“物聯網+”背景下電力物資倉庫智能化建設

卞振華，趙 月

（國網鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224000）

電力物品倉庫通常具備庫存量大、物品儲存不確定性高、倉儲調整相對繁瑣等特征。目前，中國國內大部分的電力行業倉庫物流設施簡陋，倉庫管理自動化水平也不高，而市場經濟的迅速發展帶來了物流倉庫規模的逐漸增加，這導致物資進出過程所帶來的復雜性變得更高，如果單純借助傳統管理手段，則將無法滿足電力行業當前的需求[1]?，F如今，許多高新技術以及產品也隨之被用到了倉庫管理方面，如AGV機器人、激光導航等，對電力物資智能化倉儲管理系統展開進一步研究與分析，大大改善倉庫管理水平，從而減少管理成本，已是必然趨勢。

1 倉庫智能化建設研究

1.1 倉庫智能化建設必要性

隨著區域經濟建設發展和國家投入力度的增強，電力企業倉儲所面臨的儲備和供貨壓力也在不斷增大。建立更加先進的倉庫系統已成為企業提高物資供應效率及企業物資管理水平的重要措施。但由于土地成本和倉庫建造成本急劇上升的共同影響，企業倉庫功能的提升已不能再僅依賴于單一的增加倉儲規模，而更多的要考慮到加大人力物力的措施。目前穩步實施的規范化建造和標準化操作，還不能完全解決目前企業倉儲所面臨的工作問題，因此亟待加快智能倉儲系統的建立步伐，并對其服務功能加以有效改善。

智能化建設是倉儲現代化的必然趨勢，依托于倉儲規范化建設，通過加強物聯網技術、信息化技術手段和現代物流創新技術在倉儲管理方面的運用，對倉庫設備設施進行全面提升、更新，積極推動電力物資倉儲現代化建設進度，全面提升服務協同，從而進一步改善倉庫管理水平，增強物資供應保障能力。將諸多先進的計算機技術運用于倉儲管理對實現倉庫體系現代化、集約化管理模式，對提升現代倉庫建造、管理、經營管理水平有重要的戰略意義。

在中國電力企業“五化”物流倉庫的新特點的要求下，在倉庫規范化建設和倉儲自動化、可視化及現代物流服務運作上，中國電力物資倉儲公司在智能化設計以及落實方面還存在諸多不足。

1.2 倉庫智能化建設現狀研究

1.2.1 基礎設施方面

目前，部分電力物資庫房存在的年代久遠、配備設施陳舊落伍，已無法適應日漸增加的倉儲和供應壓力，因此亟需對基礎建筑、配套設施等實施全面更新，著重提升庫區的路基地板、視頻監測系統、地磅房和消防器材設施，以全方位改善庫房的基本條件。

此外，根據調查可以得知，大部分的電力物資倉庫在放置金具等物資方面會用到橫梁式貨架，但是除此之外，其他物資的存儲經常會采用平置區放置方法，從這一點可以看出，存儲方式存在較大的弊端，不利于保證立體存儲空間實現其本身原有的利用效率。

1.2.2 設備管理方面

（1）作業信息化程度較低。倉庫內信息化設施總體使用率較低，WM、PDA等自動化設施應用覆蓋面較小，信息化運作水平亟需提高。

（2）自動化水平較低。多數的電力物料倉儲系統還未能達到物資設施的智能化、協同化運作，物料的運輸、倉儲、管理與監控工作大多靠人工完成，儲放的隨機性較強且作業效能也較低。

1.2.3 系統管理方面

（1）物資貨位化管理程度較低。對庫存物料未實行儲位管控，物料不能做到先進先出，未準確定位出入倉庫，根本無法做到對物料在供應全環節中進行品質控制和質量問題的責任追溯。

（2）系統協同化程度較低。目前的倉庫體系仍以WMS體系為主，但由于信息系統與設備、設備與設備、信息系統與系統間協調性欠缺，信息資源共享程度不高，供應鏈上、下游服務協作、信息交流等工作也亟需進一步完善[2]。

2 倉庫智能化建設的內容

2.1 建設思路

該詳細的設計基本思路是：針對目前倉庫狀況，統籌行業發展與資源配置，在倉庫建造規范化、管理標準化等原則的基礎上，通過深入實施管理現代化、操作智能化和協同互動化，逐步實現貨位化精確控制，以WM模塊應用技術為基礎，通過促進現代化工程建設，減輕倉庫管理者的工作壓力，提升企業倉庫運維管理能力，并對電力物資倉儲系統實施智能化設計建設。

