东安汽车动力股份有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150066
摘要：为提高计量生产自动化系统的运转效率的提高，详细探讨了计量中心智能仓储系统内计量器具流转过程及其优化方向，应用遗传算法进行了最优储位的计算，并提出动态调整储位的策略，大幅地减少了计量器具的周转时间，可提高系统的运转效率。仿真及试验结果表明，该方法显著降低了堆垛机行程时间，有效地提升了智能仓储系统的周转效率。
关键词：计量器具；流转效率；优化
计量器具从计划、采购、入库前检定、入库、出库检定到出库安装使用，是个多环节的流动过程。山东招远金矿计量处主动出击，充分发挥其对计量器具的管理职能，制定了《计量器具流转的管理规定》，与供销处联手，有效地实现了计量器具流转受控。
一、计量器具流转管理
1.各部门使用的计量器具必须单列，交计量技术组。计量技术组专业技术人员对计划共同严格审核，规格、型号、准确度、数量、用途等项目一一落实清楚。不适用的超标准、超数量的采购计划决不放行。审核汇总由主管领导签字后交给采购员，使采购员一目了然。
2.采购员必须由具备一定仪表专业知识的人担任，他们根据计量处提供的有关仪表信息，按计划择优采购。像进货较多的压力表，都是要选择有信誉和质量有保障的公司产品。这就保证了仪表结构性能的专一性，便于仪表的维修，且提高了仪表的再利用率，降低了成本。
3.新购计量器具入库前送计量室入帐检定，检定合格后办理入库手续，不合格的由采购员退货换新。仓库保管员对未经检定的计量器具绝对不能办理入库手续。否则，直接追究保管员的责任，杜绝了不合格计量器具混入库内。
4.计量器具出库发放前由保管员和使用部门有关人员一起将要出库的计量器具送往计量室进行检定，合格后发放，办理出库手续，计量室建帐、立卡进行正常管理。
二、基于遗传算法的计量器具流转优化方案
1.堆垛机的行程时间。以某省计量中心“四线一库”系统的布置为例，低压电流互感器、单、三相电能表（兼容采集终端）流水线分别位于计量生产楼的1、2、3层，入库站台在2楼，出库站台在1楼。在送检和检定回库时，堆垛机将计量器具输送到对应的楼层。那么对于不同类型的计量器具来讲，送检与检定回库的环节堆垛机在垂直方向的行程时间分布是不同的。若其他网省的系统布置与陕西不同，那也只是各环节行程时间不同，分析方法是相同的。假设堆垛机在水平方向行驶一个储位的时间为1 s，在垂直方向行驶一个储位的时间为2 s，一个巷道内的货架储位为8×6，每一层层高等效两个储位，那么在各计量器具出库，互感器送检、回库时堆垛机至各储位的行程时间示意如图1所示。
图1入库时堆垛机至各储位行程时间示意图
计量器具存放时应优先低层货位，这是为了提高货架的稳定性。那么按照最小行程时间原则，不会出现高层货位已经摆满，低层货位还大量空置的现象，满足稳定性要求。各计量器具入库，单相表送检、回库及出库时堆垛机至各储位行程时间示意如图2所示。三相表（兼容终端）送检、回库堆垛机至各储位行程时间。应用动态分配储位的方法来提高周转效率，即在设备空闲时将货物移动至搬运时间更短的储位上。
参考这种方法，在不同的任务阶段可以将计量器具移动至对应搬运时间最短的储位上。以单相表为例，在入库时将其储存在搬运时间最短的储位集合，在设备空闲时再将其转移到送检时搬运时间最短的储位集合，回库时将其储存在搬运时间最短的储位集合，再在设备空闲时将其移至配送出库时搬运时间最短的储位集合。则该批次单相表在堆垛机搬运上消耗的总时间比固定储位时消耗的总时间要小得多。其中储位的动态调整与其他任务并不冲突，可以将其忽略。已有库存的储位占用对储位选择也可以忽略，因为只要有空置的储位在，总可以将需要的储位释放出来。接下来，就是求解各任务最小的堆垛机行程时间。
图2单相表送检时堆垛机至各储位行程时间示意图
2.基于遗传算法的优化模型。遗传算法通过模拟生物进化过程来求解最优化问题，主要包括选择、交叉、变异3个过程。遗传算法求解最优化问题在搜索时只需要影响搜索方向的目标函数和适应度函数，不依赖梯度信息或其他辅助知识，对问题的种类有很强的鲁棒性。应用遗传算法对计量器具存取效率和货架稳定性2个目标提出了优化方案。在考虑各检定线分布楼层的不同后，不同计量器具的最优储位分配会有较大的区别。堆垛机存取1次货物（即1垛计量器具）的时间取决于该垛计量器具的存放位置。总存取时间最短的目标储位位置集合S满足式（1）的要求：
