大数据分析、物联网等新技术的发展正持续地影响着各类企业的生产组织方式，应用“互联网+”的新思维及工具已逐渐成为仓储管理企业新的核心竞争力。自上世纪六七十年代研发出立体型仓库，近十几年来ERP广泛深入应用，近年来电子商务产业发展迅猛，与互联网相结合的自动化、智能化仓储系统的发展也如同插上腾飞的翅膀[1,2,3]。
仓储不仅仅是保管好、保养好物品，还要求物品在仓库内的周转率高，更有准时、快速流通、配送的功能[4]。仓储在企业的整个供应链中起着至关重要的作用，如果不能保证正确的进货和库存控制及发货，将会导致资金积压、管理费用的增加，服务质量难以得到保证，从而影响企业的生产运作[5]。传统简单、静态的仓库管理已无法保证企业资源的高效利用。
仓储管理主要有三种方法，一种是原始的靠人工记忆与手工录入卡片，不但费时费力，而且容易出错，易给企业带来巨大损失[6];另外两种是自动识别技术即无线射频识别技术(RFID)[7,8,9]和条码扫描技术(barcode)[10,11,12,13]。无线射频识别技术和条码扫描技术均具有读取速度快、可靠性高、信息量大的特点，除因各自技术特点所具有的其它优缺点及各自的优势应用场景外，RFID标签由于制造技术复杂成本相对最高，条码则是到目前为止成本最低廉，效率比较高的一种技术。国内外将物品条码一般分成商品条码和物流条码两类，两者的区别是一种作为识别标记，一种作为代码使用[14]。如今条码技术已经广泛应用于仓储、物流、零售等领域[15]，仓储内部使用条码技术也已经是普遍的管理手段，通过条码技术规范实际仓储管理生产作业;解决仓储与生产过程存在的存储位置分配不合理、订单拣配货效率低、库存记录准确性差、库存记录核查能力弱等问题。
面对仓库作业和库存控制作业复杂且多样化的需求，“互联网+仓储”智能管理系统不仅优化仓储入库和出库流程，而且可以实现对库存货品状态和作业过程的全面化实时监控。
1 仓储管理的现状
1.1 物资管理的现状
LNG接收站、发电厂、炼油厂、长输管道公司等一般都是重资产企业，投资巨大，资产相当复杂，物资库存也相当复杂，资金积压严重，物资库存数据逐渐攀升，大量通用物资不能在企业间流通、共享，专有物资在同类型企业之间也很难被发现、共享，资产积压严重，设备采购时的备品备件等账外料物资(工厂里的零价值物料)的管理成理不清、管不了的状态，重复采购，现有物资库存与采办的矛盾日趋加深，部分物资常年或多年处于无人知晓、管顾的呆死状态，直到过期、报废，所以每年还要处理大量的过期物资、报废物资并腾退占用的库房。对于管理众多重资产企业的集团公司来说，缺乏有效的管理工具。
1.2 物资仓储管理的现状
1.2.1 物料库位
目前，物料仓位以及灵活的上架策略和规则定义偏弱，物料只能采用定置存放。SAP物料管理只能在库存地点级别上进行物料数量级的管理，库管人员只能在系统中做到一种物料在仓库中不同的货架存放，不能将不同的物料存放在同一个仓位内，一个库存保管单位分配一个或者几个永久的位置，不在这个位置存放其他物料，因为当前系统无法区分仓位存储的不同物料;物料管理模块无法在信息系统中对到货物料的存储位置给出有效辅助信息，保管货位的选择相当依赖库管人员的经验或知识，难以扩大存储位置的利用率，弱化了仓储存放空间，虽然部分单位采用人工线下记账模式扩大仓位的利用率，但是在SAP信息系统中依然无法体现实物与信息对应关系;由于当前仓储管理中，一般采用传统的手动记录加数据录入结合信息化管理方式，因此在工厂的大修、紧急维护和日常管理中实物数据与信息数据易发生脱节，业务管理与执行存在偏差导致时效性比较差。
1.2.2 物料的拣配
在收到拣配货订单后，SAP物料管理模块无法引导提货者到正确的位置提取物料。库管人员需要在额外维护的手工台账上找寻订单所需物资的仓位信息并打印货位清单，然后库管人员穿行于仓库之中，挑选订单所需要的物资并拿到出货区域准备出货，订单集合在仓储保管员办公地，等到所有物品齐全完成订单拣配。此种拣配货方式在空间利用率较低的物资定置存放的小型仓库是易于管理和控制的，但随着仓库物品数量和规模的增加，人为错误导致拣配货误差开始成比例增长。
