基于物聯網技術的輸變電設備生產企業物料精細化管理平臺的設計

翦象慧

摘要：輸變電設備生產企業在其產品生產過程中涉及一系列物料管理，如原材料組配件的采購入庫和出庫、零部件內部交接、半成品完工報驗、產成品包裝等。為實現對其物料管理的精細化，本文從分析輸變電設備生產企業的業務流程入手，設計了基于物聯網技術的輸變電設備生產企業物料精細化管理平臺，對該平臺的總體框架以及核心系統進行了描述。

關鍵詞：輸變電設備；物料管理；精細化

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0229-02

輸變電行業的發電、輸電、變電、配電、用電等環節，都需要使用變壓器類產品。這些變壓器類產品往往需要針對每一個客戶的不同要求、項目所處的不同地理位置、自然環境等多方面因素單獨進行產品設計和生產，由此，輸變電設備生產企業一般為訂單式離散型生產企業。

輸變電設備生產企業在其產品生產過程中涉及一系列物料管理，如原材料組配件的采購入庫和出庫、零部件內部交接、半成品完工報驗、產成品包裝等。在生產企業實施應用物料精細化管理平臺，有利于提高生產效率、保障生產設備安全運行、促進節能降耗，實現生產的信息化、標準化、流程化。

1 業務流程分析

第一步，客戶通過營銷部門下達產品訂單，營銷部門將訂單數據整理后發送給研發部門。

第二步，研發部門根據用戶需求設計相應的產品，同時生成與產品對應的BOM表，并將BOM表提供給原材料采購部門。

第三步，原材料采購部門根據產品BOM表采購生產所需要的原材料和配件，并將采購的原材料和相應的檢測報告一同交付給生產部門。

第四步，生產部門根據原材料準備情況安排生產，并全程監控生產過程，以及生產設備運行情況。

第五步，生產的產品需要通過嚴格的出廠檢測，通過大件運輸的方式交付給客戶，整個運輸過程需要實時對產品狀態進行監測，到達目的地組裝后再進行試運行檢測，并最終交付給客戶使用。

第六步，在客戶使用的過程中，生產企業需要對產品部分運行狀況進行監測或回訪，為客戶提供優質的售后、跟蹤服務。

2 平臺總體框架設計

為保證上述各步業務環節中的數據和信息傳遞的及時準確，則需要構建能實現精細化管理物料流轉的平臺。該平臺能幫助生產管理者對上述業務中各個環節進行監控，及時掌握訂單進度、原材料采購情況、跟蹤原材料運輸情況、產品生產情況、產品運輸情況、產品使用情況等信息，這樣生產管理者能根據實際情況對生產計劃及時做出調整，能對產品使用過程中出現的特殊情況及時做出響應；此外生產管理者還可以通過該平臺跟蹤客戶的產品使用情況和售后服務，從中獲取大量的、第一手的產品運行狀態數據，為后續的產品設計和改進提供更有力的基礎數據支撐，也為客戶產品在使用中出現的不可預見的狀況及時做出響應；而客戶通過該平臺能夠及時了解自己產品的生產進度，為后續的工作做好安排，及時掌握其產品的運行狀態，及時發現問題及時做出相應的處置。

為實現上述目標，設計了基于物聯網技術的生產企業物流精細化管理平臺，該平臺的基本框架如下圖所示。該平臺的核心是物聯網技術的應用。

物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來， 進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，具有全面感知、可靠傳遞和智能處理等特征。

基于物聯網技術的生產企業物流精細化管理平臺是指通過傳感器等終端數據采集設備、無線傳感網絡等各類物聯網技術應用，實現生產各環節物流資源狀態狀態的監控和跟蹤，及時掌握訂單進度、原材料采購情況、跟蹤原材料運輸情況、產品生產情況、產品運輸情況、產品使用情況等信息。

3 平臺核心系統設計

按照全過程流轉環節，本項目基于物聯網技術實現物料流轉的精細化管理，物料精細化管理平臺的核心系統包括原材料采購管理系統、內部流轉管理系統、成品運輸跟蹤系統、組部件管理系統等，具體設計內容如下。

3.1原材料采購管理系統

目前，輸變電設備生產企業的原材料采購往往涉及上千種組配件，原材料是否及時到位和安全存放直接影響到產品交貨期，成為制約企業效率提高的瓶頸問題。設計原材料采購管理系統，該系統包括條碼訂單管理模塊、合同管理模塊、條碼管理模塊，報表管理模塊、電子看板等，其中條碼管理模塊包括條碼編制、條碼識別等。

