基于物聯網技術的智能倉儲管理模型研究

文 / 肖光偉 陳 浩 邵世洲 方澤洪 陳兆麟 周彬偉 李樂 黃 婧 曹云祥

隨著信息技術不斷發展，互聯網技術在處理物流信息傳輸、信息共享以及信息處理成本等問題方面有了突破性進展，而且越來越多的企業對智能倉儲管理系統逐漸認可并著手規劃建設。

智能倉儲管理系統將數據庫技術、通信技術、網絡技術、數據采集技術以及自動化識別技術，與倉儲功能等進行有機結合，進而實現準確、高效和實時的物品信息存儲和管理效果，從而更好地滿足工業互聯網平臺的深度融合要求，構建基于海量物流業務數據采集、匯聚、建模、分析和服務，促進倉儲管理平臺化，提升信息化融合水平，也能夠保障物流企業的良性發展。

為了順應形勢發展要求，湖北中煙工業有限責任公司（簡稱“湖北中煙”）審時度勢，適時將“兩化融合”列入“1355”企業方針目標，并把物流信息化作為“兩化融合”的重點提升目標之一。同時，鑒于目前原料庫管理手段落后、信息化建設缺失的現狀，開始建立智能倉儲管理系統，解決原料庫信息化短板問題。

一、智能倉儲管理的背景

1. 湖北中煙煙葉醇化庫管理的現狀

目前湖北中煙的原料倉庫總容量536.5萬擔，由于缺乏信息化系統支撐，整體智能化水平較低，絕大部分倉庫管理仍以人工處理為主，大量重復作業和成本重復投入，運營高成本低效率；庫存、養護信息滯后，無法實現智能分析、管理、跟蹤，難以進行批次管理和產品溯源，無法滿足公司整體發展規劃要求，迫切需要建設倉儲管理系統解決當前存在的實際問題，提升信息化融合水平。

2. 倉儲管理的需求分析

遵循“統一平臺、統一數據、統一網絡、統一規范”的信息化建設思路，構建統一的智能倉儲管理系統。通過智能倉儲管理系統建設，完全取代原來一直用人工管理的工作方式，避免由于管理人員的工作疏忽和管理質量問題所造成的各種錯誤，及時、準確、高效地完成倉庫管理和集中調度管控。具體如下：

（1）滿足倉儲自動化作業：通過引入新技術與庫內設備相結合，提高作業效率、降低作業差錯率，全面掌握人員動態信息，細化設施管理，進一步提升企業倉儲內部作業流程自動化、協同化和高效化。

（2）推進智能養護建設，融合先進的RFID等信息采集技術，集成集中檢測的自動化集中檢測線系統、醇化庫內環境溫濕度和主要作業節點的數據采集管理功能，最終實現對整個原料醇化庫的全過程監控和記錄。

（3）實現精益化管理：應用條碼和自動識別技術的現代化倉庫，對倉庫流程和空間進行管理，實現批次管理，快速出入庫和動態盤點，并快速幫助各煙廠的物流管理人員對庫存物料的入庫、出庫、移動等操作進行全面地控制管理，有效利用倉庫存儲空間，提高倉庫的倉儲能力，在物料的使用上實現先進先出，最終提高企業倉庫存儲空間的利用率及企業物料管理的質量和效率，降低企業庫存成本。

（4）實現信息決策分析：在各倉庫管理業務中發生的各項記錄、數據、標準和制度，做到深度挖掘、科學分析、快速反饋，形成對整個物料出入庫和在庫流程的移動、可控管理，為倉儲管理系統實現出入庫、盤點數據深度挖掘提供數據支撐。

3. 倉儲精細化管理

倉儲管理智能化：利用物聯網、自動化、信息化技術,建設智能數字化倉儲管理，實現對倉庫的科學布局、對流程的科學調度，實現對原料倉庫的出庫、入庫、在庫等各作業流程的精細管理，提高倉儲管理管理水平，提高倉儲管理的工作效率，降低倉儲成本，減少差錯率，優化煙葉的作業流程，縮短煙葉的搬運時間，從而降低企業生產成本，體現倉儲管理的經濟效益。

環境管理精確化：利用傳感器等物聯網技術，通過對溫濕度環境、包芯溫度水份以及蟲情信息的錄入和監測，實現對環境數據的全面感知，并通過與庫內環境調節系統的聯動，形成智能化環境監測與控制系統。

養護管理精準化：通過對環境數據的智能分析、養護作業的智能調度、庫內垛位精確管理以及全生命周期的抽檢管理，實現對原料的精準養護，使煙葉狀態及質量可控，提高煙葉倉庫的養護水平。

