倉儲管控一體化研究與應用

王亞臣，申 悅，劉 軍

（1.北京國電華北電力工程有限公司，北京 100120；2．安陽工學院 數理學院，河南 安陽 455000；3.北京物資學院 信息學院，北京 101149）

倉儲管控一體化研究與應用

王亞臣1，申 悅2，劉 軍3

（1.北京國電華北電力工程有限公司，北京 100120；2．安陽工學院 數理學院，河南 安陽 455000；3.北京物資學院 信息學院，北京 101149）

分析了倉儲管控一體化系統的基本架構及意義，介紹了倉儲管控一體化的國內外研究與應用現狀，提出倉儲管控一體化是未來智能物流的發展方向，應在倉儲管控一體化系統中逐步引入人工智能技術。

倉儲管控一體化；管理信息系統；設備監控；環境監控

1 引言

對于物流系統而言，倉儲是其展開工作的基礎，是物流系統的核心。現代物流系統要求物流管理與控制系統趨于信息化和自動化。倉儲作為物流的重要作業環節，應實現高水平的管控一體化。即在充分地信息共享基礎上，將原本獨立運行的倉儲管理信息系統、倉儲運行安全監控系統和倉儲設備自動控制系統整合為一體進行綜合管理，實現倉儲活動的管理控制一體化，保障倉儲作業的協調、安全、高效進行，進而提升物流系統的整體運作效率和安全性。

2 倉儲管控一體化系統

倉儲管控一體化系統是將訂單處理等倉儲作業管理信息系統與倉儲的設備監控和環境監控系統集成為一個整體。從功能角度看，通常包括三大子系統，即倉儲作業管理信息系統、倉儲設備自動控制系統和倉儲運行安全監控系統[1]，如圖1所示。

倉儲管理信息系統是物流管理信息系統的主要作業系統之一，用于管理倉庫中的貨物、空間資源、人力資源、設備資源等在倉庫中的活動，主要包括貨物的出入庫、檢驗盤點、上架轉儲等庫內作業。倉儲管理信息系統包含不同的功能模塊，可按照不同類別和層次對倉庫進行管理和監控，全面管理倉庫內資源，從而大大縮短庫存信息的流轉時間，為采購、銷售和生產各環節提供依據。同時，預警功能可根據貨物的短缺或超儲等異常狀況自動地適時發出提示。系統還可以將不同類別的材料進行庫存匯總，減少資金積壓。完善的倉儲管理信息系統可全面管理和控制企業庫存，降低庫存成本，提高客戶滿意度，從而提升企業的核心競爭力。

圖1 倉儲管控一體化系統圖

倉儲設備監控就是運用先進的監控設備和技術手段，對倉庫活動所用到的設備實施進行實時監測和安全處理，以確保倉儲作業安全和作業效率。因此，明確了解各類設備的屬性及性能是對倉儲設備進行全方位監控的重要基礎。倉儲設備是指倉儲活動過程中所需的所有技術裝置與機具，即倉庫進行生產作業或輔助生產作業以及保證倉庫及作業安全所必需的各種機械設備和自動化設備的總稱[2]，與貨物的出入庫及儲存密切相關。常用的倉儲設備有堆垛機、起重機、叉車、輸送機、托盤等裝卸搬運設備，貨架等保管設備，地磅、電子秤、電子計數器等計量設備，溫度儀、空調等養護照明設備以及報警器、水槍、消防栓等消防安全設備。

倉儲作為貨物存放的設施設備，其安全性不僅與貨物的安全、相關工作人員的安全與健康息息相關，同時對企業的生產和運營效率影響很大。倉儲的主要內容是安全存儲不同種類的貨物，其環境的好壞直接影響所存貨物的質量和使用壽命，所以防潮、防腐、防霉、防爆等工作在倉儲安全日常管理中顯得尤為重要。針對儲存貨物的不同特性積極創造適宜的存儲環境來保證貨物的質量，能夠起到減少損耗、節約成本的作用。隨著果蔬、藥品及危險品等對倉儲環境溫濕度有較高要求的特種物流的發展，倉儲儲存環境安全管理工作也提出了更加嚴格的要求。因此，需要不斷研究和推廣應用具有防火、防爆、防震和防有毒有害氣體的分布式綜合倉儲環境監控系統。

從技術實現角度，倉儲管控一體化系統可分為物理層、網絡層和應用層，如圖2所示。

圖6 倉儲管控一體化系統構成原理圖

（1）物理層。物理層的主要的功能是感知和控制，它是整個系統直接與物理世界交互的部分，既能感知環境又能改變環境，主要由物理空間上分布的傳感器網絡節點，特別是無線傳感器網絡節點（WSN）組成。

