WMS倉庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

王 強(qiáng)，王 丹，向逸塵

（1. 上海五零盛同信息科技有限公司, 上海 200063；2. 計(jì)算中心 上海理工大學(xué)，上海 200093）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的全球化[1]以及中國經(jīng)濟(jì)改革的逐漸深化，企業(yè)面臨著越來越激烈的競爭。改善企業(yè)內(nèi)部以及整個(gè)供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的管理、調(diào)度及資源配置，迅速適應(yīng)客戶的新需求和市場新機(jī)遇，是企業(yè)贏得競爭勝利的決定性因素。企業(yè)為了贏得市場競爭優(yōu)勢，就必須加強(qiáng)物流、信息流、資金流[2,3]的動(dòng)態(tài)管理，使企業(yè)管理更加規(guī)范化。

企業(yè)倉庫管理系統(tǒng)（WMS）[4-6]已經(jīng)成為企業(yè)信息系統(tǒng)不可缺少的一部分。倉庫管理系統(tǒng)是通過入庫業(yè)務(wù)、出庫業(yè)務(wù)、倉庫調(diào)撥、庫存調(diào)撥和虛倉管理等功能，綜合批次管理、物料對(duì)應(yīng)、庫存盤點(diǎn)、質(zhì)檢管理、虛倉管理和即時(shí)庫存管理等功能綜合運(yùn)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，實(shí)現(xiàn)完善的企業(yè)倉儲(chǔ)信息管理。通過該系統(tǒng)利用信息化手段，有效管理收、發(fā)、存、揀、配、退等業(yè)務(wù)作業(yè)，建立專業(yè)的精細(xì)化倉儲(chǔ)管理平臺(tái)，通過信息技術(shù)把企業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為企業(yè)信息，有利于企業(yè)作出更好的決策。

1 相關(guān)工作

WMS倉庫管理系統(tǒng)不是企業(yè)唯一的信息化系統(tǒng)，很多企業(yè)在運(yùn)行過程中逐步上線諸如 ERP、WCS、財(cái)務(wù)軟件、電子商務(wù)[7]等系列信息化系統(tǒng)。

其中，ERP主要負(fù)責(zé)計(jì)劃制及決策，計(jì)劃數(shù)據(jù)在ERP中，WMS主要負(fù)責(zé)執(zhí)行工作，所以ERP和WMS要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、訂單任務(wù)和庫存信息的傳遞才能達(dá)到完滿的效果。

WCS是倉庫控制系統(tǒng)[8]，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉儲(chǔ)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，這個(gè)過程完全是按照程序預(yù)先設(shè)定的流程執(zhí)行的。WMS要和WCS在上架任務(wù)、揀貨任務(wù)、補(bǔ)貨任務(wù)和設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的實(shí)時(shí)交互，以指導(dǎo)設(shè)備設(shè)施的作業(yè)操作。

企業(yè)的進(jìn)銷存數(shù)據(jù)又與財(cái)務(wù)系統(tǒng)等等密切相關(guān)，因此 WMS系統(tǒng)必須與現(xiàn)有系統(tǒng)充分進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使企業(yè)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的配合更加緊密，進(jìn)而為相關(guān)管理者提供決策依據(jù)。

另一方面企業(yè)的倉庫分布在各個(gè)地方，配送范圍也是全球各地涉及到各地倉庫的數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)同步的問題，使用人員從各地各級(jí)管理人員到配貨人員、送貨人員，必須充分這些人的使用需求才能使才能發(fā)揮最大的作用。

2 總體設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)提供全面的分析體系，與現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)、托盤立庫、流水輸送線體WCS、DPS電子標(biāo)簽及其它自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行集成，通過本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息共享和功能聯(lián)動(dòng)。

ERP計(jì)劃層主要面對(duì)管理人員，負(fù)責(zé)供應(yīng)鏈分析、端到端、跨部門及業(yè)務(wù)板塊流程設(shè)置，訂單整合等，對(duì)應(yīng)決策為庫存策略、采購計(jì)劃、銷售計(jì)劃等。

執(zhí)行層主要面對(duì)實(shí)操作業(yè)人員，負(fù)責(zé)訂單、收貨、發(fā)貨、盤點(diǎn)、補(bǔ)貨、移位等業(yè)務(wù)的管理，解決實(shí)際的庫內(nèi)上架、揀選策略、波次策略及物流成本分析等問題，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)范管理。

