基于.Net Core MVC架構(gòu)的WMS智能倉儲管理系統(tǒng)

關(guān)鍵字：倉儲管理系統(tǒng)、軟件架構(gòu)、前端開發(fā)

倉儲管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，WMS）是一個實時的計算機軟件系統(tǒng)，它能夠按照運作的業(yè)務(wù)規(guī)則和運算法則，對信息、資源、行為、存貨和分銷等進行更完美的管理。

倉儲管理系統(tǒng)由軟件、硬件、流程、管理經(jīng)驗等共同組成。計算機控制下的倉庫管理系統(tǒng)，目的是獨立實現(xiàn)倉儲管理的各種功能：收貨、存貨管理、定單處理、分揀和配送控制等。WMS將關(guān)注的焦點集中于對倉儲執(zhí)行的優(yōu)化和有效管理，同時延伸到運輸配送計劃、與上下游供應(yīng)商客戶的信息交互，從而有效提高倉儲企業(yè)、配送中心和生產(chǎn)企業(yè)的倉庫的執(zhí)行效率和生產(chǎn)率，降低成本，提高企業(yè)客戶滿意度，從而提升企業(yè)的核心競爭力。

一、倉儲管理系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)特點

●庫存精確、高效流轉(zhuǎn)；

圖1： WMS功能模塊

●針對現(xiàn)有業(yè)務(wù)開展及未來需求變更，具備較強的通用性和可擴展性；

●庫存合理，能夠為生產(chǎn)和銷售提供物資實體及可靠有效的智能輔助決策分析數(shù)據(jù)；

●計算機硬件配置低廉，軟件易學(xué)易用，維護簡單快捷，有降本增效的效果；

●將倉儲規(guī)劃、物流設(shè)備、計算機系統(tǒng)、軟件算法等相互結(jié)合，以優(yōu)化倉庫的入庫管理、在庫管理、出庫管理等分配及執(zhí)行策略，并最終提高倉庫的貨位利用率及貨物容積率；

●針對歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘，以優(yōu)化和完善倉儲管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)組織和流程驅(qū)動。

2. 總體概述

倉儲管理系統(tǒng)是通過出入庫業(yè)務(wù)、庫存調(diào)撥和虛倉管理等功能，對批次管理、物料對應(yīng)、庫存盤點、質(zhì)檢管理、生產(chǎn)和銷售管理等功能綜合運用的管理系統(tǒng)，有效控制并跟蹤倉庫業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程，完成和提升企業(yè)的信息化建設(shè)。WMS的功能模塊，如圖1。

本文主要介紹WMS的前端系統(tǒng)，結(jié)合倉儲管理的業(yè)務(wù)流程，通過對前端人機交互系統(tǒng)的軟件架構(gòu)、技術(shù)選型、功能實現(xiàn)等進行歸納、總結(jié)。該系統(tǒng)可以獨立執(zhí)行庫存操作，也可與外圍信息系統(tǒng)接口交互集成，為企業(yè)提供更為完整的工作流和數(shù)據(jù)流。

二、技術(shù)架構(gòu)選型

1. .Net Core框架

.Net Core是適用于Windows、Linux和Macos操作系統(tǒng)的免費、開源托管的計算機軟件框架，是微軟開發(fā)的第一個官方版本，具有跨平臺能力的應(yīng)用程序開發(fā)框架。.Net Core包含.Net Framework的類庫，采用包化（Packages）的管理方式。

.Net Core項目的目標(biāo)如下：

●支持或轉(zhuǎn)移到更多的操作系統(tǒng)平臺與芯片架構(gòu)，將項目跨出Windows平臺；

●具有引人注目的性能與高可靠度；

●開發(fā)人員能快速與直接地獲取.Net Core開發(fā)環(huán)境。

2. B/S系統(tǒng)

B/S架構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)模式，是隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S架構(gòu)的一種改進。在這種架構(gòu)下，用戶工作界面是通過前端（Browser）實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實現(xiàn)，形成完整的三層結(jié)構(gòu)體系。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到Web服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用。客戶機上只要安裝一個IE瀏覽器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝Oracle等關(guān)系數(shù)據(jù)庫，瀏覽器通過Web Server同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。這樣就大大簡化了客戶端電腦的配置及載荷，終端用戶無需考慮發(fā)布、部署、升級等情況，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量。