（2）網絡層。網絡層將物理層的大量WSN節點實現互聯互通，是實現資源共享的基礎。網絡層是由大量的中間件服務器組成的，中間件是一類軟件構成的軟件層，位于操作系統和各種分布式應用程序之間，其主要作用是建立分布式軟件模塊間互操作的機制，為處于應用層的外部軟件提供“透明”的運行與開發環境，從而使用戶無需關心系統底層環境，可以更靈活高效地開發和集成復雜的應用軟件。不同公司采用的不同編碼方式、不同網絡協議和不同網絡體系結構的信息通信可通過中間件的轉換，化異質信息為同質信息，實現無障礙的信息交流與共享。

（3）應用層。應用層是面向用戶的管控一體化平臺，可對所采集的數據進行計算、處理和知識挖掘，從而實現對現實世界的實時管理與控制，輔助管理者做出科學決策。應用層用戶可以通過管控一體化平臺直接進行業務處理，了解詳細的作業信息、設備控制信息和環境信息，根據相關信息進行資源的查詢和配置，完成設備的調度和控制、環境的實時監測等具體任務。

用戶通過簡單的操作就可以和系統進行交互，實現作業管理、設備自動控制和安全監控的一體化管理。系統把環境信息、作業信息和設備信息進行深度融合并呈現給用戶，用戶通過簡單操作就能根據環境的動態信息調節、控制倉儲設備，改變倉庫溫度、濕度、光照度，設備運行速度等。

3 倉儲管控一體化國內外研究與應用現狀

國內外專家學者和企業技術人員圍繞如何實現倉儲管控一體化，進一步提升物流系統的整體運行效率和安全性展開了研究。

物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分，逐漸應用在越來越多的領域，將其運用到倉儲管理中具有重要的理論意義和現實意義。舒正秋[3]從物聯網的關鍵技術出發，探討了物聯網技術與倉儲管控相結合的應用現狀和發展前景，指出基于條碼的讀寫技術、遠程設備控制技術、溫濕度探測技術、視頻網絡技術及智能識別技術的運用，使部分倉庫已具備了物聯網的初級底層模式；劉婷[4]研究了倉儲管控一體化系統的基本功能，并在此基礎上設計了基于物聯網關鍵技術RFID和WSN的倉儲管控一體化系統架構，具體分析了系統運作流程，設計并提供了有效的管控一體化方案；劉軍[5]總結了物聯網應用的四個基本原則，分別是物聯網體系結構設計多樣化原則，信息感知與識別技術組合應用原則，物聯網結點設計的特定化原則及面向應用服務的信息分層處理原則，分析并設計了基于物聯網倉儲管控一體化系統的結構；張煥國[6]基于無線傳感器網絡和WiFi技術，設計了倉儲環境及控制設備管控系統的總體框架和系統WSN節點的硬件結構，并實現了倉儲管控系統，可有效地實時監控倉儲環境和倉儲設備運行的狀態。

隨著計算機技術、網絡通信技術及自動控制技術的發展進步，世界各國紛紛關注信息物理融合系統的研究與應用。信息物理融合技術綜合了通信、計算和控制技術，研究如何將信息物理融合技術應用于倉儲管控一體化系統中。劉軍[1]分析了信息物理融合系統在倉儲監控管理中的應用，同時也指出了信息物理融合系統研究中存在的挑戰，現階段應重點研究規劃符合物流信息化與自動化特點的信息物理融合系統體系結構，設計信息物理融合系統節點統一硬件模型，推動信息物理融合系統在物流領域的應用。此外，Dong Woo Son博士[7-8]分析了傳統的倉儲管控系統和設備控制系統的主要功能及局限性，提出了智能倉儲/設備控制系統的新架構，具有動態即插即用、可擴展性強及收集大量數據等多種功能，大大提升了倉儲作業效率。

