中远网络物流信息科技有限公司：恩施烟厂物联网仓储管理信息系统

1 企业简介

1.1 开发企业简介

本项目的开发单位是中远网络物流信息科技有限公司。该公司是中远集团下属的IT旗舰公司，也是从事物流信息化的专业公司，具有独立法人地位。该公司自1997年进入物流信息化领域，不仅负责中远集团特别是中远物流的信息化服务，还广泛承接集团外的运输和物流企业以及大中型生产企业有关供应链和物流系统信息管理平台解决方案的咨询、设计和研发项目。我们已经为烟草、交通运输、电信、铁路港口、汽车制造、零售、电子电器、农资等行业提供了大量优秀物流解决方案

应用企业简介

湖北中烟工业有限责任公司恩施卷烟厂是2006年经国家烟草专卖局批准成立、隶属于湖北中烟工业有限责任公司的非独立法人卷烟生产企业。企业现有从业人员763人，其中在岗人员696人。

2 需解决的问题和思路

2.1 存在问题：低水平的仓储无法适应生产高速发展

随着烟草行业物流信息化建设的深入发展，对工业仓库仓储管理信息系统的建设提出了更高的要求。全行业形成了“以信息化带动烟草行业现代化建设”的基本共识，初步形成了“数字烟草”的行业信息化建设格局，其中数字仓储分是其中重要的组成部分。由于本项目应用单位湖北中烟恩施烟厂传统的仓储系统信息化程度不高，因此存在以下问题：

1. 随着“一号工程”的应用和推广，在提升烟草行业整体管理水平的同时，增加的“两打三扫”操作环节也带来成品卷烟仓储环节中员工工作量的上升和效率的下降；

2. 随着湖北中烟“黄鹤楼”、“红金龙”等卷烟品牌的市场成功，恩施烟厂的生产规模不断扩大，成品卷烟仓储管理的压力和难度持续增长；

3. 在该厂技改前，成品卷烟的仓储主要依靠手工记账方式，定期输入该厂的ERP生产系统中，无法及时了解实时的货物信息，作业效率和管理水平很低；而目前所用的ERP系统仓储管理能力较低，缺乏自动化的操作功能，无法达到所要求的高效率。

4. 高效能的仓储管理信息系统的缺失导致恩施卷烟厂缺乏有效的货物管理手段和严格的批次管理办法，与烟草国家局和湖北中烟提升和深化精益管理的理念相悖；

5. 虽然采用自动化立体仓库在成品烟的仓储管理方面可以发挥较大作用，但这种方案投资规模巨大、建设周期长、技术和管理门槛高、投资收益比低等，导致该类项目的可行性和适用性差。

2.2 建设思路：应用物联网技术建设高效信息系统

现代制造业的竞争力在于供应链管理，而仓储管理是物流和供应链管理的重要环节。应用物联网等先进信息通信技术改造传统的仓储管理是实现物流和供应链效率提高的重要手段。

基于对恩施卷烟厂仓储物流管理现状以及信息化需求的分析，要实现仓储物流作业过程的信息化、仓库管理的数字化、统计分析的多样化，必须建设一个先进的一体化的仓储物流管理信息系统，并且实现与现有ERP系统的有效对接。同时，针对亟待提升管理的成品卷烟仓库业务，采用基于物联网技术的先进数据采集方案，通过无线网络和蓝牙通讯技术实现仓储管理信息系统和现场作业设备（如手持设备、叉车车载电脑、RFID设备等）以及现场作业设备间的有效实时交互，清晰地体现物联网从应用层、网络层到现场传感和控制层的体系架构，从而完成一体化的仓储物流管理过程，提高仓储作业效率、降低人员劳动强度、优化成品卷烟仓储管理水平、提升成品卷烟仓储数据的准确性和及时性。

3 系统简介

3.1 系统总体介绍

3.1.1 系统总体蓝图

从恩施卷烟厂整体角度来说，各仓库运行统一的WMS系统，因此，系统面向业务的架构设计应当充分考虑不同仓库各作业环节的一致性，使得系统具有较强的可配置性，即可针对不同物资选择所需要的系统功能形成不同的业务处理过程。

