【论文】面向智能制造的企业数字化仓储系统设计.docx

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1、面向智能制造的企业数字化仓储系统设计随着“工业4.0”理念的推广及中国制造2025”战略的提出，制造业与新一代信息技术的深度融合驱动制造迈向智能制造。智能制造是制造业转型发展的重要路径，工业和信息化部、财政部2部门关于印发智能制造发展规划（2016-2020年）的通知中指出：智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，具备自感知、自学习、自决策、自执行与自适应等功能，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节的新型生产方式。智能制造具备生产产品智能化、生产装备智能化、生产过程智能化、服务智能化和管理智能化等5方面特征。从采购原材料、生产产品到最终销售，贯穿产品全生命周期的智能

2、仓储物流系统已成为推动制造业转型发展的重要抓手。在智能制造大环境下，智能物流仓储位于后端，是连接制造端和客户端的核心环节，作为制造业供应链必不可少的组成部分，智能仓储系统在具备全面物资管理功能外，还需实现库存品的信息化管理，订单全流程的可视化管理，对物料订单的发货、在途、上架、入库等环节进行实时跟踪。实现以上目标的关键在于各个环节和先进数字技术深度融合，即数字仓储系统的运用。数字仓储系统是借助计算机技术、物联网技术、传感通信技术、自动控制二.数字仓储系统设计2.1系统架构数字仓储系统的按分层理念进行设计，整个系统由感知层建设、平台层支撑、应用层管控，见图lo平台层支撑品胜技术中台品胜数据中介c

3、视频监控管控平台中心z退货管理退货单管理退货确认退货储位管理/出库管理出库储位管理出库管理分拣管理出库单管理j在库管理j残次品管理j移库轨迹;I智能螟,综合分析管理个可视化管理数据分析管理库存预警管理一二/入库管理人库储位入库确认入库单管理1数据存储中心二L. 生物识别数字仓储全平台管理:S:rJl通过上述3层系统架构，可以应用先进感知、边缘计算、安全连接、容器隔离、微服务框架、异构混合资源分布式调度等关键技术，从源头掌握用户数据，大幅提升贯通水平，将各类仓储资源与制造资源有效衔接和汇聚起来。图2技术中台数据总线数H数据管理H数据质量叵数据白动识别主数据同步主数据检索质量规则管理数据模型管理数

4、据资产试图数据资产检索资产采集更新：数据方案管理数据质量报告数据标准数据标准定义数据标准落地数据评估监测；标准版本管理:;数据接口标准元数据采架数据地图全链分析影响分析元数据变更ODS 数据仓库数据集市数据全生命周期外，在入库管理、在库管理模块中，新增与ERP、MES、WCS系统相对接功能，与车间生产线有着紧密联系，打造了生产线与上下游环节的协同集成，对物料从原料、半成品、包装材料到成品整个过程进行一体化监管，充分体现了智能制造对数字仓储系统提出的新要求，成功实现了数字仓储系统与智能制造的对接。数字仓储系统管理模块见图4。上架管理入库验收及确IUI库位管理不合格品退货管期ERPI物料需求获取限

5、制性管理可视化管理库位优化管s安全库存设出库检验及确IUI分拣管理库位管理补货管理I残次品管理IWCSI调度管理盘点管理移库管理备料信息反馈MES图4数字仓储系统管理模块2.3数据流为精准支撑智能制造，数字仓储管理系统中各层承担不同的任务，具有不同的功能，使系统达到性能总体最优。WMS必须与MES , ERP , PDM , WCS管理系统等进行有效的数据交互和共享，构建出与财务、设计、计划、制造相互承接、相互支撑、相互统一的数据流。客户订单驱动ERP对WMS物料库存信息的查询,进而带动PDM , MES形成物料需求信息，以此生成采购订单和生产订单，生产、仓储、采购系统协同配合。及时将生产线上

6、物料的需求反馈到仓储、采购等环节，同时通过WMS子系统间物料调拨信息的交互，对物料从原料、半成品、包装材料到成品整个过程进行一体化监管。最后由WMS向WCS发出指令，实现了对车间产品生产到出入库全过程的库存配送与控制。系统数据流见图5。配送指令物料验收反馈物料入库信息WMS原料库WMS管理子系统物料采购信息输出客户订单信息输入物料库存杳询出库结算信息物料需求调拨信息物料需求调拨信息备料反馈物料需求信息成品库WMS管理子系统半成品库WMS管理子系统图5系统数据流包装材料WMS管理子系统ERP数据交互集成主要包括如下4点:1）物料入库流程。物料出入库申请信息，物料入库验收信息，入库物料料号及数量信

