基于智能WMS的无人值守仓储系统研发与应用

吴燕飞，卢衍海，马晓晨

（华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

现代供应链模式和技术日新月异，仓储管理作为供应链的核心环节，对于提高供应链运作效率，降低运作成本，保障生产物资供应具有重要的作用。抽水蓄能电站地处偏远山区，一般都会设置一定规模的生产现场仓储，存储一些常用的、易损的机械材料及自动化元器件等，以满足设备日常检修、消缺和紧急事故处理所需。企业内部ERP系统物资管理功能完善了内部管理流程，但在外部不同节点之间物资运转还需要依赖人工。在仓储管理末端出库环节，由需求人办理领用单，然后到仓库提货，仓储管理人员根据需求拣选物料进行出库操作，此举需消耗较多的人力、沟通及时间成本，已难以满足电力生产高效运转的需求。尤其是国家大力发展新型能源，电网对抽水蓄能机组调度频繁，要求响应快速，这就要求在设备检修、消缺、故障处理的过程中整合资源，优化流程，提高效率。基于这些问题和需求，通过应用信息系统和物联网技术，研发无人值守仓储系统，在抽水蓄能电力生产中得以实践应用，实现物资供应“智能、高效、安全、便捷”，具有显著的管理效益和经济效益。

1 无人值守仓储系统结构与功能研发

1.1 系统需求梳理

通过对现有的仓库物资存储情况、生产管理和出入库作业流程、仓库管理规范和信息系统建设、硬件设备等进行梳理，并找出为实现无人值守作业而需要改善的难点和痛点，通过MUL需求分析技术[1]，形成了图1所示的系统用例图。

图1 系统用例图

在此基础上与各方进行评审，最终确定了系统的开发需求，以此需求为基础展开后续的系统开发和设计工作。

1.2 系统设计

国网新源控股有限公司建设的智能WMS已基本覆盖了仓库的日常物资出入库操作、在库物资管理、物资盘点等日常操作。为了达到优化流程，提高效率的系统设计目的，决定在智能仓储系统的基础上新增面向无人值守仓的功能模块。引进智能门禁、智能灯光、智能货架、智能物料屏、智能操作终端等智能化硬件设备，实现无人值守的设计目标。系统架构如图2所示。

图2 系统架构

1.3 软件系统研发

1.3.1 构建无人值守仓的日常管理信息系统

在智能仓储系统的PC管理后台、移动APP两个产品上新增面向无人值守仓的功能开发。PC后台侧更新和完善主要包括人员组织、物资定位、紧急领料、环境控制、远程盘库、视频监控、设备管理、仓库大屏、异常告警的二级模块。移动APP侧更新和完善包括物资查找、人脸采集、物资定位、消息通知、在线监视查看的二级模块。

1.3.2 构建无人值守仓智能硬件的控制系统

本仓库中新增了多种不同的智能硬件，智能仓储系统原有的系统结构无法满足新增硬件的时效控制。为了更好地协调和调度底层的各种智能化硬件设备[2]，通过提供标准的硬件控制接口来方便上层应用系统进行系统调用，并控制各种硬件设备来完成业务操作。通过本地部署硬件控制系统解决通信问题，从而确保硬件设备具备通信的低延时和可靠性。

1.4 智能硬件研发

1.4.1 智能门禁

智能门禁主要由人员模块、门禁控制、仓储ID扫描模块及警示模块组成。人员认证模块支持人员通过刷脸、刷卡及指纹方式实现对人员的识别，如果当前人员允许进入，就可通过门禁控制模块开门放行。门禁会通过传感器检测人员进出，触发仓储ID扫描模块对携带的物资进行扫描，出库物资异常时会进行异常出库提醒。

1.4.2 智能安防

智能安防主要由摄像头及硬盘录像机（DVR）构成，可以实时远程监控仓库的现场情况，并支持回放，方便后续追溯[3]。

1.4.3 智能出库操作终端

为方便领料人员的出库操作，配置电容触摸屏、扫码枪、人员识别模块、语音提示模块。领料人员通过人员识别确认是否具有操作权限，允许后可以在终端进行物资查找、物资扫码领取等操作。

1.4.4 智能货架

智能货架在传统隔板货架的基础上新增了声光拣选模块[4]、仓储ID扫描模块、物资定位模块、多媒体货架指示牌。支持通过声光引导人员走到指定的货位拿取物资，支持检测当前物资是否在位，支持通过货位显示屏对当前货架上的物资进行分类管理、标识[5]。

1.4.5 智能物料屏

智能物料屏主要由低功耗电子水墨屏、通信模块、电池供电模块、专用货架支架构成。支持IP65级防水防尘。

2 系统作业流程

2.1 人员权限管理

（1）作业办理权限申请经审核通过后，仓管员通过APP进行人员信息采集并录入系统。

（2）对于取消授权进入的人员，仓管员可以通过APP或者PC后台对人员进行禁入处理，禁入人员将无法通过智能门禁进入仓库。

2.2 物资入库作业

（2）仓管员对入库物资进行拍照，采集规格参数、使用说明书、物资分类、存储货位、供应商、有效期、设备树等物资信息，并录入系统，完成物资信息的数字化信息转化工作。

（3）将物资放到指定的货位上，完成物资的入库操作。系统将物料信息自动推送到存放货位的智能物料屏上[6]。

入库作业流程如图3所示。

图3 入库作业流程

2.3 领料出库作业

2.3.1 开单领料

（1）领料人员在WMS开领料单。

（2）领料人员通过人脸识别进行身份认证进入仓库，仓库内灯光自动亮起。系统同步将进入人员的信息和时间自动推送到仓管员APP上和值班室工作大屏上。

（3）领料人在智能操作终端上扫描领料单上的二维码，系统将自动显示当前领料单上需要领取的物资，点击每个待领取物资的“一键定位”功能，开启自拣选（Pick-to-Light）功能，智能货架通过声光引导来引导领料人准确走到物资所在货位。

