物联网技术在“智慧仓储”中的应用模式研究

仓储是现代物流活动中最重要的环节之一, 在物流管理中处于核心地位。如何高效、准确、全面的掌握仓储过程中货物的具体信息, 保障货物的安全存储, 在现代仓储管理中起着至关重要的作用。在协同创新发展大潮的推动下, 仓储管理逐步发展成为集自动化、集成化、智能化为一体的智慧仓储体系。张明 (2011) 认为智慧仓储就是运用云计算技术, 整合物流资源, 是一种全新的仓库体系模式。Kamil Durski等 (2011) 设计出了一种基于云模式管理结构的智能仓储管理系统。张映锋等 (2012) 对制造领域中信息资源的主动感知和动态调度等做了重点深入研究。张晓楠 (2012) 阐述了智慧仓储的基本概念和理念。谭章禄等 (2013) 在仓储出入库的整个作业流程之中导入了RFID技术应用于货物追踪。张秋岚 (2015) 设计出了一套全方位感知、数据传输安全、可视化重现的物联网高效智慧仓储管理系统。单彬 (2017) 提出了一种将各类功能性仓储集成于综合性智慧仓储之中的技术方案。刘佳 (2017) 应用RFID技术对货物各类信息进行自动抓取采集, 并通过相关代码对货物进行自动识别, 再对货物入库、出库和拣取等进行自动反复连续循环操作, 从而达到智能化仓储管理的目的。综合国内外有关智慧仓储的研究现状, 智慧仓储研究的核心主要集中于数据处理和无线传感器网络等方面。虽然研究成果也比较多, 但是, 仍然还存在许多缺陷和局限性, 还需要进一步研究。

《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见 (2015) 》中明确鼓励建设智能仓储体系, 鼓励积极推广应用物联网感知技术和大数据技术。《指导意见》即对加速我国物流业健康发展提供了新要求, 同时也对智慧仓储发展指明了新方向。物流仓储领域是产生大数据的无尽源泉, 具有庞大的数据基础, 也是物联网应用的广阔天地, 创新驱动的理念更是为智慧仓储管理的发展带来了新的契机。

(1) 智能信息技术。随着网络和信息技术的迅猛发展与普及, 信息技术已越来越多地为智能仓储所广泛应用, 并发挥了其无可取代的作用。目前, 在智慧仓储系统中, 传感技术、通信技术和计算机技术已得到广泛应用。

(2) 智能感知技术。近年来, 物联网感知技术在智慧仓储领域的应用迎来了一轮新的发展高峰。物联网感知技术作为现代信息技术的重要组成部分, 是智慧仓储收集复杂数据和信息的关键手段, 更是智慧仓储感知体系的关键部分。

(3) 仓储机器人。伴随着“新零售”概念的强势推出, 对仓储系统的网络化、集成化、智能化、柔性化、可视化等提出了更高更严的要求。企业要想低成本高效运营, 智能化仓储管理系统的建立就显得尤为重要, 这就对仓储机器人的应用提出更高更多元化的需求。在国家有关部委一系列产业政策的积极引导和全行业的共同努力下, 国内的仓储机器人迎来一个蓬勃发展的高潮, 不过中国目前多数机器人企业都主要在做AGV方面的研发。

(4) 智能追溯系统。在智能追溯领域, 目前最具代表性、应用最广泛的物联网感知技术是RFID技术, 其次是GPS北斗智能定位终端和GIS数据采集技术等各种智能终端产品。建立一套完善的货物双向赋码追溯系统, 对货物实行双向追溯, 从而实现对每件货物的物流和信息流进行监督管理和控制。

智慧仓储的任务是实现出入库、盘库和移库管理等各作业过程的信息自动识别抓取和自动识别预警的智能管理功能, 达到降低仓储管理成本、提高仓储管理效率、智慧提升仓储管理能力的目标。具体解决方案如下:

(1) 在仓库作业环节部署WIFI环境, 由PC端通过WIFI环境来推送任务到无线PDA。

(2) 在商品入库作业中, 使用计算机和无线局域网络基础设施提高入库的效率和精确度。通过无线手持计算机可以实时获取收发货信息, 用户轻易地就可以使用这种智能设备进行快速、可靠的扫描。扫描作业完成后, 回写数据给到PC端相应单据。

