拆回電能表智能分揀與倉儲系統的設計與應用

國網北京電力科學研究院 李雪城 程詩堯 史鵬博 李 蕊 段大鵬

每年由于工程改造和故障搶修產生大量的拆回電能表，拆回電能表分揀工作模式可分為“地市、縣供電企業分揀，省計量中心集中復檢”模式和“省級集中分揀處置”模式。直轄市等電能表覆蓋相對集中地區，適用“省級集中分揀處置”模式。傳統的拆回電能表處理流程采用人工進行存儲周轉、分揀、處置，需要統計錄入系統的信息量龐大，準確性低，分揀過程勞動強度大，人員密集，效率低下，同時占用龐大存儲面積。智能倉儲與流水線作為現代制造業的重要裝備，已被廣泛應用于計量資產的新購物資檢定檢測。本文創新引入智能倉儲與流水線開展拆回電能表的物流周轉與分揀檢測，設計并建設完成了智能分揀與倉儲系統，提升了表計的回收周轉效率，提高了分揀檢測的智能化和標準化程度，奠定了拆回電能表省級集中回收分揀工作的堅實基礎。

1 拆回電能表智能分揀與倉儲系統整體架構

拆回電能表智能分揀與倉儲系統整體架構如圖1，該系統分為控制層和設備層，其中控制層由拆回電能表分揀流水線控制系統和智能倉儲控制系統構成，同時向上接收計量生產調度平臺的調度指令，并將生產過程信息上傳至計量生產調度平臺；設備層由自動化分揀流水線和智能倉儲各類自動化硬件設備組成，接受工控層的控制。分揀流水線與倉儲設備在硬件設備層面由自動輸送機實現物流的互聯互通，控制層面在計量生產調度平臺的統一調度下形成表計分揀周轉的完整過程控制[1-3]。

圖1 智能分揀與倉儲系統總體構架

分揀流水線控制系統由任務管理、數據查詢、告警監控、接口管理、檢測模塊組成，智能倉儲控制系統由生產計劃、生產任務、接口管理和數據展示等模塊組成，向下對接并控制分揀流水線設備和智能倉儲自動化設備，包括射頻和視覺信息讀取設備、物流輸送設備、抓取移載設備和叉取堆垛設備等。

2 拆回電能表智能分揀與倉儲系統的設計與建設

結合直轄市地區實際情況，設計的智能分揀與倉儲流程為：集中拆回直返-分選自動入庫-上線分揀檢測-分類裝箱回庫-分類處置出庫。構建了拆回電能表省級集中分揀體系，主要包含集中拆回直返、人工分選入庫、自動上線分揀、分揀后續處置等環節。每具拆回電能表由省計量中心利用配送合格電能表的配送車輛，將分散在供電公司、供電所的拆回電能表集中回收至省計量中心，經人工簡易分選后，以塑料周轉箱承載形式進入智能分揀與倉儲系統，集中開展分揀檢測。

2.1 拆回電能表智能分揀與倉系統的設計

拆回電能表智能分揀與倉儲系統的設計基于省級計量中心集中分揀業務模式，實現拆回表自動化信息登記、智能化物流周轉、標準化分揀檢測和多維分類研判，減少人工干預，節約倉儲土地占用面積[4-5]。流程如圖2。拆回電能表智能倉儲主要執行表計的入庫堆垛任務、分揀出庫任務、分揀回庫任務、分類處置出庫任務，是整個系統的存儲和物流的中樞；全過程采用RFID射頻群讀技術識別表計身份，滾筒輸送線自動分配輸送路徑，堆垛機高效立體存儲，儲位信息綜合管控；拆回表自動分揀流水線主要執行表計分揀檢測、檢測結果上傳和分類分揀裝箱等任務，是檢測拆回表計故障情況的核心[6-7]。

圖2 智能分揀與倉儲任務流程圖

2.2 拆回電能表的集中拆回直返

計量中心每月對各供電所集中開展直返工作，利用手持掌機核對表計身份，實現資產數據拆回現場上傳，由計量中心發起直配返回配送入庫后一鍵返回計量中心，實現實物流與信息流的同步返回。拆回表計按工程改造、監督抽檢和故障表現場分類后隨直配車輛回運至計量中心。為確保表計全數回收，避免資產流失。計量中心通過統計分析拆回電能表計劃拆回和實際拆回數量，通報當月返回完成率，同時嚴格把控拆回表計的返回情況，對于因特殊情況無法準確提供實物時，例如表計丟失、實物與資產信息不符、無表銷戶和表計損毀等情況，需提供公司相關證明材料。

2.3 拆回電能表的人工分選入庫

直返表計在計量中心清點接收后，監督抽檢流程拆回表計統一集中至指定庫房，由計量中心依據故障智能表質量監督相關管理辦法和方案集中開展檢測分析；工程改造流程和故障流程拆回表計集中回收至拆回表倉儲系統，經到貨清點后，開展表計人工分選入庫。

