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吉易达智能仓储管理系统探索与实践
——“汽车智慧物流建设与发展”系列连载之八
本文主要对智能仓储管理系统的基本原理、关键技术等进行了全面介绍，并以浙江吉速物流有限公司开发的吉易达智能仓储管理系统（JYDWMS）为例，对智能仓储管理系统的功能和架构设计、实际案例与应用效果以及未来研究方向等进行了深入分析。
作者：李迈
浙江吉速物流有限公司
研究背景和意义
仓储是物流过程中至关重要的一环，其作用主要是对商品进行储存以及保管。随着经济全球化发展以及人们生活水平提高，商品流通速度越来越快，对仓储也提出更高要求。
当前，我国仓储业面临着诸多挑战，如仓库作业需要大量劳动力，且工作强度大，容易出现人为失误；而由于仓库面积有限，如何合理安排货位、提高仓库利用率也是一个难题。为提高仓储作业效率、降低仓储成本、减少人力资源浪费，开发智能仓储管理系统具有重要的研究价值和现实意义。
智能仓储管理系统通过运用物联网、大数据、人工智能等先进技术手段，可实现对仓库作业全过程的智能化管理；能够自动感知物品的位置、数量、属性等信息，并据此进行路径规划、车辆调度等工作，不仅可以减少人工干预，提高工作效率，还能降低出错率，保证作业质量。
此外，在实际应用中，智能仓储管理系统还可与其他系统集成，形成更为完善的智慧物流体系。例如，可与运输管理系统（TMS）结合使用，优化车辆路线和配送计划；或者与仓储管理系统（WMS）配合使用，实现从采购到销售全过程的信息化管理。这样就能更好地满足现代物流企业的需求。
智能仓储管理系统概述
1.智能仓储管理系统的定义和发展历程
智能仓储管理系统是一种利用物联网、大数据分析和人工智能等技术手段，实现仓库内部物流自动化、信息化和智能化管理的系统。其目的是提高仓库作业效率、降低物流成本、减少人力资源消耗，并为供应链管理提供实时的数据支持。
纵观智能仓储管理系统的发展历程，可以分为以下几个阶段：
（1）起步阶段（20世纪80年代至90年代）。在这个阶段仓库管理开始引入计算机技术，实现仓库信息的数字化管理。此时期主要应用条形码技术和RFID（射频识别）技术，实现对物品的基本识别和追踪。通过扫描条形码或RFID标签，可以获取物品的位置、数量等信息。
（2）发展阶段（21世纪初期至中期）。随着互联网技术和无线通信技术发展，智能仓储管理系统进入发展阶段。这个阶段主要是将传感器技术和无线通讯技术应用于仓库管理中。通过安装传感器设备，可以实时监测仓库内的温度、湿度、光照等环境参数，并通过无线网络传输到中央控制系统进行分析和处理。
（3）智能化阶段（21世纪中后期至今）。在这个阶段，智能仓储管理系统与其他物流信息技术进行集成，形成一个完整的物流信息管理系统。同时，利用数据分析和人工智能技术实现仓库管理的智能化。通过收集和分析大量的仓库数据，可以预测货物的需求量、优化仓库布局、改进物流路径等，从而提高仓库的运营效率和服务质量。
目前，智能仓储管理系统已经广泛应用于电商物流、制造业、零售业等领域。未来，随着5G技术普及和物联网设备进一步发展，智能仓储管理系统将会更加智能化、高效化和自动化。
2.智能仓储管理系统的主要功能和特点
智能仓储管理系统的主要功能和特点如下：
（1）自动化识别和追踪：通过RFID标签、二维码等技术，实现对物品的自动识别和追踪，提高仓库作业效率。
（2）实时监控和预警：通过传感器技术和物联网设备，实时监控仓库内的温度、湿度、光照等环境参数，并及时预警异常情况。
（3）智能路径规划和调度：通过机器学习和优化算法，智能规划和调度仓库作业车辆和设备的行驶路径，提高物流运输效率。
（4）数据分析和预测：通过大数据分析技术，对仓库内的货物流转数据进行收集、存储、处理和分析，提取有价值的信息，为决策提供支持。
（5）自动化装卸和搬运：通过AGV（自主导航车）等自动化设备，实现对物品的自动化装卸和搬运，减少人力成本，提高作业效率。
（6）人机协作与交互：通过语音识别、手势识别等技术，实现人与机器的自然交互，提高操作便捷性和用户体验。
（7）多系统集成与协同：能够与企业其他信息系统进行无缝集成，如ERP、WMS等，实现数据共享和业务协同，提高物流管理的智能化水平。
（8）安全保障与隐私保护：通过网络安全防护、权限控制等手段，保障系统安全运行，并采用数据加密、去标识化等技术保护用户隐私。