通過該系統，生產企業可以將原有的郵件、傳真下發采購訂單模式，改進為通過網絡技術，為供應商提供網上訂單、生產發運日報界面，同時在重要的原材料組配件廠商管理上，將條碼技術、RFID技術的運用，作為資質評價依據，結合電子屏動態看板管理，以消除生產部門材料報缺為衡量指標，提高信息共享和信息的利用效率。

3.2生產過程物料全跟蹤監控系統

將產品外包裝和條碼標簽進入內部使用過程，圍繞產品生產主計劃，將設計工藝、采購物流、車間作業等信息進行集成，在本系統中看到零部件交接流轉情況，及時對生產進度與零部件交接時間進行確認，確認結果通過網絡觸摸屏，為車間一線查詢圖紙、工藝定額、采購到貨、班組作業計劃及完工報驗，提供硬件上的支持，便于班組及時掌握上下道及本道工序材料到貨情況，通過合理安排班組生產作業最大限度配合材料到貨時間，縮短工序生產周期，提高生產效率，該系統為消除信息孤島、數據冗余、統計給企業運營決策提供支持。

3.3基于物聯網技術的內部半成品管理系統

在工作中心之間的半成品完工報驗、質量跟蹤等業務環節，借助一卡通、條形碼、觸摸屏、射頻、無線網絡等數據采集技術，依此實現內部物流信息采集處理的全過程便捷優化。

該系統包括庫存管理模塊、生產管理模塊、質量管理模塊、基礎數據管理、報表管理等模塊。其中，庫存管理模塊實現對半成品的出、入、盤點、日常報表、庫存分析等進行全面的控制。

該系統擬實現在半成品拆卸包轉交接上，對生產車間的計劃執行進行動態可視化管理。

3.4基于物聯網技術的組配件管理系統

對采購的組配件，在其包裝箱、托盤或集裝箱上安裝射頻識別標簽，儲存提供生產的企業、品名、產地、生產日期、保質期、儲存條件等信息，使產品外包裝和射頻識別標簽隨進入內部配送及使用過程，以保證零配件能夠追蹤溯源。保證在零配件運輸、使用的全過程可視化監控，通過手持式RFID終端移動設備，就能快速追溯零配件的來源，確保供應渠道的安全可靠。

在運輸過程中，在承運商的運輸車輛上安裝北斗/GPS雙模定位系統，對運輸車輛進行定位。還可以給運輸車輛安裝電子標簽，記錄組配件目錄、配送目的地、車輛、駕駛員等信息。并在車上安裝集裝箱電子鎖監控以及其他監控（如貨物、車輛、駕駛員的視頻監視等）設備，通過移動通訊WLAN、CDMA等技術，實時將采集的信息傳送給企業的管理信息系統，緊急情況下還可以并由管理信息系統通知前方的高速公路收費站、港口等交通樞紐，請求盡快直接放行。在目的地應用條碼、RFID等物聯網設備對零配件進行清點、驗收。

3.5 基于GIS/GPS技術的產成品運輸管理系統

該系統可以實時顯示出車輛的實際位置，并可任意放大、縮小、還原、查詢；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。結合企業在位置信息服務方面的需求，實現全程監控和調度，可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上，利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

4 結束語

系統性地應用物聯網技術，搭建物料精細化管理平臺將使得生產企業實現生產的信息化、標準化和流程化。實施本項目，將可較大幅度地減少在原材料供應、生產制造、成品銷售等環節中的人力成本投入，從而可將更多的人力投入到技術研發中去；可逐步實現JIT配送，節約原材料的倉儲成本；可提高成品、半成品的周轉效率，減少庫存面積；實現供應鏈的全程可視化，生產的產品及零配件實現可溯源，提升供應鏈層面的管理水平；實現工作的精細化控制，提高生產效率，擴大輸變電設備生產企業變壓器、電抗器產品的年產量，獲得更多的利潤值。

本平臺的設計與實施將實現輸變電設備生產企業的精細化管理，提高生產效率，提高員工的工作效率與水平。將優化從訂單下達到產品完成的整個生產過程的管理；提升MES對制造過程發生的實時事件及時做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行指導和處理，有效地指導工廠的生產運作過程，加強全程質量管控，使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，提高生產回報率。推動物聯網技術在生產制造領域、電網領域的應用示范，推動我國智能電網的建設，優化社會資源、節能減排。

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