3. MVC架構(gòu)

MVC全名是Model View Controller，是模型(Model)-視圖(View)-控制器(Controller)的縮寫，一種軟件設(shè)計典范，代碼組織采用業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離的方法，將業(yè)務(wù)邏輯聚集到一個部件里面，在改進和個性化定制界面及用戶交互的同時，不需要重新編寫業(yè)務(wù)邏輯。

圖2：MVC架構(gòu)

圖3：WMS主頁面

Model（模型）是應(yīng)用程序中用于處理應(yīng)用程序數(shù)據(jù)邏輯的部分，通常模型對象負責(zé)在數(shù)據(jù)庫中存取數(shù)據(jù)。

View（視圖）是應(yīng)用程序中處理數(shù)據(jù)顯示的部分，通常視圖是依據(jù)模型數(shù)據(jù)創(chuàng)建的。

Controller（控制器）是應(yīng)用程序中處理用戶交互的部分，通常控制器負責(zé)從視圖讀取數(shù)據(jù)，控制用戶輸入，并向模型發(fā)送數(shù)據(jù)。MVC架構(gòu)，如圖2。

MVC分層有助于管理復(fù)雜的應(yīng)用程序，可以在不依賴業(yè)務(wù)邏輯的情況下專注于視圖設(shè)計，也可以在不考慮業(yè)務(wù)邏輯的情況下進行UI設(shè)計。MVC分層同時也簡化了分組開發(fā)，不同的開發(fā)人員可同時開發(fā)視圖、控制器邏輯和業(yè)務(wù)邏輯。

4. 前端框架

Bootstrap是一個基于HTML、CSS、JAVASCRIPT，用于快速開發(fā)Web應(yīng)用程序和網(wǎng)站的前端框架。具體優(yōu)勢如下：

●容易上手：只要具備HTML和CSS的基礎(chǔ)知識。

●響應(yīng)式設(shè)計：Bootstrap的響應(yīng)式CSS能夠自適應(yīng)于臺式機、平板電腦和手機，移動設(shè)備優(yōu)先。

●其它：為創(chuàng)建接口提供了簡潔統(tǒng)一的解決方案；包含了功能強大的內(nèi)置組件；提供了基于Web的定制；開源。

三、功能模塊

結(jié)合倉儲管理的領(lǐng)域特征、用戶需求及業(yè)務(wù)流程等，可將WMS劃分為以下若干功能模塊，每個功能模塊為一個功能組，每個功能組包括若干個功能項，每個功能項對應(yīng)一個TAB頁面。系統(tǒng)主頁面，如圖3。

圖4：角色功能授權(quán)頁面

圖5：任務(wù)維護詳情頁面

1. 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要包括用戶維護、角色維護、參數(shù)維護、菜單管理等功能項。

菜單管理，用于配置Web主界面左側(cè)的功能樹，并且可以定義每個功能項所對應(yīng)的頁面URL地址，另外通過數(shù)據(jù)定義的方式可以確定各個頁面所能提供的完整的增刪查改、確認、完成、取消等操作按鈕。

參數(shù)維護，用于配置WMS系統(tǒng)的所有配置參數(shù)，包括且不限于出入庫站臺配置、穿梭車充電策略配置、數(shù)據(jù)展示分頁大小配置、專業(yè)術(shù)語配置、垃圾數(shù)據(jù)清除配置等。

角色維護，可用于創(chuàng)建角色，管理和控制角色所擁有的功能頁面，配置角色在相應(yīng)功能頁面下所具備的操作權(quán)限，最終將角色授權(quán)至不同用戶。

用戶維護，目的是為了確保不同的用戶可以操作不同的功能頁面，同一個功能頁面下不同用戶具備不同的按鈕權(quán)限。

以上方式不僅能最大化滿足用戶、角色、權(quán)限的細粒度管理，還能夠全面滿足軍工企業(yè)涉密信息系統(tǒng)的三員配置及職責(zé)分工。角色功能授權(quán)頁面，如圖4。

