电力行业作为基础民生的保障行业，在电网发生故障时，需要实施快速高效的抢修复电，降低电网故障导致的损失。随着社会各界对电力资源需求量的增加以及公众对电力抢修服务要求的提高，对电力抢修物资供应提出了新的要求。由于电网可能在任何时候发生故障，电力企业需要保证在任何时刻都能进行出库作业，以保证抢修物资的供应。

目前某电力公司物资出库规定要由仓管员进行相关出库操作，而仓管员配置较为薄弱，无法保证7×24小时均有仓管员值班。对于晚上发生抢修引起的紧急领料，维修员只能在仓管员不在现场的情况下领料[1,2]。由于现有仓管系统操作繁琐，维修员领料匆忙，较易出现填写物资信息与实际领用物资不符的情况，导致账物不一致，为今后的仓储工作带来困难。

近年来，随着现代物流技术的发展，出现了越来越多的物联网以及传感器网络的应用，发展出许多基于RFID、重量感应的物资识别技术，能够高效地识别物资信息，减少紧急领料过程维修员在仓管系统上的操作，实现快速、准确的出库作业，为实现无人值守仓库提供了可能[3,4]。

综上，本文依据公司的现状，结合物联网技术，设计了两个无人值守仓库方案，并运用系统仿真软件对无人值守仓库方案的出库流程进行分析[5,6,7]，比较两个方案的优劣性。

公司存在三种类型的仓库:一次备品备件仓库、二次备品备件仓库和输电仓库。在仓管员下班后，维修目前公司出现维修员越过仓管员进行出库作业的情形主要发生在二次备品备件仓库，因此，此次研究主要针对二次备品备件仓库。

该二次备品备件仓库为18m×6m矩形结构，仓库高度为8.5m，仓库内有28个中型货架，货架规格为0.6m×2m×2.05m，分为3层，每层有6个货位，仓库共计504个货位，仓库的平面布置如图1所示。

图1 二次备品备件仓库平面布局图  下载原图

仓库现状如下:

(1)仓库物资特点:该仓库存储的物资数量约有两千多件，大部分为小件、金属物资。

(2)仓库物资管理方式:出于电力安全要求，物资表面不能粘贴任何标签。现有的物资管理方式是把物资的条码标签粘贴在对应的物资记录卡上，并挂在物资所在的货位下以进行物资识别。

(3)仓库出库量。根据近一年出库记录统计，该仓库单次出库的物资数量平均为8件，且同一时间只有一个紧急领料作业。

(4)仓库紧急领料作业现状。该仓库的紧急领料流程如图2所示。紧急领料时，维修员需先通过电话向仓管员申请紧急领料，仓管员确认后，维修员使用钥匙打开仓库门。维修员拣选所需物资，使用手持终端逐件扫描物资记录卡上的条码，并填写物资的领取数量。完成物资拣选后，即可离开仓库进行抢修工作。

图2 现有的紧急领料流程  下载原图

通过调查分析，现有仓库仓储管理中存在的问题总结如下:

(1)现有仓管系统物资识别操作繁琐，维修员领料匆忙，较易出现填写物资信息与实际领用物资不符的情况，导致物资记录有误。

(2)申请紧急领料的维修员与实际领料的维修员不一致。若紧急领料过程出现物资丢失和物资记录有误等情况，仓管员需要投入较多时间寻找对应的维修员和出库情况，工作负担较大。

针对物资识别操作繁琐，使用先进的物资识别技术，实现物资的批量识别，同时优化出库流程，减少仓管系统的操作，便于维修员进行紧急领料。针对出库物资与作业人员不匹配的问题，使用门禁系统识别出库作业人员身份信息，便于实际领料的维修员的确认。

根据物资识别技术的不同，提出两种方案:方案一使用RFID技术实现出库物资的批量识别，简化仓管系统的操作。方案二使用重量感应技术，自动识别离开货位的物资的信息，实现系统主动识别物资。

(1)方案一。在基于RFID的无人值守仓库中，不改变仓库原有的货架布局的基础上，使用RFID技术代替原有的条码技术，对仓库内的物资逐件进行包装以及贴标操作，使其配备电子标签，并在仓库内单独设置RFID识别区域以减少金属物资对RFID电子标签识别的干扰。出库时可通过手持终端或固定RFID读写器进行RFID标签的批量识别，不需要填写物资数量，在确认扫描识别的物资信息与实际领用物资一致后，即可离开仓库进行抢修工作。同时利用门禁系统，在完成出库的同时，将出库物资信息与出库人员身份信息绑定，生成出库记录。此方案的紧急领料作业流程如图3a)所示。

(2)方案二。在基于智能存储柜的无人值守仓库中，使用智能存储柜代替原有的货架，智能存储柜的规格为0.6m×1.2m×2.2m，货柜有4层，每层4个货位，仓库内设置32个智能存储柜，共计512个货位。通过在智能存储柜的每个货位放置重量传感器，识别货位物资重量的变动来判断领用的物资，实现货柜内物资的精确管理。同时智能存储柜还集成门禁系统，自动记录物资变动信息与操作人员，实现出库物资与维修员的匹配。出库时，维修员通过关闭货柜门，触发系统进行领用物资的识别，并在手机APP上及时通知维修员是否拣选了正确的物资。此方案的紧急领料作业流程如图3b)所示。

