雙碳背景下基于物聯網技術的制造業智能倉儲管理系統設計

關鍵詞： 雙碳 物聯網技術 制造業 智能倉儲管理

中圖分類號： TP393 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）16-0249-04

在社會經濟不斷發展的過程中，科學技術和計算機工業也在不斷發展，人們對于工作條件和生活質量的要求越來越高[1]。另外，在倉庫數量激增時，爆炸性增長的貨物也越來越難管理。所以，設計新型倉庫管理系統尤為重要。傳統倉庫管理是根據紙張對進出貨物進行跟蹤和記錄，但是由于此倉庫管理是手動執行，管理效率較低。所以，要結合物聯網技術，使倉庫操作速度和準確性得到提高，降低由于倉庫管理不當導致的非法進出庫問題和存儲成本，對倉庫中物料安全性進行保證。

1 智能倉儲管理系統的架構

本文所設計的智能倉儲管理系統通過RFID 手持讀卡器和上位機構成，利用ZigBee 協議實現通信。上位機程序主要包括前后臺程序，前臺程序運行多個PC，后臺程序在服務器中運行。

1.1 上位機前臺程序

通過管理員和操作界面構成，操作界面通過出入庫操作構成，管理員界面通過讀取數據、寫入數據構成。

1.2 上位機后臺程序

手持讀卡器非接觸式在對物品RFID 標簽讀取之后，在后臺程序發送數據，通過后臺解析使物品詳細信息在液晶屏中實時回傳。數據利用GB2312 編碼，后臺程序通過Zigbee 節點和串口通信。

1.3 Zigbee 通信協議

Zigbee 節點能夠轉發數據，包括固定節點、上位機和手持讀卡器的數據。

1.4 手持讀卡器

通過RFID 技術實現倉庫商品的出入庫查詢，包括多品識別和單品識別[2]。單品識別不適用防碰撞機制就能夠對商品的RFID 標簽進行識別，多品識別使用防碰撞機制對上千個RFID 標簽識別，在隊列匯總存儲識別的標簽。手持讀卡器在查詢倉庫中商品時，要先識別標簽，并且對標簽解析，得出標簽唯一物品識別碼UII。利用標簽UII 使數據庫的數據在手持讀卡器中顯示，方便管理人員對商品進行查詢。

2 智能倉儲管理系統的數據采集終端

2.1 方案說明

主控制處理器使用LPC11C14，基于ARM Cortex-M0 內核，低成本、低功耗，工作頻率為50 MHz[3]。不管是功耗、數據處理速度和防干擾能力，都能夠滿足收集終端數據的需求。終端對當前環境信息進行收集，首先對數據處理并且打包，之后利用無線通信設備Zig‐Bee 發送到Cortex-A8 中。服務處理端子命令并且響應，倉庫管理系統信息包括光敏度、溫濕度、風扇、三軸加速度、蜂鳴器、數字管顯示、LED 等。在服務器和終端設置Zigbee 實現數據交換，此設備的成本低、低速、低功耗，網絡拓撲和網絡路由功能強大[4]。

Cortex-M0 數采集終端能夠實現服務器的交互，從而提供穩定、可靠的兼容性，Cortex-M0 核心處理器的主頻要低，充分考慮為終端設備重要性能指標，本文系統要求保證功能的條件下降低功耗。

2.2 功耗分析

系統每秒收集一次環境信息，包括RFID 標識、光線、濕度、溫度等；收集補充信息，在打包處理之后對信息收集，在服務器中發送，服務器生成指令后在終端發送[5]。除了基本信息，在終端中還能夠顯示簡單數據。充分考慮終端和服務器交互的安全性，通過服務器對終端進行控制。假如出現事故，服務器因為環境警報無法對終端控制，終端就能夠在30 s 之后切換。通過自制模式，終端能夠檢測環境異常。假如環境異常，就會打開蜂鳴器警報。假如溫度過高，風扇設備對溫度值自動調節，直到溫度正常才能夠停止。管理系統使附加Axis_33 軸加速度報告，在出現地震時會因為不平衡觸發Axis_33 軸加速度蜂鳴器警報。

3 智能倉儲管理系統的模塊設計

3.1 系統管理

系統設置包括組織、員工、部門、用戶、角色和班組等管理，點擊相應創建按鈕之后就能夠彈出對話框使管理人員將信息填寫進去。例如：組織管理中要求管理人員根據實際工作需求填寫上級組織和組織的編碼、名稱、類別等。或者根據順序排序，如一級組織不需要填寫上級組織，在組織類別能夠通過實體組織、虛擬組織、實體部門和虛擬部門進行選擇。在對員工管理過程中，管理人員要填寫員工所在部門、組織和班組和個人信息等，必填項為員工編碼、姓名、啟用狀態等，選填項為手機號、性別、郵箱等，在完成填寫之后點擊確定[6]。在內部系統管理過程中，管理人員能夠調用操作日志、數據源監控、繪制流程圖。