整個(gè) WMS系統(tǒng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。面向服務(wù)（SOA）架構(gòu)是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元服務(wù)(service)，通過服務(wù)間定義良好的接口和契約(contract)聯(lián)系起來。接口采用中立的方式定義，獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言，使得構(gòu)建在這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信。這種具有中立的接口定義的特征稱為服務(wù)之間的松耦合。使用面向服務(wù)架構(gòu)，最大的優(yōu)勢就是可以應(yīng)對(duì)多變的需求，這對(duì)于倉庫管理領(lǐng)域無疑是非常有必要的?？梢赃@么說，每家公司的倉庫的主體功能都基本一樣，但是細(xì)節(jié)領(lǐng)域千差萬別，很難做到統(tǒng)一，此時(shí)利用面向服務(wù)架構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會(huì)顯得游刃有余。

2.2 技術(shù)路線

本系統(tǒng)的邏輯層次有三層：依次為用戶表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。其中業(yè)務(wù)邏輯層可以進(jìn)行細(xì)分，包括了業(yè)務(wù)處理層和業(yè)務(wù)模型層。

圖1 功能架構(gòu)圖Fig.1 Structure of function

圖2 系統(tǒng)邏輯Fig.2 The logic of system

三層邏輯劃分有利于系統(tǒng)的開發(fā)，交付后的維護(hù)和后期擴(kuò)展也很方便，而且部署也很輕松。實(shí)現(xiàn)了“高內(nèi)聚，低耦合”的架構(gòu)設(shè)計(jì)思想，把大功能分成了多個(gè)小模塊來解決，有利于控制、擴(kuò)展和延伸，可以在不影響其他層次的情況下，替換某一層的內(nèi)容。

用戶表現(xiàn)層，支持 PC端窗體程序、瀏覽器程序、移動(dòng)端程序等，這些程序只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，不進(jìn)行具體業(yè)務(wù)邏輯的處理，業(yè)務(wù)邏輯由業(yè)務(wù)邏輯層來負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。

所有客戶端發(fā)來的請(qǐng)求都交由業(yè)務(wù)處理層接收，雙方溝通的接口是一些定義好的 Service Contract和Data Contract。這里的Contract指的就是面向服務(wù)中的契約，用于表示服務(wù)的技術(shù)接口。它由一個(gè)或多個(gè)發(fā)布的文檔組成，這些文檔描述了服務(wù)的元信息，本質(zhì)上是未服務(wù)提供的功能建立了一個(gè)API。

當(dāng)把服務(wù)實(shí)現(xiàn)為Web服務(wù)時(shí)，最常用的描述文檔是WSDL。Web服務(wù)一般都會(huì)有一個(gè)WSDL，這個(gè)定義可連接到多個(gè) XML模式定義和 WS-Policy定義。當(dāng)把服務(wù)實(shí)現(xiàn)為組件時(shí)，技術(shù)服務(wù)契約則由一個(gè)特定的API組成。

業(yè)務(wù)處理層主要提供了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)模型、庫存模型、KPI服務(wù)等系統(tǒng)服務(wù)。

WMS的一些具體業(yè)務(wù)功能在業(yè)務(wù)模型層中被定義成若干模型，如收獲流程模型、上架流程模型和揀貨流程模型等等。對(duì)這些流程建立不同的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)方式，存放于標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程定義模塊中，任務(wù)調(diào)度引擎會(huì)調(diào)用定義模塊和規(guī)則引擎共同執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。此外，本層中還定義了一些如權(quán)限管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等底層支撐平臺(tái)。

通用業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)定義了一些系統(tǒng)各模塊可能都會(huì)用到的服務(wù)，比如條碼服務(wù)、ID生成器服務(wù)、中間件服務(wù)等等。

最后，資源層提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、各類文件存儲(chǔ)、第三方接口等。

3 核心業(yè)務(wù)解決方案

3.1 多維度可視化實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)全程可控

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從接受訂單開始到訂單完成的一系列執(zhí)行過程的狀態(tài)跟蹤，運(yùn)營管理部門或部門管理人員可直接在 WMS系統(tǒng)界面或移動(dòng)設(shè)備上監(jiān)控到所有已生效的訂單、供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)各倉庫的位置、庫滿度以及之間的關(guān)系；顯示各個(gè)庫區(qū)貨物存放情況、滿度及倉庫構(gòu)造，同時(shí)針對(duì)倉庫四維模型道排列層可逐級(jí)查看，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)供應(yīng)鏈管理的需求，為庫存優(yōu)化提供依據(jù)。

