合格表計分別接受標記，并進入立庫；

（6）堆垛機在接收到出庫指令后取出周轉箱垛，經出庫輸送線將周轉箱垛輸送到出庫工位，采用人工方式將其轉運至配送車上。

在紙箱放入托盤、表計放入周轉箱時，信息自動識別系統都會將其信息綁定，實現表計與載具相互可追溯。而為防止自動化系統出現故障，各個流程都預留了人工方式處理的備用方案。

回顧該省表計的周轉流程，可以看出，該省在拆包時采用人工方式，這也是采用“紙箱+周轉箱”模式的普遍做法。普通紙箱使用機器人來進行拆包還存在一定難度，若想要實現檢定配送流程的全自動化，需要對普通紙箱進行一些改造。

一次單獨的檢定任務涉及檢定任務下發、檢定設備申請、設備出庫、設備核對、設備檢定、設備組箱組垛、設備入庫、檢定任務完成共計8個過程。該部分涉及三個系統，分別為檢定系統、生產調度平臺、倉儲系統。其中，生產調度平臺作為檢定系統和倉儲系統的總指揮，負責各種任務的發起以及信息接收，而檢定系統、倉儲系統之間沒有直接的數據交換，都通過生產調度平臺來進行配合。

這三個系統兩兩之間的命令傳遞、數據交換都有相應的接口，接口采用Web Service方式。

生產調度平臺下發檢定任務時，會先通過檢定任務校驗接口從倉儲系統獲取出庫數量，查詢與檢定數量是否一致。之后倉儲系統便從檢定出庫任務下發接口接收檢定出庫任務，待出庫完成后通過檢定出庫及明細下發接口將設備出庫明細上傳至生產調度平臺。檢定完成，設備組箱、組垛后，倉儲系統從檢定入庫任務下發接口接收入庫明細，入庫完成后通過儲位信息變更接口上傳新的儲位信息。在整個過程中，倉儲系統接收生產調度平臺3次命令，向生產調度平臺上傳3次信息。

2 智能倉儲系統的展望

應用智能倉儲系統極大地提升了電能計量器具的管理水平，實現了智能化、信息化管理[5]。

表計在入庫時，表計的各種信息自動記錄上傳并與后臺進行核對，可以判斷出表計信息與廠家提供的是否一致，統一批次的表計是否存在重號、漏號等現象。表計在庫內流轉時，工作人員能跟蹤到任何一只表計所處的流程、位置、狀態，并能隨時對其進行操作。表計出庫時，出庫的時間、數量、類型，操作人，接收單位等各種信息記錄也都上傳，方便追溯。上述各類型數據不只是簡單記錄，還可用來對表計的行為進行研究。表計的流轉周期，配送時間和空間分布等數據都可以反過來起到優化存儲、配送方案的作用，并協助配送管理人員進行決策。而這些數據如果采用人工錄入方式將會極其繁瑣，且容易出現漏記、錯記、亂記等現象。智能倉儲系統對實現電力計量工作現代化物流管理起到了根本性推動作用。

在“大數據”時代，信息和數據都具有潛在價值。雖然各網省的計量數據規模還遠遠達不到“大數據”所談論的信息規模等級，但智能倉儲的建立已經為積累更多有價值的數據奠定了基礎。在以后的運行過程中，智能倉儲系統將會收集到更多、更廣泛的數據，并將融合更多其他營銷計量工作的信息，如何利用這些資料，不斷提高計量管理工作水平將會是營銷工作人員需要考慮的問題。

3 結 語

應用智能倉儲系統不但提高了電能計量資產的周轉水平，還有效促進了檢定和倉儲的一體化配置。同時，智能倉儲作為國網公司大營銷戰略的重要布局，有利于我國智能電網的建設。其智能化、信息化的特點保證了表計檢定周轉效率的大幅度提升，還降低了人力、物力成本，極大地推動了計量工作的自動化進程。

參考文獻

[1]楊立行，范志夫，湯振華.江西省電力公司計量中心智能倉儲系統的設計與實現[J].江西電力，2012，36（5）：66-69.

[2]趙成.省級計量中心智能化倉儲系統的規劃設計[J].電測與儀表，2014，51（12）：17-22.

[3]龍貴山，劉磊，劉穎，等.電能表自動化檢定及智能倉儲系統研究[J].電測與儀表，2013，50（5）： 95-100.

[4]國家電網公司.Q/GDW 1890-2013，計量用智能化倉儲系統技術規范[M].北京：中國電力出版社，2014.

[5]朱偉光.電能計量資產自動化倉儲管理系統的應用[J].華北電力大學學報 （社會科學版），2008（6）：24-27.

[6]儲琴.基于CC-Link總線工廠智能倉儲監控系統的設計[J].物聯網技術，2015，5（11）：58-59.

[7]郭宇，錢玉凱，駱金華，等.智能倉儲管理及物流系統在電能計量中心的應用[J].物流技術與應用，2011，16（1）：71-73.

[8]章鹿華，胡涵清，徐占河，等.應用于電能計量器具智能倉儲的機器人系統設計與實現[J].物流技術，2015（1）：290-293.