一種縮短智能表庫(kù)批量配表時(shí)間的裝置研制分析

周蔚 王睿 梁義文 張玥劼 朱赟

關(guān)鍵詞：智能表庫(kù)；批量配表；配表時(shí)長(zhǎng)

0引言

智能電表作為智能電網(wǎng)的終端，集采集、存儲(chǔ)與通信于一身，承擔(dān)著干家萬(wàn)戶(hù)的電能計(jì)量任務(wù)。智能表庫(kù)則負(fù)責(zé)嘉興市所有合格電能表的資產(chǎn)管理工作，其擁有全自動(dòng)的出入庫(kù)系統(tǒng)，依循“先進(jìn)先出、智能選配”的原則高效出入庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)表計(jì)的集約化、智能化管控。但其中的批量配表業(yè)務(wù)在目前的業(yè)務(wù)模式下過(guò)度依賴(lài)人工，工作效率難以實(shí)現(xiàn)躍升，“卡脖子”問(wèn)題有待解決。

嘉興供電公司為達(dá)到國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司全面落實(shí)開(kāi)展智能表庫(kù)批量配表的工作要求，保障年度表計(jì)輪換和新裝工作的順利開(kāi)展，響應(yīng)國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司提質(zhì)增效的號(hào)召，提升智能表庫(kù)批量配表工作效率，縮短批量配表工作用時(shí)，提出將批量配表用時(shí)縮短至每表平均30s的目標(biāo)。

批量配表業(yè)務(wù)是指單個(gè)流程下表計(jì)數(shù)量大于1箱的周期輪換和低壓批量新裝流程。安裝信息貼標(biāo)是指將帶有安裝地址和戶(hù)號(hào)的標(biāo)簽粘貼在對(duì)應(yīng)的表計(jì)上，方便安裝人員現(xiàn)場(chǎng)安裝工作。

1現(xiàn)狀分析

通過(guò)調(diào)查研究方式，對(duì)嘉興供電公司批量配表環(huán)節(jié)、表計(jì)出庫(kù)環(huán)節(jié)和現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用環(huán)節(jié)3項(xiàng)內(nèi)容展開(kāi)調(diào)查，調(diào)查研究結(jié)果如下。

1.1批量配表環(huán)節(jié)用時(shí)分析

現(xiàn)階段批量配表業(yè)務(wù)主要由任務(wù)分理、任務(wù)下發(fā)、表庫(kù)接收、表計(jì)出庫(kù)和任務(wù)反饋等環(huán)節(jié)組成，如圖1所示。

通過(guò)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)各環(huán)節(jié)的總用時(shí)和配表數(shù)量，計(jì)算當(dāng)前批量配表業(yè)務(wù)每表平均用時(shí)為72.18s。調(diào)查發(fā)現(xiàn)批量配表工作中表計(jì)出庫(kù)每表平均用時(shí)最長(zhǎng)，將表計(jì)出庫(kù)作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，做進(jìn)一步調(diào)查。

1.2表計(jì)出庫(kù)環(huán)節(jié)用時(shí)分析

表計(jì)出庫(kù)環(huán)節(jié)流程如圖2所示。調(diào)查發(fā)現(xiàn)表計(jì)出庫(kù)環(huán)節(jié)中，現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用用時(shí)最長(zhǎng)，將現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用作為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，做進(jìn)一步調(diào)查。

1.3現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用環(huán)節(jié)用時(shí)分析

通過(guò)上述調(diào)查分析，為找到末端原因，進(jìn)一步對(duì)如圖3所示的現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)用環(huán)節(jié)流程進(jìn)行深入分析，最后發(fā)現(xiàn)安裝信息貼標(biāo)每表平均用時(shí)最長(zhǎng)。

因此，批量配表業(yè)務(wù)用時(shí)長(zhǎng)的癥結(jié)是安裝信息貼標(biāo)用時(shí)長(zhǎng)。

2方案制定

2.1目標(biāo)設(shè)定

現(xiàn)狀調(diào)查表明智能表庫(kù)批量配表環(huán)節(jié)單塊電能表平均用時(shí)為72.18s，而安裝信息貼標(biāo)平均用時(shí)為53.88s，占總用時(shí)的74.6%。該裝置預(yù)計(jì)可解決80%癥結(jié)，智能表庫(kù)批量配表的時(shí)間將縮短到：72.18x（1-74.6%x80%）～29.10s。嘉興供電公司對(duì)智能表庫(kù)批量配表環(huán)節(jié)單塊電能表平均用時(shí)要求為30s。因此，將目標(biāo)值量化，將智能表庫(kù)批量配表時(shí)長(zhǎng)目標(biāo)值設(shè)定為29s。