3.2 物資管理分系統

在倉庫管理系統中的每箱器材中設置RFID 標簽，將RFID 閱讀器設置在倉庫出入口的通道處。物資通過閱讀器時，利用器材中的電子標簽得到器材信息，系統能夠自動錄入信息，實現器材的精準出庫入庫，并且自動收集器材庫中各作業環節數據，精準掌握倉庫庫存數據，對倉庫庫存合理控制。

3.2.1 入庫模塊

在倉庫中配送物資后，在電子標簽中寫入物資的屬性信息，包括編號、數量、型號、名稱等；之后在物資外包裝中粘貼電子標簽，在倉庫入口安裝讀寫器對物資進行識別。在帶有電子標簽的物資進入到讀寫器工作區域時，激活電子標簽并且使存儲器的信息在讀寫器接口連接計算機中存儲，管理員能夠對信息進行修正，通過檢驗后根據要求處理數據，計算機將物資信息在數據庫中寫入后存儲在相應位置。

3.2.2 出庫流程

倉庫管理人員根據物資請領單設置出庫物資為合法出庫，將讀寫器安裝在倉庫出口，在物資出庫過程中，讀寫器對物資附帶電子標簽信息進行讀取，并且使信息在倉庫管理系統中傳輸，系統對數據庫的信息查詢并且核對。在系統終端將電子標簽對應物資信息進行顯示，并且對出庫物資的合法性進行判斷。假如合法，允許出庫，要不然系統自動報警，并且自動保存不合法物資出庫信息。在對出庫合法確認之后，取下物資電子標簽，并且刪除電子標簽的信息。另外，系統對物資出庫具體時間、屬性、責任人等信息進行自動記錄。

3.2.3 物資查詢

主要包括出入庫歷史信息的查詢與統計、倉庫存放物資的統計等，通過數據管理實現系統中物資、人員、附屬設備的刪除、添加、修改和查看，方便系統的功能實現。

3.3 倉庫管理模塊

此模塊充分展現了RFID 技術在收集信息方面的優勢，能夠展示倉庫中貨架隨影貨位物資存儲信息。倉庫中物資都設置相應的信息RFID 電子標簽，此標簽在物資存儲過程中附著在包裝外部。再者，利用安裝RFID 閱讀器能夠設計倉庫貨架位置，和固定程序設計結合。在此過程中，閱讀器能夠瀏覽范圍中的電子標簽，通過連接的位置和網絡信息對應的物資數據，在智能倉儲管理系統中上傳。系統能夠監聽信息數據，此時要實時更新數據庫所存儲的數據。在對數據接收時，要求分析數據通信協議概念，并且傳輸到數據表中存儲。在頁面設計過程中，可以使用數據和圖形結合的可視化模式，針對頁面具體請求對某倉庫中貨架物資的存儲信息進行調查，之后系統就能夠顯示最新的信息。

3.4 物流管理模塊

3.4.1 物流跟蹤

物流跟蹤能夠全程跟蹤已經出庫的物資車輛，包括車輛位置、車輛物資的跟蹤。車載物資跟蹤能夠將出庫單作為單位，用戶在查詢過程中的基本查詢條件為出庫單。車輛位置跟蹤和車輛定位相關，對車輛位置經緯度進行確定。一般使用以下方法解決：其一，使用GPS 模塊收集經緯度信息；其二，使用Android 客戶端確認經緯度信息。

3.4.2 管理物流信息

在管理物流信息的過程中，將出庫單作為單位，提供物資接收信息管理的功能，包括收貨處理、確認貨物接收數量、調取出庫單等。入庫信息管理處理的流程能夠簡化處理，物流信息管理包括物資在到接收現場后，工作人員在系統中對出庫單調取后得到物資清單。現場工作人員進行確認之后，使物資的實際到達數量在系統中輸入后確認，和物資實際打到情況結合并且確認。然后通過系統自動判斷，針對物資到達后進行提示信息。

3.5 庫內作業

主要包括入庫、收貨、出庫任務單和庫存管理，在收貨管理過程中，通過內部市場化得出收貨單數據，在ERP 領退料清單管理時，管理人員點擊入庫，根據物資編碼對物資是否為智能化倉庫進行確定，如果屬于，就在收貨管理中同步。新增收貨管理時，選擇智能化倉庫，在通過清單審批之后放到收貨管理中。在確認收貨單信息準確無誤之后點擊收貨，增加物資庫存，在智能化倉庫入庫中同步，從而生成入庫清單。但是，不能更改來自內部市場化單據信息。在入庫任務單管理過程中，管理人員要管理收貨管理環節的入庫單，針對待入庫任務單，要對入庫庫位進行查看。根據上架策略對推薦入庫庫位進行選擇，還能夠點擊編輯按鈕修改入庫庫位，最后保存。在任務中尋找相應盤點單，啟動任務之后就要啟動相應貨位電子標簽，指示燈閃爍。在盤點貨物之后手動關閉指示燈，如果任務需要手動暫停或者結束，就要點擊相應按鈕取消任務。

