基于物聯(lián)網(wǎng)射頻技術(shù)的抽水蓄能電站智能化倉儲管理新模式研究

馬源良，周新元，張?zhí)煜瑁瑥?迪，仇 嵐，郭丙晨

（1．國網(wǎng)新源建設(shè)有限公司，北京市 100053；2．華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205）

0 引言

隨著有關(guān)“碳達峰、碳中和”目標的提出，抽水蓄能電站將在支持社會經(jīng)濟發(fā)展、服務(wù)民生、構(gòu)建清潔低碳的能源體系中占有更大地位，其作用也日益凸顯[1]。精益高效的物資倉儲管理水平是抽水蓄能電站平穩(wěn)建設(shè)與運行的重要保障，對抽水蓄能電站物力管理水平和運行能力的提升影響巨大。

1 抽水蓄能電站物資倉儲管理現(xiàn)狀及解決方向

1.1 物資倉儲管理現(xiàn)狀

現(xiàn)如今的物資倉儲管理被公認為是現(xiàn)代物流管理中的核心環(huán)節(jié)。抽水蓄能電站建設(shè)周期長、物資種類繁多，出入庫的頻次高，作業(yè)復(fù)雜多樣[2-3]。傳統(tǒng)的物資倉儲管理方式主要依靠人工記錄，工作量極大且極易造成準確率低、管理效率低、管理成本高、無法及時掌握全面的物資信息等狀況[4]。

現(xiàn)有的國網(wǎng)新源控股有限公司抽水蓄能電站物資倉儲管理信息系統(tǒng)WMS系統(tǒng)主要是ERP系統(tǒng)中IM和WM兩個模塊，在一定程度上較傳統(tǒng)方式有了明顯進步，但對于實現(xiàn)物資倉儲業(yè)務(wù)的精益化管理、自動化操作、智能化運作目標還有不小差距。

IM和WM兩個模塊功能不同，操作流程較為復(fù)雜且系統(tǒng)無法實現(xiàn)自動盤庫和糾錯功能，因此物資倉儲管理人員不僅需要同時熟練兩個模塊的使用，還要進行人工錄入對賬，完成貨物驗收、上下架工作。實用性欠妥，不能適應(yīng)物料快速出入庫的管理機制。現(xiàn)有KKS編碼、物料編碼體系也無法有效建立物資管理、生產(chǎn)管理以及設(shè)備運維之間的關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)更新不及時、出錯率高，無法清晰掌控物料管理過程，導致庫存總量較大，占用較大流動資料，影響電站工作的開展。ERP系統(tǒng)對定額儲備的物資消耗情況、存儲情況等信息缺乏預(yù)警、分析以及指導制定采購策略、儲備策略等功能。

1.2 解決方向

抽水蓄能電站的獨特屬性決定了物資管理要面臨更艱巨的困難，現(xiàn)有模式已不能滿足需要，無法實時掌握物資的信息。智能化物資倉儲管理可以將物資流、信息流和設(shè)備流完美融合，減小人工投入，規(guī)范出入庫手續(xù)、定期盤點，完善物資采購、驗收、出入庫、維護保養(yǎng)等信息，實現(xiàn)物資全壽命周期管理。因此，智能化物資倉儲管理，因其突顯的高效性與準確性正逐漸成為今后抽水蓄能電站物資倉儲管理的發(fā)展方向。

2 關(guān)鍵技術(shù)的基本原理

與傳統(tǒng)管理模式相比，智能化倉儲系統(tǒng)充分利用信息庫技術(shù)、移動技術(shù)等先進手段，通過先進的硬件設(shè)施和軟件技術(shù)來實現(xiàn)對物資倉儲管理的精細管理[5]。本文基于抽水蓄能電站，通過PDA構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的智能化物資倉儲管理的新模式，實現(xiàn)抽水蓄能電站高效智能的物資倉儲管理。