其约束条件如式（2）所示：
（2）
式中：T为总存取时间；n为某批次入库计量器具的垛数；H为货架水平方向储位个数；V为货架垂直方向储位个数；H i为第i垛计量器具储位位置在水平
方向上的投影；V i为第i垛计量器具储位位置在垂直方向上的投影；H j为第j垛计量器具储位位置在水平方向上的投影；V j为第j垛计量器具储位位置在垂直方向上的投影；N代表整数；t i为该垛计量器具的存取时间，其计算方法如式（3）所示：
式中：d Hi为第i垛计量器具水平存放位置距离；d Vi为第i垛计量器具垂直存放距离；V H为堆垛机水平行程速度；V V为堆垛机垂直行程速度。
3.优化方案。综合2.1及2.2内容，可以得出对于每批次的计量器具整体优化方案。（1）首先确定该批次的优先级。（2）新购入库时，应用遗传算法计算最优储位集合，并按照计算结果进行入库。（3）在堆垛机无其他任务时，根据设备类型、对应的检定楼层及批次的优先级动态调整储位，将该批次计量器具移动至送检时的最小时间储位。若有优先级更高的批次，则移至无更高优先级批次的
最小时间储位（4）送检完成进行检定回库时，计算最优储位，按照计算结果入库。（5）在堆垛机无其他任务时，动态调整储位，根据优先级将该批次计量器具移动至配送出库时的最小行程时间储位，待配送时进行出库。
三、提高计量器具流转效率的策略
提高计量器具周转效率的根本在于合理安排各流程计划、减少输送机堵塞、优化堆垛机行程。优化的原则可以分为2类：
1.使一段时间内所有批次总时间最少。在此原则下，核心问题是各个批次间的安排，不关心某个批次的执行时间，而是从1个特定的时间跨度来考虑各个批次共同的耗时，即单日/周/月/季度/年总作业时间最少。
2.使每批次总时间最少。在此原则下，核心问题是各个环节间的安排，
不关心某个环节的执行时间，而是使每1个批次在省计量中心的流转时间尽可能少，即批次作业时间最少。导致上述2种原则不同的原因在于，一般情况下，新到货的计量器具都会先存放起来，先检定和配送积压余留的计量器具，此时应采用第1种原则。但是有可能会出现紧急批次，到货后需要优先检定，此时应采用第2种原则。流程计划的合理安排是为了最大化设备并行运行时间，依靠整个系统的并行处理能力来减少总的运行时间。这种策略简单易行，但一般是通过第1种原则来制定的，在第2种原则下，往往能起到的作用有限。而优化堆垛机行程是针对环节的优化，该策略在2种原则下都能发挥作用。
针对集中检定下计量器具在计量中心智能仓系统的周转问题进行了研究，分析了各个环节的配合过程，并提出了提高智能仓储系统流转效率的方法，着重优化了储位的分配方案。
四、形位公差在汽车零件设计中的应用
CAD验证法随着CAD的普及应用，尤其是Pro/E、UG、CATIA等三维软件的推广应用，使得产品零件的设计更加方便直观。
其实CAD不仅可进行结构、形状、尺寸等方面的设计，还可对一些产品零件的形位公差设计进行验证。将一些有形位公差要求的零件，对其相关要素，按设计给定的形位公差极限状况，做出图样或模块，然后模拟装配、运动等状态，对所设计的形位公差进行验证。
应用三维软件对一些产品零件做这种形位公差的设计验证时，可非常直观地有出其装配、运转过程中的间隙、干涉等方面的状况。
Pro/E还推出了一款专门用于公差分析的CET0L6σ软件，这已不是只能对线性尺寸公差进行分祈的软件，而是可用于三维空间形位公差分析的软件。
参考文献：
[1]龙江.电能表自动化检定及智能仓储系统研究[J].电测与仪表，2016，50（5）：95-100.
[2]王晓丽.电能计量装置智能仓储系统研究及其运维管理[J].电测与仪表，2016，52（7）：15-18.
论文作者:韩彦军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/8
标签：计量器具论文; 堆垛论文; 时间论文; 行程论文; 公差论文; 原则论文; 效率论文; 《基层建设》2019年第18期论文;