鋼鐵行業物流倉儲管理通用模型

摘要：針對參差不齊的物流倉儲管理系統，設計一種倉儲出入庫管理通用模型，可規范相似倉儲場景下的系統設計。該模型由業務流模型與對賬結算流模型兩部分構成。系統通過管理貨物入庫過程、存儲過程、出庫過程（含出庫拆單）與對賬結算過程，實現“業財一體化”。基于該模型，該系統已投產并穩定運行約三年。綜上，此倉儲管理通用模型具有一定的有效性，將其與現有周邊系統相融合能夠實現高效管理。

關鍵詞：智慧物流；物流系統；倉儲管理；微服務；SpringBoot

一、前言

隨著鋼鐵行業智能化的迅速發展，中國頂尖鋼鐵企業已投產建成多個智慧工廠，實現煉鐵煉鋼全線自動化精準管理，相較傳統生產模式，年產量大幅提升[1]。為配合顯著增長的產量，消化尚且不足的運力，近年來大大小小、各式各樣的物流運輸公司如雨后春筍般出現，伴隨迅速發展而產生的是運輸與倉儲服務層層分包、管理混亂、溝通困難、成本上升等問題，且問題日趨嚴重，導致鋼材從出廠、運輸、中轉倉儲、加工配送直至送達客戶手中的整條供應鏈過于冗長、不可控，運轉效率與服務質量得不到相應提高[2]。為治理解決上述問題，加強鋼鐵物流完整生態圈的構建，需要一個集成物流供應鏈中各個環節的綜合性服務平臺，實現從倉儲、加工、配送到客戶服務的全流程高效管理，從而提高整個物流供應鏈的效率和服務水平，減少物流中各個環節之間的信息交流成本，使物流供應鏈更加透明、可控、可預測，最終提升客戶的滿意度和忠誠度[3]。

智慧物流平臺是上述綜合性服務平臺的一種實現，它打通了整條鋼鐵行業的物流供應鏈，涵蓋了從鋼廠到最終交付用戶的全流程環節，覆蓋解決了多種實際業務場景，包括智能倉庫、數字貨運、數字碼頭等場景。它將鋼廠與倉庫作業管理系統（WMS）、運輸作業管理系統（TMS）、物流節點企業ERP系統直接連接在一起，起到了承上啟下的關鍵作用。隨著越來越多的鋼廠接入、越來越多的異構互聯操作系統接入，平臺將會承載海量的數據信息流。通過將總線上的數據抽取至離線數據庫，進行大數據分析后，可以為供應鏈中的各個環節賦能，提供對未來決策的有力數據支撐，進而達到降本增效的目的。

為支撐實際業務中各種復雜場景，并實現快速覆蓋多基地、多鋼廠，平臺借鑒了“高內聚、低耦合”的代碼編程思想，采用中心模塊化方式建設，設立六大中心：會員中心、需求調度中心、倉儲中心、運輸中心、財務中心和基礎運營中心。這六大中心在平臺的運行中相互協作，形成統一高效協同的整體，各中心各司其職卻又緊密相連，共同為提升整個供應鏈的效率和服務質量貢獻力量。下文所闡述倉儲管理通用模型主要基于倉儲中心。

二、倉儲管理通用模型

本文旨在提出一種針對鋼鐵行業供應鏈的倉儲出入庫管理通用模型，倉儲管理對象以鋼材、板材、螺紋鋼等實物產成品為主，但此倉儲管理模型的核心思想不僅限于鋼鐵行業。

（一） 業務形態

倉儲中心是銜接上游多處用戶出入庫需求與下游多家執行系統（倉庫作業管理系統）的重要樞紐，上游用戶的出入庫需求來自不同鋼廠的產銷系統、多家電商銷售平臺與平臺自運營需求，下游執行系統也包含多家不同品牌的倉儲作業管理產品。立足于目前流行的“業財一體化”企業財務管理思想[4]，現將下游執行系統管理的實際出入庫貨物記錄稱為實物賬，倉儲中心接收到多家下游執行系統的數據稱為業務賬，系統根據預先設定的價格策略模型匹配符合條件的業務賬，生成相應營收或成本對賬單，在業務人員歸并確認對賬單后生成業務結算單，最終拋送企業自有標準財務系統，完成開票、收款、核銷等財務行為，保證實物賬、業務賬、財務賬的數據一致，實現“業財一體化”。

（二）模型設計

倉儲管理的核心是對貨物的入庫過程、存儲過程與出庫過程進行管理[5]。基于上述業務形態，現提出倉儲管理通用模型，主要由業務流模型與對賬結算流模型兩部分組成，如圖1所示。