2.1 RFID技術(shù)

射頻識別RFID技術(shù)就是借助電磁波對倉儲物資進行識別。20世紀中葉RFID開始萌芽，歷經(jīng)一系列探索，1990年前后在多個行業(yè)開始應(yīng)用。步入21世紀后，隨著科技進步，開始走進日常生活被人們所熟悉和使用。

RFID閱讀器由內(nèi)置天線接收信號，并通過自身微處理器對信號分析后傳遞給后方計算機進行處理。電子標簽雖存在不同類型，但主要功能均是保存對應(yīng)物品的具體信息，供閱讀器讀取使用分析。現(xiàn)如今的RFID技術(shù)具有數(shù)據(jù)儲存量大、適用性強、唯一性、安全性高、讀取速率快、可以識別多目標等優(yōu)勢。不論是國內(nèi)還是國外，多家大型公司使用RIFD技術(shù)對物資倉儲進行管理并不斷優(yōu)化升級[6]。

使用RFID技術(shù)首先需將信息導入，與實際物資一一對應(yīng)，將標簽固定在其表面上，當閱讀器與電子標簽二者相距在一定距離之內(nèi)時，閱讀器便可通過電子標簽的射頻信號讀取相對應(yīng)的物資信息，自動識別物資，實現(xiàn)高效的物資倉儲管理[7，8]。

2.2 二維碼技術(shù)

二維碼一般采用黑白兩色的矩形組成。按照一定規(guī)律將不同顏色的方格組合成圖形，用特定圖形取代相應(yīng)代碼并通過特定設(shè)備讀取出對應(yīng)信息。其作為一種集存、傳、識于一身的新技術(shù)，得到極大關(guān)注。對于二維碼的研究，國外最早于1990年左右開始進行，而中國則在1993年開始研究。經(jīng)過多年的研究探索，出現(xiàn)了多種類型的二維碼，其中QR二維碼為代表[9]。

QR二維碼以其容納信息量大、全方位識別、容錯能力強、具有糾錯功能、可靠性高、良好的經(jīng)濟性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于物資倉儲管理、生產(chǎn)系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。

對于物資倉儲管理，可利用二維碼技術(shù)生成物資的二維碼標簽粘貼在對應(yīng)的位置上，物資倉儲管理人員便可通過掃描二維碼獲取相關(guān)信息進行相應(yīng)操作。

2.3 PDA

根據(jù)適用對象的不同分為兩部分。工業(yè)級PDA主要包含閱讀器等，而消費品PDA則為手機、平板等。21世紀以來，隨著科技的進步，工業(yè)級PDA逐漸變得更加方便攜帶，集成功能增多，不再受線纜約束，實用性有了質(zhì)的飛躍，在多方面得到了廣泛應(yīng)用。

對于物資倉儲管理，PDA具有極大的優(yōu)勢。隨著PDA的發(fā)展，物資倉儲管理能力也有了極大進步。首先，在面對種類眾多的物資時，可以做到現(xiàn)場采集、處理物資信息，減少出錯的概率。其次，實現(xiàn)動態(tài)管理，移動辦公，物資信息實時更新。

3 “二維碼（條形碼）+RFID”智能化物資倉儲管理模式

開展倉儲物流體系“兩基一化”建設(shè)，實現(xiàn)倉儲物流業(yè)務(wù)精益化管理、自動化作業(yè)、可視化管控、智能化運作。從“提質(zhì)增效”的角度出發(fā)，以PDA為載體構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的智能化物資倉儲管理新模式，全面優(yōu)化操作流程，提升現(xiàn)場辦公能力。

3.1 總體框架

通過PDA構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的抽水蓄能電站智能化物資倉儲管理新模式其總體框架如圖1所示。通過三大技術(shù)手段，識別存有物資倉儲信息的新型電子標簽，在利用大數(shù)據(jù)平臺、移動應(yīng)用平臺、統(tǒng)一權(quán)限平臺三大支撐平臺，實現(xiàn)ERP庫存管理中的八大基本功能應(yīng)用。

圖1 智能化物資倉儲管理新模式系統(tǒng)整體框架Figure 1 Overall framework of a new model system for smart storage management