數據服務精到化：通過對倉儲管理中各項數據的的匯總與處理，為決策提供依據；通過對環境、倉庫作業以及養護數據的處理和分析，提高煙葉倉庫的養護水平；利用全流程數據痕跡化，為煙葉管理的“正向追蹤、反向追溯”提供數據支撐；通過與供應鏈上下游環節的數據共享，為生產配方等進行數據支撐。

圖1 智能倉儲業務管理

二、智能倉儲管理系統的規劃

1. 智能倉儲基礎數據管理

倉庫管理業務中發生的各項記錄、數據、標準和制度，包括以下內容：貨位數據、條碼數據、物料數據、設備編號、養護員管理、倉庫數據、分組管理、系統標識等，結合煙葉批次管理信息，可創建并管理煙葉電子檔案，為實現養護環境數據深度挖掘提供數據支撐。按照“清潔倉儲、智能物流”的管理要求，醇化庫的貨位按照標準化管理原則進行設計，貨位編碼和原料追溯系統相結合，保持一致性。

2. 智能倉儲業務管理(如圖1)

根據湖北中煙工業有限責任公司“十三五”信息化建設的整體框架設計，倉儲管理系統將向上延伸至湖北中煙物流綜合管控平臺，并與運輸、倉儲管理模塊對接，從作業調度層面實現時間窗口管理與到倉庫預約功能，從作業執行層面支撐倉庫現場的各項作業管理，科學地規劃倉儲資源的運用，為實現中煙級別物流管理和倉庫整體統籌、資源分配打下堅實基礎。

同時，倉儲管理系統還將與智能園區系統、集中檢測線系統、醇化庫內監測系統等集成，完成對庫內資源的整合、集成和提升，對收貨、入庫、存儲、養護、出庫等全流程實現信息化集中管控，打造原料倉儲物流的業務閉環，初步實現庫內作業過程信息化、倉庫管理數字化、統計分析多樣化，為各級管理者提供全面、及時、準確的數據信息和嚴格、規范、高效的管控手段，滿足標準化、規范化、科學化、一體化的原料醇化庫管理需要。

三、系統總體架構設計

1. 硬件支撐

在倉庫區域內使用企業局域網，配備一定數量的計算機和服務器，為了方便手持RF的操作，車載終端及RFID通道門的自動識別，需要在倉庫中使用無線AP，滿足數據傳輸和用戶的使用需求。此外，還需增加打印機等相應的輔助設備，實現報表、條碼、倉位等的打印等功能。

2. 軟件支撐

采用基于J2EE或.NET多層架構的B/S結構和組件開發技術，進行系統架構設計和開發，通過安裝WEB瀏覽器進行企業內的Internct終DITCP/IPtV端訪問。用戶只需要通過Web瀏覽器，就可處理系統中各個功能模塊操作。B/S模式的有點是可以降低系統維護與升級的工作量和成本，還簡化客戶端，方便操作。

按照統一的數據標準進行開發，包括元數據標準、主數據標準、信息分類編碼標準等，以確保信息系統數據的規范性、一致性，滿足湖北中煙對數據充分共享和應用的要求。智能倉儲系統用Oracle 12C數據庫作為本系統的數據層，Oracle 12C數據庫可以提高數據件的訪問效率和有助于不同類型的數據查詢，可以有效解決系統數據庫質檢的檢測和解決沖突。系統在開發設計中，通過RedHat Linux7.5連接數據庫，執行SQL語句完成數據查面、添刪、修改。另外，.NET作為目前被廣泛使用的面向對象編程語言之一，具有跨平臺、分布式、解釋性、可移植性等特點，使系統的實現更加安全、可靠。

3. 系統體系結構設計

系統從總體結構上可劃分為決策層/功能應用層、執行接口層、數據支撐層3個層面。系統通過決策層/功能應用層與用戶進行交互，通過執行接口層訪問后臺數據庫，實現對底層數據的連接、查詢、調用和暫存，通過數據支撐層由管理員對數據進行維護，以保障功能模塊運行時的數據共享和調用。

四、系統模塊

建設主要是搭建原料庫智能倉儲系統，通過使用RFID、信息集成等技術，以原料的流通與信息溝通為基礎，提供貫穿原料全生命周期的完整信息化服務，實現業務各方共享的信息化平臺。建設功能包含出/入庫管理、質檢管理、養護管理、RFID應用、移動作業管理、基礎信息管理等主要功能模塊，并實現與物流系統、供應鏈系統、智能園區、溫濕度等系統進行集成與對接。

