倉儲(chǔ)管控一體化研究與應(yīng)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(xué)院 數(shù)理學(xué)院，河南 安陽 455000；3.北京物資學(xué)院 信息學(xué)院，北京 101149）

倉儲(chǔ)管控一體化研究與應(yīng)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(xué)院 數(shù)理學(xué)院，河南 安陽 455000；3.北京物資學(xué)院 信息學(xué)院，北京 101149）

分析了倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)的基本架構(gòu)及意義，介紹了倉儲(chǔ)管控一體化的國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，提出倉儲(chǔ)管控一體化是未來智能物流的發(fā)展方向，應(yīng)在倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)中逐步引入人工智能技術(shù)。

倉儲(chǔ)管控一體化；管理信息系統(tǒng)；設(shè)備監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)控

1 引言

對(duì)于物流系統(tǒng)而言，倉儲(chǔ)是其展開工作的基礎(chǔ)，是物流系統(tǒng)的核心?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)要求物流管理與控制系統(tǒng)趨于信息化和自動(dòng)化。倉儲(chǔ)作為物流的重要作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)高水平的管控一體化。即在充分地信息共享基礎(chǔ)上，將原本獨(dú)立運(yùn)行的倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)、倉儲(chǔ)運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)和倉儲(chǔ)設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)整合為一體進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)活動(dòng)的管理控制一體化，保障倉儲(chǔ)作業(yè)的協(xié)調(diào)、安全、高效進(jìn)行，進(jìn)而提升物流系統(tǒng)的整體運(yùn)作效率和安全性。

2 倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)

倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)是將訂單處理等倉儲(chǔ)作業(yè)管理信息系統(tǒng)與倉儲(chǔ)的設(shè)備監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成為一個(gè)整體。從功能角度看，通常包括三大子系統(tǒng)，即倉儲(chǔ)作業(yè)管理信息系統(tǒng)、倉儲(chǔ)設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)和倉儲(chǔ)運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)[1]，如圖1所示。

倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)是物流管理信息系統(tǒng)的主要作業(yè)系統(tǒng)之一，用于管理倉庫中的貨物、空間資源、人力資源、設(shè)備資源等在倉庫中的活動(dòng)，主要包括貨物的出入庫、檢驗(yàn)盤點(diǎn)、上架轉(zhuǎn)儲(chǔ)等庫內(nèi)作業(yè)。倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)包含不同的功能模塊，可按照不同類別和層次對(duì)倉庫進(jìn)行管理和監(jiān)控，全面管理倉庫內(nèi)資源，從而大大縮短庫存信息的流轉(zhuǎn)時(shí)間，為采購、銷售和生產(chǎn)各環(huán)節(jié)提供依據(jù)。同時(shí)，預(yù)警功能可根據(jù)貨物的短缺或超儲(chǔ)等異常狀況自動(dòng)地適時(shí)發(fā)出提示。系統(tǒng)還可以將不同類別的材料進(jìn)行庫存匯總，減少資金積壓。完善的倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)可全面管理和控制企業(yè)庫存，降低庫存成本，提高客戶滿意度，從而提升企業(yè)的核心競爭力。

圖1 倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)圖

倉儲(chǔ)設(shè)備監(jiān)控就是運(yùn)用先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)手段，對(duì)倉庫活動(dòng)所用到的設(shè)備實(shí)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全處理，以確保倉儲(chǔ)作業(yè)安全和作業(yè)效率。因此，明確了解各類設(shè)備的屬性及性能是對(duì)倉儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)控的重要基礎(chǔ)。倉儲(chǔ)設(shè)備是指倉儲(chǔ)活動(dòng)過程中所需的所有技術(shù)裝置與機(jī)具，即倉庫進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)或輔助生產(chǎn)作業(yè)以及保證倉庫及作業(yè)安全所必需的各種機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備的總稱[2]，與貨物的出入庫及儲(chǔ)存密切相關(guān)。常用的倉儲(chǔ)設(shè)備有堆垛機(jī)、起重機(jī)、叉車、輸送機(jī)、托盤等裝卸搬運(yùn)設(shè)備，貨架等保管設(shè)備，地磅、電子秤、電子計(jì)數(shù)器等計(jì)量設(shè)備，溫度儀、空調(diào)等養(yǎng)護(hù)照明設(shè)備以及報(bào)警器、水槍、消防栓等消防安全設(shè)備。

