電能計量自動化立體倉庫流量優化策略

馮澤龍，蔡奇新，王忠東，徐　晴，謝　輝

（國網江蘇省電力公司電力科學研究院國家電網電能計量重點實驗室，江蘇南京210019）

電能計量自動化立體倉庫流量優化策略

馮澤龍，蔡奇新，王忠東，徐晴，謝輝

（國網江蘇省電力公司電力科學研究院國家電網電能計量重點實驗室，江蘇南京210019）

自動化立體倉庫是超大規模電能計量設備全自動化檢定線的物流中轉核心，承擔著電能計量器具出入庫、檢定緩存中轉的重任。針對于立體倉庫巷道流量分配提出一種優化策略，對關鍵節點流量進行了分析與演算，實際應用表明，該策略在不影響出入庫能力的前提下，大幅降低了主傳輸線流量壓力，提高了計量器具中轉效率。

自動化立體倉庫；電能表檢定；流量優化

電能計量器具全自動檢定是計量管理精細化、智能化、集約化的要求，能大幅提高檢定效率、降低生產成本［1］。自動化立體倉庫作為全自動檢定系統的物流中轉核心［2］，需實現新表入庫、檢定出庫、檢定入庫、成品出庫等功能。目前針對電能計量器具的自動化立體倉庫（以下簡稱自動化庫房）流量策略研究相對滯后，研究不同流量分配模式下自動化庫房的工作特性，提出針對性的解決方案，能在不改變自動化庫房設備作業性能、不增加任何額外設備投資情況下，減少交叉流量的產生，均衡各個關鍵作業點工作負荷，提高自動化庫房出入庫效率、加快電能計量器具中轉速度，為自動化庫房長期穩定運行打下良好的基礎。

1　全自動化檢定概述

江蘇省全自動化檢定線［3］支持年檢定單相智能電能表800萬只、三相智能電能表80萬只、低壓電流互感器60萬只，用電信息采集終端20萬只。

新購電能表、采集終端、低壓電流互感器在負一層庫前區由傳輸設備運載至高架庫區，分配至相應巷道，由堆垛機運輸至貨架相應位置存儲；二樓電能表檢定區根據檢定需求要表（電能表、采集終端），堆垛機將表計從貨架出庫，傳輸至二樓，進行檢定；檢定完成，表計從二樓運輸至負一層封印貼標線進行分揀、封印、貼標簽等工作；封印貼標完成，成品表計回到高架庫區；成品表計從自動化庫房出庫，由傳輸線運載至庫前區出庫。低壓電流互感器的檢定與封印貼標等工作均由互感器檢定線在負一層完成，與電能表、終端檢定有所區別。其流程如圖1所示。

新購電能計量器具（包含電能表、終端、互感器）進入高架庫區的流程稱為新表入庫；成品電能計量器具從庫房配送出庫稱為成品出庫；待檢定的電能計量器具去往電表檢定線、貼標封印線、互感器檢定線的流程稱為檢定出庫；檢定完成的電能計量器具從相應線體返回高架庫區的流程稱為檢定入庫；空周轉箱從庫前區進入高架庫區的流程稱為空箱入庫；空周轉箱從高架庫區配送出庫的流程稱為空箱出庫。

按一年250個工作日計算，每天工作7 h計算，出入庫能力要求如下所示：新表入庫，230.5垛/h；成品出庫，138.3垛/h；檢定入庫，138.3垛/h；檢定出庫，138.3垛/h；空箱入庫，138.3垛/h；空箱出庫，126.7垛/h。

圖1　全自動化檢定工作流程

2　自動化庫房概況

自動化庫房分為2個主要區域：高架庫區與庫前區。高架庫區共10個出入庫巷道，每個巷道1臺高速料箱堆垛機，共計2.6萬個貨位；上下雙層主傳輸線，與堆垛機及出入庫通道接駁。庫前區共2個新表入庫通道，1個空周轉箱可出可入通道（一般情況下配置為空周轉箱入庫，必要時可配置成出庫通道，以下簡稱空箱出入庫通道），2個成品與空周轉箱出庫通道（共用1臺出庫提升機，在計算主傳輸線流量時可視為1個通道，以下簡稱成品出庫通道）。