人工分選對于返回的非智能表，以及通過“拆回表故障損壞”、“實物與資產信息不符”等異常情況返回的表計，以及外力損壞、水泡等表計不再進行自動化檢測，直接分揀為待報廢。分選后，將具備上線條件表計進行清潔及補螺釘等整理，并人工裝塑料周轉箱，經輸送機進入倉儲系統，自動讀取表計條碼登記后堆垛存儲。分選工作在庫前預處理區域開展，為表計后續的自動化周轉和分揀檢測創造有利條件。通過設立拆回電能表庫房，場地專用管理，配置自動化倉儲設備，實現拆回電能表集中處理，物流簡化清晰，有效保證表計回收分揀時效性。

2.4 拆回電能表的自動上線分揀

拆回電能表以塑料周轉箱承載形式進入自動處理流水線集中開展分揀檢測，對全部表計進行底度留存、信息讀取核查以及對計量性能、時鐘單元、電源單元等開展標準化故障檢測，分揀檢測結論分為合格和不合格兩類，并將處置意見分為待校驗、待修理、待賠付、待報廢四類。

對于分揀檢測項目全部合格，外觀清潔完整且無電池失壓、時鐘超差風險的表計，可分揀為待校驗狀態。另待修理表計經過更換表殼或電池等原件后經過審核確認分揀為待校驗狀態；對于分揀檢測項目全部合格，存在表殼污損無法清洗或僅存在電池失壓、時鐘超差風險的表計分揀為待修理狀態。對于分揀檢測結果不合格表計，除分揀為待報廢和待賠付外以外拆回表，統一分揀為待修理狀態。

對于分揀檢測結果不合格但在質保期內的拆回表計，由于產品質量原因拆回的表計或根據檢測結果判斷為批次故障的表計，根據合同約束方式監督供應商履行相應責任，表計分揀為待賠付狀態；對于分揀檢測結果不合格表計，由于非產品質量原因（用戶用電引起或裝接工作質量引起）造成故障的或表齡超過6年、供應商已倒閉、淘汰類型或品規、返修后再次拆回的表計且表齡超過4年，分揀為待報廢狀態；對于待修理狀態但超過一定修理成本或修理能力的表計，應由維修實施方開具證明后分揀為待報廢狀態。

拆回表處理流水線根據處置意見，將拆回表按待校驗、待修理、待賠付、待報廢分類裝箱，同一類表計組成一垛后回庫。其中待賠付表計進一步按照制造商分類組箱，同一周轉箱內為一個供應商。通過自動化流水線分揀，表計自動物流周轉，設備信息自動識別，多分揀檢測項目并行開展，提高了分揀效率，減少人工操作的不確定性，確保分揀檢測的規范性。

2.5 拆回電能表的分揀后續處置

對于待修理的表計，采用業務委托方式統一由集體企業開展表計維修。計量中心定期制定表計修理計劃，集體企業清點接收，并計劃時間內完成集中維修。修理返回表計在省級計量中心集中到貨后檢定。返修不合格表計由省級計量中心統一出庫處理，集體企業維修完成后再次返回檢定。

對于分揀后待賠付的表計，由省級計量中心按照合同相關內容執行，定期開展待賠付表計的更換，并制定更換表到貨計劃。到貨更換表資產號不變，由省級計量中心集中開展檢定，檢定合格后可配送。對于更換后檢定不合格的表計由計量中心返廠處理，同時根據合同約束以及供應商質量評價相關規定納入供應商違約考核。如供應商拒絕按照合同相關內容執行，省級計量中心上報物資公司進行相應考核。

對于待校驗表計由計量中心集中開展裝用前檢定，檢定合格的開展配送，檢定不合格的重新確認分揀處置方式；對于分揀后待報廢的表計，由流水線自動分揀組垛后返回拆回表倉儲暫存，待定期出庫人工倒回紙箱，集中開展表計的破壞和清理移交。

2.6 拆回電能表智能分揀與倉儲系統的建設

根據上述整體構架設計、任務流程設計開展了土建及硬件設計，并建設完成了拆回電能表智能分揀與倉儲系統，該系統的平面布置圖、實物圖如圖3所示。該系統整體占地900平米，設計年產能20萬只。拆回表倉儲分為庫前區和貨架區兩部分，庫前區主要完成回收表計的裝卸貨、與自動處理系統接駁等作業，設有液壓登車橋、輸送線、拍照及識讀設備等。貨架區包括2個巷道塑料周轉箱貨架和自動堆垛機，設有貨位3456個，最大儲量為12萬只（以單相表計）。拆回表自動分揀流水線具備上下料機器人各1臺，外觀及信息讀取工位8個，多功能檢測工位32個，分類緩存單元1套，分類緩存容量200只，占地面積200平米。