倉儲(chǔ)作為貨物存放的設(shè)施設(shè)備，其安全性不僅與貨物的安全、相關(guān)工作人員的安全與健康息息相關(guān)，同時(shí)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營效率影響很大。倉儲(chǔ)的主要內(nèi)容是安全存儲(chǔ)不同種類的貨物，其環(huán)境的好壞直接影響所存貨物的質(zhì)量和使用壽命，所以防潮、防腐、防霉、防爆等工作在倉儲(chǔ)安全日常管理中顯得尤為重要。針對(duì)儲(chǔ)存貨物的不同特性積極創(chuàng)造適宜的存儲(chǔ)環(huán)境來保證貨物的質(zhì)量，能夠起到減少損耗、節(jié)約成本的作用。隨著果蔬、藥品及危險(xiǎn)品等對(duì)倉儲(chǔ)環(huán)境溫濕度有較高要求的特種物流的發(fā)展，倉儲(chǔ)儲(chǔ)存環(huán)境安全管理工作也提出了更加嚴(yán)格的要求。因此，需要不斷研究和推廣應(yīng)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(chǔ)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度，倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)可分為物理層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖2所示。

圖6 倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)構(gòu)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(gè)系統(tǒng)直接與物理世界交互的部分，既能感知環(huán)境又能改變環(huán)境，主要由物理空間上分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，特別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（WSN）組成。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層將物理層的大量WSN節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，是實(shí)現(xiàn)資源共享的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)層是由大量的中間件服務(wù)器組成的，中間件是一類軟件構(gòu)成的軟件層，位于操作系統(tǒng)和各種分布式應(yīng)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(jī)制，為處于應(yīng)用層的外部軟件提供“透明”的運(yùn)行與開發(fā)環(huán)境，從而使用戶無需關(guān)心系統(tǒng)底層環(huán)境，可以更靈活高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。不同公司采用的不同編碼方式、不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和不同網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的信息通信可通過中間件的轉(zhuǎn)換，化異質(zhì)信息為同質(zhì)信息，實(shí)現(xiàn)無障礙的信息交流與共享。

（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層是面向用戶的管控一體化平臺(tái)，可對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)時(shí)管理與控制，輔助管理者做出科學(xué)決策。應(yīng)用層用戶可以通過管控一體化平臺(tái)直接進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，了解詳細(xì)的作業(yè)信息、設(shè)備控制信息和環(huán)境信息，根據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行資源的查詢和配置，完成設(shè)備的調(diào)度和控制、環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等具體任務(wù)。

用戶通過簡單的操作就可以和系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)作業(yè)管理、設(shè)備自動(dòng)控制和安全監(jiān)控的一體化管理。系統(tǒng)把環(huán)境信息、作業(yè)信息和設(shè)備信息進(jìn)行深度融合并呈現(xiàn)給用戶，用戶通過簡單操作就能根據(jù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)信息調(diào)節(jié)、控制倉儲(chǔ)設(shè)備，改變倉庫溫度、濕度、光照度，設(shè)備運(yùn)行速度等。

3 倉儲(chǔ)管控一體化國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)外專家學(xué)者和企業(yè)技術(shù)人員圍繞如何實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管控一體化，進(jìn)一步提升物流系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率和安全性展開了研究。