2.2 建設目標

根據上述建設思想，物流信息管理智能化建設項目的總體目標是：以物聯網等新信息技術為基礎，促進電力物資庫存的物流管理工作全面升級。具體實施目標主要有如下3個：第一，進一步提高倉儲智能化管理技術水平，進一步提高運行績效。引進現代化科技設備系統，在有效利用單元面積儲存利用價值的過程中，利用網絡電子計算機技術等現代化的監控技術方法，完成庫內貨物出、進等操作智能化，進而改善庫內運行效果。第二，強化物聯網技術應用，實施精細化管理工作。利用物聯網信息化手段，進行倉儲管理信息系統構建，并整合庫內WCS、移動客戶端等子體系，實施庫內物料貨位分級管理工作。第三，繼續完善移動網絡信息技術的運用能力，進行上下游協同。運用移動網絡信息技術，做好供應鏈上、下游服務合作，信息交流工作，做到信息即時資源共享[3]。

2.3 建設內容

2.3.1 基礎改造，完善庫區條件

充分考慮庫區要求，對基礎設施工程、附屬設施實施全方位更新，著重提升庫區交通地面、視頻監測系統、地磅房和消防設施等，全方位改善庫區基本條件。

2.3.2 無線覆蓋，信息智能互動

建立遍布庫區的無線專用互聯網，并配合移動作業終端，完成入庫物資、智能化裝置、ERP等管理系統的無縫銜接，為“云大物移”的技術開發和大數據分析管控提供了基礎支持。

2.3.3 大數據分析，優化數據應用

建設物料大數據挖掘機制，一方面準確把握物料供應數量，提升物料從中標、排產到安裝服務的整體控制管理水平，另一方面準確分析存貨情況，通過向專案人員傳遞物料存貨情況、預警積壓超過規定年限信息，指導項目優化物料使用情況，科學合理編制削減計劃，及時實現物料的領料出貨。

2.3.4 智能盤點，提高自動化水平

使用智能機器人可以完成每日物料巡檢與盤點任務，并通過其所搭載的云臺，可以全方位、多角度地對倉位上的物料實現迅速、精準地識別，較大限度替代了盤點工作者。同時使用電子墨水物料卡，通過與信息系統的連接，可以同步實時變動物料數據，大大改善了標簽易損、人工更換的方式。

2.3.5模塊聯動，優化物資存取

借助作業管理人員直接控制的手持終端，由WM模塊直接連接ERP管理系統實現了倉位自主分配，并由自動裝置進行最終運算，從而達到了自主分配（選擇）貨位、自主調整、自動運行的新模式，大大提高了物流作業效能。

3 系統總體方案

3.1 系統功能模塊設計

本軟件系統主要包括3部分：智能化設施模塊、信息化管理模塊和可視化顯示模塊。借助AGV、各類移動、分揀等自動機器人完成物料的入庫、出貨，室內外物料的移動、分揀等控制功能；通過WMS完成進倉管理、倉庫內管理、報表管理等倉中作業的信息化控制；通過WCS發送智能設施控制指令，完成智能設施的安全順暢運行；電子屏幕展現倉庫每日運作狀況、倉庫信息動態顯示、企業宣傳內容顯示等；業務電子看板展現各部分作業狀況顯示、各地區倉儲庫容信息動態顯示等內容；APP終端主要供工廠員工和供貨商使用，可以完成每日作業，填寫作業數據，查詢物料狀況等。系統的功能模塊及需求圖，如圖1所示。

3.2 系統網絡拓撲架構

系統基于IP網絡構建，由Web端平臺采用C/S架構和Android移動終端平臺采用B/S架構的相結合的模式，具體如圖2所示。

4 智慧倉儲硬件關鍵技術

4.1 無線射頻識別技術

無線射頻識別（RFID）技術在物聯網中的作用十分關鍵，其屬于一種識別技術，優勢在于識別距離遠、識別速度快、受污染影響小、耐用及容量較大。這些優勢都是條碼所無法企及的，因而在電力智能倉庫中展開出入庫管理、盤點等工作時，運用無線射頻識別技術將會促使工作效率變得更高。將這一技術應用于具體實際時，主要體現在工作人員身份識別、裝備設施及物料識別[4]。

RFID組件模塊主要分為電子標簽、天線、RFID讀取器、中間件和人機交互界面。當中，其標簽的位置在于物料托盤和集裝箱上，其中所承載的內容有商品編碼、批號等，其為倉庫中物資移動的唯一識別標志，可以精準控制電力倉儲物料。而RFID讀取器分為2部分，一類為固定式，一類為移動式。在AGV叉車前需放置RFID移動讀寫器，便于讀取電子產品標記信號；固定讀取器則放置在倉儲的出口部位，根據現場實際情況完成射頻規劃，另外將多個雙極化天線裝配于出口上下及左右，以避免漏讀電子產品標簽信息。RFID移動書寫器讀取標簽信號后，使其傳送至信息管理網絡平臺，由管理網絡平臺借助大數據處理技術、云計算技術接收已讀取的數據信息，以呈現庫存的即時數據信息及物品最新狀況，企業人員也可以在PC終端和手機終端上對庫存狀況進行即時監督。