7、息。2）物料出库流程。库间调拨、工单耗用的物料结算信息。3）物料仓储流程。物料在各子库的静态库存信息。4）产品出库流程。产品出库结算信息。PDM数据交互集成主要包括如下4点：1）物料采购流程。向ERP交互BOM数据文件。2）物料入库流程。交互物料验收规范文件。3）物料标识建立流程。交互物料料号规范。4）物料出库与配送流程。交互BOM数据文件、物料配送字典文件。MES数据交互集成主要包括如下4点：1）物料齐套性查询流程。查询库存物料是否满足工单需求信息。2）备料流程。生产工单物料需求信息。3）生产要素齐套性检杳流程。反馈工单备料的执行状态信息。4）生产流程。实时物料耗用信息或要料呼叫信息。WMS

8、由原材料总库WMS子系统、半成品库WMS子系统、包材库WMS子系统、成品库WMS子系统组成。各子系统间数据交互包括如下2点：1 ）库间物料调拨流程。调拨出入库物料的集合信息。2 ）回退物料流程。回退物料的集合信息。WMS与WCS系统在以下物流流程中交互数据主要包括如下3点:1）入库流程。入库指令及入库数据录入。2）出库流程。出库指令及出库数据输出。3）WCS系统反馈出入库任务执行状态信息。WCS位于WMS与物流设备之间的中间层，起到重要的承上启下作用，负责协调、调度底层的各种物流设备，如输送机、堆垛机、穿梭车、机器人、自动导引小车等物流设备之间的运行；通过消息与任务引擎，分解优化任务，分析最优

9、执行路径，调度底层物流设备高效执行上层系统的指令业务，也为上层系统指令提供执行保障，同时实现对底层物流设备系统接口的集成、监控与统一调度。WCS系统具有分段控制、信息导向、综合监控、集中管理的特点，实现系统连续、稳定、高效、可靠的动作。通过该系统的运行，能够实现出库、补货、复核，分流合流、分拣等整套作业流程，为了保证系统的方便使用与维护，还提供了相关的故障报警、安全措施以及点对点操作等业务。三、数字仓储系统的实现路径建设面向智能制造的数字仓储系统，可从以下几方面实施:1）构建一体化解析标识体系，实现全流程物料管控。标识解析体系是建设数字仓储系统的首要任务，是实现仓储物流全要素、各流通配送环节信

10、息互通的关键纽带。通过对物流要素赋予标识，借助标识（标识可采用RFID电子标签或图形标识）把标识背后对应的数据和他们所对应的丰富信息关联起来。对物料进行唯一性的定位和信息查询，准确地掌握相关物料的库存信息，从而实现物料从订单的未发货到在途、上架、入库、出库全流程的追踪监控。2）建立数字化运维系统，实现精益化作业操作。全码化的数字化运维系统实现物料精准快速出入库。准确定位商品存放位置及存放数量，实现人到货、货到人2种高效分拣方式。软件管理模块，自动记录盘点数据，及时更新库存信息，提高盘点效率、准确率。对接集成生产系统、配送系统，及时地将生产所需要的各种物料送到生产线的物料需求点，保证生产线线边存

11、储区域不出现物料堆积的现象，从而实现柔性化、精益化生产。3）打造产线协同集成平台，实现全链条库存控制。生产、仓储、采购系统协同配合，打造智能制造生产过程的协同监管体系。及时将生产线上物料的需求反馈到仓储、采购等环节。对生产计划执行状态、线边物料消耗、物料的库存情况等信息有效的监控，可以对物料从原料、半成品、包装材料到成品全过程进行一体化监管，做到及时配送，保证产线的平稳生产，同时实现了车间产品生产过程中的全链条库存配送与控制。4）建立智能决策中枢，促迸仓储全面降本增效。智能决策是实现智能制造的关键环节。传统仓储决策主要靠人的主观经验，而数字仓储系统依靠智能算法来实现决策的智能化，其综合考虑出入库频率、出入库时间、出入库货物重量、市场需求变化和仓储设备能力等因素，进行动态规划储位、订单合理分配、智能化批次管理、拣选路径规划、智能装箱方案等智能决策，有利于无线需求和有限资源的高效配置，进而实现企业的提质降本增效。四、结语从当前趋势来看，随着物联网、机器人、仓储机器人、无人机等新技术的应用，数字仓储是智能制造落地的优先行业。未来几年内启动快速感知货物的进出数量，全面追踪每件货物流转动态，移库、调度等工作井然有序，后台对实物库存情况一目了然等智能化的数字仓储系统将会迎来井喷式的发展。7