有色企业MES建设中库存管理子系统的设计与实现

吕苏环

(金川镍钴研究设计院自动化研究所，甘肃 金昌 737100)

0 引言

在企业信息化建设过程中，ERP/MES/PCS三层架构已成为被广泛接受的企业信息集成问题解决方案［1］。MES提供从订单投入到产品完成整个生产活动所需的优化信息，运用及时、准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂活动，从而对条件作出迅速的响应，以减少非增值活动、提高工厂运作过程的效率［2］。可见MES是提高企业生产制造管理能力行之有效的重要手段。

笔者所在团队承担多项国家、省级重点项目建设中信息化、自动化方面的研发、建设任务。在有色企业MES建设过程中，发现用户普遍对库房的合理利用和综合调配、产品的快速出库、销售的快速响应、库存的及时盘点等库房管理功能有着较高要求。

本文在充分研究了现有库房管理技术手段及实现方法的基础上，将PL/SQL过程语言应用到自动盘库算法中，并通过实际应用验证了该实现方法的可行性。

1 设计思路及采用技术

根据前期调研需求，本文着重通过以下几个方面的设计保证库房管理的先进性、实用性。

①粉体、线板带类物料库房，采用基于CODE128码的无线条码扫描技术［3］管理原料、产品、中间料及返料的出、入库信息。条码信息包括库房、库位、名称、规格、生产日期、质量、班次、质检信息、供货商、批号、数量、价格等。该信息便于库房管理并可作为事故追溯依据，同时为上层MES及ERP应用系统提供自动、实时的数据采集支撑。

②粉体类库房主要用于存放桶装粉体，库房内放置自动堆垛仓库管理机器人臂［4］，自动进行货位分配输送，同时自动采集存储物品货位信息。这为上层MES及ERP应用系统提供自动、实时的数据支撑。

③库存盘点主要分为年、月、季等不同频次的盘库操作，同时要求能够为用户显示当前实时库存详情。考虑到信息化技术手段、实际系统负载及用户需求，采用基于.NET的B/S三层架构开发模式［5］，将盘库算法抽象成公式固定在Oracle数据库内部的PL/SQL存储过程［6］中。大数据量计算通过设定触发器在系统空闲时自动触发执行，其他耗时较少的操作则主要由客户端应用触发执行。这样既可以充分利用数据库内部批处理执行能力的快速性以及SQL语句封装的安全性优点，又可以充分保证一定的灵活性，与客户端及时响应。

2 相关算法

条码库存管理体系的建立，使库存管理流程变得更加清晰。物料入库通过条形码打印机打印该物料条码信息标志(名称、供应商、数量、质量、品位等);再通过条码扫描器进行数据采集，检验后入库;然后利用条码手持终端机扫描库位、物料条码，建立物料与库位的对应关系;最后更改相应库存信息。产品出库根据提示物料的库位，利用手持终端扫描库位与条码，验证无误后进行出库操作，同时将手持终端采集的数据上传至服务器，以更新库存记录。

采用条码库存管理体系后，规范的物料出入库流程如图1所示。

图1 物料出入库流程示意图Fig.1 Flowchart of in-out warehousing of materials

对于库存盘点，通过调查分析，主要抽象成以下基本公式，具体如表1所示。

表1 自动盘库基本公式Tab.1 Basic formulae of automatic inventory checks

这样，需要在Oracle数据库中设定基本数据表，如表2所示。

表2 Oracle数据库基本表Tab.2 Basic table of Oracle database

在基本表中，表列按照Sequence自增序列定义，数据存储时，将它们作为属性字段同时存入。其中，Frequency基表用于描述数据频次序列值，如班、日、周、旬、月、季、年次数据等。Section基表用于描述物料类别序列值，如原料(投入、库存)、产品(产出、库存)、中间料(投入、产出、库存)以及其他物料类别序列值(如金属平衡量等)。StatisticsType基表用于描述数据所属的统计属性值，如库存(入库量、出库量、库存基量、净库存、阶段库存量)以及其他统计属性值(如求和、平均、方差、平方、最大、最小、结存、付出等)。这些基本表数据字段均设计为Sequence自增序列属性。因此，当后期系统升级、属性拓展时，只需按照Oracle的Sequence序列增加即可，对之前已经设定的属性值没有任何影响。

考虑库存物料量大、出入库较频繁、频次较多的盘点操作耗时较长等特点，设计了Oracle-PL/SQL存储过程，如表3所示。各存储过程之间的关系如图2所示。

表3 PL/SQL主要存储过程Tab.3 Main storage procedures of PL/SQL

在特定生产数据存储表中，通过Daily_Clear_Store检索并自动计算出特定日期的日净库存完成量，并将其写回数据库中。

Month_Clear_Store利用Daily_Clear_Store计算出的日净库存值，计算出某月月净库存数据，并将其写回数据库。

MonthToNow_Store利用Daily_Clear_Store计算出的日净库存值，计算出月初至当月某日的净库存累积量，并将其写回数据库中。Year_Clear_Store、YearTo Now_Store等设计功能类似。