(3) 在订单拣货作业中, 通过车载触摸屏式计算机和无线扫描器, 可在1到10米距离内任意扫描条码。

(4) 在订单执行作业中, 作业人员根据作业任务进行扫描, 使用智能输入方便的平板式计算机, 根据数进行核对, 提供异常报警, 可让管理者实时作出更好的决定。

(5) 在发货作业中, 使用移动计算机和RFID读写器, 可使订拣货、暂存和集货更加迅速。

“智慧仓储”中既有“物”的智能, 也有“人”的智慧, 这都与物联网技术有着极其密切的关系。

以库存管理系统为纽带, 以仓储作业流程为依托, 从根本上解决仓储中现有信息化系统分散、现场管理与后端信息平台脱节、质量服务滞后等各种问题, 全面提升仓储数据的实时性和准确性, 实现“智慧仓储”目标。智慧仓储作业流程如图1所示。

(1) 物联网技术在仓储入库作业中的应用。仓储入库作业是指各仓储管理部门按照客户的要求合理组织仓储资源, 按照入库作业程序 (如图2所示) , 认真履行并综合监管入库作业各环节的职责, 及时完成货物入库任务的工作过程。

在货物入库前, 根据相关要求, 生成对应的入库单或调拨单, 并将数据传输回库存管理系统。在仓库作业环节部署WIFI环境, 由PC端通过WIFI环境来推送任务到无线PDA。货物包装好后, 堆放在带有RFID电子识别及快捷捆扎功能的托盘上, 由AGV拖到成品库进行入库。

在货物入库时, 仓库入口处装有的RFID读卡器读取RFID标签信息, 并将所读取货物信息及时传入到库存管理系统;库存管理系统根据货位空闲情况智能找位并按需要分配货位, 再打印入库单, 最后根据上架规则进行上架操作, 即将托盘放置在制定的货位。出库信息经由AP传送到库存管理系统, 系统进行检验无误后打印相关的入库报表并办理入库。

在货物入库后, 带RFID的托盘到达库门激励器激活区域, 激活标签并主动向RFID读卡器发送信号, 由远距离读卡器读取标签数据, 自动记录并上传时间、地点、物资相关详细信息等, 经过AP发送至库存管理信息系统, 入库作业信息数据就传到了库存管理信息系统中形成存储货物库存报表, 并对原来的数据进行自动更新。

(2) 物联网技术在库存管理作业中的应用。在进行库存盘点作业前, 库存管理系统通过对盘点的工作过程进行说明、规定和指导, 根据既定任务要求生成相关作业指令, 该指令通过AP传输到智能终端设备, 通过盘点助手将PC端与盘点机无缝衔接, 管理人员再根据相关指令信息到货位区进行盘点, 将盘点信息经由AP传送到库存管理系统, 系统根据规则要求将信息进行自动存储、处理、计算和更新。

商品移库管理是指商品存放地点的变动。在进行移库作业前库存管理系统会基于特定的任务生成相关作业指令, 并将该指令通过AP传输到智能终端设备, AGV根据作业指令信息到相应的货位上取出货物, 然后扫描条码确认无误后, 将信息传送到库存管理系统, 如果物料不对应则终端设备自动显示及报警提示, 扫描确认后将货物搬运到指定的位置上, 移库作业完成后在设备上进行信息确认并经由AP传送到库存管理系统。

(3) 物联网技术在出库作业中的应用。仓储出库作业是各仓储管理部门根据各业务单位或客户开出的货物出库凭证 (提货单、调拨) , 按其所列货物名称、规格、型号、技术参数及数量等项目, 组织货物出库一系列工作的总称。出库作业流程如图3所示。

货物出库时, 库存管理系统根据出库凭证 (提货单、调拨) 及货物信息, 自动获取所取货物所在的货位, 然后发出下架指令, 进行下架操作。

RFID读写器采集数据后, 将数据传输回库存管理信息系统, 生成对应的出库单。然后将该信息经由AP传送到出库无线射频设备终端, 拣货机器人根据信息提示到指定货位上提取货物, 然后通过条码标签扫描对货物数量、品种等信息进行及时确认。将出库货物运至整理区进行装车, 作业完成后在设备上自动进行信息确认, 并将出库信息经由AP传送到库存管理系统, 系统进行验证复核, 无误后打印相关的出库报表并通知发货部门正式发货。

当货物箱到达库门时, 利用RFID读写器由远距离读取标签数据, 或利用条码枪扫描条码, 自动记录并上传相关详细信息, 并与出库单比对后经由AP传送到库存管理信息系统。

伴随着物联网整体技术的日渐成熟及智慧仓储的发展, 物联网技术在仓储管理中的应用模式不断完善, 极大地提高了仓储管理水平和作业效率。物联网前景在仓储领域应用虽然广阔, 但当前的物联网应用技术仍停留在低端水准, 整体物联网应用解决方案功能化偏低, 数据的采集传输、系统的网络构架、信息的加密安全等多方面还不甚成熟, 有待进一步加强和完善, 离现代“智慧仓储”的要求还差距很大, 所以还存在巨大的探索研究空间。