总体来说，智能仓储管理系统的主要特点是智能化、自动化、高效化和可靠性。它能够帮助企业实现仓库管理的数字化转型，提高物流效率和服务质量，从而增强企业的市场竞争力。
吉易达智能仓储管理系统的设计与实现
下面以浙江吉速物流有限公司开发的吉易达智能仓储管理系统（JYDWMS）为例，对智能仓储管理系统的设计与实现进行介绍说明。
1.业务需求分析
首先对业务现状进行分析，备件仓库采用传统的出库入库作业流程，包括卸货、质检、组托、翻包、入库上架、拣选配货、出库播种等环节。每个环节都需要人工干预，效率较低，且容易出错。具体存在的问题和痛点如下：
（1）效率低下：传统备件仓库通常采用人工操作，包括备件的收货、验收、入库、拣选和出库等环节。这些操作需要大量的人力资源，导致工作效率低下，无法满足快速响应市场需求的需求。
（2）错误率高：由于人工操作容易出现疏忽和失误，传统备件仓库的错误率往往较高。例如，可能会发生漏收、错收、漏发、错发现象，导致备件缺失或错误配送，给客户带来不便。
（3）库存管理困难：传统备件仓库通常使用手工记录和管理库存。这种做法容易出现数据不准确、更新不及时等问题，导致库存管理困难。此外，由于缺乏先进的技术和工具支持，难以实现精细化管理和优化库存结构。
（4）追溯性差：传统的手工操作方式难以实现对备件的全程追溯，一旦出现问题难以查找原因。这可能给企业带来法律风险和信誉损失。
（5）空间利用率低：传统备件仓库的空间利用率往往较低。由于缺乏科学规划和布局设计，备件的存放位置和方式不合理，导致空间浪费和物流效率降低。
（6）纸质单据：造成纸张、墨水和其他相关资源的浪费，易损、易丢失，查找效率低，并占用存储空间。
2.系统功能设计
应用备件仓库配送自动化系统，主要是为提高仓库的运作效率，减少人力成本，降低错误率，并提升客户满意度。以下是备件仓库配送自动化系统功能设计的一些关键点：
（1）入库管理：自动接收、扫描和存储所有新到货物，确保快速准确地记录所有物品的到达情况。
（2）库存管理：实时监测和更新库存水平，自动触发补货请求或发出过低库存警报。
（3）拣选和包装：使用先进的导航技术和机械臂等设备，自动完成拣选和包装任务。
（4）订单处理：快速处理大量订单请求，根据优先级和交货期限安排拣选和包装作业。
（5）运输管理：优化运输路线，选择最佳承运商，并提供实时跟踪功能，确保按时交付。
（6）质量控制：使用传感器和机器视觉技术进行质量检查，自动检测和报告任何质量问题。
（7）异常处理：当出现意外情况（如缺货、损坏或延迟）时，自动启动应急流程并通知相关人员。
（8）数据收集和分析：收集并分析整个供应链的数据，提供有关性能指标、成本效益和客户反馈的定期报告。
3.系统架构设计
通过对市场物流业务的分析，结合吉利各备件仓复杂的业务场景，最终将仓储管理系统的系统架构定为三层，分别为业务层、控制层和执行层。如图1。
图1 吉易达智能仓储管理系统架构
（1）业务层
负责适配仓库业务需求，与上游业务系统进行数据打通。接收来自ERP、SRM、MES、SAP等系统的订单、BOM等业务主数据，并将上游系统下发的业务需求转化拆解，变成具体的作业任务和智能设备的执行任务。
业务层对仓库作业的整个链路进行管理，所有作业环节的数据最终都会在业务层体现，包括过程和结果的数据。通过PC、PDA等终端进行展示。收货、组托、质检、包材拣选、翻包叫料、出库拣选、播种叫料，这些作业环节的数据操作以及指令下发，都是在业务层进行的。相比其他两层，业务层的业务逻辑是最复杂的。正是因为业务层的需求复杂且多样，不同的仓库，业务不同，作业流程也不同，所以需要针对各仓库的具体需求，进行一定程度的定制开发。
（2）控制层
负责分配资源和发送指令。这里的“资源”是指可供智能设备使用的数据资源，每一个数据资源都对应着物理空间中的一个实体或者空间。对AGV来说，资源就是地图上的点位、载具；对输送线来说，资源就是托盘；对立体库来说，资源是储位。
控制层负责管理这些资源的可用状态，根据业务层下发的执行任务，分配可用的资源。然后选择于当前业务场景对应的智能设备，下发具体执行任务。比如，调度AGV将来料载具从接驳区搬运至来料暂存区；调度穿梭车从储位抓取物料出库等。控制层相比业务层，虽然没有过于复杂的业务逻辑，但是需要对接不同的智能设备。
（3）执行层