3.1.2 系统总体物联网架构

根据物联网经典三层架构体系，本系统的物联网架构体系 

本系统在物联网的感知层主要应用了RFID技术，蓝牙技术和条码扫描技术。

RFID技术主要应用于成品卷烟托盘（如下图所示），可以实现将数字化托盘和托盘上的30箱成品卷烟的信息进行关联并管理；

蓝牙技术主要应用于智能叉车（如下图所示），实现安装于叉臂上的RFID读写器和智能叉车车载终端的通讯，该技术的应用代替了以前智能叉车的有线设计，解决了数据线缆容易被叉车机械装置绞断的问题；

条码扫描技术主要用于扫取成品卷烟外包装箱上的货物国际条码、“一号工程”码和库位代码信息。

本系统在网络层使用了无线局域网，实现了在成品卷烟仓库库内无线网络信号的全覆盖和在园区内无线网络的部分覆盖。

通过感知层和网络层物联网技术的应用，在应用层构建了基于物联网技术的成品烟智能仓储管理系统，实现了包括数字化托盘一次扫码整托盘出入库、智能叉车管理等物联网应用，提高了仓储运作效率，提升了仓储管理水平。

3.1.3 系统主要操作流程

3.1.3.1 入库流程

根据成品库入库管理的作业流程，系统功能配置包括到货码盘、入库上架确认等。

具体业务应用情况如下图所示：

手持设备码盘作业方式说明：

工人完成码盘作业后，通过手持设备先读取托盘RFID标签；

然后扫描货物国际条码，如果此国际条码对应唯一货物编码系统自动找出对应的烟的品种并默认数量30，如果此国际条码对应多种货物编码，手持系统则跳出对应的货物品种清单供用户选择，用户选择确认后系统找出对应的烟的品种并默认数量30；

另外系统支持不扫码用户直接输入货物编码后，手持系统找出对应的烟的品种并默认数量30的操作。

上架作业说明：

叉车上架作业：叉车司机叉起上架托盘，自动读取托盘RFID标签，系统自动建议上架库位，司机可以根据系统指引也可人工选定上架库位，到达指定库位后人工扫描库位条码确认上架位置，放入托盘完成上架；

手持设备上架作业：工人手持人工扫描托盘RFID标签，系统自动建议上架库位，可以根据系统指引也可人工选定上架库位，到达指定库位后人工扫描库位条码确认上架位置，放入托盘完成上架。

3.1.3.2 出库流程

根据成品出库管理的作业流程，系统功能配置包括出库通知、配货作业、捡货作业、发货确认等。

捡货下架说明：下架读取到RFID标签时，系统自动查询出此托盘所要捡货出库的货物清单供捡货人员确认（货物编码、名称、数量等信息）。

底楼装车出库操作说明：库管持手持设备，扫描或者输入出库合同号或者准运证号，系统显示对应出库清单供库管核对，核对无误后确认出库即可，同步完成WMS库存扣减以及向ERP发送信息。

出库操作可能会和目前出库装车扫一号工程码动作存在重复的动作且数据不能共享，故系统另外提供人工在电脑终端中的出库确认，如等出库后司机签字单证返回库管时，库管根据合同号或者准运证号查询出库单证，人工确认出库，系统完成库存扣减并发送ERP数据等操作。

3.2 系统功能架构

为了充分满足恩施卷烟厂仓储物流业务的处理，针对系统业务架构设计WMS系统功能架构

3.3 系统数据架构

为保证数据框架能高效的实现WMS的功能，本次数据架构规划的内容

数据架构主要是基于物流行业和软件行业的数据标准、数据质量、数据功能以及数据安全标准为基础，物理结构按应用数据库存储、备份库存储两个部分进行划分，具体内容包括：

1. 应用数据库存储

应用数据库存储是本系统的数据存储核心，用于为业务系统功能提供数据来源。为有效保证系统的访问效率及访问质量，对应用数据库的设计采用数据来源层、业务主题层和功能服务层的三层结构设计。

数据来源层

数据由于来源不同，其数据采集的周期、事务控制、访问频度差异较大，因此，首先在数据获取的时候，根据数据的来源进行类型划分，以优化数据存储。

业务主题层

数据在按照数据来源进行细分后，根据本系统业务环节可以进一步细分为入库数据、库存数据、出库数据、成品数据、仓储视频数据、泊位数据、设备数据、商务数据、客户服务数据、成本数据、基础数据、系统管理数据等业务主题，用主题区分数据存储的结构，为业务功能实现进行数据细分。

