基于智能WMS的無人值守倉儲系統研發與應用

吳燕飛，盧衍海，馬曉晨

（華東天荒坪抽水蓄能有限責任公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

現代供應鏈模式和技術日新月異，倉儲管理作為供應鏈的核心環節，對于提高供應鏈運作效率，降低運作成本，保障生產物資供應具有重要的作用。抽水蓄能電站地處偏遠山區，一般都會設置一定規模的生產現場倉儲，存儲一些常用的、易損的機械材料及自動化元器件等，以滿足設備日常檢修、消缺和緊急事故處理所需。企業內部ERP系統物資管理功能完善了內部管理流程，但在外部不同節點之間物資運轉還需要依賴人工。在倉儲管理末端出庫環節，由需求人辦理領用單，然后到倉庫提貨，倉儲管理人員根據需求揀選物料進行出庫操作，此舉需消耗較多的人力、溝通及時間成本，已難以滿足電力生產高效運轉的需求。尤其是國家大力發展新型能源，電網對抽水蓄能機組調度頻繁，要求響應快速，這就要求在設備檢修、消缺、故障處理的過程中整合資源，優化流程，提高效率?；谶@些問題和需求，通過應用信息系統和物聯網技術，研發無人值守倉儲系統，在抽水蓄能電力生產中得以實踐應用，實現物資供應“智能、高效、安全、便捷”，具有顯著的管理效益和經濟效益。

1 無人值守倉儲系統結構與功能研發

1.1 系統需求梳理

通過對現有的倉庫物資存儲情況、生產管理和出入庫作業流程、倉庫管理規范和信息系統建設、硬件設備等進行梳理，并找出為實現無人值守作業而需要改善的難點和痛點，通過MUL需求分析技術[1]，形成了圖1所示的系統用例圖。

圖1 系統用例圖

在此基礎上與各方進行評審，最終確定了系統的開發需求，以此需求為基礎展開后續的系統開發和設計工作。

1.2 系統設計

國網新源控股有限公司建設的智能WMS已基本覆蓋了倉庫的日常物資出入庫操作、在庫物資管理、物資盤點等日常操作。為了達到優化流程，提高效率的系統設計目的，決定在智能倉儲系統的基礎上新增面向無人值守倉的功能模塊。引進智能門禁、智能燈光、智能貨架、智能物料屏、智能操作終端等智能化硬件設備，實現無人值守的設計目標。系統架構如圖2所示。

圖2 系統架構

1.3 軟件系統研發

1.3.1 構建無人值守倉的日常管理信息系統

在智能倉儲系統的PC管理后臺、移動APP兩個產品上新增面向無人值守倉的功能開發。PC后臺側更新和完善主要包括人員組織、物資定位、緊急領料、環境控制、遠程盤庫、視頻監控、設備管理、倉庫大屏、異常告警的二級模塊。移動APP側更新和完善包括物資查找、人臉采集、物資定位、消息通知、在線監視查看的二級模塊。

1.3.2 構建無人值守倉智能硬件的控制系統

本倉庫中新增了多種不同的智能硬件，智能倉儲系統原有的系統結構無法滿足新增硬件的時效控制。為了更好地協調和調度底層的各種智能化硬件設備[2]，通過提供標準的硬件控制接口來方便上層應用系統進行系統調用，并控制各種硬件設備來完成業務操作。通過本地部署硬件控制系統解決通信問題，從而確保硬件設備具備通信的低延時和可靠性。

1.4 智能硬件研發

1.4.1 智能門禁

智能門禁主要由人員模塊、門禁控制、倉儲ID掃描模塊及警示模塊組成。人員認證模塊支持人員通過刷臉、刷卡及指紋方式實現對人員的識別，如果當前人員允許進入，就可通過門禁控制模塊開門放行。門禁會通過傳感器檢測人員進出，觸發倉儲ID掃描模塊對攜帶的物資進行掃描，出庫物資異常時會進行異常出庫提醒。

