“物联网+”背景下电力物资仓库智能化建设

卞振华，赵 月

（国网盐城供电公司，江苏 盐城 224000）

电力物品仓库通常具备库存量大、物品储存不确定性高、仓储调整相对繁琐等特征。目前，中国国内大部分的电力行业仓库物流设施简陋，仓库管理自动化水平也不高，而市场经济的迅速发展带来了物流仓库规模的逐渐增加，这导致物资进出过程所带来的复杂性变得更高，如果单纯借助传统管理手段，则将无法满足电力行业当前的需求[1]。现如今，许多高新技术以及产品也随之被用到了仓库管理方面，如AGV机器人、激光导航等，对电力物资智能化仓储管理系统展开进一步研究与分析，大大改善仓库管理水平，从而减少管理成本，已是必然趋势。

1 仓库智能化建设研究

1.1 仓库智能化建设必要性

随着区域经济建设发展和国家投入力度的增强，电力企业仓储所面临的储备和供货压力也在不断增大。建立更加先进的仓库系统已成为企业提高物资供应效率及企业物资管理水平的重要措施。但由于土地成本和仓库建造成本急剧上升的共同影响，企业仓库功能的提升已不能再仅依赖于单一的增加仓储规模，而更多的要考虑到加大人力物力的措施。目前稳步实施的规范化建造和标准化操作，还不能完全解决目前企业仓储所面临的工作问题，因此亟待加快智能仓储系统的建立步伐，并对其服务功能加以有效改善。

智能化建设是仓储现代化的必然趋势，依托于仓储规范化建设，通过加强物联网技术、信息化技术手段和现代物流创新技术在仓储管理方面的运用，对仓库设备设施进行全面提升、更新，积极推动电力物资仓储现代化建设进度，全面提升服务协同，从而进一步改善仓库管理水平，增强物资供应保障能力。将诸多先进的计算机技术运用于仓储管理对实现仓库体系现代化、集约化管理模式，对提升现代仓库建造、管理、经营管理水平有重要的战略意义。

在中国电力企业“五化”物流仓库的新特点的要求下，在仓库规范化建设和仓储自动化、可视化及现代物流服务运作上，中国电力物资仓储公司在智能化设计以及落实方面还存在诸多不足。

1.2 仓库智能化建设现状研究

1.2.1 基础设施方面

目前，部分电力物资库房存在的年代久远、配备设施陈旧落伍，已无法适应日渐增加的仓储和供应压力，因此亟需对基础建筑、配套设施等实施全面更新，着重提升库区的路基地板、视频监测系统、地磅房和消防器材设施，以全方位改善库房的基本条件。

此外，根据调查可以得知，大部分的电力物资仓库在放置金具等物资方面会用到横梁式货架，但是除此之外，其他物资的存储经常会采用平置区放置方法，从这一点可以看出，存储方式存在较大的弊端，不利于保证立体存储空间实现其本身原有的利用效率。

1.2.2 设备管理方面

（1）作业信息化程度较低。仓库内信息化设施总体使用率较低，WM、PDA等自动化设施应用覆盖面较小，信息化运作水平亟需提高。

（2）自动化水平较低。多数的电力物料仓储系统还未能达到物资设施的智能化、协同化运作，物料的运输、仓储、管理与监控工作大多靠人工完成，储放的随机性较强且作业效能也较低。

1.2.3 系统管理方面

（1）物资货位化管理程度较低。对库存物料未实行储位管控，物料不能做到先进先出，未准确定位出入仓库，根本无法做到对物料在供应全环节中进行品质控制和质量问题的责任追溯。

（2）系统协同化程度较低。目前的仓库体系仍以WMS体系为主，但由于信息系统与设备、设备与设备、信息系统与系统间协调性欠缺，信息资源共享程度不高，供应链上、下游服务协作、信息交流等工作也亟需进一步完善[2]。

2 仓库智能化建设的内容

2.1 建设思路

该详细的设计基本思路是：针对目前仓库状况，统筹行业发展与资源配置，在仓库建造规范化、管理标准化等原则的基础上，通过深入实施管理现代化、操作智能化和协同互动化，逐步实现货位化精确控制，以WM模块应用技术为基础，通过促进现代化工程建设，减轻仓库管理者的工作压力，提升企业仓库运维管理能力，并对电力物资仓储系统实施智能化设计建设。