2.2要因分析

經(jīng)分析，找出影響安裝信息貼標(biāo)時(shí)長(zhǎng)的9個(gè)末端因素，如表1所示。

2.3確定對(duì)策

針對(duì)3項(xiàng)主要原因：標(biāo)簽操作次數(shù)多、表位間距小、裝接單與表計(jì)對(duì)應(yīng)順序偏離值大，制定對(duì)策方案。

（1）標(biāo)簽操作次數(shù)多：使用噴墨工藝替代傳統(tǒng)標(biāo)簽，如圖4a所示。配置一臺(tái)連續(xù)噴墨式（continuous inkjet，CIJ）噴碼機(jī)，要求其噴印標(biāo)識(shí)分辨率達(dá)到32像素，并為噴碼機(jī)配置XY軸滾珠絲桿聯(lián)動(dòng)裝置，聯(lián)動(dòng)裝置行程為600mm×500mm。要求每表信息印刻平均用時(shí)小于5s。

（2）表位間距小：使用射頻識(shí)別（radio fre-quency identification，RFID）技術(shù)獲取電臺(tái)旨表信息，如圖4b和圖4c所示。在表庫(kù)流水線安裝多個(gè)RFID讀取器，當(dāng)周轉(zhuǎn)箱進(jìn)入讀取范圍時(shí)，開(kāi)啟射頻讀取設(shè)備進(jìn)行讀取。要求每表信息讀取平均用時(shí)小于9s。

（3）裝接單與表計(jì)對(duì)應(yīng)順序偏離值大：使用營(yíng)銷(xiāo)接口讀取裝接單數(shù)據(jù)。調(diào)用營(yíng)銷(xiāo)接口如圖4d所示。設(shè)備向營(yíng)銷(xiāo)接口發(fā)送電能表信息，營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)將裝接單內(nèi)容返回給設(shè)備，直接讀取數(shù)據(jù)。要求每表匹配平均用時(shí)小于15s。

3方案實(shí)施

3.1設(shè)計(jì)制作噴碼設(shè)備

3.1.1設(shè)計(jì)噴墨高度支架和支架運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

根據(jù)電能表紙箱的尺寸對(duì)噴碼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位置進(jìn)行定位，根據(jù)噴碼機(jī)尺寸設(shè)計(jì)噴碼機(jī)外機(jī)，為了保證噴碼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，決定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置使用滾珠絲桿。

3.1.2制作支架運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

為滿(mǎn)足貨架及周轉(zhuǎn)箱尺寸要求，噴碼機(jī)主體制作規(guī)格為（329.3～345）mmx504mm;制作加工噴碼運(yùn)動(dòng)機(jī)的滾珠絲桿；根據(jù)圖紙組裝噴碼機(jī)外機(jī)、噴碼機(jī)主體、電氣裝置等設(shè)備，并進(jìn)行電氣、軟件調(diào)試。

3.1.3驗(yàn)證噴碼設(shè)備性能

對(duì)組裝完成的完整噴碼設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)其性能參數(shù)，分別對(duì)5批電能表進(jìn)行打印測(cè)試，與RFID進(jìn)行通信的噴碼設(shè)備打印準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

3.2制作RFID讀取裝置

3.2.1設(shè)計(jì)RFID讀取平臺(tái)

根據(jù)測(cè)量的射頻天線及讀寫(xiě)器尺寸數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)識(shí)別設(shè)備。為了順利將射頻天線、讀寫(xiě)器放入表箱并使表箱通過(guò)識(shí)別配套裝置，同時(shí)考慮到無(wú)源讀取設(shè)備對(duì)讀寫(xiě)距離有較高要求，須保證要有一定的設(shè)備下探空間。因此，射頻天線及讀寫(xiě)器的載體平臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸為973mm×693mm×893mm，讀寫(xiě)探針與傳送帶的高度差為297mm。將電氣元件布置在載貨臺(tái)面板下以節(jié)省空間。

