1 引言

对于物流系统而言, 仓储是其展开工作的基础, 是物流系统的核心。现代物流系统要求物流管理与控制系统趋于信息化和自动化。仓储作为物流的重要作业环节, 应实现高水平的管控一体化。即在充分地信息共享基础上, 将原本独立运行的仓储管理信息系统、仓储运行安全监控系统和仓储设备自动控制系统整合为一体进行综合管理, 实现仓储活动的管理控制一体化, 保障仓储作业的协调、安全、高效进行, 进而提升物流系统的整体运作效率和安全性。

2 仓储管控一体化系统

仓储管控一体化系统是将订单处理等仓储作业管理信息系统与仓储的设备监控和环境监控系统集成为一个整体。从功能角度看, 通常包括三大子系统, 即仓储作业管理信息系统、仓储设备自动控制系统和仓储运行安全监控系统[1], 如图1所示。

仓储管理信息系统是物流管理信息系统的主要作业系统之一, 用于管理仓库中的货物、空间资源、人力资源、设备资源等在仓库中的活动, 主要包括货物的出入库、检验盘点、上架转储等库内作业。仓储管理信息系统包含不同的功能模块, 可按照不同类别和层次对仓库进行管理和监控, 全面管理仓库内资源, 从而大大缩短库存信息的流转时间, 为采购、销售和生产各环节提供依据。同时, 预警功能可根据货物的短缺或超储等异常状况自动地适时发出提示。系统还可以将不同类别的材料进行库存汇总, 减少资金积压。完善的仓储管理信息系统可全面管理和控制企业库存, 降低库存成本, 提高客户满意度, 从而提升企业的核心竞争力。

图1 仓储管控一体化系统图 

仓储设备监控就是运用先进的监控设备和技术手段, 对仓库活动所用到的设备实施进行实时监测和安全处理, 以确保仓储作业安全和作业效率。因此, 明确了解各类设备的属性及性能是对仓储设备进行全方位监控的重要基础。仓储设备是指仓储活动过程中所需的所有技术装置与机具, 即仓库进行生产作业或辅助生产作业以及保证仓库及作业安全所必需的各种机械设备和自动化设备的总称[2], 与货物的出入库及储存密切相关。常用的仓储设备有堆垛机、起重机、叉车、输送机、托盘等装卸搬运设备, 货架等保管设备, 地磅、电子秤、电子计数器等计量设备, 温度仪、空调等养护照明设备以及报警器、水枪、消防栓等消防安全设备。

仓储作为货物存放的设施设备, 其安全性不仅与货物的安全、相关工作人员的安全与健康息息相关, 同时对企业的生产和运营效率影响很大。仓储的主要内容是安全存储不同种类的货物, 其环境的好坏直接影响所存货物的质量和使用寿命, 所以防潮、防腐、防霉、防爆等工作在仓储安全日常管理中显得尤为重要。针对储存货物的不同特性积极创造适宜的存储环境来保证货物的质量, 能够起到减少损耗、节约成本的作用。随着果蔬、药品及危险品等对仓储环境温湿度有较高要求的特种物流的发展, 仓储储存环境安全管理工作也提出了更加严格的要求。因此, 需要不断研究和推广应用具有防火、防爆、防震和防有毒有害气体的分布式综合仓储环境监控系统。

从技术实现角度, 仓储管控一体化系统可分为物理层、网络层和应用层, 如图2所示。

图6 仓储管控一体化系统构成原理图   

(1) 物理层。物理层的主要的功能是感知和控制, 它是整个系统直接与物理世界交互的部分, 既能感知环境又能改变环境, 主要由物理空间上分布的传感器网络节点, 特别是无线传感器网络节点 (WSN) 组成。

(2) 网络层。网络层将物理层的大量WSN节点实现互联互通, 是实现资源共享的基础。网络层是由大量的中间件服务器组成的, 中间件是一类软件构成的软件层, 位于操作系统和各种分布式应用程序之间, 其主要作用是建立分布式软件模块间互操作的机制, 为处于应用层的外部软件提供“透明”的运行与开发环境, 从而使用户无需关心系统底层环境, 可以更灵活高效地开发和集成复杂的应用软件。不同公司采用的不同编码方式、不同网络协议和不同网络体系结构的信息通信可通过中间件的转换, 化异质信息为同质信息, 实现无障碍的信息交流与共享。

(3) 应用层。应用层是面向用户的管控一体化平台, 可对所采集的数据进行计算、处理和知识挖掘, 从而实现对现实世界的实时管理与控制, 辅助管理者做出科学决策。应用层用户可以通过管控一体化平台直接进行业务处理, 了解详细的作业信息、设备控制信息和环境信息, 根据相关信息进行资源的查询和配置, 完成设备的调度和控制、环境的实时监测等具体任务。

用户通过简单的操作就可以和系统进行交互, 实现作业管理、设备自动控制和安全监控的一体化管理。系统把环境信息、作业信息和设备信息进行深度融合并呈现给用户, 用户通过简单操作就能根据环境的动态信息调节、控制仓储设备, 改变仓库温度、湿度、光照度, 设备运行速度等。

