電能計量器具物流管理方案

李國昌

電能計量中心是電力行業(yè)的電能計量檢測機構(gòu)，負責對轄區(qū)內(nèi)電能計量裝置資產(chǎn)的全生命周期管理，包括電能計量器具的采購、倉儲、檢定、配送、質(zhì)量監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)。自2000年以來，國家電網(wǎng)公司提出了“集約化、精益化、專業(yè)化”的現(xiàn)代化發(fā)展思路，要求對電能計量器具進行專業(yè)化、精細化管理。按照這一發(fā)展思路，北京市電力公司電能計量中心在計量器具的物流管理方面進行了相應(yīng)的改善。

北京市電力公司電能計量中心成立于2004年，2008年管理的電能計量器具計劃為80萬只，實際檢定器具在60萬只以上，涉及的供應(yīng)商有十幾家，配送對象為16個供電公司，距離最遠的配送點100多公里。由此可見，電能計量中心是計量器具集約化管理的核心，在物流環(huán)節(jié)中發(fā)揮著中樞作用。如何提高計量中心的管控效率，從而縮短采購、檢定周期，提高物流周轉(zhuǎn)率、降低庫存，成為計量中心實現(xiàn)高效運作、體現(xiàn)集約化管理優(yōu)勢、更好地發(fā)揮業(yè)務(wù)職能的關(guān)鍵。

項目建設(shè)背景

1實現(xiàn)資產(chǎn)管理的要求

同其他直轄市和部分省電力公司的電能計量中心一樣，北京市電力公司電能計量中心負責北京市電力公司用于貿(mào)易結(jié)算及內(nèi)部考核用電能計量器具的集中檢定工作，并負責將檢定合格的計量器具配送到屬地的供電公司，承擔著北京市幾乎所有的電能計量器具的集中首檢和統(tǒng)一配送工作。

由于計量中心管理的計量器具數(shù)量巨大，并且分配去向不一致，可能會分配到轄區(qū)內(nèi)的任意地點，為了達到精細化管理的要求，需要將管理真正延伸到器具單元的層次，即管理系統(tǒng)應(yīng)確切記錄每只計量器具的整個生命過程和即時的存在狀態(tài)。這就要求對每只計量器具的每一次操作或器具自身的每一次改變都要進行準確追蹤和記錄，這樣才能實現(xiàn)對每只器具進行全生命周期管理的目的。

計量器具的全生命周期管理給電能中心的日常工作提出了嚴格的要求。目前，北京市電能計量中心每年器具的檢定工作量大約在60萬只以上，為了達到器具的全生命信息管理，管理系統(tǒng)為每只器具設(shè)置了從待到貨、到貨、庫存待檢、工區(qū)待檢……直至報廢鑒定、報廢等20多個狀態(tài)，狀態(tài)間的改變必須經(jīng)過特定的操作，即對每只器具的任何一次狀態(tài)改變都至少需要對器具進行一次識讀確認。這對于60萬只器具的出入庫、交接來說，工作量是相當可觀的。采用手工錄入或逐一進行條碼掃描的方式顯然都是不實用的。計量中心需要找到一種能夠快速、準確識讀批次設(shè)備的方式，最終選用了RFID技術(shù)。

2庫房選址的要求

北京市電能計量中心是在辦公樓的基礎(chǔ)上進行加固、改造而成的，包括檢定工作車間、計量器具庫房和辦公場所。僅地面一層經(jīng)屏蔽施工后可以達到互感器實驗室的層高要求，因此只能將計量器具庫房和管理辦公室設(shè)在二層，總體布局如圖1所示。鑒于建筑加固成本的經(jīng)濟性、辦公區(qū)降低噪音的要求、庫存量的要求，北京市電能計量中心在書架式自動揀選系統(tǒng)、AGV搬運系統(tǒng)、堆垛機式立體倉庫幾種方案中，選擇了最適合自身需要的AGV搬運系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型

1計量器具射頻識別系統(tǒng)

計量器具射頻識別系統(tǒng)的硬件部分由天線及閱讀器組成，與普通的RFID系統(tǒng)基本一致。為了保證群讀的效果，計量中心使用了四個天線聯(lián)合讀取，如圖2所示，天線上下分布能夠?qū)?yīng)貨箱的不同高度進行讀取，相對分布可以保證盡量少的遺留讀取盲區(qū)。

(1)頻段的選擇

根據(jù)射頻工作頻率(即閱讀器發(fā)送無線信號時所使用的頻率)的不同RFID系統(tǒng)可分為低頻、高頻、超高頻和微波系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)頻譜如圖3所示。

其中，中、低頻識別系統(tǒng)的典型工作頻率為125kHz、225kHz和13.56MHz，典型識別距離為0～15厘米。超高頻、微波的典型工作頻率為433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz，典型識別距離為3～10米。根據(jù)其頻率特性，超高頻的應(yīng)用主要是在860MHz～930MHz的頻率范圍。此類標簽數(shù)據(jù)存儲量大，閱讀距離較遠，一般為幾米到十幾米，并且適應(yīng)物體高速運動的性能較好，主要應(yīng)用于物流管理、物品識別等領(lǐng)域中，目前在歐美國家的應(yīng)用較為廣泛，在國內(nèi)的應(yīng)用尚屬起步階段。