3.2 精益化倉儲(chǔ)管理

如圖 3所示，系統(tǒng)提供基于 TELNET 技術(shù)的RF解決方案。在產(chǎn)品的收貨、上架、盤點(diǎn)、揀貨、發(fā)貨以及查詢作業(yè)方面，都能夠大大提升物流作業(yè)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)無紙化作業(yè)，減少運(yùn)作數(shù)據(jù)錄入差錯(cuò)，提高物流管理效率，提高庫存數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。

3.3 貨物信息可追溯

通過 WMS批次策略可以將產(chǎn)品的貨主、供應(yīng)商、生產(chǎn)日期、有效期、批次號(hào)等批次屬性以及相應(yīng)的其他擴(kuò)展屬性加入到對(duì)應(yīng)的批次策略中，實(shí)現(xiàn)批次策略的靈活配置。

3.4 庫內(nèi)作業(yè)動(dòng)線優(yōu)化方案

如圖4所示，系統(tǒng)對(duì)倉庫內(nèi)所有貨位進(jìn)行全面的精細(xì)化管理，所有貨位不僅擁有唯一的貨位編碼，同時(shí)系統(tǒng)中每個(gè)貨位擁有對(duì)應(yīng)的動(dòng)線號(hào)。動(dòng)線號(hào)根據(jù)貨位所在的通道及距離遠(yuǎn)近依次生成。系統(tǒng)在生成庫內(nèi)作業(yè)任務(wù)運(yùn)算時(shí)，自動(dòng)加入動(dòng)線號(hào)進(jìn)行計(jì)算，最大限度的降低完成作業(yè)所需的行走路徑，同時(shí)兼顧每個(gè)作業(yè)單所對(duì)應(yīng)的貨品數(shù)量、貨品體積和貨品重量等約束條件。

3.5 波次分揀集貨

如圖5所示，系統(tǒng)基礎(chǔ)資料客戶信息維護(hù)線路信息，WMS根據(jù)客戶訂單將同線路客戶訂單進(jìn)行波次生成。系統(tǒng)根據(jù)配送線路信息，將線路波次內(nèi)客戶訂單按照先配后裝順序進(jìn)行漏斗式下發(fā)揀選任務(wù)，降低分揀集貨區(qū)分揀工作量及爆倉情況。

3.6 動(dòng)態(tài)計(jì)算安全庫存（補(bǔ)貨）

補(bǔ)貨安全庫存值規(guī)則根據(jù)藥品不同季節(jié)銷售情況系統(tǒng)進(jìn)行每階段計(jì)算（例：一月、一周、每日）。主動(dòng)補(bǔ)貨安全庫存值計(jì)算：

補(bǔ)貨值計(jì)算：下限值：前30天總銷量/10(變量)

補(bǔ)貨上限值：下限值*2(變量，向上取整)

被動(dòng)補(bǔ)貨安全庫存值計(jì)算：

補(bǔ)貨數(shù)量：缺貨數(shù)量+下限值（結(jié)果值向上取整件）

實(shí)際補(bǔ)貨數(shù)量可根據(jù)補(bǔ)貨計(jì)劃進(jìn)行人工手工調(diào)整修改；

補(bǔ)貨形式除傳統(tǒng)的主動(dòng)補(bǔ)貨（閑時(shí)補(bǔ)貨）、被動(dòng)補(bǔ)貨（波次內(nèi)補(bǔ)貨）外WMS支持上架補(bǔ)貨。WMS系統(tǒng)收獲與驗(yàn)收完成后自動(dòng)創(chuàng)建上架單，每個(gè)上架任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行補(bǔ)貨規(guī)則策略。如圖6所示。