3 仓储管控一体化国内外研究与应用现状

国内外专家学者和企业技术人员围绕如何实现仓储管控一体化, 进一步提升物流系统的整体运行效率和安全性展开了研究。

物联网作为新一代信息技术的重要组成部分, 逐渐应用在越来越多的领域, 将其运用到仓储管理中具有重要的理论意义和现实意义。舒正秋[3]从物联网的关键技术出发, 探讨了物联网技术与仓储管控相结合的应用现状和发展前景, 指出基于条码的读写技术、远程设备控制技术、温湿度探测技术、视频网络技术及智能识别技术的运用, 使部分仓库已具备了物联网的初级底层模式;刘婷[4]研究了仓储管控一体化系统的基本功能, 并在此基础上设计了基于物联网关键技术RFID和WSN的仓储管控一体化系统架构, 具体分析了系统运作流程, 设计并提供了有效的管控一体化方案;刘军[5]总结了物联网应用的四个基本原则, 分别是物联网体系结构设计多样化原则, 信息感知与识别技术组合应用原则, 物联网结点设计的特定化原则及面向应用服务的信息分层处理原则, 分析并设计了基于物联网仓储管控一体化系统的结构;张焕国[6]基于无线传感器网络和Wi Fi技术, 设计了仓储环境及控制设备管控系统的总体框架和系统WSN节点的硬件结构, 并实现了仓储管控系统, 可有效地实时监控仓储环境和仓储设备运行的状态。

随着计算机技术、网络通信技术及自动控制技术的发展进步, 世界各国纷纷关注信息物理融合系统的研究与应用。信息物理融合技术综合了通信、计算和控制技术, 研究如何将信息物理融合技术应用于仓储管控一体化系统中。刘军[1]分析了信息物理融合系统在仓储监控管理中的应用, 同时也指出了信息物理融合系统研究中存在的挑战, 现阶段应重点研究规划符合物流信息化与自动化特点的信息物理融合系统体系结构, 设计信息物理融合系统节点统一硬件模型, 推动信息物理融合系统在物流领域的应用。此外, Dong Woo Son博士[7,8]分析了传统的仓储管控系统和设备控制系统的主要功能及局限性, 提出了智能仓储/设备控制系统的新架构, 具有动态即插即用、可扩展性强及收集大量数据等多种功能, 大大提升了仓储作业效率。

仓储管控在现代企业生产经营管理中占有十分重要的地位, 仓储管控一体化系统在不同的领域发展和应用。张晶[9]研究了在油脂加工企业油罐区应用仓储管控一体化的模式, 该研究推进了仓储管控一体化模式在粮油行业的应用, 实现了油罐区作业定量发放、精确计量的目标, 降低了劳动强度, 提高了工作效率, 取得良好效果;翁滨[10]以工业互联网、RFID和条码等物联网技术架构为基础, 将发电企业内部的仓库物资业务过程管理与基于物联网技术的智能化管控相结合, 使备品备件实物与仓储管理账相一致, 有效提高了仓储现场作业的工作效率;陈鹏[11]仔细分析了粮食仓储企业转型所面临的严峻问题, 并根据问题背景探讨了现代粮食物流中心管控一体化系统的建设, 指出管控一体化的关键点体现在制造执行系统 (MES) 应用RFID技术实现流程管理智能化;Jun Liu[12]详细阐述了影响水果仓储品质的环境因素, 并针对水果仓储的现状提出利用一种基于Wi Fi的水果仓储监控系统, 设计了系统监测节点装置的硬件结构, 为水果仓储的环境管理监控提供了较为实用的解决方案;陈敬华[13]从自动化控制技术应用角度论述了仓储物流管控一体化系统在石油商品仓储中的应用, 通过自动采集数据、数据加工处理、实现石油商品营销高效、安全、平稳、经济地运作, 提高石油商品在仓储物流的收、发、存各环节的集中实时控制、安全监控、平稳调度、高效管理的自动化水平;张焕国[6]以奶制品企业为背景, 从技术角度分析设计了仓储管控系统, 研究了其硬件构成及工作机制, 开发了基于智能感知和自动化信息处理的新型仓储监管控制系统, 从根本上改变了传统的仓储管理方式, 实现了对仓储环境和仓储设备运行状态的实时监控, 有效确保了仓储环境和产品的安全。

4 仓储管控一体化系统研究发展

仓储管控一体化系统集成了原本可独立运行的管理信息系统、仓储设备控制系统和仓储运行监控系统, 有效地降低了仓储过程中的费用, 提升了整个物流系统的效益和安全性, 是未来仓储管理研究和应用的发展方向。

仓储管控一体化系统现已在各行业有一定的应用, 但应用系统的完整性、可靠性和先进性有待进一步发展。例如, 目前应用中, 大都是将仓储管理信息系统与仓储设备控制系统相结合, 较少考虑仓储运行安全监控系统;又如, 系统的智能化水平较低, 大数据分析和人工智能技术、智能决策技术应用极少。随着物联网研究与应用的深入, 以及人工智能技术在控制系统和决策系统中的应用, 将订单处理等信息管理系统和仓储设备控制系统、仓储环境监控系统结合起来, 向更高水平的仓储管控一体化方向发展, 需要开展大量的研究和应用探索。在订单处理过程中考虑仓储设备作业能力、仓储存储能力及仓储环境因素, 是未来需要优先研究的问题。Lam H Y[14]提出一种基于知识的物流作业计划系统, 利用无线射频识别技术实时地采集物流数据, 对作业过程中潜在的风险因素进行分类, 考虑不同产品的特定和订单需求, 从而制定适当的物流运营策略。这是一个具有应用前景的研究和探索, 需要更多的研究和示范应用跟进。

5 结语

本文分析了仓储管控一体化系统的基本构成, 包括仓储作业管理信息系统、仓储设备自动控制系统和仓储运行安全监控系统等, 并重点介绍了仓储管控一体化的国内外研究与应用现状。研究仓储管控一体化系统即通过实施管控一体化系统, 自上而下实现仓储管理过程中的全局资源和信息共享, 有效实现仓储环境信息实时采集、仓储作业及仓储设备自动控制的一体化管理。随着时代发展, 仓储作业智能化控制和管理的重要地位越来越突出, 在社会经济活动中所起到的作用越来越大, 仓储管控一体化系统将有更广泛地应用前景, 在整个物流管理的过程中发挥巨大的作用。