1 企業簡介
1.1 開發企業簡介
本項目的開發單位是中遠網絡物流信息科技有限公司。該公司是中遠集團下屬的IT旗艦公司，也是從事物流信息化的專業公司，具有獨立法人地位。該公司自1997年進入物流信息化領域，不僅負責中遠集團特別是中遠物流的信息化服務，還廣泛承接集團外的運輸和物流企業以及大中型生產企業有關供應鏈和物流系統信息管理平臺解決方案的咨詢、設計和研發項目。我們已經為煙草、交通運輸、電信、鐵路港口、汽車制造、零售、電子電器、農資等行業提供了大量優秀物流解決方案
應用企業簡介
湖北中煙工業有限責任公司恩施卷煙廠是2006年經國家煙草專賣局批準成立、隸屬于湖北中煙工業有限責任公司的非獨立法人卷煙生產企業。企業現有從業人員763人，其中在崗人員696人。
2 需解決的問題和思路
2.1 存在問題：低水平的倉儲無法適應生產高速發展
隨著煙草行業物流信息化建設的深入發展，對工業倉庫倉儲管理信息系統的建設提出了更高的要求。全行業形成了“以信息化帶動煙草行業現代化建設”的基本共識，初步形成了“數字煙草”的行業信息化建設格局，其中數字倉儲分是其中重要的組成部分。由于本項目應用單位湖北中煙恩施煙廠傳統的倉儲系統信息化程度不高，因此存在以下問題：
1. 隨著“一號工程”的應用和推廣，在提升煙草行業整體管理水平的同時，增加的“兩打三掃”操作環節也帶來成品卷煙倉儲環節中員工工作量的上升和效率的下降；
2. 隨著湖北中煙“黃鶴樓”、“紅金龍”等卷煙品牌的市場成功，恩施煙廠的生產規模不斷擴大，成品卷煙倉儲管理的壓力和難度持續增長；
3. 在該廠技改前，成品卷煙的倉儲主要依靠手工記賬方式，定期輸入該廠的ERP生產系統中，無法及時了解實時的貨物信息，作業效率和管理水平很低；而目前所用的ERP系統倉儲管理能力較低，缺乏自動化的操作功能，無法達到所要求的高效率。
4. 高效能的倉儲管理信息系統的缺失導致恩施卷煙廠缺乏有效的貨物管理手段和嚴格的批次管理辦法，與煙草國家局和湖北中煙提升和深化精益管理的理念相悖；
5. 雖然采用自動化立體倉庫在成品煙的倉儲管理方面可以發揮較大作用，但這種方案投資規模巨大、建設周期長、技術和管理門檻高、投資收益比低等，導致該類項目的可行性和適用性差。
2.2 建設思路：應用物聯網技術建設高效信息系統
現代制造業的競爭力在于供應鏈管理，而倉儲管理是物流和供應鏈管理的重要環節。應用物聯網等先進信息通信技術改造傳統的倉儲管理是實現物流和供應鏈效率提高的重要手段。
基于對恩施卷煙廠倉儲物流管理現狀以及信息化需求的分析，要實現倉儲物流作業過程的信息化、倉庫管理的數字化、統計分析的多樣化，必須建設一個先進的一體化的倉儲物流管理信息系統，并且實現與現有ERP系統的有效對接。同時，針對亟待提升管理的成品卷煙倉庫業務，采用基于物聯網技術的先進數據采集方案，通過無線網絡和藍牙通訊技術實現倉儲管理信息系統和現場作業設備（如手持設備、叉車車載電腦、RFID設備等）以及現場作業設備間的有效實時交互，清晰地體現物聯網從應用層、網絡層到現場傳感和控制層的體系架構，從而完成一體化的倉儲物流管理過程，提高倉儲作業效率、降低人員勞動強度、優化成品卷煙倉儲管理水平、提升成品卷煙倉儲數據的準確性和及時性。
3 系統簡介
3.1 系統總體介紹
3.1.1 系統總體藍圖
從恩施卷煙廠整體角度來說，各倉庫運行統一的WMS系統，因此，系統面向業務的架構設計應當充分考慮不同倉庫各作業環節的一致性，使得系統具有較強的可配置性，即可針對不同物資選擇所需要的系統功能形成不同的業務處理過程。
3.1.2 系統總體物聯網架構
根據物聯網經典三層架構體系，本系統的物聯網架構體系
本系統在物聯網的感知層主要應用了RFID技術，藍牙技術和條碼掃描技術。
RFID技術主要應用于成品卷煙托盤（如下圖所示），可以實現將數字化托盤和托盤上的30箱成品卷煙的信息進行關聯并管理；
