卷烟物流自动分拣系统库存盘点功能设计

雷加进，韦盛作，郭廷武，唐 扬，黄 琳，潘裕远

（广西烟草公司钦州市公司，广西钦州 535000）

0 引言

近年来，随着行业物流高质量发展，对物流运行提出了更高的要求，数字化、绿色化成为物流发展的主流，提质、降本、增效是物流发展的目标[1]。烟草行业卷烟分拣管理控制系统（以下简称“分拣系统”）的自动化程度是提升烟草物流运行能力的重要保障，它涉及仓储、拣选、包装等多个环节。由于集成了多种现代技术，分拣管理控制系统近年来一直是分拣环节研究的重点[2-3]。某物流配送中心在前期的技改项目中，已大大降低了分拣线上的故障率，降低人工分拣的劳动强度，提高分拣效率。但是由于分拣系统功能较为单一，系统无库存管理、无盘点功能，在分拣完成后需要人工盘点当天库存，这部分工作需要耗费较多时间，进而影响整体分拣效率。

根据现场调研得到的分拣前数据获取和人工盘点工作占用时间分析结果可知，分拣系统的分拣数据下载、盘点表打印、分拣数据导入和库存盘点操作平均每天需要花费约55 min，而其中分拣数据下载与库存盘点所花费时间占78%（图1、表1）。

表1 分拣线分拣前后所需时间统计 min

图1 分拣前数据获取和盘点工作占用时间分析

为解决分拣系统数据获取时间长、盘点困难等问题，减小员工工作强度和有效提升分拣效率，本文在现有软、硬件基础上，通过对分拣系统功能模块进行优化改造，增加分拣系统与仓储系统的数据接口连接、库存管理和实时盘点功能模块，实现分拣系统数据与仓储系统数据对接、分拣系统库存数据库建立及库存管理功能设计、卷烟数据实时盘点及显示功能设计，有效减少分拣数据导入与库存盘点等操作时间，提升分拣效率，解决分拣作业的堵点问题。

1 原因分析

经过调研发现，出现上述问题的原因主要有3 个：①仓储系统与分拣系统无直接数据接口，导致营销及仓储数据无法直接到达分拣系统，导致分拣数据导入时间花费较多；②分拣系统内无库存管理功能，分拣前、分拣时以及分拣后的库存信息无法直接在分拣系统获取，也无法自动计算剩余库存数；③分拣系统没有实时盘点及显示功能，员工无法在仓位上实时了解该仓位上的当前库存盘点数据，无法及时纠错。

1.1 仓储系统与分拣系统无直接数据接口

省级卷烟营销平台系统提供当天各条线路所需的卷烟种类与数量，并将其数据进入仓储系统，分拣系统则根据营销数据进行卷烟分拣与包装。但是这两个系统是属于不同的平台，因此两者之间的数据交流方式将会影响分拣效率。目前，从上级卷烟营销平台中导出当天分拣数据时，需要先选择导出数据的内容，如物流中心、配送部、配送域、配送日期、审核状态等，然后选择需要导出的线路，这样才能将导出数据保存到本地磁盘指定的文件夹中供分拣系统读取。最后，在分拣系统中以读入文件数据的方式，将已保存到文件的营销数据导入到分拣系统中。在数据导入时，需登录分拣系统在操作窗口进入订单导入界面，点击右上角的“导入”按钮弹出窗口选择订单数据下载的文件保存路径，再根据需要选择导入分拣的线路，这样才能得到各配送线路上的卷烟种类与数量（图2）。

图2 分拣数据导入

在数据的导入操作中，由于没有直接的数据接口，通过间接的文件传递方式操作步骤较为繁琐，对操作人员的操作熟练程度要求比较高，每次导出数据之前必须把上一次导出的数据文件删除，防止数据累加造成分拣数据不准确。操作过于繁琐和使用时间过长将直接影响卷烟出库时间，进而影响分拣效率。另外，采用文件传输的方式，还可能有文件损坏、文件被误删除、文件被误覆盖的风险。

