器材倉庫可視化管理信息系統設計

0 引 言

器材倉庫可視化管理信息系統是通過多種技術手段，實現器材倉庫貨物管理過程中的信息采集、信息傳輸、信息處理和信息可視化顯示的人機系統。相對于非器材倉庫可視化管理信息系統，該系統在兼容原有系統功能的基礎上加入了RFID、3D等可視化技術，將信息轉換成二維和三維圖形、圖像、動畫，即實現一維數據、二維圖表和三維場景的可視化。

通過多層次、多角度的可視化顯示，實現對倉庫物流系統的有效控制和管理。可視化主要體現在： （1）實現庫存資源可視，即有效掌握和控制庫存貨物種類、數量、特點、出入庫時間、倉庫貨位空缺情況等信息； （2）實現倉庫作業任務可視化，如出入庫任務、盤庫任務、作業調度任務等； （3）實現倉庫歷史數據可視，根據歷史任務記錄，總結貨物存儲規律，優化庫存模式和庫位分配方案，提高倉庫物流管理效率。

器材倉庫可視化管理信息系統的實現將提供更友好的人機交互界面，提高倉庫作業效率，提高信息共享程度，同時也便于倉庫業務流程的優化改進。

本文的第一部分將采用UML建模方法對系統的需求進行分析，第二、三部分分別闡述了器材倉庫可視化管理信息系統的具體設計過程和所采用的關鍵技術。

1 器材倉庫可視化管理信息系統建模分析

器材倉庫管理信息系統的可視化改造，目的在于實現對倉庫貨物具體物流活動的管理和信息監控，提高倉庫物流效率。系統改造包括： （1）利用RFID技術代替二維條碼在托盤、包裝箱上的應用，減少倉庫保管員在貨物出入庫作業中補打條碼的工作。 （2）可視化信息需求：擁有友好的操作界面，建立庫區倉庫和庫內貨位模型。結合實際貨物庫存情況進行信息可視化顯示；實施貨物流動的三維模擬；實現實時任務調度可視和歷史任務記錄的可視等。 （3）系統接口設計任務，該任務分為兩部分：對外接口設計，為方便客戶對所屬貨物查詢和對貨位信息查詢并且承擔系統與外部供應鏈的接口設計；對內接口設計，為便于管理人員登陸系統，同時利于系統對RFID模塊和3D模塊的信息調用和顯示。

針對以上需求，系統的設計方法是在原有系統功能的基礎上進行系統的合理改造。首先應對系統需求進行建模分析。

Rose Rational用例圖描述了用戶及其所期望得到的服務，以及用戶應當提供的操作或服務。用例圖將顯示并確定系統的參與者及其相互關系，系統的功能及其實現方式，系統的外部因素等，進而從各個角度對用戶的需求進行分析和完善。

圖1中，倉庫的不同管理層通過器材倉庫可視化管理信息系統中的信息交流平臺子系統進行交流，例如業務主管的物流作業任務信息下達，業務主管信息維護，倉庫保管員任務受領和執行情況反饋，車間工人任務接收和執行情況 （由手持PDA接收任務）上傳等。同時，客戶通過器材倉庫可視化管理信息系統的對外接口，進入系統內部子系統，實現倉庫對外信息的查詢，其信息包括客戶所屬貨物的儲存信息以及倉庫貨位空缺信息等。器材倉庫可視化管理信息系統將各個子系統信息匯總、處理和可視化顯示，其具體用例圖如圖2。

圖中方框內的系統為信息可視化模塊，是器材倉庫可視化管理信息系統的關鍵，是實現可視化顯示的主要部分。其總體思路是，將可視化模塊如三維顯示、任務可視化、信息檢索可視化等模塊加入到系統中，實現信息可視化功能，同時將各個功能模塊細化為各個子系統。相對于舊系統而言，新增自動化信息采集傳輸子系統、三維可視顯示子系統、任務可視子系統、信息可視檢索子系統、歷史任務子系統、信息交流平臺子系統等。實現全方位信息服務，輔助可視化作用的實現。