业务功能层

在实现按业务主题进行数据存储划分后，本系统根据业务的具体展现功能，对存储在各主题范围内的数据进行抽取，根据数据的要求进行清洗加工，最后通过具体业务功能进行数据应用，同时要对应用的数据进行审计。此外，系统可以对外部大数据进行分析和获取。

2. 备份库存储

本系统为保证在数据层面的安全，根据应用数据库的数据信息，对数据按照生命周期可以分为生产数据、历史数据，将采用数据同步技术把数据按历史数据及实时生产数据进行归档存储，以保证应用数据库的安全。

3.4 系统集成架构

由于本系统存在与外部应用系统及设备的交互，为保证系统应用功能的实现，需要本系统通过数据交换平台与企业内部系统和企业外部系统进行集成。

本项目涉及与企业内部的NC系统、EAS系统、成品打扫码系统、联合调度系统的数据集成以及与企业外部的国家局网上交易系统、国家局准运证系统、一号工程等相关行业系统的数据集成，此次数据集成具有集成系统多，数据范围广泛，集成技术复杂等特点。

基于以上结构图，WMS将以统一的数据集成平台为基础进行建设，按照统一业务模型的思想把各系统数据集成起来。因此，根据系统集成的需要，将采用提供相关接口的方式进行实现，主要包括以下几种方式：

1. 远程数据库调用

采用远程数据库访问技术，在对方数据库提供访问权限的前提下，以应用数据交换功能为基础，实现对数据库中信息的直接读取和存储，以达到数据交换的目的。这种方式目前在企业内部系统间的交换较为通用，但受到安全性等影响，在外部系统数据交换方面很少使用。

2. Web service方式

建立基于Web Service协议等交换方式的与协作单位（承运商、供应商、商业公司等）的信息交换标准，使信息资源规划问题集中在数据交换的标准化、规范化的协调和设计上；Web Service是由企业发布的为完成其特定商务需求的在线应用服务,其他公司或应用软件能够通过Internet来访问并使用这项在线服务。目前，国家局相关系统及部分集团内部系统主要采用Web service的方式进供数据接口服务。

3. 基于TCP/IP的文件交换

主要采用FTP、EMAIL等文件传输方式，利用客户机可以给服务器发出命令来下载文件、载文件，实现对数据的发送和接收，这种方式是以往系统间数据交换通行的一种方式。

4. 其他技术

通过使用第三方提供的相关交换平台或技术，来达到对外部系统的数据交换服务，本交换平台将根据不同技术的要求，快速灵活地进行扩充，达到对现有系统和未来外部系统的数据交换扩展。

3.5 系统网络架构

网络拓扑图是在应用架构的基础上，从部署的视角来对应用架构中定义的各类系统在未来IT环境中的分布进行具体的定义，明确每一个应用系统具体的部署分布策略。

考虑恩施卷烟厂统一的业务管控和集中化数据管理要求，WMS仓储管理系统从网络设计上采用集中部署方式。

采用此种部署方式，在恩施卷烟厂集中部署相关设备，包括应用、数据库、EDI服务器和磁盘阵列等，硬件部署和外部设备连接均通过防火墙隔离实现安全策略；外部ERP等系统通过内部网络同恩施WMS实现数据交换；库内手持终端（PDA）及叉车车载设备等通过WIFI无线路由连接交换机实现库内操作。

全集中方式部署，所有应用和数据都在恩施卷烟厂得到统一，各种操作指令和操作数据都能在数据中心和下面仓库之间实时交互，不需要数据同步，系统部署和实施都相对简单、清晰；由于下面仓库中没有部署服务器，统一访问数据中心的系统，所以对网络的带宽和稳定性要求较高。

4 效益分析

我公司根据恩施卷烟厂仓储物流管理现状以及对信息化需求的分析为其设计开发的仓储物流管理信息系统，并已经在施恩烟厂成品库成功地完成了实施，取得了显著的经济效益、管理效益和社会效益。

