“智慧物流”背景下的智能倉儲系統(tǒng)設(shè)計研究

王松波 陳凡健

摘 ?要：近年來，物流管理飛速發(fā)展，其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在智能倉儲管理系統(tǒng)中引入RFID技術(shù)已經(jīng)得到物流行業(yè)的廣泛關(guān)注。在物流管理中應(yīng)用智能倉儲系統(tǒng)，相應(yīng)地減輕了人工操作的壓力，提高了操作與管理效率，節(jié)省了管理所需的成本。本文圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，合理設(shè)計了智能倉儲管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能物流;倉儲管理;智能系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP315;TP274 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）17-0160-03

Abstract：The rapid development of logistics management，in which the internet of things technology plays a vital role. The introduction of RFID technology in the intelligent warehouse management system has received extensive attention in the logistics industry. The application of intelligent warehousing system in logistics management reduces the pressure of manual operation，improves the operation and management efficiency，and saves the cost required for management. This paper focuses on the internet of things technology and rationally designs the intelligent warehouse management system.

Keywords：internet of things technology;intelligent logistics;warehouse management;intelligent system design

0 ?引 ?言

新物流時代，智慧物流、綠色物流、數(shù)字化物流無疑是行業(yè)發(fā)展主旋律;企業(yè)唯有順勢而為，擁抱大勢，才能贏得更好的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前，我國倉儲業(yè)出現(xiàn)了區(qū)域分割、重復(fù)建設(shè)、管理混亂等問題，相應(yīng)增加了倉儲的成本及效率，不利于倉儲業(yè)與物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?；诖耍斜匾獙⒔Y(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉儲管理融入到智能物流中，更有效地收集倉儲信息，降低貨物配送的出錯率，提升倉儲環(huán)節(jié)的作業(yè)效率，從而提升物流運(yùn)程總體效能，降低物流倉儲成本。

1 ?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指借助信息傳感設(shè)備，與互聯(lián)網(wǎng)密切相連，以約定協(xié)議為基礎(chǔ)實現(xiàn)信息的交換，從而進(jìn)行信息通信，整體管理與識別過程中具有智能化特點。物聯(lián)網(wǎng)利用信息傳輸裝置，與互聯(lián)網(wǎng)形成緊密的聯(lián)系，建立一個規(guī)模宏大的信息網(wǎng)絡(luò)。在物聯(lián)網(wǎng)中，RFID技術(shù)（射頻識別技術(shù)）屬于十分重要的技術(shù)指標(biāo)。在應(yīng)用RFID中，全部信息都體現(xiàn)出規(guī)范性與互用性，可利用無線網(wǎng)絡(luò)，使中央信息系統(tǒng)自行歸納全部的信息，對物品進(jìn)行智能化識別，借助網(wǎng)絡(luò)的開放性共享交換信息，從而透明管理物品。

傳統(tǒng)倉儲操作基本由人工完成，在此過程中會產(chǎn)生以下問題：（1）人工負(fù)責(zé)倉儲的出入庫和盤點工作，不僅降低了工作效率還增加了差錯率。倉儲管理首個大環(huán)節(jié)的入庫操作，是退換貨與經(jīng)濟(jì)賠償?shù)闹匾鶕?jù)，要在核對商品數(shù)量和質(zhì)量方面投入大量時間與人力，如出現(xiàn)問題將無法開展接下來的驗收入庫操作，干擾了物品入庫;（2）利用人工方式盤點貨品的數(shù)量，效率低且易出錯，難以有效分析庫存數(shù)據(jù)，管理者不能科學(xué)安排庫存量，增加了庫存成本;（3）隨意擺放的貨物，揀貨缺少合理的規(guī)劃，造成倉庫內(nèi)長期堆積商品，不能合理應(yīng)用空間。

RFID穿透性較強(qiáng)，可便捷讀取、快速識別和無障礙閱讀，可以重復(fù)使用。利用RFID自動對倉儲各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，降低人工誤操作的概率，為企業(yè)提供準(zhǔn)確的庫存數(shù)據(jù)，有利于管理者對企業(yè)庫存的科學(xué)規(guī)劃。

