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推荐单位：广东电网有限责任公司东莞供电局
本文作者：董伟锋、梁永昌、香柱平、王泉、黄庆铿、刘韵艺
摘要：本文主要针对现有物资管理机制中存在人工库房工作量大、工作效率低、操作繁琐等问题。同时营销、物资、财务等系统的数据交互存在壁垒，业务链条互联互通情况受阻得问题，开展智能仓储设备、自动化控制系统、数据集约化管控技术研究。包括研究智能拆码垛机、升降卸货平台，取代人工拆箱、卸货的工作，实现减负增效的目的；研究RFID批量识别射频门，利用高频RFID信号的立体穿透扫描技术，快速完成大批量设备的资产编码读取；研究AGV自动搬运车，实现货物的自动存储、拣送；研发仓储控制系统（WCS），以实现AGV自动搬运车、RFID批量识别射频门的联动控制，级联计量包管理系统（WMS），实现资产可视化管控。
引言
为实现以传统信息系统向基于南网云的新一代数字化基础平台和互联网应用转型，有效运作现代供电服务体系。实现全国最好、跻身世界一流。广东电网公司制定“打造智慧物资供应链”的重点工作任务，推进以“云大物移智”技术支撑和引领物资管控业务，建成物资智能调度平台和供应链统一服务平台。
1研究背景基于我局现有物资管理机制中存在人工库房工作量大、工作效率低、操作繁琐等问题。同时营销、物资、财务等系统的数据交互存在壁垒，业务链条互联互通情况受阻，不利于打造资产全生命周期管理品牌，因此拟优化现有的仓储作业模式，探索建立由智能仓储设备的自动化控制的工作模式。实现货物的自动存储、拣送，代替人工搬运、分类分区存放等定置管理的模式，取代人工拆箱、卸货的工作，并制定相应的工作指引及管理性文件来指导智能化改造工作顺利开展。
从仓储物流管理、资产数据流管控两个层面分析现有问题现状。一是仓储物流管理业务人力投入大。现有的人工库房存在工作量大，人工拆箱、卸货的工作繁琐，辅助搬运人员投入人数多；使用红外扫码枪逐个检录设备的资产编码的工序效率低；设备品类多样，分类分区定置存放与管理的流程复杂等问题。二是欠缺数字化资产数据流管控手段。人工库房现有的资产管控依据为建立物资卡片，以抄录方式登记库房设备的出库、入库以及周期盘点记录，月度结算库房的计量资产账实一致情况；未能有效跟踪出库、入库记录与资产明细的绑定关系，缺少可视化监控手段以及时跟踪物资的去向信息；资产移库工作取决于下属二级计量急救包的登记配送工作，容易积压在途状态的设备信息，最终导致资产账实不一致。
2技术方案为解决上述问题，一是在智能仓储设备方面采用智能拆码垛机、升降卸货平台两类仓储设备，取代人工拆箱、卸货的工作，实现减负增效的目的;采用RFID批量识别射频门完成多箱堆叠成垛的货物的批量扫码的需求，利用高频RFID信号的立体穿透扫描技术，快速完成大批量设备的资产编码读取，单次作业时间稳定在13秒，作业效率值得到有效提升，代替以往使用红外扫码枪逐个检录的繁琐工序；引入AGV自动搬运车，整车高度不超过10公分，定制匹配上级计量中心载货的栈板小车使用，可自动规划行走路线实现寻址、避障、存货的效果，实现货物的自动存储、拣送，代替人工搬运、分类分区存放等定置管理的繁杂业务模式。
图1技术方案
二是在数据管理层面，属地化研发仓储控制系统（WCS），以实现AGV自动搬运车、RFID批量识别射频门的联动控制，实现设备的最大化自动化控制效果。级联上级计量中心的计量包管理系统（WMS），物资资产编码数据、AGV自动搬运车出入库与盘点作业记录均通过WMS存储记录，实现资产可视化管控，取代原有的物资卡管控机制，有效跟踪物资的去向，保障计量资产账实一致率。
