面向零部件制造企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姚 駿，楊 瀟，李澤宇，陳 寅，朱文斌

（中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司，常州 213011）

0 引言

倉(cāng)儲(chǔ)管理[1]在制造型企業(yè)的生產(chǎn)管理中有著至關(guān)重要的作用，如原材料的采購(gòu)與生產(chǎn)之間、銷售與發(fā)貨之間、成品與入庫(kù)之間。相比于其他的制造型企業(yè)，零部件制造型企業(yè)[2]的生產(chǎn)具有生產(chǎn)技術(shù)要求高、客戶定制化程度高、多品種小批量頻繁的特點(diǎn)，在倉(cāng)儲(chǔ)管理中存在原材料和自制件品種繁多、批量小、頻次高、尺寸差異大的現(xiàn)狀，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理存在更高的要求。如果管理不善[3]，容易造成業(yè)務(wù)流通不暢、信息傳遞過(guò)程滯后、準(zhǔn)確性不夠等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)停滯。

為解決上述問(wèn)題，本文針對(duì)零部件制造企業(yè)的生產(chǎn)特性，設(shè)計(jì)了一種集成業(yè)務(wù)流與信息流的數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效控制和整合。

1 系統(tǒng)主體架構(gòu)

在零部件制造企業(yè)中，倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)WMS[4]是銜接采購(gòu)發(fā)貨和生產(chǎn)制造兩大供應(yīng)鏈重要環(huán)節(jié)的核心系統(tǒng)。倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)貨物貨位管理、倉(cāng)庫(kù)調(diào)撥管理、物料出入庫(kù)管理等業(yè)務(wù)的信息化數(shù)字化管控。

在本文設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，WMS與主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)MDM、企業(yè)資源管理計(jì)劃ERP、生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES、業(yè)務(wù)流程管理BPM相集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)規(guī)范的源頭，向倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)傳輸物料、供應(yīng)商、客戶等基礎(chǔ)信息，保證系統(tǒng)間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范統(tǒng)一。企業(yè)資源管理計(jì)劃系統(tǒng)[5]運(yùn)行MPS和MRP，將銷售訂單、售后工單、采購(gòu)申請(qǐng)、采購(gòu)訂單等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞至倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，作為倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)進(jìn)行的依據(jù)。生產(chǎn)管理系統(tǒng)[6]將原材料、半成品的需求計(jì)劃和自制件的入庫(kù)計(jì)劃傳遞給倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，形成拉動(dòng)式的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)對(duì)用戶提交的領(lǐng)料申請(qǐng)進(jìn)行復(fù)核公司規(guī)范的審核，并將審核結(jié)果傳輸至倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，形成相應(yīng)的揀貨任務(wù)。

通過(guò)與多個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)形成集約化、數(shù)字化的管控，實(shí)現(xiàn)透明、有效、實(shí)時(shí)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，分為供應(yīng)商協(xié)同、收貨業(yè)務(wù)、發(fā)貨業(yè)務(wù)、庫(kù)內(nèi)業(yè)務(wù)、PDA操作五大功能模塊，如圖2所示。

圖2 倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)功能概覽

供應(yīng)商協(xié)同功能指的是供應(yīng)商與企業(yè)相互協(xié)同配合，共同完成采購(gòu)業(yè)務(wù)的進(jìn)行，功能展示如圖3所示。在系統(tǒng)中，可以將企業(yè)的采購(gòu)申請(qǐng)、物料安全庫(kù)存閾值和即時(shí)庫(kù)存與供應(yīng)商進(jìn)行共享，供應(yīng)商獲取相關(guān)信息后，可以進(jìn)行提前的生產(chǎn)、采購(gòu)備貨。經(jīng)過(guò)審核后的采購(gòu)訂單會(huì)進(jìn)行展示，供應(yīng)商獲取到采購(gòu)訂單的數(shù)量、交貨日期后進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)無(wú)誤后，供應(yīng)商按照交貨計(jì)劃編制和打印送貨通知單。部分的大中型企業(yè)會(huì)采用內(nèi)外網(wǎng)分離來(lái)保證信息的安全，系統(tǒng)建議使用CIRTRIX的技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。

圖3 供應(yīng)商協(xié)同

收貨業(yè)務(wù)指的是原材料或半成品進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的過(guò)程。對(duì)于外購(gòu)件，供應(yīng)商在送貨前打印具有二維碼標(biāo)簽的送貨通知，倉(cāng)庫(kù)收料員接到送貨通知單后，核對(duì)收料區(qū)實(shí)物規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、外部包裝與送貨通知單是否一致，如一致，使用PDA掃描收料形成收料明細(xì)單。質(zhì)檢調(diào)度人員在系統(tǒng)中根據(jù)收料明細(xì)單安排質(zhì)檢任務(wù)，質(zhì)檢人員收到任務(wù)后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并使用PDA對(duì)質(zhì)檢結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)。當(dāng)質(zhì)檢合格后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成上架任務(wù)。在上架任務(wù)中，有系統(tǒng)根據(jù)物料的基礎(chǔ)資料及存儲(chǔ)位置所產(chǎn)生的上架建議，庫(kù)管員可以在PDA終端按照上架建議或?qū)嶋H情況對(duì)貨物、貨架的二維碼進(jìn)行掃描，完成上架操作。對(duì)于自制件的入庫(kù)，總體流程與原材料入庫(kù)基本一致，生產(chǎn)管理系統(tǒng)在自制件完工入庫(kù)時(shí)觸發(fā)入庫(kù)申請(qǐng)，倉(cāng)庫(kù)完成對(duì)事物數(shù)量、規(guī)格進(jìn)行確認(rèn)，進(jìn)行入庫(kù)申請(qǐng)的審核和上架明細(xì)的編制。