1.業務流模型

首先，倉儲中心在接收到上游下發的入庫需求，如預計2025年1月1日準備入庫倉庫A，貨物為鋼板a、b后，先通過基礎中心數據補全倉庫、貨物等缺失的信息，后生成倉儲入庫計劃，并下發至對應的WMS系統。其次，倉庫作業管理系統收到入庫計劃后即可安排實際入庫作業。當車輛到達指定倉庫并完成實際卸貨后，倉庫管理人員在WMS系統中選擇入庫計劃，開具對應入庫憑證，WMS系統將自動發送至倉儲中心形成入庫返單，同時倉儲中心將該信息記錄至庫存事務表后，以倉庫和捆包維度匯總成業務庫存賬，為將來查看各個倉庫的庫存明細提供數據基礎。最后，生成的入庫返單將被反饋至入庫需求提出方系統，以便用戶跟蹤。在貨物存儲期間，業務庫存數據可以為定期盤庫業務提供業務庫存數據支撐，為盤庫人員完成清點核驗工作提供數據保障。

出庫流程與入庫流程稍有不同，上游平臺或倉儲中心（視實際業務模式而定）需先行指定提貨司機與車輛，設置成功后，短信驗證碼會被自動發送至目標司機，司機攜帶驗證碼與身份證（或手機號）至倉庫打印電子提單。待貨物出庫后，倉庫人員進行后續操作流程，如圖2所示。

2.對賬結算流模型

與C端結算不同的是，B2B業務不會在業務完成后立刻進行結算，而是根據實際業務規定，在一定時間內（每月、每季度或每年）進行企業之間的業務結算[6]。對賬結算步驟主要分為以下五步：維護營收或成本價格策略、根據維護好的價格策略匹配并勾選入庫返單或出庫返單（出入庫返單需先行確認后方可進入對賬池）、生成對賬單、修改發票抬頭和拋送相關財務系統。對賬開始前，由業務人員先行維護對應的營收或成本價格策略，價格策略主要包括結算對象信息、結算品種、費用類型、計量單位、稅率、區間類型等關鍵元素。然后根據上述內容匹配符合條件且已人工確認無誤的出入庫返單，選中其中部分或全部返單生成對賬單，最終在編輯并確認開票抬頭后拋送至相關財務系統進行后續結算開票核銷工作。

（三）數據庫設計

1.業務流數據庫設計

業務流模型將入庫計劃、入庫返單、出庫計劃、出庫返單抽象為四個不同的實體且每個實體均采用主子結構。例如，一條入庫計劃主項信息對應多條入庫計劃明細信息，入庫計劃主項存儲包括來源唯一標識號、倉庫信息、貨主信息、總重量等信息，入庫計劃明細存儲包括貨物的品種、規格、牌號、產地、重量等貨物維度的屬性。入庫返單、出庫計劃、出庫返單同理，計劃與返單為一對多關系。例如，一條入庫計劃明細對應多條入庫返單明細（可一對一，視實際業務情況而定）。出庫計劃與出庫返單關系同理。當接收返單信息成功后，系統會根據入庫返單上的入庫計劃號與貨物唯一標識號匹配查找到對應的入庫計劃明細，更新入庫計劃上的實際入庫量與計劃狀態。出入庫返單明細與庫存事務表數據為一對一關系，庫存事務表管理思想借鑒了財務的紅沖概念：當入庫1噸A貨物時，則庫存事務表新增一條入庫重量為1噸，出庫重量為空的 A貨物；當取消該條入庫操作時，庫存事務表則新增一條入庫重量為-1噸，出庫重量為空的A貨物；出庫邏輯同理。庫存現有量表則是根據貨主代碼、倉庫代碼與貨物唯一編號維度，匯總庫存事務表（出庫重量總和-入庫重量總和）得到當前貨物庫存數據。

2.對賬結算流數據庫設計

對賬結算流模型將營收價格策略、成本價格策略、營收對賬單、成本對賬單抽象為四個不同的實體，且每個實體均采用主子結構。例如，一條營收價格策略主項信息對應多條營收價格策略明細信息，營收價格策略主項存儲包括業務類型、結算對象代碼、結算對象名稱、合同、有效期起止等信息。營收價格策略明細存儲包括對賬的數據源（入庫明細或出庫明細等）、計量單位、結算重量方式（凈重或毛重）、稅率等信息。成本價格策略、營收對賬單、成本對賬單同理。價格策略除明細表外，為滿足數據庫三范式，保證每一列都是不可分割的基本數據項且規避循環依賴[7]，特設四張拓展配置表：價格策略費用配置表、價格策略倉庫關系表、價格策略品種關系表、價格策略價格區間表，分別存儲了與價格策略相關的費用配置信息、倉庫信息、結算品種信息與結算價格區間信息。價格策略唯一性校驗屬性如下：業務類型、貨主、倉庫、首入庫貨主、結算類型、結算對象類型、費用名稱、物流品種、免倉期天數、庫別、入庫方式。以上字段的組合唯一確認一條價格策略。