1.2.3 订单管理
供应商签订长期合同，通过生成相对少量的频繁订单来降低自身库存持有成本。由于订单量减少而年需求量不变，因而供应商的频繁交付使仓储人员需要跟踪更多的工作订单及文书作业，记录更多的交易。虽然SAP系统能够提供准确记录每笔交易的机制，但错误往往都是在人工录入数据时发生的，记录的交易数量越多，数据录入错误的机率也随之线性增长。大部分仓库用于记录仓储作业的SAP系统通常都不位于库存数据发生变更的仓库现场，不能实时记录仓储作业数据，因而库存记录中物资描述(物资编码)、物料数量及其位置3种必须准确的信息会因为不准确的物资数量录入、交易记录延迟、不准确的物料位置录入、物料借码等产生误差。
1.2.4 物资批次管理
仓储内部的物资在实际作业中需要结合物资属性，对在仓库内部必须严格要求先进先出、严格参考物资质保期属性等的危化品物资或指定批次作业、物资有效期管理、库存积压物资进行日常作业，当前SAP系统仅对部分物资实施了批次管理，在实际生产中批次管理欠佳。虽然系统设有年度盘点，但年度盘点库存会造成生产损失，以及人工、资产、管理花费增加。由于短期内需完成仓库内部的盘点工作，导致人员生产作业压力增加，盘点工作做得仓促，盘点的过程中增加了不可避免的错误。
2 仓储智能管理系统设计
企业一般用ERP软件来实现仓储货物管理，SAP在底层业务架构上提供了完善的系统管理工具，部分提升了物资管理水平，但在数据采集和交互界面上却略显不足，智能仓储条码管理系统可以弥补这一不足。一般仓库的仓储管理系统采用条码系统，对于仓库地域分布广、数量多、类型多的中大型集团公司的仓储管理，需要结合物资标准化，开发物资虚拟库系统并推进各下属公司库存信息共享及统计分析。
互联网+仓储智能管理系统是在互联网的支撑下，通过建立物资虚拟库和智能仓储条码管理系统双管齐下深化ERP应用，即将SAP系统与虚拟物资库、智能条码系统整合，采用智能手持移动终端的自动识别功能进行信息采集、数据传递，物料管理向生产现场延伸，宏观上推进库存共享、减存量、控增量、联储共备，并助力探索库存合理调配的长效机制，微观具体操作上则以实现仓储库存管理精细化为目标，最终实现降本增效。
2.1 物资虚拟库系统架构及组成
物资虚拟库系统通过建立动态物资共享目录，采用信息化手段使可共享物资的数据可见并编制联储共备工作方案。物资虚拟库主要实现虚拟库管理、共享物资管理、账外料管理、物资出入库管理等决策分析功能。
2.1.1 库存管理
物资虚拟库库内数据，ERP实施上线单位由ERP系统自动抽取数据并自动更新现有库存情况;未实施ERP单位则填写报表，手工更新共享/非共享库存数据，形成总体库存情况表。
库存管理可以直观地展示库存总体情况，如账内库存、账外库存、无动态库存、危化品库存，以及各项库存近期的走势、库存金额排名统计、占据库存金额的物资金额统计、占比分析等。
2.1.2 共享物资管理
物资虚拟库依据物资标准、重点物资范围和实际业务情况等确定共享物资名录表，ERP上线单位自ERP系统自动抽取，非ERP用户单位则通过已实施ERP单位共享物资库存填报系统填报、更新共享/非共享库存数据，形成总体库存情况表，根据共享物资名录表中的物资进行自动匹配得出共享物资库存情况表。
物资虚拟库系统使共享的物资数据可视化，通过系统可了解、分析系统内企业对应的共享物资及其它的库存信息情况，增强物资的管控，助力物资共享及账外料物资的管理，推动全企业间的联储共备工作机制，有效降低积压库存，提升库存管理精细化水平。
2.1.3 账外物资管理
账外物资管理同样涉及已实施ERP单位及未实施ERP单位。已实施ERP单位通过虚拟库平台抽取本单位ERP系统中零价值工厂里的物料数据(账外料数据);未实施ERP单位则通过手工平台填报未实施ERP账外料填报表上传账外料信息;另外，各单位均可结合自身物资情况，在平台上补充某些重点物资的图片信息，并将整体数据抽取到SAP BW，经数据汇总后形成完整的账外料明细表，供总部以及其他下属单位查看促进物资共享，达到加强账外料管理的目的。