2. 基礎(chǔ)管理

基礎(chǔ)管理模塊主要包括物料維護、配盤維護、位置維護等各類倉儲基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查詢及維護等功能。

物料維護用于管理物料分類、物料名稱、規(guī)格型號、計量單位、庫存上下限、存儲有效天數(shù)等屬性及內(nèi)容。按照物料的種類及數(shù)量等，可以對物料劃分為大類和小類，便于數(shù)據(jù)篩選。通過對庫存上下限、存儲有效天數(shù)等屬性的管理，可以全面滿足倉儲物流系統(tǒng)中物資智能化管理，有效控制庫存的合理性、為庫存預(yù)警模塊提供柔性化控制。

結(jié)合倉儲項目的物流規(guī)劃和總體設(shè)計，可以通過位置維護功能將倉庫劃為為若干個庫區(qū)，每個庫區(qū)又劃分為若干個片區(qū)、貨道及儲位。還提供了貨道及儲位的凍結(jié)、禁入、禁出等日常維護操作，便于庫管員能夠靈活地管理倉庫，也能夠滿足各種場景下的運營需要。

3. 物流管理

物流管理模塊主要提供入庫管理、出庫管理、容器維護、任務(wù)維護等功能，以滿足物料組盤、人工/自動出入庫、批次跟蹤、質(zhì)量控制等業(yè)務(wù)驅(qū)動及流程運轉(zhuǎn)的需要。

物流管理模塊下，所有的操作都是主從表操作，為了提高用戶體驗，在UI設(shè)計方面，Index首頁展示業(yè)務(wù)主表的數(shù)據(jù)。因為業(yè)務(wù)流水?dāng)?shù)據(jù)量較大，為了加快查詢速度，按照參數(shù)配置進行分頁顯示，并提供翻頁按鈕。每行記錄的前2個字段設(shè)置了跳轉(zhuǎn)鏈接，鼠標(biāo)點擊時則跳轉(zhuǎn)至詳情頁。詳情頁分為上下兩個區(qū)間，上半?yún)^(qū)以Layout布局展示主表內(nèi)容，下半?yún)^(qū)則以Detail布局展示明細內(nèi)容。對于明細數(shù)據(jù)的新增、編輯等維護操作，則在單擊明細數(shù)據(jù)的鏈接字段時以彈窗的方式提供具體的輸入及維護操作。該方式可以在主頁面和詳情頁面之間輕松自由地切換跳轉(zhuǎn)。

對于頁面頂部的操作區(qū)，使用Bootstrap自帶的圖標(biāo)按鈕，以提供查詢、刪除、保存、確認等操作，當(dāng)光標(biāo)落在圖標(biāo)上方時，以tooltip的形式展示按鈕的中文描述。該UI設(shè)計方式充分考慮用戶體驗，具備操作簡潔、風(fēng)格統(tǒng)一、易學(xué)易用、無二義性等特征。

以任務(wù)維護為例，主要用于查詢和維護所有的物流任務(wù)，當(dāng)物流設(shè)備在搬運過程中出現(xiàn)異常時，提供指令下達、任務(wù)取消、任務(wù)結(jié)束等人工操作，以保證物流系統(tǒng)有條不紊的運行。任務(wù)維護詳情頁面，如圖5。

4. 報表管理

主要包括出入庫統(tǒng)計、在線庫存統(tǒng)計、庫存預(yù)警統(tǒng)計、收發(fā)存統(tǒng)計、貨位圖表統(tǒng)計等分析報表，對所有的統(tǒng)計結(jié)果均提供Excel導(dǎo)出功能，便于用戶對數(shù)據(jù)進行二次加工。貨位圖表統(tǒng)計，如圖6。

收發(fā)存統(tǒng)計公式為：期初庫存+累計入庫-累計出庫+盤盈-盤虧=期末庫存=在線庫存，本期的期末庫存自動結(jié)轉(zhuǎn)為下期的期初庫存。