對賬單除明細表外，還設有業務單據表，存儲貨物具體品種、規格、產地、材質等信息。對賬單明細是以費用維度匯總的業務單據層。

（四）出庫拆單詳述

出庫拆單指將實際出庫返單根據出庫計劃進行對照分拆，以滿足結算要求。以下提供一套關于出庫拆單的詳細處理模型。在實際業務中，貨物通常會被分為兩類：可獨立計數的產成品（以下稱“實捆包”），如鋼卷、鋼板等；無法獨立計數的貨物（以下稱“虛捆包”），如螺紋鋼、煤等。若貨物為實捆包，可直接根據出庫計劃ID與貨物捆包號查找對應的出庫計劃明細，反寫貨物量等信息。但若貨物是虛捆包，則需要根據業務規則，如品種、規格、產地、材質匹配出庫計劃明細，此時可能會匹配到多條出庫計劃明細（以計劃明細上的返單重量降序排列）。為滿足拆單需求，需新增出庫單拆分明細表，一條出庫單明細對應多條拆單明細。

以單條出庫單明細可超發場景為例，處理方式可分以下四種情況：

第一，匹配到多條出庫計劃明細總量（含超發量）小于出庫返單明細總量，則接收返單失敗，事務回滾；

第二，匹配到第一條出庫計劃明細大于出庫返單明細量，則直接將返單明細計入該條計劃明細內；

第三，匹配到第一條出庫計劃明細小于出庫返單明細量，則以不含超發的量拆分出庫返單，依次循環計入計劃明細內；

第四，若完成第三點操作時仍有返單重量剩余，則重新回到第一條出庫計劃明細，以超發量重復進行第三步的計算規則，直至所有返單量均循環拆分完畢。

三、并發問題處理

并發指的是系統同時并行處理大量請求[8]，而如何保證系統在高并發下依然能夠正常運作，一直是系統建設的難點。系統上線初期曾頻繁發生，因同一時間點接收并處理同一計劃下的不同返單所導致的計劃臟讀、匯總數量錯誤等問題。為根除該問題，對比多種鎖的使用效果，最終選擇使用Redis鎖的方式解決。Redis是一款輕量級且基于內存的非結構化數據庫，支持持久化，具有高性能、低開銷等優點，廣泛應用于高并發處理、消息隊列、鍵值對（Key-Value）等場景[9]。在此將Redis應用于鍵值對場景，系統基于一條出庫計劃對應多條出庫返單的特性，選擇將出庫計劃號設置為唯一鍵。當接口被調用時，請求Redis嘗試獲取鎖，獲取鎖的超時時間（acquireTimeout）設置為30秒，鎖的超時時間（expireTimeout）設置為60秒，當檢查到線程仍在處理時，鎖將在1/2超時時間時（即30秒時）刷新超時時間至60秒。獲取鎖后開啟事務，一條出庫返單的處理過程被認為是一個原子性操作，當所有處理結束后提交事務，最終釋放鎖。此處需特別注意的是事務的提交必須在鎖釋放之前，若直接使用Transaction標簽時，需注意事務的傳播機制，確保外層無事務或使用子事務傳播策略是“新”（NEW）。倉儲中心所采用的是手動管理事務機制。

四、結語

本文所提出的倉儲出入庫管理通用模型，由業務流模型與對賬結算流模型兩部分構成，目的是規范相似倉儲場景下的系統設計。倉儲場景雖基于鋼鐵行業產成品倉儲設計，但其設計思想可適用于其他行業的倉儲服務。倉儲出入庫管理通用模型通過對貨物入庫過程、存儲過程、出庫過程與對賬結算過程的管理，實現“業財一體化”思想。倉儲中心自2021年6月上線以來已穩定運行約3年時間，上述模型在不斷完善的過程中展現了出色的適應性。隨著未來對系統的不斷迭代，其倉儲管理思想將更加深化融入系統，因此系統針對不同應用場景具有一定通用性。

參考文獻

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作者單位：上海寶信軟件股份有限公司

責任編輯：王穎振、鄭凱津