基于智能立體倉儲技術的管理

喬立春 陳 楠

（國網寧夏電力有限公司銀川供電公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

智能電能表是發展智能電網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年銀川地區智能電能表出庫總量13.21余萬只，2019年出庫總量18.71余萬只，2020年雖受疫情影響，但全年出庫總量仍達15.58余萬只。

為滿足加快推進智能電表的推廣應用需求，電能表等計量資產倉儲配送效率亟待提高，人工配送管理模式亟待改變。因此，在現有倉儲庫房的基礎上，利用智能立體倉儲技術進行改造升級，提高計量資產倉儲量，提高作業效率，成為一項重點攻關課題。

1 智能立體倉儲技術

1.1 智能立體倉儲網絡架構

智能立體倉儲網絡系統是指人工不直接管理、可對不同種類物資進行自動化、智能化存儲和運輸的系統，由高層貨架、堆垛機、輸送機系統、貨物識別檢測系統、自動控制系統、計算機監控與管理系統、通信系統及其他輔助設備等組成。其網絡架構設計采用面向服務先進設計思想，支持J2EE或.NET框架式部署。信息系統采用C/S/S（Client/Application Server/DBServer）與 C/S（Client/DBServer）混合模式作為系統的基礎技術構架。C/S/S三層架構的體系架構，支持Web、Client以及PDA等各種用戶界面開發，具有自動故障恢復的特性，可以不間斷地運行應用程序，充分保證系統的可用性、可靠性、可擴展性和性能。數據庫采用ORACLE11及以上版本，支持與其他系統的數據交換和共享。

架構中間層應用服務器，將關鍵業務邏輯規則、數據訪問以及合法性校驗等工作封裝于中間層。應用層是核心層，完成系統的高級管理工作，負責物流系統（智能倉儲管理系統）的日常事務處理，并通過PLC控制各智能設備（如堆垛機、拆/碼垛機、識別裝置等）動作。

1.2 出入庫業務流程

入庫管理，營銷系統下達入庫任務，倉儲物流系統根據入庫任務執行入庫。交互信息包括入庫單號、入庫批次號、設備類別、設備類型、設備型號、制造單位以及入庫數量等。通過系統貨位分配策略，按照物料或物料分類設置物料的貨位分配策略，支持多規則混合策略。通過營銷業務應用系統入庫流程同步生成WMS系統（智能倉儲管理系統）的入庫單，入庫完成后將設備信息回傳至營銷業務應用系統，實現系統間的入庫數據同步。可實現對入庫任務進行控制及跟蹤，支持入庫任務的生成、修改、刪除、凍結/解凍、執行，支持虛擬貨位入庫。入庫流程如圖1所示。

圖1 智能立體倉儲入庫流程

出庫管理，營銷系統平臺下達出庫任務，倉儲物流系統根據出庫任務執行出庫。交互信息包括出庫單號、批次號、設備類別、設備類型、設備型號、制造單位以及出庫數量等。通過營銷業務應用系統出庫申請自動生成WMS系統的出庫單，支持出庫優先級的設置，將出庫完成信息回傳至營銷業務應用系統，實現系統間的出庫數據同步，如圖2所示。

圖2 智能立體倉儲出庫流程

1.3 智能立體倉儲設備操作

智能立體倉儲技術研究，重點在于出入庫操作執行，通過3種智能設備，即拆/碼垛機、堆垛機以及RFID射頻識別裝置，實現計量資產智能出入庫，具體操作步驟如圖3所示。

圖3 計量資產現場出入庫操作流程

倉儲管理系統接到營銷系統的入庫工單，開始入庫操作。入庫操作時，拆垛機將周轉箱垛根據要求拆為4箱為一整垛，并送入專機。拆垛機由PLC控制，該設備由輸送機、升降機及夾緊裝置組成，輸送機根據周轉箱結構采用鏈條機型式，升降機可采用氣動升降也可采用電動升降，夾緊裝置采用電動夾緊也可采用氣動形式。

入庫操作時，拆垛機的橫向搬運機構，將整垛塑箱從手推車上搬運至輸送線體上，并進行自動拆垛。出庫操作時，碼垛機的橫向搬運機構將輸送線體上的表箱垛自動堆垛為16箱后，全部一次性推出出庫。

RFID射頻識別裝置由框架、屏蔽裝置、RFID讀取設備、液晶顯示屏以及RFID天線和工控機組成。工控機裝有射頻識別系統，控制RFID設備，與倉儲管理系統進行數據交互，射頻門與智能立庫倉儲管理系統進行數據交互。