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，逐漸應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，將其運(yùn)用到倉儲(chǔ)管理中具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。舒正秋[3]從物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與倉儲(chǔ)管控相結(jié)合的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，指出基于條碼的讀寫技術(shù)、遠(yuǎn)程設(shè)備控制技術(shù)、溫濕度探測(cè)技術(shù)、視頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用，使部分倉庫已具備了物聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)底層模式；劉婷[4]研究了倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)的基本功能，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)RFID和WSN的倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)架構(gòu)，具體分析了系統(tǒng)運(yùn)作流程，設(shè)計(jì)并提供了有效的管控一體化方案；劉軍[5]總結(jié)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的四個(gè)基本原則，分別是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣化原則，信息感知與識(shí)別技術(shù)組合應(yīng)用原則，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的特定化原則及面向應(yīng)用服務(wù)的信息分層處理原則，分析并設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；張煥國[6]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和WiFi技術(shù)，設(shè)計(jì)了倉儲(chǔ)環(huán)境及控制設(shè)備管控系統(tǒng)的總體框架和系統(tǒng)WSN節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)，可有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控倉儲(chǔ)環(huán)境和倉儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，世界各國紛紛關(guān)注信息物理融合系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。信息物理融合技術(shù)綜合了通信、計(jì)算和控制技術(shù)，研究如何將信息物理融合技術(shù)應(yīng)用于倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)中。劉軍[1]分析了信息物理融合系統(tǒng)在倉儲(chǔ)監(jiān)控管理中的應(yīng)用，同時(shí)也指出了信息物理融合系統(tǒng)研究中存在的挑戰(zhàn)，現(xiàn)階段應(yīng)重點(diǎn)研究規(guī)劃符合物流信息化與自動(dòng)化特點(diǎn)的信息物理融合系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)信息物理融合系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一硬件模型，推動(dòng)信息物理融合系統(tǒng)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，Dong Woo Son博士[7-8]分析了傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)的主要功能及局限性，提出了智能倉儲(chǔ)/設(shè)備控制系統(tǒng)的新架構(gòu)，具有動(dòng)態(tài)即插即用、可擴(kuò)展性強(qiáng)及收集大量數(shù)據(jù)等多種功能，大大提升了倉儲(chǔ)作業(yè)效率。

倉儲(chǔ)管控在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理中占有十分重要的地位，倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)在不同的領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用。張晶[9]研究了在油脂加工企業(yè)油罐區(qū)應(yīng)用倉儲(chǔ)管控一體化的模式，該研究推進(jìn)了倉儲(chǔ)管控一體化模式在糧油行業(yè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了油罐區(qū)作業(yè)定量發(fā)放、精確計(jì)量的目標(biāo)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，取得良好效果；翁濱[10]以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、RFID和條碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，將發(fā)電企業(yè)內(nèi)部的倉庫物資業(yè)務(wù)過程管理與基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化管控相結(jié)合，使備品備件實(shí)物與倉儲(chǔ)管理賬相一致，有效提高了倉儲(chǔ)現(xiàn)場作業(yè)的工作效率；陳鵬[11]仔細(xì)分析了糧食倉儲(chǔ)企業(yè)轉(zhuǎn)型所面臨的嚴(yán)峻問題，并根據(jù)問題背景探討了現(xiàn)代糧食物流中心管控一體化系統(tǒng)的建設(shè)，指出管控一體化的關(guān)鍵點(diǎn)體現(xiàn)在制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）應(yīng)用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程管理智能化；Jun Liu[12]詳細(xì)闡述了影響水果倉儲(chǔ)品質(zhì)的環(huán)境因素，并針對(duì)水果倉儲(chǔ)的現(xiàn)狀提出利用一種基于WiFi的水果倉儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)裝置的硬件結(jié)構(gòu)，為水果倉儲(chǔ)的環(huán)境管理監(jiān)控提供了較為實(shí)用的解決方案；陳敬華[13]從自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用角度論述了倉儲(chǔ)物流管控一體化系統(tǒng)在石油商品倉儲(chǔ)中的應(yīng)用，通過自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)加工處理、實(shí)現(xiàn)石油商品營銷高效、安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)作，提高石油商品在倉儲(chǔ)物流的收、發(fā)、存各環(huán)節(jié)的集中實(shí)時(shí)控制、安全監(jiān)控、平穩(wěn)調(diào)度、高效管理的自動(dòng)化水平；張煥國[6]以奶制品企業(yè)為背景，從技術(shù)角度分析設(shè)計(jì)了倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)，研究了其硬件構(gòu)成及工作機(jī)制，開發(fā)了基于智能感知和自動(dòng)化信息處理的新型倉儲(chǔ)監(jiān)管控制系統(tǒng)，從根本上改變了傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)管理方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉儲(chǔ)環(huán)境和倉儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效確保了倉儲(chǔ)環(huán)境和產(chǎn)品的安全。