3.2.2編寫(xiě)RFID作業(yè)程序

編寫(xiě)代碼使用Python語(yǔ)言。與傳統(tǒng)的C/C++、Java、C#等語(yǔ)言相比，Python語(yǔ)言對(duì)代碼格式的要求寬松，便于用戶(hù)編寫(xiě)代碼。根據(jù)識(shí)別設(shè)備性能，通過(guò)軟件對(duì)識(shí)別探針的下放深度進(jìn)行控制。

3.2.3驗(yàn)證RFID性能參數(shù)

采用Fixtool軟件進(jìn)行測(cè)試，為提高讀取成功率，調(diào)節(jié)射頻功率的功率值為15dbm。測(cè)試采用2臺(tái)海康威視讀取器及15塊射頻天線，通過(guò)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，RFID讀取率為99.95%。

3.3編寫(xiě)營(yíng)銷(xiāo)接口調(diào)用代碼

3.3.1設(shè)計(jì)接口調(diào)用方式

接口使用簽名加密的方式進(jìn)行調(diào)用。首先生成簽名與密鑰，在發(fā)送數(shù)據(jù)前將簽名、密鑰、數(shù)據(jù)、隨機(jī)數(shù)生成MD5算法的數(shù)據(jù)摘要。

3.3.2驗(yàn)證營(yíng)銷(xiāo)接口成功率

根據(jù)代碼對(duì)營(yíng)銷(xiāo)接口進(jìn)行壓力試驗(yàn)。計(jì)算得出：調(diào)用營(yíng)銷(xiāo)接口正確率為100%。

3.4整體組裝調(diào)試驗(yàn)證

各部件制作完成后，進(jìn)行裝置整體聯(lián)合調(diào)試工作。聯(lián)合調(diào)試前，嚴(yán)格地單獨(dú)測(cè)試各部分功能。組裝時(shí)，安裝工藝須符合有關(guān)規(guī)范要求。

為保證投入使用的裝置安全、可靠，將裝置送至第三方專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證，對(duì)各裝置的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格率均為100%。

4效果檢查

通過(guò)統(tǒng)計(jì)2022年5-10月改進(jìn)后的安裝信息標(biāo)注工作的批量配表平均用時(shí)，智能表庫(kù)批量配表平均用時(shí)降至16.80s，低于目標(biāo)值29s。

5結(jié)語(yǔ)與展望

智能表庫(kù)批量配表裝置的研制與使用，推動(dòng)了資產(chǎn)管理工作的發(fā)展，有效解決了一線員工的工作難點(diǎn)，帶來(lái)了以下效益。

（1）直接效益：改進(jìn)了批量配表業(yè)務(wù)，提高了電能表安裝信息貼標(biāo)的效率，減少了人為因素導(dǎo)致的差錯(cuò)，工作效率顯著提升，節(jié)約了裝接前的準(zhǔn)備工作成本，大大提升了客戶(hù)的滿(mǎn)意度。

（2）安全風(fēng)險(xiǎn)效益：使用該裝置進(jìn)行表計(jì)批量出庫(kù)，避免了因堆垛不合理、搬運(yùn)過(guò)程失手等原因?qū)е碌闹苻D(zhuǎn)箱傾覆、表計(jì)墜地等人身傷害及設(shè)備損壞事件，降低了營(yíng)銷(xiāo)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提升科技賦能水平。

（3）潛在效益：表計(jì)上噴印的用電地址等信息，能供裝接人員進(jìn)行有效識(shí)別，無(wú)須再與裝接單進(jìn)行二次核對(duì)，提升效率的同時(shí)減少了表計(jì)串戶(hù)問(wèn)題，提升了客戶(hù)電力獲得感和滿(mǎn)意度。

未來(lái)將針對(duì)課題研究成果存在的缺點(diǎn)與不足，進(jìn)一步深入研究批量配表智能識(shí)別一體化裝置。將RFID與噴墨打印技術(shù)集成在同一套設(shè)備中，進(jìn)一步提升工作效率，降低故障率，并在表計(jì)上加噴二維碼，在保護(hù)客戶(hù)信息私密的前提下，為客戶(hù)、用電檢查人員和抄表人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)，提高供電服務(wù)水平。