图3 无人值守仓库的紧急领料流程  下载原图

相比现有的紧急领料流程，方案一使用RFID批量识别物资信息，方案二使用重量感应技术自动识别物资信息，两个方案均不需要维修员填写领用物资信息，降低物资记录出错的可能性。同时仓库均设有门禁，可以识别紧急领料作业人员的身份信息，实现出库物资与作业人员的匹配。

方案一与方案二的主要区别在于使用了不同的物资识别技术，导致了货架(柜)数量、仓库布局以及紧急领料流程的不同。在方案一中，仓库内摆放28个货架，并设有RFID识别区，仓库门口设有门禁系统，物资识别发生在完成全部物资的拣选之后，若物资拣选出错，需要将物资放回原位并重新进行拣货，导致出库时间较长。在方案二中，仓库内摆放32个智能存储柜，每个货柜都有门禁系统，需要扫码开门。若出库物资较多，需要多次扫码打开货柜门。

为了更加准确的判断两个方案的效果，采用Flexsim系统仿真软件对两个方案进行仿真与分析。在抢修复电中，抢修物资需求下达后，应在最短时间内将物资发放到维修员手中，保证抢修物资的供应需要，因此以紧急领料的出库时间为指标，比较两个方案的优劣性。

结合仓库基本信息，对无人值守仓库紧急领料流程进行仿真分析。模型相关作业参数设置如下:

表1 无人值守仓库模型参数设置表  下载原图

运行30次出库作业仿真收集数据，方案一的出库时间平均为143.45秒，方案二的出库时间平均为143.38秒。由仿真结果可知，方案二的出库时间少于方案一，但差距较小，因此改变模型参数，对其进行深入分析。

(1)出库物资数量。

在拣货出错概率为10%、出库物资随机分布下，改变出库物资数量，对出库时间进行分析，结果如表2所示。

表2 不同出库物资数量下的出库时间  下载原图

由表2可以看出，两个方案共同的特点是:出库作业中的行走距离随着出库物资数量的增加而增加，但随着出库物资数量增多，增长幅度逐渐减小。显然，由于仓库内的货架数量是一定的，行走距离的增长存在上限。

在方案一中，由于需要行走到RFID识别区进行物资识别，相比方案二有额外的行走距离，而出库时间主要取决于行走距离，因此物资数量较低时出库时间相对较长，但出库时间的增长幅度较小，约14-23秒。

方案二存在扫码打开货柜门，打开货柜门次数取决于出库物资的分布，随着出库物资数量的增加，物资可能分布在多个货柜，扫码开门次数较多。而出库时间主要取决于行走距离和扫码开门次数，出库时间的增长幅度较大，约18-31秒。

因此在出库物资较少时，方案二出库时间较短，当出库物资较多时，方案一出库时间较短，出库物资数量为8件时，两个方案的出库时间近似相等。

(2)拣货出错概率。

在出库物资数量为8件、出库物资随机分布下，改变拣货出错的概率，结果如表3所示。

表3 不同拣货出错概率下的出库时间  下载原图

由表3可以看出，拣货出错概率对方案一的物资出库时间影响较为明显，拣货出错概率提升5%，行走距离大约增加3米，出库时间增加5-7秒。而对方案二的出库时间影响较小，拣货出错没有增加行走距离，只增加了在单个货柜的物资拣选时间。

在方案一中，物资识别发生在完成所有出库物资的拣选后，若出现拣货出错，需要将物资放回原位并重新拣选正确的物资，产生了额外的行走距离，导致出库时间较长。而在方案二中，发生拣货出错后，智能存储柜可以及时提醒维修员，不会产生额外的行走距离。因此，在方案一中，拣货出错会导致额外的行走距离，极大地增加物资出库时间。

(3)物资分布。

在出库物资数量为8件、拣货出错概率为10%，改变出库物资分布，结果如表4所示。

表4 出库物资的不同分布下的出库时间  下载原图

由表4可以看出，随着出库物资分布的货架数量增加，方案一的出库时间增加幅度大约为14秒，而方案二的增加幅度大约为23秒。当8个物资分布在6个货架时，两个方案的出库时间近似相等。

当出库物资分布较为集中时，方案二的出库时间相比方案一的短。当出库物资分布较为集中时，方案二需要扫码开货柜门，扫码开门次数较多，导致整体出库时间偏高，此时方案二的出库时间比方案一长。

综上所述，方案二在出库数量较少、拣货出错率较高、出库物资集中分布时的出库作业时间比方案一短，这主要是因为方案二减少了行走到RFID识别区的距离。而随着出库数量的增加(出库物资分散分布在多个货架)，方案二的扫码开门次数较多，使得整体出库时间超过方案一。同时，方案一因为在拣选全部物资后再进行识别，拣货出错导致的出库时间较长。根据公司近一年的出库数据，出库数量相对较少，且维修员领料匆忙，较易出现拣货出错的情况，因此方案二比方案一更适合该公司。

在现代化的电力供应系统中，抢修物资出库时间的缩短对抢修复电起着重要作用。文中针对紧急领料过程存在的问题，提出了基于RFID的无人值守仓库和基于智能存储柜的两个无人值守仓库方案。分别通过RFID技术和重量感应技术实现出库物资的快速识别，配合门禁系统，实现仓库作业过程中的人、物匹配，解决公司仓储管理上的现存问题。同时运用Flexsim软件进行无人值守仓库方案的仿真，以紧急领料的出库时间为指标，比较两种无人值守仓库方案的优劣性，并结合公司近一年出库数据，选取最佳方案。本研究为电力企业日后在仓储管理上的优化提供了一定的参考价值。