基于物联网技术仓储管理系统研究，本文主要内容关键词为：管理系统论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
0 引言
目前，我国仓储业的发展存在一定的问题，如行业和地区分割、相互封闭、重复建设、以人工作业为主、管理繁乱松散等。这不仅影响了仓储的工作效率，降低了仓储能力，也使得仓储管理缺乏可靠性、安全性，给企业造成的严重的损失，增加了仓储管理成本[1]。而这种现象多数是由于仓储作业社率不高、信息获取不及时或出错、决策和控制落后等一些原因造成的，要改变这种现状就要在仓储管理中采用一些先进的技术设备。物联网技术由于全面感知、可靠传送和智能处理的基本特征，在很多行业都得到了应用，同时也带动了整个物流行业的革新，尤其是RFID技术，其应用领域在不断扩大。
目前，很多学者都在探索物联网技术在仓储管理中的运用：郑平标、侯海永将RFID技术运用到仓储管理中，并简要给出了系统软件的设计[2]；章必成、刘宣旺和陈远知等结合WSN和RFID的技术优点，构建系统的硬件框架结构和系统的软件功能模块，实现了仓库系统的智能化管理[3]。由于每种物联网技术都有不同的特点和优势，作用范围是有限，不能更好地提高仓储管理水平，而仓储的发展需要更先进、更智能的技术系统支撑。基于此，本文利用目前主要的物联网技术，全方位考虑仓储管理研究范围，以技术集成和运用范围扩展为出发点，设计物联网技术的应用方案，用于搭建智能仓储管理系统。
1 物联网技术
物联网的概念是在1999年提出的，国内外不同机构和专家对物联网有着不同的定义，一般都认为物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[4]。
目前物联网体系的雏形已基本形成，具有典型的层级特性，一个完整的物联网系统一般来说包含信息感知层、信息汇聚层、信息处理层、运营层和应用层。物联网存在6大核心关键应用技术，目前，作为物联网体系最底层的感知和汇聚技术发展和应用得最快，推动着整个体系结构不断升级。
2 基于物联网技术的仓储管理系统设计
2.1 仓储的定位分析
仓储作为物流环节的一部分，其产生的原因主要分为主动储存和被动储存。其中主动储存包括战略考虑、时间差异、市场因数（如为了使货物价格趋高避低进行的储存）；被动储存包括管理失误、供需脱节、不可抗拒因素等。
仓储管理内容研究大致可以分为仓、储、物和环境四个方面。仓是指仓储活动所需的设施、设备；储是指仓储业务及其管理，包括商品的出入库业务、在库业务、仓储规划和货位管理等；物是指对仓库内货物及人的管理。环境是指仓、物的活动、存放环境。仓储的总体示意图如图1所示。
图1 仓储总体示意图
2.2 基于物联网技术的仓储管理系统
2.2.1 仓储管理系统的软件设计
基于物联网技术的仓储管理系统主要实现三个功能：一是利用物联网技术优化仓库作业流程；二是利用物联网技术对仓库内的人员、叉车、托盘、货架等设备进行监管、调配和权限管理，实现合理布控。三是利用物联网技术对仓库内温度、湿度等环境进行实时监控。根据实际运用中的要求，该智能仓储管理系统软件结构上分为业务管理、安全管理、数据管理、协作管理、基本信息管理、设备管理和电子地图7大功能模块。系统软件功能结构如图2所示。
图2 智能仓储管理系统软件功能结构图
(1)业务管理模块。运用物联网技术对货物入库、出库、移库和盘点等业务进行改进和优化可以避免传统仓储的弊端。针对货物的仓储时间，工作人员和工具的基本属性，有必要进行货物、仓库分析。货物在入库时，业务管理模块需要根据入库货物的性质、现有仓储情况选择不同的货位、作业工具和操作人员；货物出货时，也要根据在存货物的入库时间、所在位置和出货位置，选择最优的出货货位；货物移库时，业务管理模块根据现有货物排放布局进行最优计算，以求空间的合理利用，通过货物、仓库分析，选择合适的工作人员、工具、货位以及作业路线。具体实现过程是系统通过天线进行信息收集、发送，指派工作人员和设备（如叉车），工作人员获取权限操作设备进行作业，同时仓库内部的电子屏幕和语音会随时提示工作人员操作内容。
(2)设备管理模块。设备管理模块实现对信息进行预处理，是软件平台和硬件平台的接口模块。负责将收集（或发送）的信息归类处理，分发到系统不同的功能模块进行处理（或传输到不同的硬件设备）。设备管理功能模块是一个中间件，是仓储管理系统实现正常处理和指派任务的关键。
(3)安全管理模块。仓库的安全管理包括商品的保养和仓库的安全，运用物联网技术可以实现对两者有效的监管控制。通过设置温度传感标签、湿度传感标签、光传感标签等，加上相应的读卡器，对仓库的环境进行监视，并根据的规定的约定对设施设备进行调控，使环境满足需求条件。
(4)基本信息模块。主要实现对仓库要求时间段内货物的统计，包括货类、出入量、出入时间、货物在库量、仓库使用情况、设备使用次数和年限、工作人员信息（如工作内容、工作时间、考勤、离场时间等）。基本信息模块是根据其他模块的反馈进行及时更新的，可用于数据统计和查询。