2.1.4 无动态物资管理
系统根据物资入库时间按照无动态年限、无动态物资数量、无动态物资金额等12大类进行统计，根据需要对其中库存1～2年、2～3年、3年以上无动态物资金额，条目数以及对应的无动态物资占总库存的比例、占全部无动态物资的比例等进行分析统计并形成各自的明细报表。
2.1.5 危化品物资管理
系统依据石油及产品、通用化工产品、催化剂-助剂-添加剂、石油专用化工产品、玻璃仪器及化学试剂五大类进行统计、占比分析、所持有的危化品物资总金额的排名统计，分析各自的明细报表。
2.2 智能仓储条形码管理系统
2.2.1 系统设计原则
SAP仓储管理系统采用的条形码解决方案，SAP仓储管理平台实际就是将业务领域、管理领域、人员智能办公领域与生产、采购、仓库的业务进行全方位的整合、同时对SAP系统进行深化应用;构建一套满足仓储管理智能化应用需求的信息系统，规范仓储业务流程，加深仓储物资信息管理精度，包括进出口物资的管控，提升生产力的生产作业管理系统，而不是一套简单条形码软件。智能仓储管理系统的设计应遵循如下原则:
(1)充分考虑实际物料的管理要求及仓储部门物料管理模式，保持现有业务流程的结构并对现有的业务流程进行优化，即在SAP仓储管理系统流程设计时与SAP系统的MM模块功能兼容、作业流程一致，单据处理方式与现在一致;
(2)系统功能、界面设计尽可能直观、操作简单、便于查询，充分发挥手持终端灵活的优势，将采集到的数据输出显示在终端机器，避免繁琐的操作;
(3)考虑与SAP版本的兼容性，不仅满足目前的ERP需求，而且SAP升级后会自动适应新的版本，不会造成SAP升级后无法使用的情况。
2.2.2 系统总体架构
系统总体结构上为软硬件两个部分，软件部分依托SAP企业核心组件(Enterprise Central Component,ECC)系统，以SAP条码组件(Barcode ADD-ON)模块为基础，在SAP内部实现可配置业务平台;硬件部分为无线控制网络系统、计算机、条形码发布服务器、条码打印机和智能手持终端等[16]。
通过使用SAP高级企业应用编程语言模块组件(Advanced Business Application Programming,ABAP ADD-ON for SAP)开发技术，在SAP系统物料管理(Material Management,MM)模块中进行条码功能定制开发以实现各项功能需求。
仓储条码系统平台由用户操作界面(User Interface,UI)业务展现层、业务逻辑处理层、SAP系统数据继承与分析三部分组成。
条码系统平台构筑是基于SAP条码组件完成，此组件技术是ABAP ADD-ON for SAP技术，完全继承了SAP网页控制台(SAP Web Console)和SAP与HTTP协议转换及画面变换用服务(Internet Transaction Server,ITS)技术的优点，同时改善SAP Web Console技术在业务处理中操作单一，界面不美观的瑕疵，提升了SAP人机交互界面友好度。ABAP ADD-ON for SAP组件技术还改进了过去SAP Web Console技术只有单一处理模式，将一对一处理模式改为一对多、多对一、多对多处理模式;通过ABAP ADD-ON for SAP组件技术实现复杂业务处理，由于ABAP ADD-ON for SAP组件技术是在SAP ECC的基础上进行实施，后期平台的维护、升级可与SAP系统同步，用户身份验证、权限管理以及日志记录可通过SAP标准功能实现，SAP仓储管理平台后续扩展容易，并且便于依托现有SAP运维机制完成后续实施和运维工作。系统数据完全存储在SAP系统内，在数据安全性、先进性、科学性方面有可靠的保证。
2.2.3 扩充信息主表
为了实现物资标准化，减少SAP主表物料数据，使用条形码系统对仓储物资信息主表进行扩展，建立SAP透明表。
2.2.4 系统功能架构