3.2 新模式系統(tǒng)功能設(shè)計

新模式依靠三大技術(shù)，運用“二維碼（條形碼）+RFID”電子標簽、便攜移動終端PDA等設(shè)備實現(xiàn)以下主要功能：

（1）入庫和上架業(yè)務(wù)管理。將ERP系統(tǒng)中有關(guān)入庫管理信息加載到PDA中，在倉儲現(xiàn)場對入庫物資相關(guān)參數(shù)進行核對，進行入庫和驗收管理。在完成驗收之后，將物資關(guān)聯(lián)到唯一對應(yīng)的托盤上，并固定新型標簽，對物資進行標識，并確定上架倉位。再次對物資參數(shù)和貨架位置進行確認，并在應(yīng)用中添加相應(yīng)庫存，隨后上報ERP系統(tǒng)，最終完成入庫上架。

（2）出庫和下架業(yè)務(wù)管理。將ERP系統(tǒng)中有關(guān)出庫管理信息加載到PDA上，隨后在倉儲庫房確定物資貨架位置，對出庫物資的具體參數(shù)進行確認，在應(yīng)用中減少相應(yīng)的庫存，隨后分發(fā)物資上報系統(tǒng)，最終完成出庫下架。

（3）盤點管理。根據(jù)ERP系統(tǒng)中的盤點信息加載到PDA上，借助“二維碼（條形碼）+RFID”電子標簽，實現(xiàn)物資倉儲盤點工作，仔細核對各個倉位物資的數(shù)量，核查無誤后上傳ERP系統(tǒng)，獲得相關(guān)物資倉儲清單，實現(xiàn)盤點功能。

（4）理貨管理。在經(jīng)過多次入庫出庫后，需要對物資進行相應(yīng)整理，主要包括物資的庫內(nèi)移動、倉位補貨等。根據(jù)系統(tǒng)得出的建議，利用PDA掃描源電子標簽對相應(yīng)庫位物資進行理貨下架處理，在下架物資整理完成后重新掃描電子標簽進行理貨上架處理，最終完成理貨管理。

（5）物資庫齡分析。在錄入數(shù)據(jù)時，對物資保管壽命進行明確，便于及時了解物資存放時間以及物資是否失效。對于例如防汛物資等，可以設(shè)置檢驗周期，實現(xiàn)對該類物資庫齡的管理，并到期提前通知準備相應(yīng)檢驗工作。

（6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。主要對倉庫的基本信息進行分析，對入庫物資分類并分配存放位置，也可以對庫房中的倉位、托盤等進行管理，對于電子標簽也可以進行相應(yīng)管理。同時對于一些實行定額管理的物資，還可以實現(xiàn)庫存自動跟蹤，提供一定的采購建議。

（7）報表查詢。可以對當前庫存?zhèn)}位存儲情況生成表格，例如：庫存報表、業(yè)務(wù)分析報表等，根據(jù)各種表格可以從不同角度對庫存物資數(shù)量、種類、是否存在差異進行分析提出策略。

（8）權(quán)限管理。對用戶信息、密碼等進行管理，并針對ERP系統(tǒng)中不同的角色進行相應(yīng)權(quán)限的分配。

（9）倉儲配置。首先，可以對功能進行分級配置，根據(jù)實際需求選擇適合自己的分級進行使用。其次，可以為物資倉儲提供相應(yīng)的策略，對入庫出庫物資進行分組，將同類型物資集中存放，并根據(jù)物資體積的大小提供合適的倉位。最后，規(guī)劃路線，能夠在最短的時間完成入庫、出庫、理貨等工作，提高工作效率。

3.3 新模式硬件設(shè)備

任何模式系統(tǒng)均需要有硬件設(shè)備的支撐，以PDA為載體構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的智能化物資倉儲管理新模式主要包括以下硬件設(shè)備：