4.1 经济效益

1. 库存和资金占用率降低

施恩烟厂成品库通过WMS的应用，实现了公司整体层面成品烟仓储信息的有效整合，有利于仓储操作速度的加快以及工作效率的提高，例如：高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值；提高物品出入库过程中的识别率，提高出入库效率，实时掌握仓库环境状态及变化；缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理等，从而使成品烟的平均库存明显下降，大幅度降低了资金占用率，带来了明显的经济效益。

2. 产量和销量提升

WMS通过与ERP系统等的有效对接，实现了真实的市场信息的采集、分析和处理，为准确、及时、有效的提供物流服务提供了保障。恩施烟厂能够根据市场的需求快速、及时做出生产响应，在第一时间贯彻执行，并实时监控每一步物流操作和运行。本系统的运用提高了生产效率，增强了企业产品的市场竞争能力，从而提升了恩施烟厂的整体销量。

3. 成本降低

通过项目的成功实施，减少了库存货物寻找时间，减少了发运错误，提高了拣货速度，大大降低了拣货差错率,减少安全库存，减少违约、延期交货，提高库存准确率，实现仓储管理自动化、无纸化,提升了恩施烟厂的整体物流运行效率，提高了整体仓储各环节之间的衔接速度和有效性。同时通过对公司整体物流信息的有效把控，实现了整体物流资源的有效配置，进一步降低了恩施烟厂的整体费用。

4.2 管理效益

精细化管理一直是仓储管理的目标，但在实施WMS之前，恩施烟厂成品库业务流程的管控和库存的精细化管理（包括详细的库位管理、成品批次管理、作业人员管理等），作业方式上基本上以目视为主。成品库实施专业WMS之后，通过条码、RFID的数据采集手段，通过严谨的作业流程管控，使得成品库管理精细化、大大提高库存管理的准确性，并且安全管理仓库，防止偷盗、恶意破坏等违法行为，使成品烟的仓储管理上水平。

4.3 社会效益

本方案在恩施卷烟厂试点成熟后，基于WMS系统功能设计的高度可配置可移植特性，可针对湖北中烟其他各烟厂及相关仓库统一部署，并进行个性化配置以适应各烟厂及仓库的不同作业流程及管理要求。同时，可在湖北中烟建立省级WMS管理平台，与各烟厂WMS实时交互数据，并可按需要建立统一的接口平台，与湖北中烟其他省级系统完成对接和统一管理。

该方案还取得了其他烟草工业公司的一致认可，为其他工业公司的仓储物流管理信息系统建设、乃至其他行业的仓储信息建设提供宝贵的经验。

5 经验与体会

本方案从恩施卷烟厂仓储物流管理现状出发，对仓储物流管理所涉及的业务类型进行提炼，完成了所需基于物联网技术的WMS系统的物联网技术架构和功能设计。在进行物联网技术架构设计时，充分参考了物联网的三层架构，在感知层应用RFID技术、蓝牙技术和条码扫描技术，在网络层应用无线局域网技术和移动通讯网络技术，在应用层实现物联网仓储系统应用构建，丰富了在仓储管理环节的物联网技术应用经验，提升了恩施卷烟厂仓储管理的信息化水平。

本项目的实施综合运用了RFID技术、无线通讯技术和蓝牙技术，创新性的将这三种物联网技术进行有效的融合，带来了良好的客户体验和显著的应用效果。

通过本项目的开发和实施，我公司深刻地认识到，虽然物联网技术在理论层面和实际应用中已经比较成熟，我们也有很多实战经验，但是在实际实施和应用的过程中，还会面临很多的挑战。而这些挑战可能会影响新技术的客户体验和应用效果，严重的甚至阻碍新技术的应用和推广。对于诸如RFID这样的技术，在不同行业和应用领域的实施经验将成为该技术应用理论不可或缺的一部分。

例如，在本项目的实施过程中，我们曾用传统的智能化叉车技术，在叉车的叉齿后部安装RFID读写器天线，用可伸缩的电缆把该天线和装在驾驶室的读写器连接起来。然而在试运行过程中，这些线缆经常会在叉齿升降过程中被拉扯断，影响了项目的实施。我公司团队研究了国外RFID设备厂商的读写天线与读写器之间的串行通信规程，经过反复试验，加装了蓝牙发射和接收模块以取代传统的有线连接，以蓝牙通信技术彻底解决了线缆易被智能叉车扯断的问题。