4.2 AGV機器人

AGV即“自行導向運輸車”，是指一種可以在指定道路上行走，具備移載性能、安全防護能力及良好移動性能的自行導航機器人，是電力物資智能儲存體系中最基礎的裝備，而AGV則是由信息通信、電子計算機和電氣技術等多種技術于一身的產品裝備。

機器人運行時需要借助核心技術，即第三代激光導航技術，除此之外，在機器人設計過程中還加入了位置計算與防撞保護功能，這在一定程度上促使AGV小車在運行過程中變得更為平穩，工作效率也得到了極大的增強。

5 智慧倉儲管理軟件系統設計

5.1 倉儲管理系統總體構架

基于整體角度分析，倉儲系統主要涉及2大部分，其一是后臺管理，其二為移動應用。前者在設計過程中，需要包含WMS、WCS、接口應用和移動應用這幾個模塊，并且需要將其設置在信息管理中心。移動應用需要包含作業應用程序及預約應用程序，并且需要將其設置在信息外網當中，借助MIP首先實現用戶信息登錄，獲得訪問使用權限后方可執行相關操作。

WMS中文含義為倉儲管理模塊，對倉儲信息加以管理，需設置這一模塊來完成功能設置。這一模塊中又可以細化出若干功能，如企業日常經營數據信息管理、倉儲業務流轉信息管理及相關的指標報告信息等。WCS中文含義為倉儲控制模塊，具體職責為管理倉儲自動化裝置，細分功能包括解析WMS指令對設備裝置進行監控，監督作業任務完成度，待作業環節結束后，將設備狀態、所處位置等資料數據收集整理好并傳輸給倉儲管理模塊；接口應用，主要職責為處理信息交互工作，承擔系統內部信息與物聯網等外部信息的交流。移動應用服務主要職責為聯系后臺與移動應用間的樞紐，使二者之間實現信息數據傳輸共享。

作業應用程序的研發設計工作需要由倉儲工作人員負責完成，在這一程序中，可以實現查看倉儲作業、庫存等相關數據的功能；預約應用程序的使用者為供貨商及需求單位，在這一程序中，可以實現原料入庫、在線預訂貨品等功能。要想使用移動應用的相關程序功能，使用者需要配備專門的SIM和含身份確認證書的TF加密卡，并且在經過一系列審核驗證后方可給予用戶訪問后臺數據等功能的權限。

5.2 系統數據流實現

物聯網設備與信息技術、企業數據管理集成的實現需由倉庫管理系統（WMS）和自動化設備管理系統（WCS）處理資源調配、移動業務管理、自動作業裝置管控和庫存管控等問題。

信息互動的實現需由倉庫管理系統控制器與物料管理系統、倉儲自動控制系統、ERP管理系統及FID操作系統等應用管理系統構成。

倉庫管理控制系統與模塊信息技術將邊界管理、數據映射和業務邏輯分離，有多層結構，其能敏捷、迅速地應對行業變革及對系統的新要求。

5.3 出入庫流程設計與實現

出庫與入庫2者流程相似，此次以物資入庫流程為例展開說明。當物資貨品進入當倉儲貨庫時，相關工作者需要使用WMS的相關功能，在這一模塊中建立入庫單，然后為物資貨品尋找合適的存儲位置，明確存儲庫位后，為WCS發送指令，WCS接收到指令后指揮自動化裝置設備進行物資搬運，搬運結束后將收錄在系統中的入庫樓層和貨位分配信息告知給個人數碼助理（PDA），輔助人工完成上架工作。待自動化裝置設備將物資貨品移動到入庫緩存區后，人工借助PDA進行掃碼，依照提示分門別類地擺放貨品，然后核驗上架的正確性。這一環節的工作結束后，利用PDA將相關數據反饋到WMS，由WMS負責將信息傳送給WCS，調度處于空閑狀態的自動化機器人將已上架完成的物資送至原位，并回傳信息至WCS，上傳完成信息，WMS系統實時更新庫存數據[5]。若機器人駛離緩存區后，WCS系統應調度下一臺頂舉機器人行駛至緩存區，操作人員使用PDA掃描貨位編碼號，重復以上流程，直至完成所有物資上架。

6 結束語

綜上所述，隨著當前關于智能化的研究成果越來越廣泛，與智能化有關的各種技術也在各行各業得到了較大程度的應用與普及，這給行業內部在智能化開發方面的探索提供了巨大的推動力。在人力式倉庫、機械化倉庫、信息化倉庫（數字化倉庫）后的第四個階段——智能倉庫，智能化技術的應用和研發不僅是提高倉庫核心保障水平的重要選擇，而且是在未來很長一段時間內倉儲建設的重要目標。在“物聯網+”背景下，結合調查結果及系統設計情況表明電力物資倉儲智能構建，降低了作業勞動強度，提升了作業效能，對物資倉儲現代化、智能化、標準化提升做出了良好的促進和示范作用。