自動化庫房布置在地下一層，北側是低壓電流互感器檢定線與智能電能表封印貼標線，二層是智能電能表與采集終端檢定線。檢定出庫的表計從堆垛機出庫，沿著上層主傳輸線運載至庫房最北側出庫；檢定入庫的表計，沿著下層主傳輸線從庫房最北側入庫，分配至各個堆垛機巷道存儲。自動化庫房布局如圖2所示。

根據自動化庫房工作流程及出入庫能力，計算得出主要環節作業能力要求如下：新表入庫230.5垛/h，2個入庫通道，單通道115.3垛/h；空周轉箱入庫138.3垛/h，1個入庫通道；空周轉箱出庫126.7垛/h，成品表出庫138.3垛/h，1個出庫通道，265垛/h；檢定入庫，138.3垛/h；檢定出庫，138.3垛/h。

圖2　自動化庫房平面布置

3　出入庫關鍵節點分析

2個新表入庫通道、1個空箱出入庫通道、1個成品出庫通道分別采用1臺連續式提升機與雙層主傳輸線接駁。接駁處除作為干線縱向傳輸物料之外，還要承擔橫向出入庫的流量，類似于交通樞紐的作用，最大流量發生在這8個接駁位置。接駁位置如表1所示。

表1　接駁位置命名

4　平均分配模式下流量分析

通常的流量分配模式是不區分出入庫功能，對所有出入庫流量按巷道進行平均分配。

4.1每巷道流量計算

1號新表入庫通道流量115.3垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量11.53垛/h；2號新表入庫通道流量115.3垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量11.53垛/h；空箱出入庫通道流量138.3垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量13.83垛/h；成品出入庫通道流量265垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量26.5垛/h；檢定出庫通道流量138.3垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量13.83垛/h；檢定入庫通道流量138.3垛/h，均分至10個巷道，每巷道流量13.83垛/h。

4.2關鍵節點流量計算

以1A節點為例，對流量計算進行說明：

（1）從1號新表入庫通道去往4、5、6、7、8、9、10巷道的表計通過1A節點中轉，由此產生的流量為11.53×7=80.71垛/h。

（2）從2號新表入庫通道去往10個巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（3）從空箱出入庫通道去往10個巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（4）從1、2、3巷道去往成品出庫通道的表計通過1A節點中轉，由此產生的流量為79.5垛/h。

（5）從1、2、3巷道至檢定出庫通道的表計通過1A節點中轉，由此產生的流量為13.83×3=41.94垛/h。

（6）從檢定入庫通道至10個巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

4.3平均分配模式問題

平均分配模式下，各個關鍵節點流量分配極不均衡，流量最大的4A節點（389垛/h）負荷為流量最小的3B節點（139垛/h）的近2.8倍，長期照此模式運轉，對設備正常壽命和后期運維都有較大不利影響。平均分配模式導致傳輸線出現大量交叉流量，影響了各種出入庫操作的運行效率，增加了運行成本。

5　流量優化

5.1優化原則

（1）1號新表入庫通道臨近的巷道是1、2、3巷道，2號入庫通道臨近的是4、5、6巷道，就近入庫能提高作業效率，減少物料對于主傳輸線的占用。

（2）7、8、9、10巷道距離互感器檢定區、貼標封印線、二樓檢定區相對較近，檢定入庫這5個巷道，可以保證檢定入庫與新表入庫物料流向不會有交叉，即使是新表入庫通道出現問題，也不影響檢定設備回庫。

（3）合格的成品表計從7、8、9、10巷道出庫，不會與新表入庫物料流量交叉，提高成品出庫的可靠性。

（4）空箱入庫7、8、9、10巷道，與成品表計一起出庫，避免與新表入庫流量交叉。

5.2各巷道流量計算

1號新表入庫通道流量115.3垛/h，入1、2、3巷道，每巷道流量38.43垛/h；2號新表入庫通道流量115.3垛/h，入4、5、6個巷道，每巷道流量38.43垛/h；空箱出入庫通道流量138.3垛/h，入7、8、9、10個巷道，每巷道流量34.58垛/h；成品出入庫通道流量265垛/h，從7、8、9、10出庫，每巷道流量66.25垛/h；檢定出庫通道流量138.3垛/h，從1、2、3、4、5、6出庫，每巷道流量23.05垛/h；檢定入庫通道流量138.3垛/h，入7、8、9、10個巷道，每巷道流量34.58垛/h。