条形码仓储管理解决方案已经是一项成熟的应用技术，通过在仓库管理中引入条形码技术，对仓库的到货检验、收货、入库、上架、拣配、出库、发货、调拨、库位移动、盘点、先进先出、物料库龄、退库、物料条码打印、货架条码打印、多人登陆操作管理等各个作业环节进行自动化的数据采集和全流程的仓库作业控制，通过智能仓储管理系统确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。智能仓储条码系统功能架构见图1。
图1 智能仓储条码系统功能架构图 下载原图
2.2.5 智能移动终端
智能仓储条码系统是将智能移动数据RF采集终端即智能移动手持终端与SAP高度无缝集成，通过RF在无线网络的支持下与SAP进行数据实时交互，实现与常规库房收货、物料编码、标签、入库、上架、拣配、发货、出库、移库调拨、库内移动(品种移动、库位移动)、盘点及损溢管理、先进先出、物料库龄、退库、退货、补货、质检管理、库存预警、库存明细报表、出入库明细报表等作业操作要求一致管理的功能。
智能移动手持终端的数据处理操作具有局限性，但台式电脑可以突破这一瓶颈，通过台式电脑上的Web浏览器或直接登录SAP进入条形码管理系统，实现收货、发货、移库、盘点、查询、先进先出、退库管理、报废管理、物料条形码打印、货架条形码打印、批量业务处理等作业操作。
智能移动终端以仓储物料条码化、存储仓位条码数据化的全流程仓库作业控制，提高了仓库管理效率、数据准确性和系统处理及时性，保证物流和信息流一致，实现库房管理的智能化。
2.2.6 智能仓储系统网络架构
在智能仓储管理中，为了对物料实现感知、定位、识别、监控等就必须采用基于物联网技术的智能仓储系统可视化监管技术。物联网是物物相连的互联网，物联网的发展已呈爆炸式增长。目前仓储业应用的物联网技术主要有自动控制技术、智能机器人堆码垛技术、智能手持终端、无人搬运车等[17]。
仓库分为室内仓库和室外露天仓库，仓库中的物料形态各异、多种多样、性能各异，有必要基于物联网的仓储管控一体化的系统来实现仓储管理自动化、智能化。例如:对温度、湿度、空气成分等环境参数等较为敏感的仓储物料，尤其是危化品物料的仓储管理就要采用无线传感器网络进行实时监控，另外仓库内人员、堆垛机位置、货物传送等也需要借助智能视频监控系统等非接触式可视化监管和控制方式改善仓储系统的监管和控制现状，促进智能仓储系统可视化运作和监管[18]。
智能仓储系统需将仓储环境监测与管理、设备控制与管理、作业调度与管理三个方面有机地统一起来进行综合考虑、设计，实现对库存货品状态自动检测、实时监控和自动化出入库等作业，形成以实时信息采集与处理为核心的智能仓储系统[19]。智能仓储系统网络拓扑见图2。
图2 智能仓储系统网络拓扑图 下载原图
3 智能仓储管理系统应用效果
3.1 SAP系统完善及深化应用
智能仓储管理系统的数据与SAP高度无缝集成，实现了系统物料主数据的常态化管理，实现了物资需求计划(Material Requirement Planning,MRP)管理、供应商管理、储备定额管理、框架协议管理、寄售管理、MRP自动平库管理等，大大提高了SAP管理效率，支持了仓库内部业务事前事中控制、物资质保预警功能。同时，通过智能仓储管理系统的一带多账户管理，可以节约大量的账户成本。
3.2 物资采购与内部周转
物资虚拟库上线后，下属A公司提出物料采购需求计划后，采办主管部门进入虚拟库平台查询共享物资库存情况表以了解是否存在该共享物资，如库内其他公司没有该物资则自行采购;如果库内有该物资且库存满足共享条件，则与拥有共享物资的公司取得联系，进行线下沟通，商讨定价方式等业务细节并促成交易，买方A公司向卖方B公司采购;若双方没有达成交易意向，则买方A公司继续自行采购，以此从采购环节有效降低总库存。物资虚拟库高绩效的物资联储共备管理有利于在保障生产和运营平稳的同时，有效促进集团内公司间物资流通，降低积压库存和库存持有成本，减少流动资金占用，从而降低企业资本费用，实现了降本增效的目的。
3.3 库存实效性及属性扩充
统一的物料标签设计，实现所有仓储物资都通过条形码唯一标识，保证了物资从入库到出库各个环节的高度统一。