藍牙技術主要應用于智能叉車（如下圖所示），實現安裝于叉臂上的RFID讀寫器和智能叉車車載終端的通訊，該技術的應用代替了以前智能叉車的有線設計，解決了數據線纜容易被叉車機械裝置絞斷的問題；
條碼掃描技術主要用于掃取成品卷煙外包裝箱上的貨物國際條碼、“一號工程”碼和庫位代碼信息。
本系統在網絡層使用了無線局域網，實現了在成品卷煙倉庫庫內無線網絡信號的全覆蓋和在園區內無線網絡的部分覆蓋。
通過感知層和網絡層物聯網技術的應用，在應用層構建了基于物聯網技術的成品煙智能倉儲管理系統，實現了包括數字化托盤一次掃碼整托盤出入庫、智能叉車管理等物聯網應用，提高了倉儲運作效率，提升了倉儲管理水平。
3.1.3 系統主要操作流程
3.1.3.1 入庫流程
根據成品庫入庫管理的作業流程，系統功能配置包括到貨碼盤、入庫上架確認等。
具體業務應用情況如下圖所示：
手持設備碼盤作業方式說明：
工人完成碼盤作業后，通過手持設備先讀取托盤RFID標簽；
然后掃描貨物國際條碼，如果此國際條碼對應唯一貨物編碼系統自動找出對應的煙的品種并默認數量30，如果此國際條碼對應多種貨物編碼，手持系統則跳出對應的貨物品種清單供用戶選擇，用戶選擇確認后系統找出對應的煙的品種并默認數量30；
另外系統支持不掃碼用戶直接輸入貨物編碼后，手持系統找出對應的煙的品種并默認數量30的操作。
上架作業說明：
叉車上架作業：叉車司機叉起上架托盤，自動讀取托盤RFID標簽，系統自動建議上架庫位，司機可以根據系統指引也可人工選定上架庫位，到達指定庫位后人工掃描庫位條碼確認上架位置，放入托盤完成上架；
手持設備上架作業：工人手持人工掃描托盤RFID標簽，系統自動建議上架庫位，可以根據系統指引也可人工選定上架庫位，到達指定庫位后人工掃描庫位條碼確認上架位置，放入托盤完成上架。
3.1.3.2 出庫流程
根據成品出庫管理的作業流程，系統功能配置包括出庫通知、配貨作業、撿貨作業、發貨確認等。
撿貨下架說明：下架讀取到RFID標簽時，系統自動查詢出此托盤所要撿貨出庫的貨物清單供撿貨人員確認（貨物編碼、名稱、數量等信息）。
底樓裝車出庫操作說明：庫管持手持設備，掃描或者輸入出庫合同號或者準運證號，系統顯示對應出庫清單供庫管核對，核對無誤后確認出庫即可，同步完成WMS庫存扣減以及向ERP發送信息。
出庫操作可能會和目前出庫裝車掃一號工程碼動作存在重復的動作且數據不能共享，故系統另外提供人工在電腦終端中的出庫確認，如等出庫后司機簽字單證返回庫管時，庫管根據合同號或者準運證號查詢出庫單證，人工確認出庫，系統完成庫存扣減并發送ERP數據等操作。
3.2 系統功能架構
為了充分滿足恩施卷煙廠倉儲物流業務的處理，針對系統業務架構設計WMS系統功能架構
3.3 系統數據架構
為保證數據框架能高效的實現WMS的功能，本次數據架構規劃的內容
數據架構主要是基于物流行業和軟件行業的數據標準、數據質量、數據功能以及數據安全標準為基礎，物理結構按應用數據庫存儲、備份庫存儲兩個部分進行劃分，具體內容包括：
1. 應用數據庫存儲
應用數據庫存儲是本系統的數據存儲核心，用于為業務系統功能提供數據來源。為有效保證系統的訪問效率及訪問質量，對應用數據庫的設計采用數據來源層、業務主題層和功能服務層的三層結構設計。
數據來源層
數據由于來源不同，其數據采集的周期、事務控制、訪問頻度差異較大，因此，首先在數據獲取的時候，根據數據的來源進行類型劃分，以優化數據存儲。
業務主題層
數據在按照數據來源進行細分后，根據本系統業務環節可以進一步細分為入庫數據、庫存數據、出庫數據、成品數據、倉儲視頻數據、泊位數據、設備數據、商務數據、客戶服務數據、成本數據、基礎數據、系統管理數據等業務主題，用主題區分數據存儲的結構，為業務功能實現進行數據細分。
業務功能層