主要控制智能设备执行机械运动。由于智能设备底层的控制逻辑，掌握在各智能设备供应商的手里且无法通用，所以吉速物流的设计方案是控制层利用通用的智能设备控制系统发起指令，执行层还是应用硬件提供商系统。这样的好处是，业务层的业务系统只需要统一接入控制系统一方，屏蔽不同供应商设备之间的差异，减少开发成本，关注核心业务实现；而控制系统针对不同供应商一次开发实现后，即可复制到不同的业务场景相同的供应商，不需要重复开发，同样可减少开发成本，增加通用性。
吉易达智能仓储管理系统应用案例与效果
1.案例介绍
在实际的备件中心出入库自动化项目中，针对备件中心库物料入库、库内转运、出库全部依赖人工作业，并且存在作业效率低、劳动强度大、人力需求波动大的特点，设计采用潜伏式AGV作为智能配送设备，将现有收货－翻包转运、翻包－入库转运、包材－翻包转运、拣选－出库转运等环节，从人工作业模式变成AGV搬运货物自动到达指定作业区域+流水线作业的模式。
结合产品特点及工艺流程，将来料、包材、成品的转运都通过AGV驳运的方式，实现“货到人”自动运输。根据作业流程，将仓库区域划分成入库接驳区、来料暂存区、翻包台来料区、包材暂存区、成品区、成品接驳区、出库接驳区、出库缓存区、播种墙、返空区等区域，用于物料的转运和器具的流转。
实现自动化后的工艺流程以及物料、器具流转动线，主要如下：
（1）来料：收货→质检→入库接驳区组托发运→AGV驳运来料至暂存区，空器具返回接驳区→AGV驳运来料至翻包台，空器具返回暂存。
（2）包材：包材拣配→包材区暂存→AGV驳运来料至翻包台，空器具返回暂存区。
（3）成品：翻包台→AGV驳运成品至上架区，空器具返回成品区。
（4）出库件：拣选→出库接驳区发运→AGV驳运出库物料至蓄水池→AGV驳运物料至播种墙→AGV驳运空器具至返空区。
2.案例效果
（1）功能亮点
①全链透明化：针对收货、质检、组托等非AGV驳运环节，均实现链路透明化，可通过收货记录、质检记录等看到每个员工的每个作业任务的详细数据以及具体物料明细。这样既方便溯源，又能统计和量化作业量，用于运营指导和分析。如图2。
图2 全链透明化
②自动分配包材任务：当来料发起暂存后，会自动生成对应的包材拣配任务。系统会根据提前维护好的工艺指导书数据，自动推荐所需包材以及需要的包材数量，大大提高包材准备效率。此外，包材模块还支持自主认领包材任务，避免出现重复备料的问题。如图3。
图3 自动分配包材任务
③器具自动回流：针对作业区域需要循环使用器具的情况，在系统中加入器具自动回流的调度策略。当下游区域触发要料需求后，自动将终点区域的空载具送回起点区域，形成空满交换。在此项目中，包含来料暂存器具回流、翻包台来料器具回流、翻包台包材器具回流、成品器具回流场景。此外，针对出库播种墙有多种器具类型，触发器具返空时系统会根据器具类型，调度器具分别返回对应的返空区域，减少拣货人员走动距离。
④信息可视化：系统还提供多种形式的可视化大屏，用于满足各班组的作业需求。道口收货组托大屏可展示每个道口的收货、组托状态以及物料数据；包材任务大屏可显示待备料的任务列表、加急状态、任务持续时间等信息；翻包台包装信息可视化，可查看当前翻包物料的包装工艺指导书辅助作业；数字仓库大屏实现仓库信息可视化、仓库数据统计、智能设备监控。如图4。
图4 信息可视化
（2）效果分析
对于已投入运行的吉易达智能仓储管理系统在减少人员、经济效益、物资取送效率和准确性等方面进行分析，此案例项目可节省人员16人，年节约成本180万元；并可解决工艺缺失或错误问题，包材拉动准确率由80%提升至98%以上，预计年节约时间可达256小时。
整体而言，通过吉易达智能仓储管理系统的设计和应用，给备件中心的仓储管理智能化带来显著的提升效果，从而极大提升中心仓库备品备件相关物资保障供给。
吉易达智能仓储管理系统应用案例与效果
1.案例介绍
在实际的备件中心出入库自动化项目中，针对备件中心库物料入库、库内转运、出库全部依赖人工作业，并且存在作业效率低、劳动强度大、人力需求波动大的特点，设计采用潜伏式AGV作为智能配送设备，将现有收货－翻包转运、翻包－入库转运、包材－翻包转运、拣选－出库转运等环节，从人工作业模式变成AGV搬运货物自动到达指定作业区域+流水线作业的模式。
