孫冀

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

化工自動化倉儲物流管理系統(tǒng)設(shè)計

孫冀

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

隨著現(xiàn)代社會對物流周轉(zhuǎn)速度的要求越來越高，單純依靠人工管理，手動記錄的倉儲運營模式已不能適應(yīng)市場的需求。依據(jù)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)，以倉儲物流管理系統(tǒng)為核心，配合安裝在倉儲物流設(shè)施內(nèi)部和外圍的無線射頻識別系統(tǒng)、光學(xué)識別系統(tǒng)、手持終端、車載終端等設(shè)備，使倉儲物流設(shè)施上游的企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，倉儲物流設(shè)施本身以及倉儲設(shè)施下游的運輸車輛進行信息共享，實行一體化的調(diào)配，從而實現(xiàn)倉儲物流設(shè)施的高度自動化、信息化管理的系統(tǒng)設(shè)計，進而極大地提高倉儲物流設(shè)施的運營效率。

自動化倉儲物流管理；無線射頻識別系統(tǒng)（RFID）；光學(xué)識別系統(tǒng)（OCR）；車載終端（VMT）

隨著聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等化工項目的日益大型化和集中化，衍生出了越來越多的固體化工產(chǎn)品包裝及儲運倉庫。但大多數(shù)的此類倉庫卻仍然在依靠手工記錄，紙質(zhì)化管理，已經(jīng)不能達到實時、有效、全面、集中的信息化管理要求，因此現(xiàn)代大型的化工倉儲物流設(shè)施開始推行使用高度自動化、智能化的倉儲物流管理系統(tǒng)。此類系統(tǒng)已經(jīng)在汽車、造紙、煙草等其它行業(yè)廣泛應(yīng)用，其可以使所有的貨物及貨物的移動具有可追溯性，使整個物流的操作公開透明、可測量、可比較，使倉庫內(nèi)物料處理更快捷有效，實時地反映貨源，庫存與訂單的關(guān)系，以靈活應(yīng)對市場不斷更新的要求。

倉儲物流管理系統(tǒng)（Logistics Management System，LMS）處于整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈的中間層，向上連接企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP），向下控制倉儲物流設(shè)施的叉車、卡車等資源。同時還平行與DCS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，主要功能是把從企業(yè)資源計劃系統(tǒng)接收到的訂單和交付信息通過優(yōu)化處理，分配給倉儲物流設(shè)施中的各種資源，同時將各訂單的執(zhí)行情況和倉儲物流設(shè)施中的庫存情況實時反饋給企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，達到迅速，高效，準確的實現(xiàn)對倉儲物流設(shè)施的自動化管理［1］。

1 基本架構(gòu)

化工自動化倉儲物流設(shè)施一般主要包括產(chǎn)品包裝和產(chǎn)品物流兩方面，同時設(shè)施中也包含獨立于LMS系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 自動化倉儲物流設(shè)施結(jié)構(gòu)Fig.1 Automated warehousing and logistics facility structure diagram

1.1 產(chǎn)品包裝

產(chǎn)品包裝一般包含包裝料倉和包裝線，包裝料倉負責(zé)將待包裝的產(chǎn)品進行儲存，包裝線負責(zé)對產(chǎn)品進行包裝和將包裝后的產(chǎn)品輸送至指定的位置。

1.2 產(chǎn)品物流

產(chǎn)品物流一般包含倉庫的產(chǎn)品儲存以及出庫入庫管理，車輛管理，人員管理，倉儲物流設(shè)施的出入口管理。

1.3 DCS系統(tǒng)

DCS（Distributed Control System） 集散控制系統(tǒng)是一種以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的控制系統(tǒng)，在倉儲物流設(shè)施中，DCS會將未包裝前的產(chǎn)品牌號、重量等信息送給LMS系統(tǒng)，以便LMS系統(tǒng)對整個倉儲物流過程中的產(chǎn)品損耗進行統(tǒng)計；同時LMS系統(tǒng)也會將一些公用信號，如LMS服務(wù)器機柜的斷電故障，溫度過高等報警信號等統(tǒng)一送DCS進行集中監(jiān)視管理。