在實現按業務主題進行數據存儲劃分后，本系統根據業務的具體展現功能，對存儲在各主題范圍內的數據進行抽取，根據數據的要求進行清洗加工，最后通過具體業務功能進行數據應用，同時要對應用的數據進行審計。此外，系統可以對外部大數據進行分析和獲取。
2. 備份庫存儲
本系統為保證在數據層面的安全，根據應用數據庫的數據信息，對數據按照生命周期可以分為生產數據、歷史數據，將采用數據同步技術把數據按歷史數據及實時生產數據進行歸檔存儲，以保證應用數據庫的安全。
3.4 系統集成架構
由于本系統存在與外部應用系統及設備的交互，為保證系統應用功能的實現，需要本系統通過數據交換平臺與企業內部系統和企業外部系統進行集成。
本項目涉及與企業內部的NC系統、EAS系統、成品打掃碼系統、聯合調度系統的數據集成以及與企業外部的國家局網上交易系統、國家局準運證系統、一號工程等相關行業系統的數據集成，此次數據集成具有集成系統多，數據范圍廣泛，集成技術復雜等特點。
基于以上結構圖，WMS將以統一的數據集成平臺為基礎進行建設，按照統一業務模型的思想把各系統數據集成起來。因此，根據系統集成的需要，將采用提供相關接口的方式進行實現，主要包括以下幾種方式：
1. 遠程數據庫調用
采用遠程數據庫訪問技術，在對方數據庫提供訪問權限的前提下，以應用數據交換功能為基礎，實現對數據庫中信息的直接讀取和存儲，以達到數據交換的目的。這種方式目前在企業內部系統間的交換較為通用，但受到安全性等影響，在外部系統數據交換方面很少使用。
2. Web service方式
建立基于Web Service協議等交換方式的與協作單位（承運商、供應商、商業公司等）的信息交換標準，使信息資源規劃問題集中在數據交換的標準化、規范化的協調和設計上；Web Service是由企業發布的為完成其特定商務需求的在線應用服務,其他公司或應用軟件能夠通過Internet來訪問并使用這項在線服務。目前，國家局相關系統及部分集團內部系統主要采用Web service的方式進供數據接口服務。
3. 基于TCP/IP的文件交換
主要采用FTP、EMAIL等文件傳輸方式，利用客戶機可以給服務器發出命令來下載文件、載文件，實現對數據的發送和接收，這種方式是以往系統間數據交換通行的一種方式。
4. 其他技術
通過使用第三方提供的相關交換平臺或技術，來達到對外部系統的數據交換服務，本交換平臺將根據不同技術的要求，快速靈活地進行擴充，達到對現有系統和未來外部系統的數據交換擴展。
3.5 系統網絡架構
網絡拓撲圖是在應用架構的基礎上，從部署的視角來對應用架構中定義的各類系統在未來IT環境中的分布進行具體的定義，明確每一個應用系統具體的部署分布策略。
考慮恩施卷煙廠統一的業務管控和集中化數據管理要求，WMS倉儲管理系統從網絡設計上采用集中部署方式。
采用此種部署方式，在恩施卷煙廠集中部署相關設備，包括應用、數據庫、EDI服務器和磁盤陣列等，硬件部署和外部設備連接均通過防火墻隔離實現安全策略；外部ERP等系統通過內部網絡同恩施WMS實現數據交換；庫內手持終端（PDA）及叉車車載設備等通過WIFI無線路由連接交換機實現庫內操作。
全集中方式部署，所有應用和數據都在恩施卷煙廠得到統一，各種操作指令和操作數據都能在數據中心和下面倉庫之間實時交互，不需要數據同步，系統部署和實施都相對簡單、清晰；由于下面倉庫中沒有部署服務器，統一訪問數據中心的系統，所以對網絡的帶寬和穩定性要求較高。
4 效益分析
我公司根據恩施卷煙廠倉儲物流管理現狀以及對信息化需求的分析為其設計開發的倉儲物流管理信息系統，并已經在施恩煙廠成品庫成功地完成了實施，取得了顯著的經濟效益、管理效益和社會效益。
4.1 經濟效益
1. 庫存和資金占用率降低