2 器材倉庫可視化管理信息系統設計

2.1 系統整體構思

通過建模明確系統的需求后，進一步對系統進行可視化改造設計。

系統的整體思路是： （1）合理利用RFID技術，如在對包裝箱進行揀選和信息采集后，要對包裝箱RFID標簽信息進行改寫。 （2）利用3D建模技術對倉庫和貨位建模，實現倉庫貨物分布信息、貨位存儲信息、實時貨物流動信息的三維可視化，優化操作流程和庫存控制模式。 （3）在原有系統的基礎上，合理設計對內、對外接口。新增加的模塊應與原有信息系統實現無縫連接。

在器材倉庫可視化管理信息系統改造設計中，增加5個主要模塊，框架結構如圖3所示。各模塊具體功能將在系統功能設計中詳細介紹。

圖3 器材倉庫可視化管理信息系統總體架構

2.2 系統功能設計

2.2.1 RFID信息管理模塊

該模塊主要完成對倉庫活動信息的自動采集和改寫。所采用的RFID技術，旨在減少采用條碼標簽時的一些弊端，如條碼識讀距離近，不能多標簽同時識讀，需要重打標簽，容易損壞，輔助倉庫物流自動化程度低等缺點。模塊由信息采集子系統、信息傳輸子系統、固定式射頻標簽閱讀器、手持式PDA、射頻標簽等組成。

2.2.2 信息可視化模塊

信息可視化模塊是器材倉庫可視化管理信息系統中最為關鍵的模塊，該模塊承擔著信息可視化顯示的重要作用。主要分為兩個方面：

（1）靜態可視化。系統作為一個倉庫資源數字化、網絡化的集成環境，可以為用戶提供多種信息查詢顯示。如實現靜態信息查詢，即當鼠標點選到貨物模型時，會顯示模型對應的貨物的信息及該貨位的歷史出入庫簡要信息；實現色標查詢，即根據貨位存儲的狀態不同，對模型設置不同顏色，便于查詢；其他基本信息的可視化顯示和查詢，包括基礎數據管理、客戶管理、報表打印、財務管理、倉庫貨位管理、庫存管理、出入庫管理等信息。

（2）動態可視化。針對倉庫的各種作業活動，結合三維模型實現動態監控、動態信息的可視化顯示。三維動態信息可視化顯示內容包括：①對庫區的所有倉庫及貨位進行建模。②采取模型與實際貨物動態鏈接，即當貨物發生位置移動或數量增減時，模擬場景中的貨物模型也應當隨之變化。并且將正在執行物流活動的貨位在模型中進行區別顯示。

該模塊包括三維可視化顯示子系統、任務可視子系統、信息可視檢索子系統、歷史任務子系統。

2.2.3 任務執行調度模塊

該模塊的任務：業務主管與客戶簽訂合同后下達出入庫任務，系統根據倉庫貨物的儲存情況、貨物分布特點以及貨位存儲情況，自動生成出入庫單據。倉庫保管員收到業務主管下達的任務后，依據單據安排相關操作，如出入庫操作、盤庫、貨位重新分配等。在操作過程中，任務執行調度模塊的作用是按照要求合理調配資源和設備，并在運行過程中借助于信息可視化模塊，對任務執行情況進行糾正，待任務完成后進行信息反饋。該模塊重點在于對倉庫相關物流操作任務的執行調度上。該模塊包括出庫管理子系統、入庫管理子系統、庫位分配子系統、作業計劃子系統、客戶管理子系統。

2.2.4 接口設置模塊

該模塊針對不同級別和不同需求的用戶，設定不同的數據接口和權限。如業務主管能夠檢索到所有有用信息，包括一些敏感的商業機密類信息；倉庫保管員可得到倉庫作業的必要信息，但是一些關鍵貨物的訂購合同等信息則無法獲取；車間操作人員則只能獲取到倉庫保管員下達的任務信息。同時，接口設計還為倉庫設計對外接口，以保證倉庫物流與整個供應鏈的接軌。