將智能處理技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部決策，可通過對大量物流數(shù)據(jù)的分析，對物流客戶的需求、商品庫存、物流智能仿真等作出決策。實現(xiàn)物流管理自動化（獲取數(shù)據(jù)、自動分類等），使物流作業(yè)高效便捷，改變了中國物流倉儲型企業(yè)“苦力”公司的形象。智慧物流可降低物流倉儲成本。物流智能獲取技術(shù)使物流從被動走向主動，實現(xiàn)物流過程中的主動獲取信息、主動監(jiān)控運(yùn)輸過程與貨物、主動分析物流信息，使物流從源頭開始被跟蹤與管理，實現(xiàn)信息流快于實物流。

2 ?智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 ?總體設(shè)計

WMS系統(tǒng)（倉庫管理系統(tǒng)）方案設(shè)計的基礎(chǔ)是RFID技術(shù)，利用條碼編碼倉庫內(nèi)托盤、貨架和商品，并為條碼賦予詳細(xì)的信息，實現(xiàn)倉庫的智能化管理。

以RFID作為系統(tǒng)的支撐平臺，其中包含收貨、配裝、揀貨、入庫、調(diào)度、出庫、盤點、定位等。WMS借助RF、電子標(biāo)簽、PTL、RFID、紙箱標(biāo)簽的方法實現(xiàn)統(tǒng)一下達(dá)指令進(jìn)行調(diào)度，及時接收終端PC、RF、PTL所反饋的信息數(shù)據(jù)。軟件設(shè)計高度符合倉儲管理的內(nèi)容，進(jìn)一步達(dá)到控制庫存商品的目的。

各功能包既能實現(xiàn)獨立運(yùn)行，還可以平滑連接，構(gòu)成較為健全的倉庫管理系統(tǒng)。應(yīng)用RFID技術(shù)，設(shè)計智能倉庫管理系統(tǒng)，優(yōu)化管理制度，避免人為操作帶來的影響。系統(tǒng)實現(xiàn)自動采集物品、庫存管理、領(lǐng)用交換記錄等業(yè)務(wù)操作，防止發(fā)生偽造憑證的現(xiàn)象，保證安全、準(zhǔn)確地管理物品的庫存。

2.2 ?技術(shù)架構(gòu)

一般情況下，智能倉儲管理系統(tǒng)分離式提供服務(wù)主要通過接口的方式為其他模塊提供使用功能。在模塊內(nèi)部有很多不能外泄的信息，所以在設(shè)計模塊時應(yīng)科學(xué)劃分與定義訪問域，避免由于定義和訪問域破壞模塊的信息。根據(jù)獨立思想，確保每個模塊功能的單一性，在模塊間保持較強(qiáng)的獨立性。即對模塊劃分時，為了實現(xiàn)某個功能，在一個模塊中劃分各個元素。故模塊內(nèi)部應(yīng)緊密聯(lián)系各個元素。

軟件應(yīng)用的內(nèi)聚是指對軟件架構(gòu)開發(fā)設(shè)計時，對系統(tǒng)某個功能或模塊的關(guān)注程度，即模塊內(nèi)部關(guān)注功能模塊的高低水平。軟件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)聚程度越高，則代表設(shè)計軟件模型越好。高內(nèi)聚的操作方式，使組件僅對數(shù)據(jù)庫操作全面負(fù)責(zé)，如此可以獲得顯著的好處。高內(nèi)聚帶來了良好的可復(fù)用性及可維護(hù)性，而低內(nèi)聚模塊說明其具有較高的依賴程度，一旦對依賴模塊的對象進(jìn)行修改，則必須禁止使用該模塊，只有實行對應(yīng)修改才能持續(xù)使用。低內(nèi)聚模塊存在的設(shè)計缺陷有：模塊功能相對復(fù)雜，不具備明確的職責(zé)，操作分散，包含了沒有彼此關(guān)聯(lián)的功能。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要聯(lián)系系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行，從而達(dá)到基本需求，提升了系統(tǒng)的安全性，防止受外界因素的影響，保證為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的倉儲管理服務(wù)。

2.3 ?數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在智能倉儲管理系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與RFID表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，具有復(fù)雜異常的操作程序，不能進(jìn)行概括性的分析。智能倉儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包含貨物和員工信息的管理。貨物信息管理主要內(nèi)容有貨品名稱、貨品說明、貨品編碼、貨品列號等。而員工信息管理內(nèi)容包含員工口令、員工信息、員工級別等。