1.4 ERP系統(tǒng)

ERP（Enterprise Resource Planning）企業(yè)資源計劃系統(tǒng)是指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，集信息技術(shù)與先進管理思想于一身，以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)員工及決策層提供決策手段的管理平臺。它是從MRP（物料需求計劃）發(fā)展而來的新一代集成化管理信息系統(tǒng)，其核心思想是供應(yīng)鏈管理。它從供應(yīng)鏈范圍去優(yōu)化企業(yè)的資源，對于改善企業(yè)業(yè)務(wù)流程、提高企業(yè)核心競爭力具有顯著作用。ERP系統(tǒng)一般包含會計核算、財務(wù)管理、生產(chǎn)控制管理、物流管理、采購管理、分銷管理、庫存控制、人力資源管理等模塊。在倉儲物流設(shè)施中，它通過生產(chǎn)計劃、預(yù)測和客戶訂單的輸入來安排將來各周期中提供的產(chǎn)品種類和數(shù)量，將生產(chǎn)計劃轉(zhuǎn)為產(chǎn)品計劃，在平衡了物料和能力的需要后，制定精確到時間、數(shù)量的詳細的進度計劃，并實時接收倉儲物流設(shè)施對計劃執(zhí)行情況的反饋，對設(shè)施進行全方位的管理［2］。

2 基本硬件配置

目前，廣泛使用的倉儲物流管理系統(tǒng)軟件有SAP公司的EWM系統(tǒng)，西門子公司的SIMATIC IT系統(tǒng)，霍尼韋爾公司的Optivision系統(tǒng)和GE公司的Proficy系統(tǒng)等。不過無論使用何種系統(tǒng)，對安裝在倉儲設(shè)施內(nèi)部和外圍的各種硬件設(shè)備和執(zhí)行單元，其要求都是大同小異的。一個典型的自動化倉儲物流管理系統(tǒng)的硬件配置見圖2。

圖2 典型自動化倉儲物流管理系統(tǒng)硬件配置Fig.2 Typical automated warehouse logistics management system hardware diagram

2.1 服務(wù)器、工程師站、操作站

倉儲物流管理系統(tǒng)LMS的服務(wù)器主要用于安裝各類相關(guān)的系統(tǒng)軟件（如倉庫管理軟件、出入口管理軟件，車輛管理軟件、人員管理軟件等），執(zhí)行運算以及儲存數(shù)據(jù)；工程師站用于對服務(wù)器中安裝的各類軟件進行組態(tài)和修改；操作站用于操作工執(zhí)行各類操作，如數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)檢查以及任務(wù)分配與確認等。

2.2 無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要用于配合分布于整個倉儲物流設(shè)施的無線路由器構(gòu)建裝置中各類無線設(shè)備所需的覆蓋全設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2.3 條形碼打印機及條形碼

條形碼打印機安裝在包裝線上，用于打印產(chǎn)品所需的條形碼（Barcode）。條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。在化工裝置中，該信息一般包含產(chǎn)品類別、牌號、等級、批次、生產(chǎn)工廠、生產(chǎn)日期等。

2.4 條形碼掃描器/掃描槍

條形碼掃描器/掃描槍由光源、光學(xué)透鏡、掃描模組、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路加塑料外殼構(gòu)成。它利用光電元件將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信號通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸?shù)接嬎銠C中處理［3］。條形碼掃描器/掃描槍可采用多種方式傳輸數(shù)據(jù)，常見的有USB、RS232以及無線傳輸。條形碼掃描器安裝在包裝線末端，用于對產(chǎn)品入庫前進行信息錄入；條形碼掃描槍安裝在叉車上，用于對產(chǎn)品入庫、出庫和裝車前進行信息采集和確認。

2.5 無線手持終端

無線手持終端用于現(xiàn)場管理人員與倉儲物流管理系統(tǒng)之間進行通訊，其自身帶有操作系統(tǒng)、顯示屏、鍵盤和電池，在安裝與LMS系統(tǒng)配套的軟件后可視為LMS功能簡化后操作站的延伸，采用無線方式傳輸信號。一般手持終端還會附帶拍照、條形碼掃描等功能，以方便現(xiàn)場管理人員對現(xiàn)場任務(wù)進行監(jiān)督和管理。