1.2 分拣系统缺少库存管理

通过外部文件的数据传送，分拣系统从营销系统得到当天分拣的卷烟种类和数量。但由于分拣系统中缺少库存管理，分拣系统无法及时得知相应卷烟品种的库存余量和实时库存。这需要等所有分拣任务完成后进行人工盘点，再与仓储系统中的剩余库存核对，如果出现差错则有可能需要较多花费时间来找出问题的原因，有时还需要重新拆包分拣并重新打包。

1.3 缺少实时盘点功能

当天分拣完成后，员工需要首先从营销系统下载打印出订单备货盘点表，然后由员工进行人工现场盘点，将现场剩余的各种类卷烟数量进行清点、记录，并与盘点表核对每个仓位卷烟品牌的数量。由于仓位数量较多，这种盘点方式工作量大、盘点时间长，容易出错，同时也造成用电用工成本的增加，增加了员工的劳动强度（图3）。

图3 现场人工盘点

通过上述分析，由于分拣系统没有相关库存数据信息，导致卷烟分拣完成后，需人工检查盘点数据是否相符；如果在盘点时才发现数据不符，则需要大量人力查找错烟并重新包装，降低工作效率。而且，目前分拣系统的分拣数据获取操作步骤比较繁琐、操作用时比较长，数据接口落后、系统无盘点、无库存管理功能，没有显示实时盘点数量，现场盘点困难，同时耗费大量人力和时间。因此，为了降低生产成本、减少作业时间、提高分拣效率，就必须对现有的卷烟分拣系统功能进行升级改造。主要功能包括：在分拣系统中，利用仓储系统的数据接口功能，开发分拣系统端的数据接口，与仓储系统对接数据，获取库存数据；增加库存管理功能，查看分拣线当天分拣需要订购的数量、分拣线仓位上库存余量、需要出库补货数量和实时库存数量的统计；增加盘点功能，实现分拣中实时盘点，盘点信息实时显示，减少盘点差错和盘点时间。

2 分拣系统功能优化

经过上述分析，本文主要工作是在分拣系统软件上开发数据接口功能、增加库存管理与实时盘点功能，设计内容包括通信接口及其界面设计、库存数据库设计、库存与盘点业务功能算法设计等。通过系统优化，将盘点数据显示在数码屏上，实现卷烟库存数据的实时更新与实时盘点，提高人工盘点效率。

2.1 增加数据接口

分拣系统数据接口主要采用对仓储系统数据库进行访问的方式。仓储系统（欧康系统）开放有数据接口，外部系统可以通过此接口访问库存信息。因此，在分拣系统中采用SQL 语句访问欧康系统的数据库，将所需要的库存信息读入分拣系统的数据库中，构建分拣系统的库存数据库。为了与以前的功能衔接，分拣数据导入界面提供了两种接口方式，一种是保持原来的文件导入方式，另一种就是通过分拣系统数据接口访问仓储系统数据库、直接获取数据的数据导入方式（图4）。选择“欧康仓储接口”就可以在分拣系统上直接获取仓储系统里的库存相关数据信息，其流程如图5 所示。

图4 分拣数据导入界面的两种接口方式

图5 直接获取库存数据接口流程

2.2 库存管理功能设计

借鉴仓储管理系统设计理念，对分拣管理控制系统的库存维护功能进行设计，以管理分拣线的当天分拣需要订购的数量、分拣线仓位上库存余量、需要出库补货数量和实时库存数量的统计、盘点信息实时显示。

库存管理是由系统数据接口下载分拣订单数据，分拣系统导入销售订单进行基础设置，根据订单品牌订购数量设置或调整仓位和库存基数设定或库存校正，然后把品牌名称写入LED 屏。基础设置完成后进入一下步骤分析数据，调整分拣线路优先分拣顺序和校对卷烟库存数量。数据分析完后进入分拣配货环节，手动写入盘点数据，发送到数据接收器后再传送到现场数码屏显示，供操作人员开机前盘点。开始分拣后，仓位出烟，计数检测光电开始计数并将计数信号传送给PLC，由PLC 与上位机分拣系统实现数据实时传送。分拣系统经过计数数据处理后，把当前库存数据实时写入现场数码LED 屏并显示出来，供操作人员随时盘点，从而实现在线实时盘点操作。