2.2 建设目标

根据上述建设思想，物流信息管理智能化建设项目的总体目标是：以物联网等新信息技术为基础，促进电力物资库存的物流管理工作全面升级。具体实施目标主要有如下3个：第一，进一步提高仓储智能化管理技术水平，进一步提高运行绩效。引进现代化科技设备系统，在有效利用单元面积储存利用价值的过程中，利用网络电子计算机技术等现代化的监控技术方法，完成库内货物出、进等操作智能化，进而改善库内运行效果。第二，强化物联网技术应用，实施精细化管理工作。利用物联网信息化手段，进行仓储管理信息系统构建，并整合库内WCS、移动客户端等子体系，实施库内物料货位分级管理工作。第三，继续完善移动网络信息技术的运用能力，进行上下游协同。运用移动网络信息技术，做好供应链上、下游服务合作，信息交流工作，做到信息即时资源共享[3]。

2.3 建设内容

2.3.1 基础改造，完善库区条件

充分考虑库区要求，对基础设施工程、附属设施实施全方位更新，着重提升库区交通地面、视频监测系统、地磅房和消防设施等，全方位改善库区基本条件。

2.3.2 无线覆盖，信息智能互动

建立遍布库区的无线专用互联网，并配合移动作业终端，完成入库物资、智能化装置、ERP等管理系统的无缝衔接，为“云大物移”的技术开发和大数据分析管控提供了基础支持。

2.3.3 大数据分析，优化数据应用

建设物料大数据挖掘机制，一方面准确把握物料供应数量，提升物料从中标、排产到安装服务的整体控制管理水平，另一方面准确分析存货情况，通过向专案人员传递物料存货情况、预警积压超过规定年限信息，指导项目优化物料使用情况，科学合理编制削减计划，及时实现物料的领料出货。

2.3.4 智能盘点，提高自动化水平

使用智能机器人可以完成每日物料巡检与盘点任务，并通过其所搭载的云台，可以全方位、多角度地对仓位上的物料实现迅速、精准地识别，较大限度替代了盘点工作者。同时使用电子墨水物料卡，通过与信息系统的连接，可以同步实时变动物料数据，大大改善了标签易损、人工更换的方式。

2.3.5模块联动，优化物资存取

借助作业管理人员直接控制的手持终端，由WM模块直接连接ERP管理系统实现了仓位自主分配，并由自动装置进行最终运算，从而达到了自主分配（选择）货位、自主调整、自动运行的新模式，大大提高了物流作业效能。

3 系统总体方案

3.1 系统功能模块设计

本软件系统主要包括3部分：智能化设施模块、信息化管理模块和可视化显示模块。借助AGV、各类移动、分拣等自动机器人完成物料的入库、出货，室内外物料的移动、分拣等控制功能；通过WMS完成进仓管理、仓库内管理、报表管理等仓中作业的信息化控制；通过WCS发送智能设施控制指令，完成智能设施的安全顺畅运行；电子屏幕展现仓库每日运作状况、仓库信息动态显示、企业宣传内容显示等；业务电子看板展现各部分作业状况显示、各地区仓储库容信息动态显示等内容；APP终端主要供工厂员工和供货商使用，可以完成每日作业，填写作业数据，查询物料状况等。系统的功能模块及需求图，如图1所示。

3.2 系统网络拓扑架构

系统基于IP网络构建，由Web端平台采用C/S架构和Android移动终端平台采用B/S架构的相结合的模式，具体如图2所示。

4 智慧仓储硬件关键技术

4.1 无线射频识别技术

无线射频识别（RFID）技术在物联网中的作用十分关键，其属于一种识别技术，优势在于识别距离远、识别速度快、受污染影响小、耐用及容量较大。这些优势都是条码所无法企及的，因而在电力智能仓库中展开出入库管理、盘点等工作时，运用无线射频识别技术将会促使工作效率变得更高。将这一技术应用于具体实际时，主要体现在工作人员身份识别、装备设施及物料识别[4]。

RFID组件模块主要分为电子标签、天线、RFID读取器、中间件和人机交互界面。当中，其标签的位置在于物料托盘和集装箱上，其中所承载的内容有商品编码、批号等，其为仓库中物资移动的唯一识别标志，可以精准控制电力仓储物料。而RFID读取器分为2部分，一类为固定式，一类为移动式。在AGV叉车前需放置RFID移动读写器，便于读取电子产品标记信号；固定读取器则放置在仓储的出口部位，根据现场实际情况完成射频规划，另外将多个双极化天线装配于出口上下及左右，以避免漏读电子产品标签信息。RFID移动书写器读取标签信号后，使其传送至信息管理网络平台，由管理网络平台借助大数据处理技术、云计算技术接收已读取的数据信息，以呈现库存的即时数据信息及物品最新状况，企业人员也可以在PC终端和手机终端上对库存状况进行即时监督。