庫存預(yù)警統(tǒng)計，可以結(jié)合物料主文件表的庫存上下限、存儲有效天數(shù)等屬性和參數(shù)，計算出當(dāng)前立體庫內(nèi)超越庫存上限、低于庫存下限、存儲時間超期的所有物料明細及匯總數(shù)據(jù)。便于庫管員對立體庫進行合理有效的管控，如補充庫存量、降低庫存量、提高近效期管理等。將庫存預(yù)警統(tǒng)計數(shù)據(jù)上傳至SAP、MES等上游系統(tǒng)，可以提高企業(yè)的生產(chǎn)管理及銷售管理，確保生產(chǎn)和銷售的有效銜接，同時也為企業(yè)管理層在輔助智能決策分析方面提供最為真實的支撐數(shù)據(jù)。

圖6：立庫貨位圖表統(tǒng)計

圖7：功能視圖頁代碼

四、軟件設(shè)計及實現(xiàn)

1. 業(yè)務(wù)控制器抽象類規(guī)范

在MVC開發(fā)中，所有業(yè)務(wù)邏輯層的控制器都需要繼承系統(tǒng)抽象類Controller。對WMS的UI部分的業(yè)務(wù)處理進行歸納、總結(jié)和抽象，定義出抽象類BaseController，該BaseController繼承系統(tǒng)抽象類Controller，而具體的業(yè)務(wù)控制器則繼承BaseController，并實現(xiàn)BaseController中的方法。BaseController中提供抽象方法和虛方法，以確保在業(yè)務(wù)控制器中必須去實現(xiàn)抽象方法或者選擇性實現(xiàn)虛方法。

通過上述方式可以有效規(guī)范各個業(yè)務(wù)邏輯控制器的開發(fā)，統(tǒng)一方法的命名，明確方法體的具體實現(xiàn)，規(guī)范視圖層到控制器的HttpPost請求調(diào)用，確保業(yè)務(wù)邏輯控制器將特定的JsonResult、ViewResult返回至視圖層。

2. 控制器與視圖的規(guī)范

結(jié)合功能模塊的設(shè)計說明，每個功能項對應(yīng)一個控制器，每個控制器對應(yīng)1至2個視圖。控制器命名規(guī)范為“前綴 + Controller”，如物料管理則命名為“MaterialController.cs”。對于視圖層，主頁面命名為“Index.cshtml”，跳轉(zhuǎn)的詳情頁面則命名為“IndexDetail.cshtml”。對于單表操作的頁面，僅提供主頁面，不提供跳轉(zhuǎn)頁面。提供編輯操作的模態(tài)框彈窗，相關(guān)代碼部署在其所屬的視圖頁面文件中。

按照MVC架構(gòu)的要求，所有的控制器文件部署在Web項目的Controllers文件夾中，視圖文件則部署在Web項目的Views文件夾下，具體包含在以控制器前綴命名的子文件夾中。

控制器與視圖層之間是松耦合的，可以達到業(yè)務(wù)邏輯與UI頁面的分離。

3. 權(quán)限控制及入侵攔截

針對所有頁面的查詢及維護操作統(tǒng)一規(guī)范數(shù)字，即2的N次方，并且定義在靜態(tài)實體類中，以列舉出增刪查改、確認、取消、完成等操作所對應(yīng)數(shù)字，具體如下：

public static class OrderCode

{

public static readonly int Query = 2,Add = 4,Edit = 8,Delete =16,Export = 32,Affirm = 64,Cancel =128,Finish = 256;

}

在角色功能權(quán)限表中，將角色對應(yīng)的功能頁面的操作權(quán)限定義在INT型字段OperateCount中，如為A角色針對任務(wù)維護頁面授予查詢、取消和完成3個操作權(quán)限，則確認授權(quán)時將對應(yīng)記錄的OperateCount字段設(shè)置為386 = 2（Query，查詢） | 128（Cancel，取消） | 256（Finish，完成），即C#的按位或。