圖3 智能分揀與倉儲系統建設情況

3 拆回電能表智能分揀與倉儲平臺的應用

對設計與建設的拆回電能表智能分揀與倉儲系統進行了實際應用，整體應用情況良好。已成功運行10個月，順利完成12萬只電能表的智能分揀與倉儲工作。拆回電能表智能分揀與倉儲系統的建設及成功應用，為全面提升拆回電能表分揀處理的自動化水平，深化應用拆回電能表智能倉儲和自動化分揀流水線，實現拆回電能表從回收入庫、存儲周轉到上線分揀，除少量人工分選外全部實現自動化處理。

拆回表實物與信息同步直返：為實現拆回電能表全數回收、避免資產流失、開展拆回電能表直返工作，優化升級返回配送業務流程，開發了手持移動終端，實現資產數據現場核對上傳，計量中心發起直配返回配送入庫后一鍵返回計量中心，實物流與信息流的同步返回，提升了拆回表計回收的準確性與時效性。手持終端具體操作步驟為：回運準備階段，將拆回返回表計數據下載至手持移動終端；直返現場創建退舊表返回任務，對于現場需返回多種業務類型表計時采用混合掃描模式，現場掃碼時根據掌機提示音提示將故障表、監督抽檢表及其他業務類型表計實物分類裝箱同時區分智能表及非智能表。現場分揀結束后打印全部條碼明細，在與供電所拆回表計接口聯系人確認無誤后、在明細及配送單上簽字確認。表計實物返回后，及時將數據上傳至MDS系統存留，避免因未及時上傳造成的數據丟失。

拆回表自動化倉儲物流周轉：為拆回電能表自動化分揀創造有利條件，篩選出不具備分揀檢測設備，在表計分選環節采用了人工分選為主、自動設備輔助的方式，有效提升了分選工作的效率和一致性，解決了表計經過長期現場運行，外觀臟污和螺釘不全等不確定因素對自動化分揀的影響。裝箱表計進入倉儲系統后，由射頻門整箱掃描RFID射頻條碼登記后，按設備狀態自動優化分配儲位，由輸送機輸送至指定巷道，經自動堆垛機移至相應貨位。同時，表計信息和儲位信息上傳至計量生產調度平臺，調度和監控表計周轉和處置進度。倉儲系統作為物流中樞，可同步開展上線出入庫和分類出庫等自動作業。

拆回表自動化流水線分揀檢測：為實現拆回電能表集中規范、高效分揀，建設了拆回電能表自動處理流水線，實現了拆回電能表集中自動化分揀，提升了表計分揀工作的規范性和高效性。拆回電能表自動分揀任務由計量生產調度平臺制定并發起，處理流水線接收并執行，待分揀表計以周轉箱承載方式出庫進入自動分揀流水線，由上下料機械手將表計移載至輸送線托盤，經掃碼登記后自動開展各項標準化分揀檢測項目，流水線根據檢測結果將拆回表分類裝箱并組垛回庫，分揀檢測數據同步上傳至計量生產調度平臺。

整體應用成效：全口徑回收，提高回收效率。通過省計量中心集中回收分揀方式，實現拆回電能表全口徑回收，即第一個月被拆回后、第二個月完成集中回收、第三個月完成分揀，較原有拆舊電能表需一年內才完成回收、分揀及后續處置，工作效率提升了近4倍；集中分揀，節約成本。經測算由各屬地公司分散開展人工分揀需占地約2000平米，應用人工約84人，實現拆舊電能表的集中回收、智能倉儲及自動化流水線分揀后，省計量中心部署智能倉儲及流水線僅占地面積900平米，使用人工分選6人、分揀流水線維護4人，初步測算全年節約運行成本1100萬元；數據深化應用，提升技術水平。基于自動分揀流水線標準化分揀檢測，深入分析拆回表故障分布情況，及時掌握拆回表計故障變化規律，補充完善新采購表計的檢測驗收標準，同時對各供應商產品實施有效的質量評價，提升了計量器具資產全壽命周期管理水平。

4 結語

本文針對表計覆蓋范圍相對集中地區電能表回收分揀特點，基于省計量中心集中分揀業務模式，在國內首次設計、建設并成功應用了拆回電能表智能分揀與倉儲系統。設計、建成的拆回電能表智能分揀與倉儲系統，提升了回收和分揀的工作效率，減少了人工干預的不確定性，提高了分揀工作的規范性，支撐拆回電能表集中分揀業務模式。該系統的成功應用提升了回收分揀工作效率的同時，節約了周轉處置占地和人員成本，提高了電能表的驗收和評價能力，提升了拆回電能表回收分揀的管理水平。下一步將繼續深挖故障數據，多維度統計分析故障隱患，建立故障預測邊緣計算算法模型，實現電能表典型故障多發區域和驟升時間拐點預測。