施恩煙廠成品庫通過WMS的應用，實現了公司整體層面成品煙倉儲信息的有效整合，有利于倉儲操作速度的加快以及工作效率的提高，例如：高效地完成各種業務操作，改進倉儲管理，提升效率及價值；提高物品出入庫過程中的識別率，提高出入庫效率，實時掌握倉庫環境狀態及變化；縮減盤點周期，提高數據實時性，實時動態掌握庫存情況，實現對庫存物品的可視化管理等，從而使成品煙的平均庫存明顯下降，大幅度降低了資金占用率，帶來了明顯的經濟效益。
2. 產量和銷量提升
WMS通過與ERP系統等的有效對接，實現了真實的市場信息的采集、分析和處理，為準確、及時、有效的提供物流服務提供了保障。恩施煙廠能夠根據市場的需求快速、及時做出生產響應，在第一時間貫徹執行，并實時監控每一步物流操作和運行。本系統的運用提高了生產效率，增強了企業產品的市場競爭能力，從而提升了恩施煙廠的整體銷量。
3. 成本降低
通過項目的成功實施，減少了庫存貨物尋找時間，減少了發運錯誤，提高了揀貨速度，大大降低了揀貨差錯率,減少安全庫存，減少違約、延期交貨，提高庫存準確率，實現倉儲管理自動化、無紙化,提升了恩施煙廠的整體物流運行效率，提高了整體倉儲各環節之間的銜接速度和有效性。同時通過對公司整體物流信息的有效把控，實現了整體物流資源的有效配置，進一步降低了恩施煙廠的整體費用。
4.2 管理效益
精細化管理一直是倉儲管理的目標，但在實施WMS之前，恩施煙廠成品庫業務流程的管控和庫存的精細化管理（包括詳細的庫位管理、成品批次管理、作業人員管理等），作業方式上基本上以目視為主。成品庫實施專業WMS之后，通過條碼、RFID的數據采集手段，通過嚴謹的作業流程管控，使得成品庫管理精細化、大大提高庫存管理的準確性，并且安全管理倉庫，防止偷盜、惡意破壞等違法行為，使成品煙的倉儲管理上水平。
4.3 社會效益
本方案在恩施卷煙廠試點成熟后，基于WMS系統功能設計的高度可配置可移植特性，可針對湖北中煙其他各煙廠及相關倉庫統一部署，并進行個性化配置以適應各煙廠及倉庫的不同作業流程及管理要求。同時，可在湖北中煙建立省級WMS管理平臺，與各煙廠WMS實時交互數據，并可按需要建立統一的接口平臺，與湖北中煙其他省級系統完成對接和統一管理。
該方案還取得了其他煙草工業公司的一致認可，為其他工業公司的倉儲物流管理信息系統建設、乃至其他行業的倉儲信息建設提供寶貴的經驗。
5 經驗與體會
本方案從恩施卷煙廠倉儲物流管理現狀出發，對倉儲物流管理所涉及的業務類型進行提煉，完成了所需基于物聯網技術的WMS系統的物聯網技術架構和功能設計。在進行物聯網技術架構設計時，充分參考了物聯網的三層架構，在感知層應用RFID技術、藍牙技術和條碼掃描技術，在網絡層應用無線局域網技術和移動通訊網絡技術，在應用層實現物聯網倉儲系統應用構建，豐富了在倉儲管理環節的物聯網技術應用經驗，提升了恩施卷煙廠倉儲管理的信息化水平。
本項目的實施綜合運用了RFID技術、無線通訊技術和藍牙技術，創新性的將這三種物聯網技術進行有效的融合，帶來了良好的客戶體驗和顯著的應用效果。
通過本項目的開發和實施，我公司深刻地認識到，雖然物聯網技術在理論層面和實際應用中已經比較成熟，我們也有很多實戰經驗，但是在實際實施和應用的過程中，還會面臨很多的挑戰。而這些挑戰可能會影響新技術的客戶體驗和應用效果，嚴重的甚至阻礙新技術的應用和推廣。對于諸如RFID這樣的技術，在不同行業和應用領域的實施經驗將成為該技術應用理論不可或缺的一部分。
例如，在本項目的實施過程中，我們曾用傳統的智能化叉車技術，在叉車的叉齒后部安裝RFID讀寫器天線，用可伸縮的電纜把該天線和裝在駕駛室的讀寫器連接起來。然而在試運行過程中，這些線纜經常會在叉齒升降過程中被拉扯斷，影響了項目的實施。我公司團隊研究了國外RFID設備廠商的讀寫天線與讀寫器之間的串行通信規程，經過反復試驗，加裝了藍牙發射和接收模塊以取代傳統的有線連接，以藍牙通信技術徹底解決了線纜易被智能叉車扯斷的問題。
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