4.2 AGV机器人

AGV即“自行导向运输车”，是指一种可以在指定道路上行走，具备移载性能、安全防护能力及良好移动性能的自行导航机器人，是电力物资智能储存体系中最基础的装备，而AGV则是由信息通信、电子计算机和电气技术等多种技术于一身的产品装备。

机器人运行时需要借助核心技术，即第三代激光导航技术，除此之外，在机器人设计过程中还加入了位置计算与防撞保护功能，这在一定程度上促使AGV小车在运行过程中变得更为平稳，工作效率也得到了极大的增强。

5 智慧仓储管理软件系统设计

5.1 仓储管理系统总体构架

基于整体角度分析，仓储系统主要涉及2大部分，其一是后台管理，其二为移动应用。前者在设计过程中，需要包含WMS、WCS、接口应用和移动应用这几个模块，并且需要将其设置在信息管理中心。移动应用需要包含作业应用程序及预约应用程序，并且需要将其设置在信息外网当中，借助MIP首先实现用户信息登录，获得访问使用权限后方可执行相关操作。

WMS中文含义为仓储管理模块，对仓储信息加以管理，需设置这一模块来完成功能设置。这一模块中又可以细化出若干功能，如企业日常经营数据信息管理、仓储业务流转信息管理及相关的指标报告信息等。WCS中文含义为仓储控制模块，具体职责为管理仓储自动化装置，细分功能包括解析WMS指令对设备装置进行监控，监督作业任务完成度，待作业环节结束后，将设备状态、所处位置等资料数据收集整理好并传输给仓储管理模块；接口应用，主要职责为处理信息交互工作，承担系统内部信息与物联网等外部信息的交流。移动应用服务主要职责为联系后台与移动应用间的枢纽，使二者之间实现信息数据传输共享。

作业应用程序的研发设计工作需要由仓储工作人员负责完成，在这一程序中，可以实现查看仓储作业、库存等相关数据的功能；预约应用程序的使用者为供货商及需求单位，在这一程序中，可以实现原料入库、在线预订货品等功能。要想使用移动应用的相关程序功能，使用者需要配备专门的SIM和含身份确认证书的TF加密卡，并且在经过一系列审核验证后方可给予用户访问后台数据等功能的权限。

5.2 系统数据流实现

物联网设备与信息技术、企业数据管理集成的实现需由仓库管理系统（WMS）和自动化设备管理系统（WCS）处理资源调配、移动业务管理、自动作业装置管控和库存管控等问题。

信息互动的实现需由仓库管理系统控制器与物料管理系统、仓储自动控制系统、ERP管理系统及FID操作系统等应用管理系统构成。

仓库管理控制系统与模块信息技术将边界管理、数据映射和业务逻辑分离，有多层结构，其能敏捷、迅速地应对行业变革及对系统的新要求。

5.3 出入库流程设计与实现

出库与入库2者流程相似，此次以物资入库流程为例展开说明。当物资货品进入当仓储货库时，相关工作者需要使用WMS的相关功能，在这一模块中建立入库单，然后为物资货品寻找合适的存储位置，明确存储库位后，为WCS发送指令，WCS接收到指令后指挥自动化装置设备进行物资搬运，搬运结束后将收录在系统中的入库楼层和货位分配信息告知给个人数码助理（PDA），辅助人工完成上架工作。待自动化装置设备将物资货品移动到入库缓存区后，人工借助PDA进行扫码，依照提示分门别类地摆放货品，然后核验上架的正确性。这一环节的工作结束后，利用PDA将相关数据反馈到WMS，由WMS负责将信息传送给WCS，调度处于空闲状态的自动化机器人将已上架完成的物资送至原位，并回传信息至WCS，上传完成信息，WMS系统实时更新库存数据[5]。若机器人驶离缓存区后，WCS系统应调度下一台顶举机器人行驶至缓存区，操作人员使用PDA扫描货位编码号，重复以上流程，直至完成所有物资上架。

6 结束语

综上所述，随着当前关于智能化的研究成果越来越广泛，与智能化有关的各种技术也在各行各业得到了较大程度的应用与普及，这给行业内部在智能化开发方面的探索提供了巨大的推动力。在人力式仓库、机械化仓库、信息化仓库（数字化仓库）后的第四个阶段——智能仓库，智能化技术的应用和研发不仅是提高仓库核心保障水平的重要选择，而且是在未来很长一段时间内仓储建设的重要目标。在“物联网+”背景下，结合调查结果及系统设计情况表明电力物资仓储智能构建，降低了作业劳动强度，提升了作业效能，对物资仓储现代化、智能化、标准化提升做出了良好的促进和示范作用。