考慮到國際上應(yīng)用標準主要為ISO 18000中第6部分中900MHz的射頻識別技術(shù)，并且結(jié)合實際應(yīng)用場所和識讀的要求，北京市電能計量中心選擇了此波段。目前，模擬運行已達到預(yù)期效果，系統(tǒng)可以同時識讀128只計量器具明細，識讀率達到100％。

(2)試驗選型及效果

為了更適合實際使用，在設(shè)計開發(fā)階段，北京市電能計量中心模擬實際進行了試驗選型。首先，將選定頻段的寫入序列號信息的條碼標簽貼入實際的電能表樣品內(nèi)部，將電能表平放入周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，再依次將周轉(zhuǎn)箱碼放在一起推過射頻識別室，觀察能夠識別的數(shù)量。此過程中的影響因素為天線數(shù)量、天線位置、天線種類。

為了達到讀取效果，計量中心應(yīng)用一個閱讀器能夠配置天線的最大數(shù)量——4個，在理論上和每次的試驗結(jié)果均表明，天線位置確實是圖2所示效果最佳。

此外，還進行了天線種類的試驗?？蛇x的種類為A品和c品(代表廠家名稱)，試驗條件、試驗數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。

通過以上試驗，計量中心最終選擇了c讀寫器作為預(yù)用設(shè)備。目前，模擬運行達到預(yù)期效果。

2AGV搬運系統(tǒng)

目前，北京市電能計量中心每年要完成超過60萬只器具的檢定工作，計量庫每天要接收來自廠家的大量器具，同時還要送出部分器具到檢定中心、或配送到屬地供電公司，這就意味著每天有大量的電能表在庫房進出。由于每次進出庫房的器具數(shù)量較大，而搬運對象又屬于精密儀表，如果采用人工進行搬運，會消耗大量的人力，并且在搬運過程中很可能由于震動或跌落使電能表受到損壞。這也是計量中心采用AGV這種智能搬運工具的主要原因，既能夠滿足周轉(zhuǎn)量大、周轉(zhuǎn)迅速的要求，又能夠解決樓層承重問題，還不會產(chǎn)生較大的哚音對管理人員形成干擾。

AGV具有行走精度高、負載能力強、行走范圍大、可柔性編組等特點，在發(fā)達國家應(yīng)用較為廣泛，在我國電力行業(yè)中的應(yīng)用才剛剛起步。本項目中使用的AGV為激光自動導引叉車，采用國際領(lǐng)先的激光導航技術(shù)，可將導航精度提高到毫米級。

本項目中的AGV(如圖4所示)具有如下特點：

(1)采用矮車體設(shè)計，將車體高度比原來降低了30cm以上，可以適應(yīng)低矮庫房的使用要求。同時，在高負載時可有效提高穩(wěn)定度。

(2)AGV的運行完全自動化，避免人員在庫房內(nèi)活動，以減少人為活動對器具的影響。

(3)AGV具有完備的防碰撞功能，在自動運行時也可以保證AGV及其運載貨物的安全。

物流管理的主要流程

1入庫

從廠家運來的整箱計量器具的送貨車輛到達計量中心后，?？吭谥付ǖ男敦浾九_，由人工搬運卸車，將貨物經(jīng)電梯運送到二層電梯前的整理區(qū)，信息系統(tǒng)將碼垛方式輸出至入庫終端；入庫人員按要求將器具碼盤。碼盤結(jié)束后在終端上按確認鍵，RFID識別系統(tǒng)啟動，并將識別結(jié)果自動傳往信息系統(tǒng)；經(jīng)確認后，由AGV自動將整箱計量器具送入計算機管理系統(tǒng)分配的貨位存儲。至此入庫過程結(jié)束。

2出庫

計量器具出庫時，訂貨單信息和出庫領(lǐng)料單下傳到信息系統(tǒng)，由信息系統(tǒng)制訂出庫配貨計劃。信息系統(tǒng)發(fā)出指令給AGV管理系統(tǒng)，AGV按照指令從相應(yīng)的貨架上自動將貨物取出，送到射頻識別處理區(qū)。在處理區(qū)，由人工進行揀選，然后通過系統(tǒng)勾核出庫，即出庫時識別的器具條碼明細自動上傳到系統(tǒng)，信息系統(tǒng)自動將器具屬性置為出庫狀態(tài)。在揀選完成后，托盤上剩余的器具由AGV自動送回信息系統(tǒng)指定的貨位進行存儲。

北京市電能計量中心的計量器具倉庫是國內(nèi)首次在電能計量器具搬運領(lǐng)域應(yīng)用AGV，同時，結(jié)合RFID技術(shù)群讀采集信息和計量中心的智能庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對計量器具單元層次的全生命周期自動化管理，大幅提高了物流管理水平和工作效率，為國內(nèi)計量器具的現(xiàn)代化物流管理提供了借鑒。