结合产品特点及工艺流程，将来料、包材、成品的转运都通过AGV驳运的方式，实现“货到人”自动运输。根据作业流程，将仓库区域划分成入库接驳区、来料暂存区、翻包台来料区、包材暂存区、成品区、成品接驳区、出库接驳区、出库缓存区、播种墙、返空区等区域，用于物料的转运和器具的流转。
实现自动化后的工艺流程以及物料、器具流转动线，主要如下：
（1）来料：收货→质检→入库接驳区组托发运→AGV驳运来料至暂存区，空器具返回接驳区→AGV驳运来料至翻包台，空器具返回暂存。
（2）包材：包材拣配→包材区暂存→AGV驳运来料至翻包台，空器具返回暂存区。
（3）成品：翻包台→AGV驳运成品至上架区，空器具返回成品区。
（4）出库件：拣选→出库接驳区发运→AGV驳运出库物料至蓄水池→AGV驳运物料至播种墙→AGV驳运空器具至返空区。
2.案例效果
（1）功能亮点
①全链透明化：针对收货、质检、组托等非AGV驳运环节，均实现链路透明化，可通过收货记录、质检记录等看到每个员工的每个作业任务的详细数据以及具体物料明细。这样既方便溯源，又能统计和量化作业量，用于运营指导和分析。如图2。
②自动分配包材任务：当来料发起暂存后，会自动生成对应的包材拣配任务。系统会根据提前维护好的工艺指导书数据，自动推荐所需包材以及需要的包材数量，大大提高包材准备效率。此外，包材模块还支持自主认领包材任务，避免出现重复备料的问题。如图3。
③器具自动回流：针对作业区域需要循环使用器具的情况，在系统中加入器具自动回流的调度策略。当下游区域触发要料需求后，自动将终点区域的空载具送回起点区域，形成空满交换。在此项目中，包含来料暂存器具回流、翻包台来料器具回流、翻包台包材器具回流、成品器具回流场景。此外，针对出库播种墙有多种器具类型，触发器具返空时系统会根据器具类型，调度器具分别返回对应的返空区域，减少拣货人员走动距离。
④信息可视化：系统还提供多种形式的可视化大屏，用于满足各班组的作业需求。道口收货组托大屏可展示每个道口的收货、组托状态以及物料数据；包材任务大屏可显示待备料的任务列表、加急状态、任务持续时间等信息；翻包台包装信息可视化，可查看当前翻包物料的包装工艺指导书辅助作业；数字仓库大屏实现仓库信息可视化、仓库数据统计、智能设备监控。如图4。
（2）效果分析
对于已投入运行的吉易达智能仓储管理系统在减少人员、经济效益、物资取送效率和准确性等方面进行分析，此案例项目可节省人员16人，年节约成本180万元；并可解决工艺缺失或错误问题，包材拉动准确率由80%提升至98%以上，预计年节约时间可达256小时。
整体而言，通过吉易达智能仓储管理系统的设计和应用，给备件中心的仓储管理智能化带来显著的提升效果，从而极大提升中心仓库备品备件相关物资保障供给。
结论与展望
智能仓储管理系统是一种利用物联网、大数据分析和人工智能等技术手段实现仓库智能化管理的系统，其主要功能包括物品识别与追踪、自动化控制、环境监测与调节、库存管理与优化、物流路径优化和安全管理与监控。智能仓储管理系统具有提高作业效率、降低成本、提升服务质量以及数据化决策支持等优点。同时，在实际应用中也面临着技术成本较高、数据安全与隐私保护以及系统复杂度高等挑战。
未来，智能仓储管理系统的研究方向主要包括以下几个方面：
1.深度学习算法的应用：通过引入深度学习算法，可以实现对仓库内复杂环境的感知和理解，从而更准确地预测货物流动趋势和优化路径规划。
2.多模态信息融合：结合多种传感器数据（如图像、声音、雷达等），能够更全面地获取环境信息，提高智能决策的准确性。
3.区块链技术的应用：利用区块链的去中心化、不可篡改等特点，可以保证数据的安全性和透明性，为智能仓储管理系统提供更加可信的数据基础。
4.人机协作机器人：研究如何让智能仓储管理系统与人机协作机器人进行有效协同，共同完成复杂的仓储作业任务。
5.可持续发展：探索如何在智能仓储管理系统的设计和运行过程中更好地考虑环保和能源效率等因素，实现绿色物流的目标。
可以预见，智能仓储管理系统的未来研究方向将会更加注重提高系统的智能化程度、实时响应能力和安全保障水平。同时，应用场景也将更加广泛多样，并且对系统的可定制化、可扩展性和可靠性提出更高要求。而随着物流行业的发展以及人们对物流服务效率和质量要求的不断提高，智能仓储管理系统的研究和应用前景将更加广阔。
———— 物流技术与应用 ————
编辑、排版：罗丹
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