倉儲管控在現代企業生產經營管理中占有十分重要的地位，倉儲管控一體化系統在不同的領域發展和應用。張晶[9]研究了在油脂加工企業油罐區應用倉儲管控一體化的模式，該研究推進了倉儲管控一體化模式在糧油行業的應用，實現了油罐區作業定量發放、精確計量的目標，降低了勞動強度，提高了工作效率，取得良好效果；翁濱[10]以工業互聯網、RFID和條碼等物聯網技術架構為基礎，將發電企業內部的倉庫物資業務過程管理與基于物聯網技術的智能化管控相結合，使備品備件實物與倉儲管理賬相一致，有效提高了倉儲現場作業的工作效率；陳鵬[11]仔細分析了糧食倉儲企業轉型所面臨的嚴峻問題，并根據問題背景探討了現代糧食物流中心管控一體化系統的建設，指出管控一體化的關鍵點體現在制造執行系統（MES）應用RFID技術實現流程管理智能化；Jun Liu[12]詳細闡述了影響水果倉儲品質的環境因素，并針對水果倉儲的現狀提出利用一種基于WiFi的水果倉儲監控系統，設計了系統監測節點裝置的硬件結構，為水果倉儲的環境管理監控提供了較為實用的解決方案；陳敬華[13]從自動化控制技術應用角度論述了倉儲物流管控一體化系統在石油商品倉儲中的應用，通過自動采集數據、數據加工處理、實現石油商品營銷高效、安全、平穩、經濟地運作，提高石油商品在倉儲物流的收、發、存各環節的集中實時控制、安全監控、平穩調度、高效管理的自動化水平；張煥國[6]以奶制品企業為背景，從技術角度分析設計了倉儲管控系統，研究了其硬件構成及工作機制，開發了基于智能感知和自動化信息處理的新型倉儲監管控制系統，從根本上改變了傳統的倉儲管理方式，實現了對倉儲環境和倉儲設備運行狀態的實時監控，有效確保了倉儲環境和產品的安全。

4 倉儲管控一體化系統研究發展

倉儲管控一體化系統集成了原本可獨立運行的管理信息系統、倉儲設備控制系統和倉儲運行監控系統，有效地降低了倉儲過程中的費用，提升了整個物流系統的效益和安全性，是未來倉儲管理研究和應用的發展方向。

倉儲管控一體化系統現已在各行業有一定的應用，但應用系統的完整性、可靠性和先進性有待進一步發展。例如，目前應用中，大都是將倉儲管理信息系統與倉儲設備控制系統相結合，較少考慮倉儲運行安全監控系統；又如，系統的智能化水平較低，大數據分析和人工智能技術、智能決策技術應用極少。隨著物聯網研究與應用的深入，以及人工智能技術在控制系統和決策系統中的應用，將訂單處理等信息管理系統和倉儲設備控制系統、倉儲環境監控系統結合起來，向更高水平的倉儲管控一體化方向發展，需要開展大量的研究和應用探索。在訂單處理過程中考慮倉儲設備作業能力、倉儲存儲能力及倉儲環境因素，是未來需要優先研究的問題。Lam H Y[14]提出一種基于知識的物流作業計劃系統，利用無線射頻識別技術實時地采集物流數據，對作業過程中潛在的風險因素進行分類，考慮不同產品的特定和訂單需求，從而制定適當的物流運營策略。這是一個具有應用前景的研究和探索，需要更多的研究和示范應用跟進。

5 結語

本文分析了倉儲管控一體化系統的基本構成，包括倉儲作業管理信息系統、倉儲設備自動控制系統和倉儲運行安全監控系統等，并重點介紹了倉儲管控一體化的國內外研究與應用現狀。研究倉儲管控一體化系統即通過實施管控一體化系統，自上而下實現倉儲管理過程中的全局資源和信息共享，有效實現倉儲環境信息實時采集、倉儲作業及倉儲設備自動控制的一體化管理。隨著時代發展，倉儲作業智能化控制和管理的重要地位越來越突出，在社會經濟活動中所起到的作用越來越大，倉儲管控一體化系統將有更廣泛地應用前景，在整個物流管理的過程中發揮巨大的作用。

[1]劉軍.信息物理融合系統在倉儲監控管理中的應用研究[J].中國流通經濟,2011,(7):104-106.

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[3]舒正秋.物聯網技術與倉儲管理[J].物流工程與管理,2012, (9):33-34.

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Research and App lication of Integrated W arehouse Management

WangYachen1,Shen Yue2,Liu Jun3
(1.North China PowerEngineering(Beijing)Co.,Ltd.,Beijing 100120; 2.SchoolofMathematics&Science,Anyang InstituteofTechnology,Anyang 455000; 3.Schoolof Information,BeijingWuziUniversity,Beijing 101149,China)

In this paper,we analyzed the basic architecture and significance of the integrated warehouse management system, introduced the current status of the research and application of such system both in China and abroad and proposed that it was the direction for the development of the intelligent logistics in the future and the artificial intelligent technology should be gradually incorporated into the integratedwarehousemanagementsystem.

integratedwarehousemanagement;managementinformation system;equipmentmonitoring;environmentmonitoring

F253.9

A

1005-152X(2017)05-0143-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.05.031

2017-04-02

北京高校物流技術工程研究中心項目（BJLE2010）

王亞臣（1963-），男，河北保定人，北京國電華北電力工程有限公司總工程師，研究方向：智能物流，物資管理；申悅（1990-），女，河南安陽人，安陽工學院數理學院助教，主要研究方向：信息管理與信息系統，信息處理；劉軍（1963-），男，山西大同人，北京物資學院信息學院教授，主要研究方向：物流工程，物流信息處理技術。