（1）服務(wù)器。數(shù)據(jù)傳輸必不可少的途徑之一就是網(wǎng)絡(luò)傳輸，而網(wǎng)絡(luò)傳輸需要有服務(wù)器的支持。根據(jù)不同工作內(nèi)容分為3種服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器主要負責WMS系統(tǒng)的應(yīng)用組件和PDA移動設(shè)備的支撐組件。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要對新模式中的數(shù)據(jù)進行存儲、讀取、管理等操作。接口服務(wù)器則主要負責讓信息流可以在WMS系統(tǒng)中的應(yīng)用和ERP系統(tǒng)之間可以雙向傳遞。

（2）新型電子標簽。新型電子標簽主要采用RFID技術(shù)和二維碼技術(shù)，具體樣式見圖2。RFID技術(shù)可以無接觸的同時識別多個物資的信息，同時以二維碼作為輔助，更確保了識別的準確性，對抽水蓄能電站的物資倉儲工作能力有了極大的提升。在日常業(yè)務(wù)管理中，將新型電子標簽導入物資基本參數(shù)后，張貼在物資旁邊。工作人員可利用PDA對多個電子標簽同時進行辨認，完成物資地出入庫、盤點理貨等工作，實現(xiàn)物資倉儲全過程動態(tài)管理。

圖2 “二維碼（條形碼）+RFID”新型電子標簽Figure 2 “QR code （bar code）+ RFID”new electronic tag

（3）便攜式PDA。便攜式PDA，如圖3所示。其主要作用是配合新型電子標簽，對物資信息進行采集、識別操作，并依靠服務(wù)器完成物資倉儲管理工作。根據(jù)新模式的需求，便攜式PDA既要支持二維碼、一維碼掃描功能，又能使用RFID技術(shù)，同時也要支持WIFI和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向互聯(lián)。

圖3 便攜式PDAFigure 3 Portable PDA

（4）RFID通道門。RFID通道門，如圖4所示。一般位于物資倉儲的門口，經(jīng)過RFID通道門的物資信息將會被采集和識別，通過服務(wù)器上傳系統(tǒng)，生成相關(guān)臺賬。同時也可以對未履行出入庫手續(xù)的物資起到預(yù)警作用，提高物資存儲和發(fā)放的準確性，避免不必要的損失。

圖4 RFID通道門Figure 4 RFID access door

3.4 新模式在抽水蓄能電站應(yīng)用中的優(yōu)勢

抽水蓄能電站物資倉儲管理因其種類復(fù)雜、存有大量定額物資、需進行頻繁地出入庫操作等諸多物資倉儲管理難點。傳統(tǒng)的以手工記錄，設(shè)置手工標簽的管理方式有所欠缺。現(xiàn)有的抽水蓄能電站物資倉儲管理大多采用二維碼配合PDA進行現(xiàn)場管理，但因現(xiàn)場條件，二維碼容易損壞，同時二維碼無法多個目標同時進行，這些局限性都再次限制了抽水蓄能電站物資倉儲管理的高效性。

通過PDA構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的智能化物資倉儲管理新模式。將兩種技術(shù)整合，完成新型電子標簽，如圖2所示。不需要直接接觸，也可以對多個目標進行識別，提高工作效率，同時又能保證在確實專業(yè)工業(yè)級PDA的情況下繼續(xù)完成工作。

4 結(jié)束語

本文對抽水蓄能電站智能化物資倉儲管理進行研究，分析了物資倉儲管理的現(xiàn)狀，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題提出了一種新的智能化物資倉儲管理模式，簡要介紹了新模式的總體框架和功能在管理中的優(yōu)勢。

通過PDA構(gòu)建起“二維碼（條形碼）+RFID”的智能化物資倉儲管理模式，主要利用移動技術(shù)等先進的現(xiàn)代物資管理技術(shù)，將二維碼（條形碼）和RFID技術(shù)結(jié)合，以其無須接觸、多目標同時識別、高效移動等特點，方便物資倉儲人員進行入庫出庫、盤點整理等業(yè)務(wù)操作，實現(xiàn)倉儲管理流程的在線監(jiān)測及倉儲現(xiàn)狀的動態(tài)管控，助力抽水蓄能電站物資倉儲管理提質(zhì)增效。