3 ?智能倉儲管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 ?倉儲無紙化操作

RF實現(xiàn)全流程作業(yè)，還能進(jìn)行任務(wù)推送。利用系統(tǒng)RF作業(yè)，將信息化設(shè)備集成管理，具有倉儲業(yè)務(wù)無紙化操作的效果，最大程度地將手工操作量降低，促進(jìn)工作效率的提升;確保庫存數(shù)據(jù)及時錄入，突出庫存的準(zhǔn)確性;利用條目、批次、作業(yè)等主要信息控制物流;以全程跟蹤企業(yè)資源，并向企業(yè)管理層自動傳遞完成指令的結(jié)果，提高管理水平。

3.2 ?以策略和任務(wù)驅(qū)動作業(yè)流程，合理分析企業(yè)運(yùn)營

通過系統(tǒng)策略對倉庫出入庫作業(yè)全面驅(qū)動，防止出現(xiàn)過于依賴經(jīng)驗開展作業(yè)的問題，壓縮了人工成本，保證作業(yè)的效率;采取任務(wù)驅(qū)動作業(yè)的方式，減輕倉庫內(nèi)繁重的人工工作量。科學(xué)構(gòu)建綜合分析中心，提供多維度的數(shù)據(jù)報表，有利于工人擺脫繁重的統(tǒng)計工作，從而避免發(fā)生統(tǒng)計誤差，保證企業(yè)順利實現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)。

3.3 ?業(yè)務(wù)模型管理

系統(tǒng)對業(yè)務(wù)模型自定義配置，結(jié)合不同的客戶與訂單驅(qū)動流程處理對應(yīng)業(yè)務(wù)。針對系統(tǒng)多業(yè)態(tài)的業(yè)務(wù)模式，產(chǎn)生更多多類型與多源頭的訂單，借助執(zhí)行方案與配置化服務(wù)產(chǎn)品，系統(tǒng)能夠達(dá)到相應(yīng)的管理目標(biāo)。同時，制定差異化訂單管理，系統(tǒng)依據(jù)不同客戶，自動跳轉(zhuǎn)向差異化截面，提示相應(yīng)的訂單內(nèi)容，從而達(dá)到差異化管理的目標(biāo)。

3.4 ?多倉庫、多貨主管理

WMS系統(tǒng)在推廣過程中可以對多層級倉庫協(xié)同應(yīng)用，設(shè)計倉庫內(nèi)部的維度管理系統(tǒng)，滿足多類型庫位管理的要求。與虛擬倉要求相結(jié)合，系統(tǒng)可以對虛擬倉信息自動獲取，進(jìn)而管理記錄虛擬商品的數(shù)據(jù)出入庫信息，還能與需求相結(jié)合，產(chǎn)生商品的出入庫單據(jù)，以便后續(xù)產(chǎn)品信息的查詢工作順利開展。

3.5 ?庫存可視化

WMS利用圖形化顯示庫區(qū)、倉儲、庫位的庫滿度與詳細(xì)位置。通過系統(tǒng)設(shè)計的三個維度達(dá)到庫存可視化查詢的目的，使倉庫查詢和管理庫存更直觀;系統(tǒng)與客戶直接面對，客戶進(jìn)入網(wǎng)站就能了解貨物的實時狀態(tài)。

倉庫點周邊浮動柱狀色標(biāo)，進(jìn)行整體倉庫庫位滿度與存貨的均值計算，得到倉庫滿度比值。單擊某一倉庫，系統(tǒng)將自主跳轉(zhuǎn)至庫區(qū)界面，提示與選擇倉庫相應(yīng)的監(jiān)控圖。倉庫內(nèi)各庫區(qū)分布如圖1所示。在圖中顯示每個庫區(qū)的滿度情況，單擊某一庫區(qū)，系統(tǒng)自行向貨架庫位監(jiān)控界面切換。

3.6 ?自動化輸送系統(tǒng)