(5)电子地图。实时仿真显示仓库货位、货物、人员、设备的位置情况和停留时间，进行监控管理，根据时间和位置的监管可以掌握设备和工作人员的停留时间，提高作业效率。
(6)协作管理。对于单纯的仓储企业，应该与外界实时交换信息，争取吸引更多的客户；对于企业的内部仓储，要与供应链的其他环节保持顺畅的信息通道，提供实时信息，加大信息透明度，同时该模块还要根据历史数据为其他部门提供预测信息，达到部门合理协助。对于仓储管理系统来说，协作管理模块不只是为了减小内耗，最主要是为仓储创造新的价值。
(7)数据管理。用于存放货物、设备、工作人员、业务记录数据，支持其他功能模块的实现。
智能仓储管理系统软件层是采用上层物联网技术实现的，主要用于数据的处理。软件层的结构不仅决定了系统的功能、反应速度，还体现了系统智能化程度。
2.2.2 仓储管理系统的硬件布局方案
未来仓储的发展趋势是多功能混合运用、自动化、智能化和集约化。根据仓储管理系统的功能，结合物联网技术，实现模块功能所涉及硬件设备大致有PC机、手机、PDA、FID货物标签（大件物品）、RFID托盘标签（散装小物品）、工作人员RFID标签、RFID货位标签、叉车载读卡器、天线、电子显示屏、电子语音设备、温度传感标签、湿度传感标签、光传感标签、红外传感器和相应读卡器、门式固定读卡器、摄像头、通风和供暖设备等。结合仓储管理系统原理，运用物联网硬件设备对仓库进行方案布局，如图3所示（黑色加深部分代表运用物联网技术）。
图3 智能仓储管理系统硬件平台示意图
用物联网技术对仓储进行硬件布局，涉及仓库内的人员、固定设施、设备、货物等。图3中搭建的硬件平台具体描述如下。
(1)在每道门口安装感应器，不同作用的门安装不同的感应器，如果有货物和人员出入的主出入门安装RFID门式阅读器，监控工作人员和货物进出；在不常用的侧门、小门（如安全出口等）安装红外传感器，主要监控人员非法出入。
(2)各个固定货位、特殊仓库、托盘安装电子标签，反映其货物存储情况，方便货物盘存和进出货时的货位选择。
(3)在库人员穿戴RFID标签工作服，配备PDA、叉车等工具安装车载读卡器。方便在安排任务时根据实际情况调拨人员和设备（如任务紧急，选择就近的工作人员和设备；不紧急的情况，就根据工作人员的操作技能和设备的使用年限选择，实现合理安排利用）。
(4)仓库内安装各种环境感应标签，尤其是在特殊仓库内，感应标签要满足货物的安全和存储要求。在系统运行时可根据实际需求开启或关闭部分环境感应标签。
(5)安装配套辅助设备。在出任务时，除了在各种工具设备上传输相应的信息，还需要用扩音器、电子屏幕、电子路标等进行信息传输和任务指导，避免任务出错或遗漏。
(6)安装防火、防水、通风、通暖设备等。通过使用这一系列的安防设备，增强预防和救助措施的有效性，减小突发灾难的损失。
仓储管理系统的硬件平台主要是将物理信息通过数字信息的方式采集、传播给系统软件部分进行处理，硬件设施再根据返回的任务信息做自动调整，完成任务。这些物理信息主要包括的内容如表1所示。
系统硬件在信息采集后，通过各种网络技术（如多跳移动无线网络，传感器网络，Wi-Fi等）进行汇总，将大范围内的信息整合到一起，传输到系统的软件处理层处理，再根据处理结果将数字信息任务在系统硬件上实现。
2.2.3 仓储管理系统实施过程中的问题和建议
运用物联网技术搭建仓储管理系统，在实际的布置实施中可能会出现许多问题，对于这些问题需要灵活的进行处理，以减少系统搭建的难度与投入。
(1)RFID识别技术在距离上存在问题，识别范围大致在百米内。如果仓库面积太大，安装天线的数量就较大，增加了成本。对于一些不需要及时识别的功能，可以采用在仓库上方部分区域设置移动天线，减少天线数量的同时实现信息识别。
(2)仓库出入通道中设置RFID阅读器查阅出入货，但是有可能受到通道外其它货物RFID的干扰，影响出入货检测的正确性。鉴于此，可以将通道用金属做成一个闭环的形式，RFID阅读器置于闭环通道中，屏蔽外部信号，只能阅读通道内部货物的信息。
(3)针对金属和液体货物管理，FRID技术的穿透能力有限，在不改用其他技术的情况下，可以改变天线的空间布局，实现信号叠加，增强穿透能力。
(4)由于目前识别技术的编码各个行业还没有完全统一，而且采用统一的编码有可能会给小的企业带来不必要的麻烦，所以企业可以在内部制定编码，采用软件法实现货物、货位、工作人员的虚实识别技术，将企业关注的信息进行编码、采集和分析处理。
物联网技术和设备更新很快，所以在系统实施时要仔细比较各种技术和设备的优缺点，结合自身的需要进行选择。很多硬件技术不能解决的问题，可以转移到布置方法中解决，能够为企业节约成本。
3 结束语
本文将物联网技术运用到仓储管理的各个环节，对系统的软件和硬件给出了设计方案，搭建了仓储管理系统，并对具体操作中的问题给了一些建议，实现仓储的智能化管理。这不仅能解决仓储业目前存在的一些问题，适应仓储发展的趋势，也能对物联网技术在供应链其他环节的利用起到示范作用。