4 系統的功能實現

4.1 系統管理操作

管理人員直接面對管理界面數據，瀏覽管理界面物料信息后對倉庫物料進行管理，主界面下方有圖標的為操作選項，主要包括車輛位置、產線位置、成品出庫、當前庫存、出庫記錄和入庫記錄等。管理員對每個選項瀏覽后都會有數據信息，從而實現管理工作。數據信息包括產品或者原料的名稱、編號、操作時間、物料類型和RFID 編號，從而使管理人員掌握倉儲信息和產線。

界面和數據庫利用數據接口層相互連接，程序在開始運行時表示成功連接。每隔1 s 系統就會調用函數對MySQL 數據庫數據表進行查詢，使表中特定字段在界面DataGridView 空間綁定，程序查詢之后數據就能夠在界面中實時顯示。

4.2 當前庫存管理

點擊主界面上方的菜單欄當前庫存情況，就能夠進入到庫存界面對當前倉儲情況查看并且管理。此界面能夠對半成品、原材料、成品庫存情況實時動態的展現出來，將成品庫存位置、原材料和貨物RFID 展示出來，主要代碼為

{

\"base\"： [

\"/Users/libowen/Desktop/Code\"

]，

\"hooks\"： {

\"postadd\"： \"projj_git_config_user\"，

}，

\"postadd\"： {

\"github.com\"： {

\"name\"： \"ProfBramble\"，

\"email\"： \"1207107376@qq.com\"

}，

\"gitlab.prod.dtstack.cn\"： {

\"name\"： \"chenfeng\"，

\"email\"： \"chenfeng@dtstack.com\"

}

}

}

4.3 入庫管理

對主界面上方菜單欄的入庫記錄點擊，就能夠進入到入庫管理界面，對入庫記錄查看并且管理。入庫管理主要包括入庫單查詢、錄入、修改、打印和入庫物料等，并且將成品庫存和原材料的情況實時展現出來，以多種分類方法對庫存進行查詢，展示內容包括占用數量、批次數量、庫存批次等：

'use strict';

const fs = require（'fs'）;

const path = require（'path'）;

const cwd = process.cwd（）;

const gitConfig = path.join（cwd， '.git/config'）;

if （！fs.existsSync（gitConfig）） {

return;

}

if （cwd. indexOf（'gitlab. com'） gt; -1 || cwd. indexOf（'github.com'） gt; -1） {

fs.appendFileSync（gitConfig， '[user]＼n name = 名字＼nemail = 郵箱＼n'）;

}

4.4 商品管理界面

商品管理為上位機操作核心，為了得到數據庫中的數據對數據集填充，從而將具體信息展現出來，要求在數據訪問類中創建成員函數，實現各表調用，對具體信息進行展現。入庫出庫信息顯示能夠調用成員函數的入庫出庫表，商品管理包括商品名稱和編號，并且還能夠對商品進行刪除和添加。

如果庫存中沒有此商品，就需要添加商品。在不需要此商品時就要對商品刪除，對數據進行更新。為了對數據庫數據進行更新，在StorageDB 中創建BooleanUpdate Table 函數。利用SqlCommandBuilderGoodsTableBuilder=new SqlCommandBuilder（adapter）更新數據，DataGrid 控件對數據訪問類的GoodsTable 屬性進行綁定，使商品增加和刪除。

使用雙向數據綁定，通過StorageDB 對象將信息提取后使界面顯示。避免后臺代碼操作復雜化，使數據更新更加方便，文本框綁定：

Text=”{Binding Path=GoodsNumber}”

Text=”{Binding Path=GoodsName}”

Text=”{Binding Path=GoodsDescroptopn}”

在修改文本框之后對數據訪問類更新函數進行調用，在數據庫中更新。通過管理界面左上角的顯示UII單品搜索文本框輸入標簽就能夠對的單個UII 詳細記錄進行搜索，包括商品注冊、出庫和入庫的信息。

5 結語

在社會發展和科學不斷進步的背景下，促進了智能物流和電子商務的發展，并且也實現倉儲管理的智能化。傳統倉儲管理已經無法使電商企業需求得到滿足，那么在物聯網技術下的倉儲管理根據科學技術提高整體倉儲管理效率，節約人力成本。以此，本文基于智能倉儲系統的需求，分析系統基本功能，提出了系統設計架構，并且分析系統軟件模塊設計，詳細闡述模塊功能和方案。