属性扩充，增强了上架策略的灵活性，增加了物料仓位的定义，如:物资的储存类型、库存类型、物料在仓库内货架类型，实现“多物一仓位”管理，充分利用物资存储库位，库容利用率平均增加10%以上，节约扩建仓库的成本。
通过对物料属性扩充进行系统的描述，使实物账物资的信息与SAP系统数据紧密关联，以及手持条码设备的实时记录，解决SAP系统数据清理中部分业务描述不能满足管理要求的问题，解决了库存记录中物资描述(物资编码)、物料数量及其位置3种必须准确的信息会因为不准确的物资数量录入、交易记录延迟、不准确的物料位置录入、物料借码等产生误差的几率，提高了库存物资管控能力，方便了后期物料查询与分析。
3.4 单据的拆分与合并
通过对单据进行拆分与合并，结合移动数据采集设备完成不同单据的拣配与配货任务，解决了SAP物料管理模块无法引导提货者到正确的位置提取物料的问题。此种拣配货方式随着仓库物品数量和规模的增加，效率越发突显，人为错误导致拣配货误差的概率几乎为零，再大再多的仓库也易于管理和控制。
3.5 物资批次记录核查分析
智能仓储管理系统对所有库存物资均预设批次管理功能，还可以根据物资实际情况和管理需求确定批次管理策略，如在批次透明表中增加“物资应用属性”字段，实现出入库、移库、盘点等操作中物资应用属性的输入、显示和检索。批次管理机制将参考物资入库时间和物资质保期信息进行自动编制，通过物资入库信息、质保信息建立物料的有效批次管理信息，为后期物资先进先出作业做好数据准备。库存记录准确、完整，将定期(通常是年度)盘点所有物品库存的误差降到了最低，盘点导致人员生产作业压力也大幅降低，所涉及的人工、资产、管理花费明显减少。
3.6 提升仓储库存管理效率
系统上线后，仓储一线员工的日常作业，可以借助条码标签、射频设备、业务管理系统，改善当前SAP系统机械、刻板的作业模式。应用条形码自动识别物品定位技术，摆脱对单一台式电脑终端的依赖，极大地减少物料摆错位置、物料领取错误、发错货的现象[20]，库存跟踪准确率大大提高，另外，由于条码系统先进先出功能，精确定位了需要发货的物料，因而由人工查询费时费力的作业状态得到了很大改善，降低人员作业强度。同时，条码系统自动盘点出配件或成品的库存数量，实现快速准确的实物盘点作业。通过实施智能仓储管理系统，实现仓库入库、出库、调拨、移动、盘点等作业快速、准确、易操作，避免仓库物料实物数据与账务数据不一致的发生。用条形码技术减少了物料呆料、报废的数量，提高了物料的周转率，条码系统废弃了过去一手执笔、一手拿纸的模式，减少人员的重复机械作业，提高了人员效率和仓储动态管理水平[21,22,23]。
3.7 仓储管理智能化
在传统仓储管理的基础上，应用物联网技术将视频智能分析技术、感知技术的集成应用以及无人搬运车与智能机器人融入仓储管理中，统筹考虑仓储环境监测、设备控制、作业调度，不仅实现了仓库多位一体化的智能控制和可视化监管，而且提升了仓储自动化作业与仓储管理智能化水平。
4 结束语
随着大数据分析、物联网、互联网+等新技术在仓储管理业的广泛应用，实施仓储管理系统转型升级的时机已经到来，智能化的仓储不仅对规范仓储物资管理、提升管理水平极具价值，更是仓储物资管理信息化的趋势和必然选择。
互联网+仓储管理的智能化系统，通过建立物资虚拟库和智能仓储条码管理系统双管齐下深化ERP应用，利用物资虚拟库管理账内外库存、共享物资、无动态库存、危化品库存，宏观上联储共备、减存量、控增量，智能条码系统统一的条码规范了物料数据并实现数据自动采集与共享，物料管理向生产现场延伸，改变了无法保证企业资源高效利用的传统、简单、静态的仓库管理，实现仓储物料的动态、实时监控。采用物联网技术、智能手持终端、视频智能分析技术、感知技术的应用集成等有效解决了传统仓储作业模式下存在的问题，实现了仓储的智慧化管理，尤其是危化品的管理，提升了仓储精细化管理和安全生产的水平。今后，随着大数据分析、机器人技术、互联网+等新技术在仓储业应用的逐步深入并成为一个潮流，智慧仓储时代终会到来。