由此可见，通过库存管理功能对库存数据的处理，还实现了将实时盘点功能集成在库存管理功能设计当中，拓展库存管理功能的应用场景。根据现场需求，设计的分拣系统库存管理功能主要包括订单导入、仓位设置、卷烟设置、现场LED 数码屏写入、库存表维护、订单分析、分拣配货、手动盘点、自动盘点、故障记录、报表查询、数据发送、数据接收、数码管显示、启动控制系统等（图6）。

图6 库存管理功能工作流程

卷烟库存维护界面如图7 所示，在分拣系统主界面点击“卷烟库存维护”则可进入维护界面：首先点击“删除异型烟”按钮，删除多余的异型品牌，防止标准烟跟异型烟混乱；然后点击鼠标右健“编辑”设置每箱数量和库存数量即可；“更新库存”包括库存清零和取批次数量，库存清零一般是在系统开始初始化时将数据清空，而取批次数量是指第一次使用时取当天需要分拣的数量。这样就可以完成库存管理初始化，当天库存以及分拣任务的数据则被写入分拣系统的库存数据库。

图7 卷烟库存维护界面

2.3 盘点功能设计

在分拣系统的库存管理界面中增加盘点功能，通过RS-485 串口协议、标签控制器与分拣线上数码LED屏进行连接。分拣过程中，实时盘点卷烟数量，分拣任务完成时，数码LED 屏显示剩余库存，方便分拣操作人员快速核对。盘点功能界面如图8 所示。界面中，库存余数是指前一天分拣完成余留在分拣线上的卷烟数量；订购数量：当天分拣的总分拣量；补货数量则是系统跟据库存余数以及当天的分拣量，自动算出仓库需要补货的出库卷烟数量，用于分拣系统进行分拣；实时库存表示指前一天分拣线上余留下的数量加上当天仓库出库补货的数量或者当天分拣完成后分拣线上剩余的数量；已分拣条数是指根据订单已分拣的数量，它会根据分拣线分拣进度实时更新变化，做加法运算直到当天数据分拣完成。

图8 卷烟库存维护界面

通过库存余数、订购数量、每箱数量、补货条数以及已分拣条数，可以计算得到实时库存（图9）。在分拣时，仓位上的光电传感器会检测是否有卷烟从该仓位打出，有则光电传感器就会产生一个脉冲信号给PLC，PLC 再将此信号传送到上位机分拣系统；分拣系统接收到此信号，则认为相应种类的卷烟库存中已有一条香烟进行了分拣，实时库存减少了一条，即实时盘点数据减少了一条。实时盘点数据可通过界面的“写盘点数据”按钮，将分拣系统的计算结果传送到数码LED 屏控制器，将实时盘点数据显示数码LED 屏（图10）。

图9 实时盘点数据计算流程

图10 写入盘点数据

2.4 优化效果

通过增加分拣系统和仓储系统的数据接口、增加库存管理功能以及实时盘点功能，实现卷烟数据的实时盘点以及分拣库存与仓储系统数据对接，有效减少卷烟出库、分拣盘点等操作时间，提升分拣效率，解决分拣作业的堵点问题。通过现场实测，每天分拣盘点用时从30.04 min 下降至13.16 min，减少了16.88 min、即51.35%，有效提高了分拣效率。

3 结束语

本文设计了分拣系统与仓储系统的数据接口，以及分拣系统的库存管理和实时盘点功能，通过数据接口，将仓储系统的库存数据提取到分拣系统，并结合当天分拣需求及实时分拣数据，实时计算当前库存；通过上位机与下位控制器的通信，利用光电传感器计数，实时分拣数据通过PLC 传送到上位机，并将实时盘点数据显示在数据LED 屏，做到分拣完成、库存盘点完成，有效提高了盘点效率。