部分公民环保意识薄弱，碳信息披露可以促进企业可持续发展，但企业对此认识不够深刻，这些都使碳披露难以发挥其对经营管理的指导作用。这就需要社会广泛宣传低碳经济理念，提高公民的环保意识，进而逐步上升到企业管理层面，使管理者提高环保责任意识，加大对碳信息的重视。通过学习，掌握必要的碳披露知识，推动经济社会可持续发展。

（4）领料人员拣货后扫码出库，系统将自动比对领取物资，如果非当前领料单上待领取物资，将进行异常提醒。完成出库操作的物资系统将自动推送物料卡信息给智能物料屏，智能物料屏自动更新当前物资的物料卡信息[7]。

（5）领料人完成出库操作后按下开门按钮，仓库门禁自动打开，智能门禁将扫描领料人员所携带的出库物资，并比对是否都已完成正常的领料手续。如果出现多拿、误拿的情况，大屏就会发出语音提示报警，提醒领料人员进行出库处理，同时将异常出库信息上报给仓管员[8]。

（6）当所有人员离开仓库后，智能照明将延迟1 min关闭仓库内的所有照明器具。

开单领料操作流程如图4所示。

图4 开单领料操作流程

2.3.2 紧急领料

（1）若机组发生故障需紧急消缺领料时，事故处理人员可以直接去无人值守仓领料。

（2）领料人员进入仓库后通过智能操作终端/智能仓储APP进行紧急领料操作，支持通过物料描述、物资分类、设备树信息等条件进行搜索，搜索到所需物资后，点击每个待领取物资，按“一键定位”功能开启自拣选（Pick-to-Light）功能，智能货架通过声光引导来引导领料人准确走到物资所在货位[9]。

（3）领料人员拣取物资后，通过智能操作终端进行扫码登记，领取物资。

（4）系统将显示紧急领料信息，生成待办领料事项，故障处理工作完成后可以办理领料开单手续。

紧急领料操作流程如图5所示。

图5 紧急领料操作流程

2.4 盘点

（1）仓管员通过智能WMS创建盘库任务，设置盘库的货位及盘库开始时间，满足盘库开始时间后，无人值守仓智能硬件控制系统将自动进行盘点操作[10]。

（2）智能硬件控制系统将驱动智能货架扫描在架物资情况，并将所有物资信息上传智能WMS。

（3）智能WMS对上传的在库物资信息与系统物资信息进行对比分析，生成盘库结果报表。如果存在差异，仓管员前往无人值守仓现场确认。

盘库操作流程如图6所示。

图6 盘库操作流程

3 系统实现功能

3.1 高效

无人值守仓实现了24小时无人值守运作，随到随领，领料人员无需仓管员陪同即可在系统的引导下轻松完成领料操作，省去了沟通、等待时间，领料人员和仓库人员劳动强度大大降低[11]。

3.2 智能

依托现代信息技术，通过智慧物联有效整合资源，实现了服务驱动仓库业务的新模式，使日常物资管理业务操作更加智能化。

3.3 安全

智能门禁进行人脸识别身份验证，防止人员非法闯入；智能门禁对通过的人员及物资进行自动扫描，防止错拿、误拿和多拿。智能监控时刻记录仓库内发生的一切，方便后续追溯。仓管员远程进行仓库内的物资盘点，实时掌握物资在位情况。

3.4 便捷

系统支持一键扫码、关键字、物资分类、设备树分类等多维度搜索条件，可快速查找所需物料。在搜索结果中可以展示物资的图片、规格参数、供应商、设备树信息等，方便快捷确认所需物资。仓管员远在办公室中就可以通过网页后台、手机APP查看仓库的实时视频、温湿度数据、人员进出情况、物资在位情况，提高仓库的管理效率。

4 管理效益和经济效益

4.1 成果展示

经过6个月的系统建设、调试，目前无人值守仓已在国网新源控股天荒坪抽水蓄能电站生成现场得到成功运用。仓库24小时全天候无人值守，生产人员领料快速便捷，系统运转规范有序，初步达到了通过信息化手段和物联网技术实现提升物资管理质效、服务安全生产的设计目标。

4.2 管理效益

改变了传统仓储管理通过人工进行各项业务操作、仓储智能化水平低、各环节数据不互通等管理模式。在无人值守仓的场景下，已将仓库业务固化到系统中，通过系统驱动业务完成管理方法的信息化提升，以信息系统和智能设备辅助物资管控，提升管理的标准化、信息化、智能化水平。

4.3 经济效益

（1）无人值守减少了电站仓库值班人员数量，降低了仓储管理人员的用工成本；

（2）极大缩短了领料时间，以及设备检修、消缺时间，尤其是缩短了夜间机组运行紧急故障处理时间，能够快速恢复机组运行，保障电网安全稳定；

（3）提高了智能决策和分析能力，为科学合理储备备品提供数据依据，提高物资的周转率和利用率。

5 结 语

无人值守仓通过应用信息化技术和智能物联网设备，与物资仓储运行管理方式相结合，解决了抽水蓄能电站生产和现有物资管理方式之间的矛盾，实现了智能、高效、安全、便捷的物资仓储管理模式，为抽水蓄能电站安全生产和保障电网安全运行提供了物资支撑，是智慧供应链建设的实践性探索和创新。