3技术研究3.1拆叠方式研究——智能拆码垛机
针对现有人工库房的仓储作业中，主要存在外聘搬运辅助工的成本投入大，单个库房搬运辅助工需用人数平均为4人；长期负重的搬运作业对于工作人员的身体机能造成下降，不符合安健环的工作机制等问题。
经分析研究，设计以智能拆码垛机的机械作业代替人工搬运作业。设计机械臂对货物进行搬运，通过电机驱动控制；机器整体高度达2.5米，以满足上级计量中心配送装车的存储货物的最大高度；设计软件操作面板，以软件程序控制拆叠任务信息，设置需要拆叠的箱数量，控制机械臂作业；设计安全防护传感急停装置，通过光电传感器技术感应作业期间人员的误碰、误入情况，实现机器自急停。
图2拆叠方式研究
智能拆码垛机以简洁的人机交互界面，操作简单，容易掌握。拆垛功能可操作性强，在不同物资的最大限度内可任意在防护功能上，当货物进入拆垛轨道，以卡扣限制移位，实行防护措施。同时配备自动告警急停功能。操作流程可视化。控制显示界面对操作任务实现流程信息监控，及时反馈任务完成信息。人力投入减少3人，作业耗时缩短1.5小时，效率提升40%，提高安建环水平，有效保障员工的身体健康。
3.2资产编码采集方式研究——RFID批量识别射频门
现有人工库房的仓储作业中，对于电能表、终端、互感器类产品的资产编码采集是采用红外扫码枪为器具，依托人工逐个扫码采集。主要存在红外扫码枪工作效率低，逐个资产编码扫码采集工作量大；多次拿放设备易造成人员疲劳，存在碰撞风险，安健环机制难以落地实现；操作流程繁琐，红外扫码枪无法录入物资品类信息，需人工补充填写；操作人员需求大，需租用辅助人员协助处理等问题。
经分析研究，设计以RFID批量识别射频门的批量采集技术代替人工扫码登记的方式。射频门左右两侧集中安装RFID信号触发模块，依托无线电波感应技术实现整垛货物的立体扫描；射频门顶部安装无线通信天线，负责传输货物资产编码扫码校验结果；射频门前后两侧设计屏蔽门，保证运行稳定性，防止RFID信号外漏与外部存储设备的干扰，保障扫码准确率；设计软件操作面板，负责控制射频门的电机驱动、RFID信号发射以及可视化监控。操作RFID射频门完成整垛货物的资产编码采集，单垛作业耗时13秒，工作效率提升35倍。
图3资产编码采集方式研究
3.3货物拣选存储方式研究——AGV自动搬运车
现有货物拣选作业中，现有的物资品类合计49种，定置管理信息量大，作业流程繁琐；人工拣选、搬运需用货物的工作量大，造成人员疲劳，安健环机制难以落地实现；操作流程繁琐，货物的入库、出库、盘点信息依靠人员清点后抄录登记管控，并周期在报表信息更新库房设备资产台账。
经分析研究，设计以AGV自动搬运车代替人工拣货、搬运的方式。使用磁条导航、RFID定位、超声波障碍检测传感技术，搭配嵌入式系统控制芯片，触发式自动充电系统。负责小车路径行走控制、货物搬运。设计无线通信天线模块，负责与服务主机的无线连接，接收主机取放货指令与货位编号信息。循线导航，自动完成加减速、寻址、避障、顶升、下降、充电等操作。AGV自动搬运，出、入库速率高达50垛/小时，作业耗时4小时，需1人操作控制系统。整车卸货入库时间缩短12小时，工作效率提高3倍。
图4货物拣选存储方式研究
3.4动线研究——仓储控制系统（WCS）