最后Daily_Store_Balance依据上述各存储过程提供的中间数据，计算出库存盘点的实际数据，并将其写回数据库供前台调用。

这样，各存储过程之间就会存在一定的顺序性关联，因此需要定义名为Daily_Job的PL/SQL程序，统领各存储过程的执行顺序。最后，通过定义Oracle数据库的全局Job工作，就可以定时触发Daily_Job程序，实现数据库定时自动盘库的工作任务。

图2 盘库PL/SQL procedures关系示意图Fig.2 Schematic diagram of PL/SQL Procedures

3 具体实现

以Daily_Store_Balance为例，简要说明盘库算法的实现方法。

建立存储过程后，首先定义相应游标csr_tagcode及变量V_DATE、V_STARTDAY等。其中，V_DATE为Date类型，用于标志日期变量，V_STARTDAY为number型，用于标志生产月起始日。同时对数据库中统计类型为净库存的库存数据(原料、产品、中间料)进行distinct检索，并将检索结果作为游标移动依据。

接着为各变量赋初值。从系统函数dual中解析出传入日期参数v_date中的年、月、日信息，并存入相应变量 v_year、v_month、v_day。

依据上述变量及传入参数，计算年库存量的起始时间和结束时间，分为如下两种情况(假定传入参数V_STARTDAY值为26，即生产月开始日期为每月26日，下同)。如果当前日期为当年12月26日之后的某一天，则年起始时间取当年12月26日，年结束时间取下一年12月26日，并存入变量v_startYearDate和v_endYearDate;否则统计时间段为前一年12月26日至当年12月26日。

在计算月库存基量的起始时间和结束时间时，如果v_day＜26，月统计时间段为前一月26日至当月26日;否则统计时间段为当月26日至下月26日。

在执行具体算法之前，应先确认以下事项:为确保每次生成时数据库中数据的唯一性，如果之前已执行过传入参数相同的命令，则应首先检索数据库，并删除当日的日库存量。

在上述变量赋值及准备过程定义完毕后，进入计算过程。打开游标进入loop循环后，编写程序实现算法如表4所示(累积量用T表示，库存基量用B表示，库存量用S表示)。

表4 当日库存量计算算法(部分)Tab.4 Calculation algorithms(partial)for the stock volumes of the day

将当日日净库存记录写入数据库后，结束loop循环，关闭游标并提交命令。

在上述存储过程定义完毕之后，除可以通过应用程序事件触发完成盘库操作外，还可以规定在每日系统空闲时由数据库自动触发。但这需要定义Oracle数据库中的Job命令。Job程序可以设定Oracle数据库每日凌晨4点自动进行系统盘库操作。需要注意的是，interval变量须定义为TRUNC(SYSDATE+1)+4/24(时间间隔为24 h，next_sec为4点)。

4 实施效果

自系统投入运行以来，该企业的库房管理达到了较高的自动化水平。库存数据实时显示在各级管理层用户桌面系统中，使出入库操作、货位摆放、库存信息、库房盘点等操作都变得方便快捷。尤其是原来需手工统计的盘库工作，当存储数据量增大时，采用计算机实现也会耗费大量时间，影响用户体验;现在则由系统选择每日访问量最少的时刻(一般凌晨)自动计算生成。在降低人力成本、提高数据准确性和及时性以及满足用户较好的交互体验等方面，该方法均体现出明显的优越性。

在该企业MES生产信息化项目建设过程中，通过库房管理子系统的实施，一方面减轻了生产人员及调度人员的工作量，较大程度地提高了企业库房管理效率;另一方面也为企业节约了管理费用、提高了服务质量，从而以信息化手段切实提高了企业的核心竞争实力。该系统多次受到用户和各相关部门的好评。

5 结束语

如今的仓库作业与库存控制作业十分复杂多样，传统的静态管理模式已无法保证企业资源的高效利用。本文以在某有色企业MES项目实践过程中库房管理系统的设计与实现为例，详细阐述了库房管理系统实现中的若干问题及实现方法。该设计思路在实际应用中收到较好的效果，具有一定的参考价值及推广意义。

［1］孙彦广，陈靖屏.流程工业制造执行系统［M］.北京:化学工业出版社，2006:14 －15.

［2］宁波市企业信息化工作领导小组.工业企业信息化技术指导规范［M］.北京:清华大学出版社，2007:64－68.

［3］刘志海，曾庆良，朱由锋.条形码技术与程序设计［M］.北京:清华大学出版社，2009:141－150.

［4］徐正林，刘昌祺.自动化立体仓库实用设计手册［M］.北京:北京中国物资出版社，2009:212－240.

［5］Eeles P，Gripps P.架构实战-软件架构设计的过程［M］.蔡黄辉，译.北京:机械工业出版社，2010:91－97.

［6］Rosenzweig B，Bakhimov E S.Oracle PL/SQL 实例精解［M］.龚波，徐雅丽，译.北京:机械工业出版社，2009:27－32.