2.6 無線車載終端

無線車載終端安裝在叉車和卡車等車輛上，用于車輛與倉儲物流管理系統(tǒng)之間進行通訊，采用無線方式傳輸信號［4］。與無線手持終端類似，其自帶操作系統(tǒng)、顯示屏、鍵盤并利用車輛的直流電源供電。車載終端一般只安裝與車輛管理系統(tǒng)相關(guān)的軟件，倉儲物流管理系統(tǒng)下達給車輛的任務(wù)會以清單的方式顯示在車載終端上，車輛駕駛員可通過車載終端查詢和確認任務(wù)的完成情況。

2.7 RFID標簽和RFID讀寫器

射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽，利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器［5］。RFID讀寫器一般安裝在車輛出入口及特定的需要對車輛信息進行識別的地方（例如稱重橋），RFID標簽安裝在對產(chǎn)品進行物流運輸?shù)目ㄜ嚿稀?/p>

2.8 OCR光學(xué)識別系統(tǒng)

OCR（Optical Character Recognition）光學(xué)識別系統(tǒng)由一系列的攝像機及埋地感應(yīng)線圈組成，一般安裝在車輛出入口，對經(jīng)過的車輛進行拍照并識別車輛的車牌號、集裝箱號等信息［6］。使用OCR系統(tǒng)配和RFID系統(tǒng)，經(jīng)過出入口的車輛無須停車，系統(tǒng)即可對車輛進行識別并自動對車輛進行任務(wù)分配。

3 自動化倉儲物流流程

在配備了上述自動化倉儲物流管理系統(tǒng)的硬件后，配上合適的倉儲物流管理軟件，一個典型的自動化，數(shù)字化倉庫管理系統(tǒng)即構(gòu)建完成，并可以合理、高效、不間斷地自動完成倉庫運行所需的產(chǎn)品入庫、產(chǎn)品出庫、產(chǎn)品盤點、訂單接收、訂單分配、訂單確認等工作流程。

3.1 產(chǎn)品包裝及入庫流程

典型的產(chǎn)品包裝及入庫流程如圖3所示。

包裝線根據(jù)操作人員從ERP系統(tǒng)獲得的指令，對所選定的產(chǎn)品進行包裝，同時包裝線上的條形碼打印機也根據(jù)從ERP系統(tǒng)獲得的信息，將條形碼打印在包裝好的對應(yīng)產(chǎn)品上。當(dāng)帶有條形碼的產(chǎn)品經(jīng)過包裝線末端的條形碼掃描器時，產(chǎn)品信息會被自動讀取并存儲到倉儲物流控制系統(tǒng)中，倉儲物流控制系統(tǒng)會根據(jù)接收到的信息和ERP下達的產(chǎn)品生產(chǎn)計劃，對該產(chǎn)品的堆放位置進行優(yōu)化，并將入庫作業(yè)任務(wù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?yīng)叉車的車載終端上。叉車駕駛員收到任務(wù)后會根據(jù)任務(wù)單上的信息（包括接收產(chǎn)品的位置，堆放產(chǎn)品的位置，產(chǎn)品數(shù)量等）把產(chǎn)品轉(zhuǎn)運到指定位置，并通過條形碼掃描槍掃描產(chǎn)品上的條形碼，這些信息通過物流控制系統(tǒng)比對確認無誤后，系統(tǒng)將確認該任務(wù)完成并最終記錄下包括產(chǎn)品的堆放位置在內(nèi)的產(chǎn)品信息。

圖3 典型的產(chǎn)品包裝及入庫流程示意Fig.3 Typical product packaging and warehousing process schematic diagram

3.2 產(chǎn)品出庫及運輸流程

典型的產(chǎn)品出庫及運輸流程如圖4所示。

圖4 典型的產(chǎn)品出庫及運輸流程示意Fig.4 Typical product delivery and transport process schematic diagram