1. 基礎信息管理

基礎信息管理是對倉庫管理業務中最基礎的記錄、數據、標準和制度，主要包括貨位數據、條碼數據、物料數據、設備編號、打葉員管理、倉庫數據、分組管理、系統標識等。

2. 入/出庫管理

作業人員接收倉庫管理系統下發任務進行處理，并將處理結果反饋給倉庫管理系統。對庫區貨物進行預收貨/出庫、并形成入/出庫通知單，根據入/出庫通知單形成收貨單/出庫單并確認形成上/下架單，主要包含：入/出庫通知單、收貨單、上/下架單管理。

3. 質檢管理

質檢管理是作業人員通過移動終端對相應區域完成質檢動作。用戶可以對庫內存儲的物料進行質檢操作，系統默認列出物料狀態為“待檢”的貨位供用戶選擇（用戶可以指定對某一區域的所有貨位、某個貨位或某種物料進行質檢）。用戶對物料檢驗之后，可以對當前質檢的物料作“質檢合格”、“質檢不合格”或“待檢”狀態處理。

4. 養護管理

養護管理是倉庫管理人員對儲存的煙葉商品進行的經常性保養和維護工作，是煙葉儲存業務的一項重要內容。基于運用無線傳感設備、溫濕度探測儀等技術對煙包和存儲環境實時檢測，從養護方法采集、養護策略管理、養護策略編制、養護計劃調整、歷史養護任務、養護任務分配、歷史任務管理、養護任務預警、養護作業跟蹤和養護作業調整等維度，建立物料養護的目標、數據采集、任務分配&預警、歷史數據查詢、養護調整的閉環控制，通過以上管理措施實現對煙葉在庫的全生命周期的管理，方便我們查看歷史數據，做好后續煙草的存儲養護操作。

5. RFID應用(如圖2)

采用車載RFID、預埋RFID標簽及RFID檢測門的方案進行設計，倉儲系統與RFID設備集成，與RFID系統進行數據處理。處理環節包括：打碼、入庫掃碼、檢驗掃碼（集中檢驗區、進口煙質量檢驗）、養護掃碼和出庫掃碼等各環節。實現對出入庫作業、在庫管理等業務的全過程管理，以及出入庫4件片煙的自動一次性掃描識別，并實現片煙跺位自動識別，實現出入庫防差錯、移庫防差錯報警等功能，實現可視化倉儲監控作業。

圖2 RFID的應用

6. 移動作業管理

移動作業管理主要通過介紹倉庫管理系統下發的作業任務進行處理，并將處理結果進行反饋。主要實現溫度抽檢、濕度管理、包芯溫度檢測、水分檢測記錄、熏蒸管理、質檢處理、盤點處理及養護等各個環節中的功能，采用無線設備將數據錄入系統中，實現對物流中心各環節的作業及管理進行移動化即時管理及監控。

五、效益提升

智能倉儲系統的實施和優化是一個長期的系統工程，現從作業效益、管理效益、經濟效益等對倉儲應用效果進行簡單分析。

1.自動化程度的目的在于提升企業的信息化程度，并將企業的流程進行規范，使其能夠被信息系統所識別。通過對企業的信息化改造，能夠對訂單的執行情況、生產線的生產能力、設備的產能、物料庫存等各方面有一個整體把握，對生產各環節進行全面的管理和控制。通過采用RFID技術和無線網絡技術，對成垛原料進行標識、存儲成垛原料中的煙箱條碼信息，并利用RFID的可讀寫功能，將條碼與RFID電子標簽相結合，實現煙廠以垛為單位進行出廠掃描、原料流通企業以垛為單位進行工業生產出庫掃描。以及提升現有倉庫管理水平，提高工作效率，保證倉庫管理的準確性以及信息更新的及時性，徹底改變以往的信息記載和傳遞方式，真正實現倉庫管理的現代化。

2. 管理效益。消除了待檢區產品堆積如山的現象，做到了來貨直接收貨，收貨直接上架入庫等操作；在智能倉儲系統中可以快速查詢倉儲中物料的庫位、數量、品規、等級等信息，便于倉管人員出庫。提高了倉庫流程中各個節點的反應速度，也為倉庫流程中各個節點信息的可視化、透明化管理提供了支持。

3.經濟效益。在智能倉儲系統的支持下，企業的倉儲流程信息實現了透明化、標準化和精簡化，物料存儲信息的準確性、出人庫效率、庫存的盤點效率都得到了很大的提升，進一步降低了作業出錯概率。同時提升了物料的倉儲管理水平，有效降低了倉庫人工成本、采購成本及庫存成本，相應降低了企業經營風險，增加了經濟效益。