设计以仓储控制系统（WCS）实现动线的“黑盒”管理研究。AGV车监控。对AGV车进行状态监控，实现故障应急调整处理的功效；执行WMS系统下发的出库、入库、盘点等工作任务的指令，并实行状态监控；通过感应AGV车的行走位置，结合WMS的指令完成物资资产码扫描与数据上传操作。设计AGV车“距离优先、先入先出”的存货、拣货控制策略；射频门回流数据中的物资编码、规格型号等设备参数的内容与格式有效固化，以满足与省级统一部署的计量包管理系统（WMS）的数据互联互通。以实现AGV自动搬运车、RFID批量识别射频门的联动控制，实现设备最大化的自动化控制效果，并将射频门扫码的数据流及时回传至上级计量中心的生产管控平台。
图5仓储控制系统（WCS）研究
3.5资产数据管控方式研究——级联省级计量包管理系统（WMS）
针对库房设备周转次数频繁，存在手工台账的信息错漏的风险，而导致库房帐实一致率下降；操作流程繁琐，货物的每次入库、出库、盘点作业均需及时抄录更新台账信息等问题，基于仓储控制系统建立与计量统一库房管理平台的数据交互接口，依托省级统一建设的计量包管理系统完成对物资资产信息的数字化管控，打通业务互联壁垒。实现计量物资的出入库管理、库房管理、库存管理、库房监控、库房盘点、库存预警、需用计划跟踪、二级库管理等功能。具体研究如下：
（1）出入库管理。实现设备智能化出入库、智能化作业调度，实时监控出入库作业执行情况，提供出、入库任务设备资产明细信息及历史出库、入库设备明细查询功能。
（2）库房管理。实现库房信息管理、库房权限管理、库房自动化设备管理。实时监控对WCS系统的指令执行情况，仓储设备的实时工作状态。
（3）库存管理。实时统计库房设备详细信息，提供设备资产台账查询功能，可精确定位至各类参数规格的设备信息。
（4）库房监控。实现库房模拟仿真，实现储位实时更新的功能，以图表形式统计储位占用情况。
（5）库房盘点。实现库房储位盘点功能，实时监控合格在库物资的台账信息，有效管控账实一致性，记录盘点结果信息。
（6）库存预警。根据公司统一制定的一级计量包物资存储定额，实现库存超限预警、超期预警等功能。自动关联生成需用物资计划上报至省级计量生产管控平台。
（7）需用计划跟踪。可查询需用计划物资申领完成情况，实现从“需求申报--汇总平衡--项目匹配--上级计量中心出库配送--一级计量包入库”工单全过程执行环节的动态监控。
（8）二级库管理。设定二级计量包库存定额管理，结合二级计量包的实时库存数据，关联生成二级计量包的需用物资计划。
图6计量包管理系统（WMS）研究
对账实一致管控方式进行对比。原有的物资卡管控机制，抄写记录每日入库、出库数量与周期盘点记录，月底集中更新电子台账，账实一致率平均为98%。现有的数字化管控机制，以计量包管理系统实时记录出库、入库作业任务，实时结算库存台账数量，周期盘点核验资产账实一致性，账实一致率达%。
4实施成效4.1有效减少人力投入
采用RFID无线电波射频扫描、AGV自动搬运车，实现货物自动装卸入库、录入系统，库房作业人员由7人减少至3人，节省43%的人力投入。满足了计量物资仓储管理和配送的工作要求，增强了计量运维、计量自动化系统运行及技术管理的力量，节约运营成本。按照人员月收入为元计算，每年可节约人工成本=×(7-4)×12=28元。
4.2显著提升仓储作业效率
AGV自动搬运车与RFID射频门联动的出、入库速率高达50垛/小时，整车卸货入库时间缩短12小时，工作效率提高3倍。科学安排配送计划，由3次/配送日提升至4次/配送日，库存周转率提升33%，有效避免库存积压，提高资金利用率。
4.3有效减少报表的使用
建立云端数据库，记录历史出库、入库、盘点作业数据，自动生成报表。取消4项报表，切实为基层减负。同时基于自动化作业，减少人为误操作。
参考文献
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