而在頁面初始化時，得到用戶角色對應(yīng)的功能頁面的操作權(quán)限變量（即角色功能權(quán)限表的INT型字段OperateCount）。使用該變量與實體類OrderCode中各個操作屬性變量按位進行與運算，如果結(jié)果大于0，則說明有權(quán)限，否則說明無權(quán)限。如B角色針對庫存統(tǒng)計頁面的OperateCount值為34，34 & 2（Query，查詢） > 0，34 & 32（Export，導(dǎo)出） > 0，34 &OrderCode中其它值 = 0。因此B角色針對庫存統(tǒng)計頁面具有查詢和導(dǎo)出權(quán)限。

以上方式可以確保不同的用戶登錄系統(tǒng)后，針對同樣的功能頁面具有不同的操作權(quán)限。邏輯判斷在SysRole控制器中完成，提供公共JS方法InitOption向控制器SysRole發(fā)送Post請求以得到相應(yīng)的權(quán)限結(jié)果，并根據(jù)權(quán)限結(jié)果控制視圖頁面按鈕的隱藏與否。注意事項：在各個視圖頁面中，操作按鈕命名同樣遵守OrderCode實體類的命名規(guī)范；另外，每個頁面加載時調(diào)用公共JS方法InitOption。

對于非法入侵，可以使用MVC的攔截器，自定義類GlobalFilter實現(xiàn)接口IActionFilter，并實現(xiàn)攔截器的接口方法OnActionExecuting(Act ionExecutingContext context)。在OnActionExecuting方法體中根據(jù)當(dāng)前登錄用戶名、控制器名及行為方法名進行操作權(quán)限判斷，如果權(quán)限不滿足則跳轉(zhuǎn)至錯誤頁面。該方式即可有效抵御非法入侵。

4. 依賴注入

MVC架構(gòu)根據(jù)路由信息獲取控制器名稱，由控制器工廠生成控制器的實例。Web項目下Startup類的ConfigureServices方法中，可注冊業(yè)務(wù)控制器的依賴項。如services.AddScoped();注冊用戶操作類。在業(yè)務(wù)控制器的構(gòu)造函數(shù)中完成依賴項的參數(shù)注入。

通過依賴注入完成控制反轉(zhuǎn)，對象在被創(chuàng)建的時候，由一個調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)所有對象的外界實體將其所依賴的對象引用傳遞給它，最終充分降低代碼之間的耦合度。

5. 公共JS封裝

自定義js文件DataOperatorScript.js，提供如初始化、查詢、新增、保存、刪除等js方法。在方法體中根據(jù)輸入?yún)?shù)得到Controller名和button id等參數(shù)，以HttpPost請求的方式調(diào)用相應(yīng)業(yè)務(wù)控制器的方法。

在公共視圖頁_Layout中，引入DataOperatorScript.js文件，即執(zhí)行。在具體的功能視圖頁中執(zhí)行相應(yīng)的js語句，以完成參數(shù)初始化、按鈕事件與DataOperatorScript中公共js方法的綁定等。

通過以上方式，即可最終實現(xiàn)增刪查改等具體業(yè)務(wù)。功能視圖頁的代碼，如圖7。

在常規(guī)主流的視圖頁中，UI開發(fā)人員僅需要調(diào)整視圖頁面布局，不需要深入了解和掌握js，最終保證UI開發(fā)人員把精力集中在外觀設(shè)計上。

五、總結(jié)

通過上述的技術(shù)選型、軟件架構(gòu)、模塊設(shè)計，最終形成的智能倉儲管理系統(tǒng)，可以全面滿足各個行業(yè)領(lǐng)域、各種物流規(guī)劃設(shè)計的倉儲管理信息系統(tǒng)前端建設(shè)。在硬件采購方面，可以降低終端計算機的配置及選型；在軟件設(shè)計方面，控制器與視圖層充分解耦，業(yè)務(wù)邏輯與外觀展示的分離，有利于軟件團隊的人員分工；在安全性方面，通過攔截器可以有效抵御非法入侵；在項目實施方面，可以提升開發(fā)速度、縮短項目交付工期，最終降低項目的實施和維護成本。

該產(chǎn)品已成功運用到若干個不同行業(yè)的倉儲物流集成項目中，并且得到了業(yè)主方及項目干系人的一致好評，對于倉儲管理系統(tǒng)的前端設(shè)計開發(fā)，具有一定的實用和參考價值。