5.3關鍵節點流量計算

以1A節點為例，對流量計算進行說明：

（1）從1號新表入庫通道去往1、2、3巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（2）從2號新表入庫通道去往4、5、6巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（3）從空箱出入庫通道去往7、8、9、10巷道的表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（4）成品出庫表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

（5）從1、2、3巷道至檢定出庫通道的表計通過1A節點中轉，由此產生的流量為69.15垛/h。

（6）檢定入庫表計均不通過1A節點中轉，由此產生的流量為0。

6　流量優化效果分析

（1）流量優化之后，除4B節點流量增加外，各關鍵節點流量均大幅度減少。在現場對關鍵節點的傳輸設備進行實測：8個關鍵節點的設備作業能力基本相同，約9 s/垛。優化前，4A節點流量最大，為389垛/h，約9.3 s/垛，設備基本滿負荷運轉；優化后，4B節點流量最大，為265垛/h，約13.6 s/垛，設備負荷為工作能力的67%，優化后系統運行的穩定性、可靠性明顯增強。優化前后關鍵節點流量對比如表2所示。

表2　優化前后關鍵節點流量對比

（2）優化后，高架庫區主傳輸線上的交叉流量大幅度減少，不同出入庫流程之間互相影響的可能性大大降低。以新表入庫與成品出庫為例：優化后，1號新表入庫通過1B節點從下層主傳輸線至1號、2號、3號巷道入庫，2號新表入庫通過2A節點從上層主傳輸線至4號、5號、6號巷道入庫，成品出庫從7、8、9、10巷道由下層主傳輸線通過4B節點出庫。1號新表入庫通道有傳輸設備發生故障時，1B節點至1號巷道的下層傳輸線設備不能使用，此時2號新表入庫物料不通過下層傳輸線、不進入1號、2號、3號巷道，完全不受影響；而成品出庫從10號巷道至4B節點的下層傳輸線與1號新表入庫通道使用的下層傳輸線還有相當遠的距離，也不受到任何影響。

7　結束語

針對電能計量器具全自動化檢定對于自動化庫房的物料需求，對不同出入庫流程對于流量的要求進行了梳理與細化，在此基礎上提出了一種庫房流量分配優化策略，能大幅減少傳輸線關鍵節點流量、提高庫房系統運行的穩定性與可靠性、降低部分設備出現故障時對庫房出入庫功能的影響。在計量器具全自動化檢定與倉儲日漸成為主流趨勢的情況下，科學地設計與規劃自動化立體倉庫，具有良好的參考價值。

［1］Q/GDW 354—2009，智能電能表功能規范，國家電網公司企業標準［S］.2009.

［2］王勇，楊勁鋒，申妍華.大型供電企業電能計量自動化系統研究與應用［J］.電測與儀表，2011，48（11）：63-66.

［3］黃奇峰，蔡奇新，劉建.一種超大規模智能電能表全自動檢定系統設計［J］.計算機測量與控制，2013，21（8）：2149-2151.

The Optim ization Strategy of Freight Flow on Electric Energy M etering Automated W arehouse

FENG Zelong，CAIQIxin，WANG Zhongdong，XUQing，XIEHui
（StateGrid Key Laboratory of ElectricalPowerMetering，State Grid Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 210019，China）

Automated warehouse is the logistics transit center of super-large-scale electric energymeter automatic verification system，which plays the key role in storage，transshipment and verification of themeters.This paper proposesan optim ization strategy of freight flow on automated warehouse and gives the calculation and analysis of the flow of the key points.The results show that this strategy can significantly decrease the pressure of themain freight transfer line and im prove the speed of freightallocation under the premiseofensuring theability of in-outstock.

automatedwarehouse，electric energymeter verification，theoptimization of freight flow

TM 93

A

1009-0665（2016）05-0071-03

馮澤龍（1981），男，湖南桃源人，工程師，從事電能計量技術、智能倉儲技術研究工作；

蔡奇新（1978），男，福建莆田人，高級工程師，從事電能計量技術、數字化變電站智能設備檢測研究工作；

王忠東（1969），男，江蘇南京人，研究員級高級工程師，從事電力計量科技研究工作；

徐晴（1973），女，江蘇南通人，研究員級高級工程師，從事電磁測量、電能計量研究工作；

謝輝（1983），男，江蘇徐州人，助理工程師，從事電力計量檢定設備運維工作。

2016-04-14；

2016-06-02