4 倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)研究發(fā)展

倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)集成了原本可獨(dú)立運(yùn)行的管理信息系統(tǒng)、倉儲(chǔ)設(shè)備控制系統(tǒng)和倉儲(chǔ)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，有效地降低了倉儲(chǔ)過程中的費(fèi)用，提升了整個(gè)物流系統(tǒng)的效益和安全性，是未來倉儲(chǔ)管理研究和應(yīng)用的發(fā)展方向。

倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)現(xiàn)已在各行業(yè)有一定的應(yīng)用，但應(yīng)用系統(tǒng)的完整性、可靠性和先進(jìn)性有待進(jìn)一步發(fā)展。例如，目前應(yīng)用中，大都是將倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)與倉儲(chǔ)設(shè)備控制系統(tǒng)相結(jié)合，較少考慮倉儲(chǔ)運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)；又如，系統(tǒng)的智能化水平較低，大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)、智能決策技術(shù)應(yīng)用極少。隨著物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用的深入，以及人工智能技術(shù)在控制系統(tǒng)和決策系統(tǒng)中的應(yīng)用，將訂單處理等信息管理系統(tǒng)和倉儲(chǔ)設(shè)備控制系統(tǒng)、倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來，向更高水平的倉儲(chǔ)管控一體化方向發(fā)展，需要開展大量的研究和應(yīng)用探索。在訂單處理過程中考慮倉儲(chǔ)設(shè)備作業(yè)能力、倉儲(chǔ)存儲(chǔ)能力及倉儲(chǔ)環(huán)境因素，是未來需要優(yōu)先研究的問題。Lam H Y[14]提出一種基于知識(shí)的物流作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)，利用無線射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)地采集物流數(shù)據(jù)，對(duì)作業(yè)過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分類，考慮不同產(chǎn)品的特定和訂單需求，從而制定適當(dāng)?shù)奈锪鬟\(yùn)營策略。這是一個(gè)具有應(yīng)用前景的研究和探索，需要更多的研究和示范應(yīng)用跟進(jìn)。

5 結(jié)語

本文分析了倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成，包括倉儲(chǔ)作業(yè)管理信息系統(tǒng)、倉儲(chǔ)設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)和倉儲(chǔ)運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)等，并重點(diǎn)介紹了倉儲(chǔ)管控一體化的國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。研究倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)即通過實(shí)施管控一體化系統(tǒng)，自上而下實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理過程中的全局資源和信息共享，有效實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)環(huán)境信息實(shí)時(shí)采集、倉儲(chǔ)作業(yè)及倉儲(chǔ)設(shè)備自動(dòng)控制的一體化管理。隨著時(shí)代發(fā)展，倉儲(chǔ)作業(yè)智能化控制和管理的重要地位越來越突出，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中所起到的作用越來越大，倉儲(chǔ)管控一體化系統(tǒng)將有更廣泛地應(yīng)用前景，在整個(gè)物流管理的過程中發(fā)揮巨大的作用。

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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(shù)工程研究中心項(xiàng)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(xué)院數(shù)理學(xué)院助教，主要研究方向：信息管理與信息系統(tǒng)，信息處理；劉軍（1963-），男，山西大同人，北京物資學(xué)院信息學(xué)院教授，主要研究方向：物流工程，物流信息處理技術(shù)。