該模塊的作用同樣體現在簡化數據的存儲和調用方面。對于一個器材倉庫可視化管理信息系統來說，分類信息的存儲、管理和調用非常重要，將這些數據合理的存儲在數據庫的不同表中，使管理信息系統的海量數據變得有意義。而數據接口的設計是其中至關重要的一個方面。只有合理的設計數據接口，才能實現數據、信息的流暢管理。

該模塊包括接口設置子系統、客戶管理子系統、信息交流平臺子系統。

2.2.5 客戶管理模塊

模塊的主要作用是客戶管理。業務主管根據與客戶的合作信息，綜合分析倉庫的主要運作情況，財務狀況，業務往來頻繁程度等信息，以及顧客親密程度合理制定與客戶的合作計劃，并實時對客戶信息進行管理和維護。該模塊包括客戶管理子系統、財務管理子系統。

3 器材倉庫可視化管理信息系統關鍵技術

3.1 射頻識別技術應用

本文采取RFID自動識別技術。其優點有：非接觸、可改寫、無須人工干預、識別距離遠，適于實現自動化信息采集和監控且不易損壞，可識別高速運動物體并可同時識別多個射頻標簽，操作快捷方便。

RFID技術的采用需確定如下方面：選擇工作頻率、標簽封裝規格、標簽粘貼規范、標簽的閱讀距離、數據編碼格式、閱讀器與標簽之間的通信協議等。標簽內主要信息包括貨物的編碼、數量、入庫時間和基本特點等。射頻標簽的采用能大大簡化倉庫管理的復雜程度，也對自動化管理的實現有很大幫助。

3.2 三維建模技術應用

三維建模技術是本器材倉庫可視化管理信息系統設計中的關鍵技術之一。三維建模技術以直觀可視的三維模型，實現三維場景可視化。如上文所述，采用3D建模技術，主要在于實現兩個目標：靜態信息查詢；動態業務活動監控和模擬。其具體應用為：首先，利用三維建模軟件建立模型；其次，對模型數據進行存儲；第三，根據需要對模型信息進行調用和可視化顯示。

本文中建模對象為庫區所有倉庫和貨位。通過對所建立的模型的數據存儲、信息調用方式、系統顯示、實時調度模式等相關功能的設計，實現倉庫管理信息的三維可視化。

3.3 信息系統建模技術

信息系統模型是用建模語言描述的，建模語言是建模必不可少的重要工具。適用于各種軟件開發方法、軟件生命周期的各個階段、各種應用領域。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致、通用的定義性說明，使開發者能在語義上取得一致，消除了因人而異的最佳表達方法所造成的影響。UML表示法定義了UML符號的表示法，為開發者或開發工具使用這些圖形符號和文本語法提供了標準，也為開發者對系統進行建模提供了統一的標準。

本文采用UML建模軟件建立模型，為器材倉庫可視化管理信息系統設計提供需求分析模型、功能設計模型，清晰地闡明了改造后的系統需求，簡化了系統改造的復雜程度，節省系統改造設計時間，提高系統改造效率。

4 結 論

本文利用多種先進技術手段實現器材倉庫可視化管理信息系統的設計，是為了填補現階段器材倉庫管理信息系統在可視化領域的空白，為提升倉庫信息管理的水平做好技術和理論支撐，為實現倉庫物流與整個物流網絡的鏈接打下基礎。本文為實現器材倉庫可視化管理信息系統的設計，采用了基于UML的信息系統建模技術、RFID自動識別技術、PDA技術、3D建模技術，以及系統的集成和信息的處理、顯示等技術，實現了對倉庫管理信息的多角度、多層次的可視化顯示，為倉庫管理理念的創新進行了有益的探索，也為可視化管理信息系統的設計做了一次可行的嘗試。

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