發(fā)貨業(yè)務(wù)指的是物資從倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)的過(guò)程。揀貨任務(wù)的生產(chǎn)有不同的來(lái)源，通常而言由兩大類，一類由銷售售后產(chǎn)生的銷售訂單或售后工單，一類是由生產(chǎn)訂單產(chǎn)生的工序投料單。在揀貨任務(wù)中，有系統(tǒng)根據(jù)物料的基礎(chǔ)資料、存儲(chǔ)位置和先進(jìn)先出的原則產(chǎn)生的揀貨建議。庫(kù)管員可以更加揀貨建議或?qū)嶋H情況對(duì)貨物、貨架的二維碼進(jìn)行掃描，完成揀貨操作。在收貨發(fā)貨業(yè)務(wù)中，上架和揀貨明細(xì)、上架和揀貨路徑均有系統(tǒng)根據(jù)庫(kù)存位置提供的智能引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)“貨到人”[7]的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。收貨、發(fā)貨業(yè)務(wù)的作業(yè)概覽如圖4所示。

圖4 收貨、發(fā)貨作業(yè)概覽

庫(kù)內(nèi)業(yè)務(wù)指的是物資在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行調(diào)撥和盤點(diǎn)的過(guò)程。物資會(huì)在不同的倉(cāng)庫(kù)之間調(diào)撥或不同的倉(cāng)位之間進(jìn)行調(diào)撥，庫(kù)管員通過(guò)PDA和二維碼在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)該功能。為了保證信息流和實(shí)物流的一致性，倉(cāng)庫(kù)定期進(jìn)行物資的盤點(diǎn)，在盤點(diǎn)開(kāi)始時(shí)，先在系統(tǒng)中備份當(dāng)前的庫(kù)存情況，作為盤點(diǎn)的任務(wù)。庫(kù)管員持PDA進(jìn)行貨架和物資的盤點(diǎn)核查，系統(tǒng)根據(jù)庫(kù)存情況和實(shí)際盤點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行差異分析。

PDA終端[8]上的操作包庫(kù)了收貨業(yè)務(wù)、發(fā)貨業(yè)務(wù)和庫(kù)內(nèi)業(yè)務(wù)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用BS架構(gòu)進(jìn)行，開(kāi)發(fā)基于HTML5的安卓程序部署在PDA終端上。PDA終端上僅完成數(shù)據(jù)的錄入、二維碼的掃描、任務(wù)接收等工作，業(yè)務(wù)邏輯的校驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的交互在服務(wù)器端進(jìn)行。

圖5 PDA終端架構(gòu)

3 系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

面向零部件制造企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)通過(guò)集成互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)管理作業(yè)的精益化、數(shù)字化、信息化和智能化。

1）系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，貫穿精益物流[9,10]的理念。通過(guò)系統(tǒng)的運(yùn)用，構(gòu)建了企業(yè)內(nèi)部倉(cāng)儲(chǔ)、采購(gòu)、生產(chǎn)、銷售、收貨各部門之間以及與供應(yīng)商伙伴之間的協(xié)作關(guān)系，不斷改善，精益求精，合理有效配置企業(yè)資源，最大限度為企業(yè)謀求倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)過(guò)程中的增值效益。

2）系統(tǒng)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的物資收貨、質(zhì)檢、上架、揀貨、出庫(kù)、盤點(diǎn)等進(jìn)行了全面數(shù)字化覆蓋，為倉(cāng)儲(chǔ)管理提供了有效的工具，使企業(yè)精確掌握物資情況，合理優(yōu)化庫(kù)存，實(shí)現(xiàn)收發(fā)貨的自動(dòng)化和集成化，也為后續(xù)的質(zhì)量提升提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3）系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮與MDM、ERP、MES、BPM等的集成。通過(guò)不同信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互，打破企業(yè)的數(shù)據(jù)壁壘，將企業(yè)的信息流和業(yè)務(wù)流打通，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、采購(gòu)、質(zhì)量、倉(cāng)儲(chǔ)信息的貫通，有效提升企業(yè)的信息化水平。

4）系統(tǒng)的功能中，運(yùn)用智能算法，為用戶提供了上架、揀貨以及路徑選擇的合理建議，引導(dǎo)用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作，提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的效率和正確性。同時(shí)，利用PDA終端和電子看板，建立任務(wù)拉動(dòng)式的精確配送，減少因物料配送造成的生產(chǎn)缺料停產(chǎn)。

4 系統(tǒng)預(yù)期效果

面向零部件制造企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)已經(jīng)成功的應(yīng)用在江蘇某零部件制造企業(yè)。通過(guò)系統(tǒng)的運(yùn)行，企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)的掌握物資收貨、質(zhì)檢、上架、揀貨、出庫(kù)、盤點(diǎn)的情況；通過(guò)PDA終端的運(yùn)用，改變?cè)腥斯ぁ⒓堎|(zhì)管理的半透明管理方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、移動(dòng)化的智能管理；通過(guò)電子看板的設(shè)置，讓業(yè)務(wù)過(guò)程清晰、可控、透明；通過(guò)物資先進(jìn)先出的實(shí)現(xiàn)，減少企業(yè)非預(yù)期失效損失；通過(guò)任務(wù)到崗到人的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)模式以及任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)分析，找到主要瓶頸，提高管理效率。因此，極大的改善了企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理能力，全面提升公司綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)、人工智能高速發(fā)展，各種新技術(shù)新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，面向零部件制造企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)需要運(yùn)用新技術(shù)，進(jìn)一步朝著數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。同時(shí)，隨著系統(tǒng)應(yīng)用的加深，將積累大量的寶貴數(shù)據(jù)，企業(yè)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，為企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策提供有效支持。