1.4.2 智能安防

智能安防主要由攝像頭及硬盤錄像機（DVR）構成，可以實時遠程監控倉庫的現場情況，并支持回放，方便后續追溯[3]。

1.4.3 智能出庫操作終端

為方便領料人員的出庫操作，配置電容觸摸屏、掃碼槍、人員識別模塊、語音提示模塊。領料人員通過人員識別確認是否具有操作權限，允許后可以在終端進行物資查找、物資掃碼領取等操作。

1.4.4 智能貨架

智能貨架在傳統隔板貨架的基礎上新增了聲光揀選模塊[4]、倉儲ID掃描模塊、物資定位模塊、多媒體貨架指示牌。支持通過聲光引導人員走到指定的貨位拿取物資，支持檢測當前物資是否在位，支持通過貨位顯示屏對當前貨架上的物資進行分類管理、標識[5]。

1.4.5 智能物料屏

智能物料屏主要由低功耗電子水墨屏、通信模塊、電池供電模塊、專用貨架支架構成。支持IP65級防水防塵。

2 系統作業流程

2.1 人員權限管理

（1）作業辦理權限申請經審核通過后，倉管員通過APP進行人員信息采集并錄入系統。

（2）對于取消授權進入的人員，倉管員可以通過APP或者PC后臺對人員進行禁入處理，禁入人員將無法通過智能門禁進入倉庫。

2.2 物資入庫作業

（2）倉管員對入庫物資進行拍照，采集規格參數、使用說明書、物資分類、存儲貨位、供應商、有效期、設備樹等物資信息，并錄入系統，完成物資信息的數字化信息轉化工作。

（3）將物資放到指定的貨位上，完成物資的入庫操作。系統將物料信息自動推送到存放貨位的智能物料屏上[6]。

入庫作業流程如圖3所示。

圖3 入庫作業流程

2.3 領料出庫作業

2.3.1 開單領料

（1）領料人員在WMS開領料單。

（2）領料人員通過人臉識別進行身份認證進入倉庫，倉庫內燈光自動亮起。系統同步將進入人員的信息和時間自動推送到倉管員APP上和值班室工作大屏上。

（3）領料人在智能操作終端上掃描領料單上的二維碼，系統將自動顯示當前領料單上需要領取的物資，點擊每個待領取物資的“一鍵定位”功能，開啟自揀選（Pick-to-Light）功能，智能貨架通過聲光引導來引導領料人準確走到物資所在貨位。

部分公民環保意識薄弱，碳信息披露可以促進企業可持續發展，但企業對此認識不夠深刻，這些都使碳披露難以發揮其對經營管理的指導作用。這就需要社會廣泛宣傳低碳經濟理念，提高公民的環保意識，進而逐步上升到企業管理層面，使管理者提高環保責任意識，加大對碳信息的重視。通過學習，掌握必要的碳披露知識，推動經濟社會可持續發展。

（4）領料人員揀貨后掃碼出庫，系統將自動比對領取物資，如果非當前領料單上待領取物資，將進行異常提醒。完成出庫操作的物資系統將自動推送物料卡信息給智能物料屏，智能物料屏自動更新當前物資的物料卡信息[7]。

（5）領料人完成出庫操作后按下開門按鈕，倉庫門禁自動打開，智能門禁將掃描領料人員所攜帶的出庫物資，并比對是否都已完成正常的領料手續。如果出現多拿、誤拿的情況，大屏就會發出語音提示報警，提醒領料人員進行出庫處理，同時將異常出庫信息上報給倉管員[8]。

（6）當所有人員離開倉庫后，智能照明將延遲1 min關閉倉庫內的所有照明器具。

開單領料操作流程如圖4所示。

圖4 開單領料操作流程

2.3.2 緊急領料

（1）若機組發生故障需緊急消缺領料時，事故處理人員可以直接去無人值守倉領料。

（2）領料人員進入倉庫后通過智能操作終端/智能倉儲APP進行緊急領料操作，支持通過物料描述、物資分類、設備樹信息等條件進行搜索，搜索到所需物資后，點擊每個待領取物資，按“一鍵定位”功能開啟自揀選（Pick-to-Light）功能，智能貨架通過聲光引導來引導領料人準確走到物資所在貨位[9]。