車輛到達：倉儲物流管理系統(tǒng)從ERP系統(tǒng)獲得并記錄每天計劃抵達設(shè)施運輸產(chǎn)品的卡車訂單號、車牌號、集裝箱號、需要運輸?shù)漠a(chǎn)品類型及數(shù)量等信息。當(dāng)運輸卡車到達設(shè)施入口處，入口處的RDID讀寫器會讀取車輛上RFID標簽信息，自動識別車輛，記錄下到達時間；OCR系統(tǒng)將會自動對車牌號、集裝箱號等信息進行拍照分析。這些信息將會送至倉儲物流管理系統(tǒng)并與來自于ERP系統(tǒng)的信息進行比對，當(dāng)確認無誤后對車輛進行放行并自動分配相應(yīng)的資源，同時將卡車的裝貨位信息傳送至卡車的車載終端，將需要運輸?shù)漠a(chǎn)品位置信息、卡車信息及裝貨位信息傳送至叉車的車載終端。

產(chǎn)品出庫：當(dāng)運輸卡車到達裝卸位后，叉車駕駛員將根據(jù)車載終端的信息將計劃運輸?shù)漠a(chǎn)品從倉庫中逐一運輸?shù)娇ㄜ嚿希谕瓿僧a(chǎn)品的裝貨后，使用條形碼掃描槍對所裝貨物逐一進行掃描，以確認所裝貨物準確無誤，并將信息傳送至倉儲物流管理系統(tǒng)進行記錄?，F(xiàn)場管理人員也會對每一次的裝卸任務(wù)進行監(jiān)督，并通過無線手持終端確認每一次任務(wù)是否完成。

車輛離開：當(dāng)運輸卡車完成裝貨任務(wù)離開設(shè)施時，出口處的RFID讀寫器和OCR系統(tǒng)會再次對車輛進行識別，同時記錄下車輛離開時間。儲物流管理系統(tǒng)會將這些信息進行處理，確認此次運輸流程完成并將訂單執(zhí)行結(jié)果反饋給ERP系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

要實現(xiàn)對倉儲物流設(shè)施的自動化、智能化、無紙化管理，對入庫、出庫和庫存做到實時精確的記錄，就必須選擇適宜的操作流程規(guī)劃、成熟的倉儲管理軟件，以及合理的硬件配置。把這三個要素有效地融合在一起，可以大幅提高工作效率，降低發(fā)生錯誤的概率，減少現(xiàn)場操作工及管理人員數(shù)量，從而提升經(jīng)濟效益。因此，無論是對新建還是已有的倉儲物流設(shè)施，增加一套自動化倉儲物流管理系統(tǒng)都是一個很好的選擇。

［1］楊麗敏.倉儲管理系統(tǒng)中庫存控制方法研究［J］.中國管理信息化，2012

［2］馮亮，玄攀，孫洪峰.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下供應(yīng)鏈倉儲管理系統(tǒng)分析與設(shè)計［J］. 中國物流與采購，2012

［3］曾宇容，王林，李艷.基于條碼技術(shù)的現(xiàn)代倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計［J］.科技管理研究，2006.

［4］許國平.物流過程車輛調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)［M］.杭州浙江大學(xué)，2004

［5］張麗.基于RFID的倉儲管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］. 物流工程與管理，2014

［6］趙明英，陳盛榮.車輛牌照識別系統(tǒng)的實現(xiàn)［J］.職業(yè)技術(shù)月刊，2006.

Design of Chemical Automatic Warehouse and Logistics Management System

Sun Ji
（SINOPEC Shanghai Engineering Co.，Ltd，Shanghai 200120）

With higher and higher requirements for automatic management used in modern warehouse and logistics facilities，the mode of operation which is relied on man-management and hand-recording has been out-of-date in adaptation of market.However，to realize automatic management of warehouse facility to a great extent，apart from automatic management software and procedures are needed，it is also necessary to equipped with various devices at inner and outer of warehouse and logistics facilities.

automatic management of warehouse and logistics； radio frequency identification （RFID）； optical character recognition （OCR）； vehicle mounted terminal （VMT）

TP 29

A

2095-817X（2016）04-0012-005

2016-04-14

孫冀（1983—），男，工程師，主要從事石油化工自動化及儀表工程設(shè)計工作。