主要包含滾筒輸送線、皮帶輸送線、托盤輸送線等，用于輸送周轉(zhuǎn)箱與紙箱。動線參數(shù)以上線參數(shù)及處理能力決定，780/720/680/620/580為一般箱式分揀系統(tǒng)的寬度，由動線運(yùn)輸貨物尺寸、重量決定寬度。如，涉及線體電機(jī)功率選型、承載力等，通常為2500箱/小時，速度約為32米/分鐘。

3.7 ?電子標(biāo)簽系統(tǒng)

主要用于播種和摘果的揀選，解決分揀錯分率問題，這種的錯分率較低，有效提高分揀效率;一般電子標(biāo)簽系統(tǒng)差錯率少于萬分之五，應(yīng)用電子標(biāo)簽系統(tǒng)比手工分揀的效率高。

4 ?智能倉儲管理系統(tǒng)操作流程

4.1 ?進(jìn)入倉庫

當(dāng)庫存物品經(jīng)進(jìn)貨口到達(dá)倉庫時，利用進(jìn)貨口讀寫設(shè)備/手持終端將貨物信息記入鉛封標(biāo)簽，之后采取計算機(jī)倉儲管理系統(tǒng)計算貨位，并借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向管理員提供貨物的信息，根據(jù)指定要求存放至對應(yīng)的貨位。

4.2 ?提取貨物

管理員收到出貨信息后，制定庫位提取有關(guān)貨物。管理員在提取貨物之前通過讀寫器再次確認(rèn)貨物的信息，之后在出貨口放置貨物，通過讀寫器判斷標(biāo)簽信息是否準(zhǔn)確，無差異后出貨。

4.3 ?庫存盤點

通過讀寫器獲取物品的標(biāo)簽信息，檢查實時、盤點數(shù)據(jù)是否與數(shù)據(jù)庫的倉儲信息一致。

4.4 ?定位貨物區(qū)域

讀寫器對庫中物品標(biāo)簽與貨架標(biāo)簽信息實時獲取，控制中心結(jié)合讀寫器網(wǎng)絡(luò)對各個貨物存放區(qū)位置精確判斷，統(tǒng)計倉庫的應(yīng)用狀況，這是安排新人存放貨物的重要依據(jù)。

4.5 ?溫濕度調(diào)控

在倉庫內(nèi)設(shè)置溫濕度感應(yīng)器，實時獲取目前倉庫的溫度與濕度，利用監(jiān)控畫面開展動態(tài)監(jiān)控。

4.6 ?倉庫綜合作業(yè)：管理系統(tǒng)+標(biāo)簽+RF+任務(wù)管理

（1）實時傳遞數(shù)據(jù)。RF的最大收益，即解決了用單據(jù)傳遞數(shù)據(jù)造成的延遲和數(shù)據(jù)錯誤問題;（2）銜接作業(yè)流程。為提升操作效率，一般要設(shè)計分區(qū)與分段作業(yè)的方案。結(jié)合條形碼與RF，同步練習(xí)不同作業(yè)區(qū)的相關(guān)任務(wù);（3）動態(tài)調(diào)整任務(wù)。倉庫內(nèi)部人員利用RF結(jié)合作業(yè)區(qū)情況實時獲得作業(yè)指令，防止發(fā)生中斷作業(yè)的問題，提升訂單的落實效率;（4）績效考核。利用RF對作業(yè)時間等信息詳細(xì)記錄，從而考核員工的績效。

5 ?結(jié) ?論

智慧物流的出現(xiàn)，標(biāo)志著信息化在整合網(wǎng)絡(luò)和管控流程中進(jìn)入到一個新的階段，即進(jìn)入到一個動態(tài)的、實時進(jìn)行選擇和控制的管理水平。雖然沒有形成國際標(biāo)準(zhǔn)，只是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但在智能倉儲管理系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以為物流企業(yè)帶來很多優(yōu)勢。雖然國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)依然利用條形碼技術(shù)管理倉儲，但條形碼技術(shù)由于自身不足終將消失在歷史舞臺，隨著基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的RFID廣泛應(yīng)用在智能化倉儲系統(tǒng)設(shè)計中，一定程度上推動了我國倉儲業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：王松波（1980.12-），男，漢族，廣東茂名人，講師，畢業(yè)于武漢科技大學(xué)，本科，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)。