（3）領料人員揀取物資后，通過智能操作終端進行掃碼登記，領取物資。

（4）系統將顯示緊急領料信息，生成待辦領料事項，故障處理工作完成后可以辦理領料開單手續。

緊急領料操作流程如圖5所示。

圖5 緊急領料操作流程

2.4 盤點

（1）倉管員通過智能WMS創建盤庫任務，設置盤庫的貨位及盤庫開始時間，滿足盤庫開始時間后，無人值守倉智能硬件控制系統將自動進行盤點操作[10]。

（2）智能硬件控制系統將驅動智能貨架掃描在架物資情況，并將所有物資信息上傳智能WMS。

（3）智能WMS對上傳的在庫物資信息與系統物資信息進行對比分析，生成盤庫結果報表。如果存在差異，倉管員前往無人值守倉現場確認。

盤庫操作流程如圖6所示。

圖6 盤庫操作流程

3 系統實現功能

3.1 高效

無人值守倉實現了24小時無人值守運作，隨到隨領，領料人員無需倉管員陪同即可在系統的引導下輕松完成領料操作，省去了溝通、等待時間，領料人員和倉庫人員勞動強度大大降低[11]。

3.2 智能

依托現代信息技術，通過智慧物聯有效整合資源，實現了服務驅動倉庫業務的新模式，使日常物資管理業務操作更加智能化。

3.3 安全

智能門禁進行人臉識別身份驗證，防止人員非法闖入；智能門禁對通過的人員及物資進行自動掃描，防止錯拿、誤拿和多拿。智能監控時刻記錄倉庫內發生的一切，方便后續追溯。倉管員遠程進行倉庫內的物資盤點，實時掌握物資在位情況。

3.4 便捷

系統支持一鍵掃碼、關鍵字、物資分類、設備樹分類等多維度搜索條件，可快速查找所需物料。在搜索結果中可以展示物資的圖片、規格參數、供應商、設備樹信息等，方便快捷確認所需物資。倉管員遠在辦公室中就可以通過網頁后臺、手機APP查看倉庫的實時視頻、溫濕度數據、人員進出情況、物資在位情況，提高倉庫的管理效率。

4 管理效益和經濟效益

4.1 成果展示

經過6個月的系統建設、調試，目前無人值守倉已在國網新源控股天荒坪抽水蓄能電站生成現場得到成功運用。倉庫24小時全天候無人值守，生產人員領料快速便捷，系統運轉規范有序，初步達到了通過信息化手段和物聯網技術實現提升物資管理質效、服務安全生產的設計目標。

4.2 管理效益

改變了傳統倉儲管理通過人工進行各項業務操作、倉儲智能化水平低、各環節數據不互通等管理模式。在無人值守倉的場景下，已將倉庫業務固化到系統中，通過系統驅動業務完成管理方法的信息化提升，以信息系統和智能設備輔助物資管控，提升管理的標準化、信息化、智能化水平。

4.3 經濟效益

（1）無人值守減少了電站倉庫值班人員數量，降低了倉儲管理人員的用工成本；

（2）極大縮短了領料時間，以及設備檢修、消缺時間，尤其是縮短了夜間機組運行緊急故障處理時間，能夠快速恢復機組運行，保障電網安全穩定；

（3）提高了智能決策和分析能力，為科學合理儲備備品提供數據依據，提高物資的周轉率和利用率。

5 結 語

無人值守倉通過應用信息化技術和智能物聯網設備，與物資倉儲運行管理方式相結合，解決了抽水蓄能電站生產和現有物資管理方式之間的矛盾，實現了智能、高效、安全、便捷的物資倉儲管理模式，為抽水蓄能電站安全生產和保障電網安全運行提供了物資支撐，是智慧供應鏈建設的實踐性探索和創新。