入庫操作時，可根據要求制定校驗規則，跟隨計量資產實物傳遞給射頻系統，進行同步校驗。正常校驗識別時，通過顯示方式提示識別合格數，當校驗識別出現異常時進行聲光報警，并同步輸出控制指令到智能立庫的電控PLC，停止處理或進行剔除；能正確穩定識別并采集RFID電子標簽所有信息，具體工作流程如圖4所示。

圖4 RFID射頻識別裝置工作流程

堆垛機主要由金屬結構、載貨臺、水平運行機構、起升機構、貨叉伸縮機構、安全保護裝置和機電結合裝置等部件組成。

金屬結構在下橫梁上安裝水平運行機構、運行認址裝置以及超速保護裝置的限速器等。立柱兩側的起升導軌，供載貨臺上下運行導向之用。在立柱上裝有起升機構、終端限位裝置、電控柜及安全梯等。上橫梁上安裝定滑輪、上部運行導向輪裝置、過載松繩保護裝置等。

載貨臺由起升機構通過載貨臺上的滑輪裝置帶動，通過起升導向輪裝置沿著立柱起升導軌升降，并由貨叉伸縮機構進行存取貨物作業。水平運行機構采用變頻調速，三合一電機減速器，可調式車輪和水平輪組等。起升機構用于驅動載貨臺做升降運動，貨叉伸縮機構是堆垛機存取貨物的執行機構，裝設于載貨臺上，采用三級直線差動式伸縮貨叉。

2 出入庫效率提升措施研究

2.1 出入庫流程系統優化

與其他倉儲系統業務流程相比，該智能立體倉儲技術業務流程并非由單一的系統完成，而是兩大系統，包括立體庫智能倉儲管理系統（本地系統）與營銷業務應用系統（內網系統），內外網系統交互操作完成。通過MDS系統服務總線中間庫連接以上兩大系統，既保證了系統網絡安全性，同時貫通了系統間接口數據傳輸應用。

該優化方案采用系統業務工單管理模式，立即下單，實時出入庫，在寧夏地區首次實現了計量資產本地倉儲業務系統與營銷業務應用系統數據高頻同步傳輸與資產信息共享，極大地提高了資產信息出入庫準確性與配送服務的實效性，杜絕了以往人工管理模式下的人為差錯。

2.2 智能堆垛與入貨操作優化

本次優化操作通過優化智能設備出入庫操作實現。因各領用單位表計需求數量為實際業務需求量，并非嚴格按照4箱為一整垛，導致最后一次出庫操作時會產生殘垛（非整垛）情況。為避免因產生過多殘垛而影響儲位利用率，拆碼垛機在下一次出庫操作時，必須將之前產生的殘垛優先出庫，減少殘垛數，以提高倉庫儲位可利用率。

堆垛機在入貨時，重點研究立庫儲位分配優化問題。根據當前不同電能表規格需求數量，按照“先進先出、使用頻率高電能表優先出庫”等分配原則，通過倉儲管理系統設定優先級，將使用頻率高的電能表放在離出庫口近的儲位上，實現入庫儲位科學合理分配。出庫時，堆垛機優先揀選庫存時間較長表計，且運行軌跡相對集中在出庫口近的儲位處，可減少無效重復往返距離，提高出庫效率。

3 應用成效

應用成效包括以下3點：1）高效。通過智能立體倉儲技術應用，有效提升庫房出入庫效率，提高了計量資產庫存周轉效率，月出庫工作效率提高了41%，縮短了計量資產出入庫時間，每年可節約人工成本18余萬元。2）智能。通過智能自動化設備高效運行，由以前人工倉儲管理模式向智能化管理轉變，系統自動接收出入庫工單，通過智能設備實現自動出入庫，智能盤點，有效節省勞動力。3）規范。智能倉儲管理系統對資產進行線上管控，無須人工干預，自動記錄出入庫臺賬信息，物料賬目清晰，線上臺賬即時完成，實時更新，資產管理更加規范化精益化。

4 結論

通過以上智能立體倉儲技術研究，有效地提升計量資產出入庫的準確性與配送實效性，通過立體庫智能倉儲管理系統與營銷業務應用系統數據信息同步傳輸共享，倉儲智能設備出入庫操作高效運行，計量資產管理模式由人工管理轉變為智能化倉儲管理，大幅提高倉儲出入庫效率與物資配送質效。同時，在現有業務流程的基礎上，優化了殘垛出庫操作與入庫儲位分配原則，體現了智能立體倉儲技術的可拓展性與科學性。下一步將利用智能立體倉儲技術，實現資產自動盤點，資產管理評估與分析，深挖資產數據價值，資源合理配置。