基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

鄧立志

遼寧達能電氣股份有限公司 遼寧沈陽 110179

通過提升生產(chǎn)效率應(yīng)對客戶不斷變化的需求，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)、包裝和分銷。自工業(yè)4.0提出后物理互聯(lián)網(wǎng)重塑了物理物體如何在世界范圍內(nèi)運輸、處理、存儲、供應(yīng)實現(xiàn)和使用的未來物流，從而提高物流效率和可持續(xù)性。

制造商使用的現(xiàn)代倉庫管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，WMS）需要支持生產(chǎn)訂單的變化并提高倉庫運營的效率。通常WMS始終與自動ID數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)相關(guān)聯(lián)，以便改進庫存控制并最小化手動操作。該研究的目的是設(shè)計和評估基于物聯(lián)網(wǎng)的倉庫庫存管理系統(tǒng)解決制造商面臨的低產(chǎn)量、高產(chǎn)品混合情況的有效性，從而在倉庫管理過程中實現(xiàn)提升接收、存儲和揀選活動的性能。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

所謂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是在射頻識別等各種信息傳感設(shè)備支持下和互聯(lián)網(wǎng)之間建立密切聯(lián)系，根據(jù)約定協(xié)議交換信息實現(xiàn)信息通信以此進行智能化的識別與管理。物聯(lián)網(wǎng)通過激光掃描器、紅外感應(yīng)器、射頻識別裝置以及全球定位系統(tǒng)等信息傳感裝置，和互聯(lián)網(wǎng)建立密歇聯(lián)系基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個巨大的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)當中的 R FID 電子標簽技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)指標。在R FID 標簽當中所存儲的信息具有互用性和規(guī)范性，能夠在無線通網(wǎng)絡(luò)支持下，將所有信息自動歸納至中央信息系統(tǒng)當中，智能化識別物品并利用計算機網(wǎng)絡(luò)的開放性特征進行信息的共享和互換以此透明化管理物品[1]。

2 WMS框架設(shè)計

本研究的目的是設(shè)計和評估基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS在小批量，高產(chǎn)品混合方案中的有效性。由于此WMS中物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)同步的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤和連接非常重要以保持數(shù)據(jù)的一致性。本節(jié)中提出了小批量、高產(chǎn)品組合WMS的工作流程，并嵌入適當?shù)募夹g(shù)實現(xiàn)框架設(shè)計以處理每個階段的不同問題。

在高度定制化和靈活的小批量高產(chǎn)品混合行業(yè)中，涉及的原材料和半成品數(shù)量少品種多。信息交換和更新是處理新訂單的關(guān)鍵問題，而訂單更改總是會發(fā)生。建議的基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS充分利用RFID技術(shù)和無線傳感器來跟蹤和追蹤原始零件、半成品和成品。嵌入式系統(tǒng)有助于收集倉庫活動的所有信息變更和更新，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以控制進入的部件和活動，并且可以通過所設(shè)計的管理系統(tǒng)自動處理和解決由于訂單改變或更新引起的物料數(shù)據(jù)不一致問題。

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中所有部件都標有RFID標簽，RF讀取器天線識別部件或產(chǎn)品，然后將信息發(fā)送到無線電識別讀取器，通過RFID中間件發(fā)送到EPC信息服務(wù)器。主機應(yīng)用程序根據(jù)不同需求集成應(yīng)用程序，由于該系統(tǒng)設(shè)計用于低容量高混合方案，這是智能制造時代制造商面臨的典型情況，訂單定制需要高度靈活的信息更新。這就是為什么RFID所收集的信息可能會被授權(quán)員工在任何時間通過移動應(yīng)用程序更改或刪除。為了同步和優(yōu)化庫存，將數(shù)據(jù)和信息輸入智能庫存管理引擎以處理訂單變更和揀貨問題，其中數(shù)據(jù)聚類和一些機器學習方法以及模糊推理系統(tǒng)應(yīng)用于決策中的信息處理。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS應(yīng)用的性能

3.1 有效提高倉儲管理效率

使用基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS接收過程可以簡化，因為數(shù)據(jù)可以自動捕獲并輸入到WMS，平均接收時間可以大大減少。借助 WMS系統(tǒng)的自動識別功能，倉儲管理能夠?qū)崿F(xiàn)全過程操作的智能化和精準化，提高倉儲管理的運行效率，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息的共享融合，從而提高產(chǎn)業(yè)鏈銜接效率。

3.2 優(yōu)化入庫和出庫效率

傳統(tǒng)上成品倉庫使用手動記錄因此會耗費時間，使用基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS 的后臺運作就像一臺記錄儀器，讓每個物料所在的物理位置都有精確的定位和記錄，入庫人員減少了溝通成本，同時還能迅速找到需求物資的位置，提高了出入庫效率。

3.3 可以提高庫存準確性

使用基于物聯(lián)網(wǎng)的WMS，可以減少由于手寫不良或數(shù)據(jù)完整性差而導(dǎo)致記錄不準確的可能性?；谖锫?lián)網(wǎng)的技術(shù)可以幫助工作人員自動記錄庫存信息，因為工人只需要使用手持設(shè)備掃描貨物。由于整個過程不需要輸入數(shù)據(jù)，因此可以減少手動記錄的錯誤[2]。

3.4 提高訂單揀選效率

通過實施訂單揀選流程的模糊邏輯引擎，可以減少訂單揀貨流程的處理時間。使用模糊邏輯引擎，軟件可以生成最合適的訂單揀選策略方法，并在案例研究中應(yīng)用批量訂單策略。在案例研究中批量揀選可以幫助工人在較短的行程時間內(nèi)完成訂單，從而提高訂單揀選的效率。

3.5 減少管理成本加強倉庫人員的責任意識

倉儲管理有了可以衡量的依據(jù)，不同部門減少了互相的指責能分清自己的責任，同時人力資源分配也有了量化的標準。WMS 上線后可以隨時調(diào)集操作員每一筆記錄，增加了操作員的責任意識[3]。

4 結(jié)語

由于客戶訂單的復(fù)雜性和多樣性以及對實時信息的需求，倉庫的操作需要相應(yīng)地改變。因此傳統(tǒng)的手動倉庫操作不再適合智能制造時代的制造商對倉庫管理的需求。本文提出的WMS與模糊邏輯技術(shù)相結(jié)合，以選擇最合適的訂單揀選方法，從而提高訂單揀選過程的效率。通過本研究的案例研究結(jié)果，WMS可以幫助提供有形和無形利益的更好的倉庫運營績效。