圖3 基于Telnet協(xié)議的RF解決方案Fig.3 Resolution of RF based telnet

圖4 優(yōu)化方案Fig.4 The priorti

圖5 線路圖Fig.5 The branching program zation scheme

WMS支持多種盤點(diǎn)方式和盤點(diǎn)流程，以及通過RF設(shè)備進(jìn)行盤點(diǎn)作業(yè)。

● 自動(dòng)生成循環(huán)盤點(diǎn)計(jì)劃

● 盤點(diǎn)任務(wù)分派

● 異步盤點(diǎn)差異（盤盈和盤虧）調(diào)整

● 盤點(diǎn)差異日志歷史查詢

● 支持明盤和盲盤

4 系統(tǒng)安全保護(hù)與措施

信息系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)來說，是非常重要的神經(jīng)系統(tǒng)。因此，為保證信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行必須進(jìn)行相關(guān)的安全保護(hù)措施。

（1）數(shù)據(jù)級(jí)，引入基于ACL（Access Control List）的高級(jí)安全管理模式。通過ACL控制，可以將系統(tǒng)中的敏感商務(wù)對(duì)象各種資源進(jìn)行安全控制。

（2）登陸級(jí)，可以采用 U 盾等類似的強(qiáng)加密措施進(jìn)行身份認(rèn)證。

（3）存取功能級(jí)，通過用戶名、密碼、權(quán)限來控制，密碼采用MD5加密，在對(duì)10位以上的字母和數(shù)字的密碼組合進(jìn)行加密后，就幾乎不可能被破解。系統(tǒng)中設(shè)置了嚴(yán)格有效的權(quán)限控制系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)用戶的增刪改查都做了詳細(xì)的權(quán)限約束，根據(jù)不同的模塊也設(shè)置不同的權(quán)限，在多個(gè)層次上體現(xiàn)了對(duì)權(quán)限的控制。

（4）傳輸級(jí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸上使用SSL安全協(xié)議，它除了可以用在 WEB服務(wù)器與瀏覽器之間信息交換之外，還可以支持其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，由于SSL協(xié)議對(duì)于CPU的需求很高，所以它對(duì)系統(tǒng)很有可能造成性能上的影響，為了同時(shí)解決性能和安全問題，本系統(tǒng)直接在服務(wù)器上安裝SSL卸載器。同時(shí)組建硬件防火墻，以阻斷主動(dòng)或者被動(dòng)的攻擊對(duì)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用模塊的損害。

5 部署方案

如圖 7所示，系統(tǒng)基于 J2EE技術(shù)構(gòu)架，采用B/S架構(gòu)。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)部署方案是在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)（部分企業(yè)采用租用IDC托管的方式）集中部署一套軟件產(chǎn)品；通過 Intranet，Internet 鏈接企業(yè)遍布在全國各地的分支機(jī)構(gòu)。

圖6 盤點(diǎn)方案Fig.6 The inventory plan

除了中央部署外，其他所有分支機(jī)構(gòu)都不需要安裝任何服務(wù)器來支持系統(tǒng)運(yùn)作。用戶也無需在客戶端安裝任何軟件產(chǎn)品，或者軟件插件來使用系統(tǒng)。總部員工、外地物流中心、辦事處的同事可以通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)訪問系統(tǒng)，或者通過Internet使用VPN企業(yè)內(nèi)網(wǎng)后使用系統(tǒng)。也可以在企業(yè)安全管理策略允許的情況下，通過Internet經(jīng)過恰當(dāng)?shù)陌踩Ｃ軝C(jī)制（例如U盾等技術(shù)），接入系統(tǒng)。

6 結(jié)語

企業(yè)倉庫管理系統(tǒng)（WMS：Warehouse Management System）是一種利用信息化手段能夠有效控制跟蹤倉庫業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程的管理系統(tǒng)應(yīng)用，通過對(duì)收、發(fā)、存、揀、配、退等業(yè)務(wù)作業(yè)的有效管理來實(shí)現(xiàn)企業(yè)倉儲(chǔ)信息管理。本文提出了SOA（Server Oriented Architecture），SOA是一種適合WMS系統(tǒng)的軟件架構(gòu)——面向服務(wù)架構(gòu)，在給出契約等關(guān)鍵概念的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語言（WSDL：Web Service Description Language）在該架構(gòu)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)解釋，針對(duì)用戶較關(guān)注的核心業(yè)務(wù)提出了高效準(zhǔn)確的解決方案，對(duì)WMS系統(tǒng)中的部分重點(diǎn)功能給出詳細(xì)分析和介紹。

圖7 部署方案Fig.7 The deployment scheme

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