基于顶层设计的卷烟厂智能仓储系统设计与项目实施

刘艳超，张同亮LIU Yan-chao,ZHANG Tong-liang

（1.武汉问道信息技术有限公司，湖北 武汉 430022；2.交通运输部公路科学研究院，北京 100088）

(1.Wuhan Wendao Information Technical Limited Cooperation,Wuhan 430022,China;2.Institute of Highway of MOC China,Beijing 100088,China)

近年来，烟草行业通过加强信息化的建设，初步建立了标准化的管理体系，保证了卷烟生产及成品仓储管理需求。全行业形成了“以信息化带动烟草行业现代化建设”的基本共识，初步形成了“数字烟草”的行业信息化建设格局，其中数字仓储是其中重要的组成部分[1]。烟草仓储物流管理基本实现了通过ERP系统管理，但是ERP管理仅实现了对烟草仓储库存账目的管理，还没有实现对仓储作业的精细化管理。目前仓储作业中还存在大量的手工操作，工作效率低下。在出、入库及库存盘点中的货物信息往往是手工填写到纸面单据或人工录入到计算机中，货物出、入库登记手续繁琐，库存盘点统计困难，大量的实时数据信息传递滞后，导致管理人员不能及时掌握库存量，动态调节最低库存或实现零库存。由于数据的采集方式难以标准化，降低了仓库空间利用率，最终影响企业效益[2]。

烟草行业的信息化建设任务对烟草仓储物流的信息化和精益化管理，快速响应用户需求提出了更高的要求，需要细化到每一件货、每一货位、每一托盘乃至每一业务动作的有效管理，从而实现物流作业的总体信息至管理层所需要的管理决策信息的快速转化将成为现阶段持续提升物流管理水平的工作重心。在此现状下，建立一套先进的一体化的智能仓储物流管理信息系统迫在眉睫。

图1 顶层设计组成框架图

1 智能仓储的系统设计

1.1 设计的方法。由于烟草行业物流系统具有一定的基础，需要在现有条件下充分考虑行业物流信息化发展的趋势和总体任务，因此采用顶层设计理论方法设计烟草智能仓储系统。根据卷烟厂物流管理的业务需求，提出智能仓储系统的业务架构、应用架构和技术架构。按照适度超前的原则，采用RFID技术采集数据，改造智能叉车，实现数据采集自动化，符合烟草行业发展物联网体系的整体要求[3]。明确工程建设内容与业务管理，进一步延伸和丰富规划，统筹考虑业务职能、建设条件、信息资源、业务应用和保障环境等各要素之间的关系，提出适应烟草行业智能物流系统的总体框架（如图1所示）。

1.2 总体目标和总体架构。系统设计总体目标是采用先进的技术，基于严谨的作业流程管控，实现对卷烟厂成品库、辅料库的精细化管理，提升卷烟厂物流管理水平。具体表现为：

（1）实现仓储物流信息化管理、突破传统仓储业务的瓶颈，克服手工作业，劳动强度大、容易出错等存在弊端，实现自动化、信息化的管理。

（2）实现精细化管理目标。实施智能仓储系统之后，通过条码、RFID的数据采集手段，通过严谨的作业流程管控，使得成品库管理精细化、大大提高库存管理的准确性，使成品烟的仓储管理上水平。

（3）融合先进的RFID、条码等信息采集技术，加强对卷烟成品、辅料仓储的集中统一管理，推进建设统一规划的仓储物流信息支撑系统，支撑企业的高效运营，为最终建设由总部和各烟厂统筹协调运作的物流一体化供应链体系打下坚实基础。

为了充分满足卷烟厂仓储物流业务的处理，针对系统业务架构设计智能仓储系统总体架构如图2所示。

整个系统架构分成五个层次：用户层、渠道展现层、应用服务层、应用集成层和资源层。用户层主要是负责请求的调度，主要是HTTP用户请求，系统根据请求类型转发给渠道展现层来进行展现。渠道展现层：主要是负责将用户的请求处理结果返回给用户层进行展现。应用层封装了各应用子系统的业务逻辑。应用层与用户交互的功能运行在应用服务器中。应用层和数据层之间通过中间支撑层进行交换数据[4]。应用集成层：主要是将应用层和资源层交互的数据进行集成，形成所需要的数据结果集。资源层：提供JDBC、J2EE、WEBSERVICE等协议和接口，为应用服务层和集成层之间提供数据转换、数据访问、数据存储。

智能仓储系统中成品库将会与烟草企业ERP系统完成对接，包括基础信息、出入库指令及反馈等信息的实时对接。WMS提供对系统间接口信息的查询和处理，可查询WMS系统与ERP系统之间的数据交换信息进行查询、导出并进行重发等操作和管理。

1.3 仓储系统的业务架构模型。业务架构是从卷烟物流管理与服务角度对业务覆盖范围内的过程、环节、规则的细化、抽象和建模。按照烟草行业业务技术标准要求[5-7]，从卷烟厂整体业务角度来说，系统面向业务的架构设计应当充分考虑不同仓库各作业环节的一致性，从而使得系统具有较强的可配置性，即可针对不同物资选择所需要的系统功能形成不同的业务处理过程。构建的业务架构如图3所示。

1.4 技术架构。技术架构是基于应用架构和数据架构，根据信息技术发展趋势以及相应的实践经验，从系统技术实现角度提出的总体技术实现方案。智能仓储物流系统本着开放性、兼容性、易实施等原则，采用基于面向服务的体系结构进行系统构建。整个系统建立在以J2EE为主导的技术支撑体系平台基础上，实现功能上统一协作的软件支撑环境。采用SOA架构的好处在于整个系统的接口采用中立的方式进行定义，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建的服务以统一和通用的方式进行交互[8]。

1.5 烟草行业集团式管理对仓储系统未来的展望和拓展。目前烟草行业企业正在联合重组，以省级工业公司为中心，通过各种模式整合。目标实现总公司、卷烟工业企业二级母子公司体制，建立符合烟草特点的现代产权制度和现代企业制度。根据烟草工业行业改革的方向和合并重组的需要，各省工业企业集团管控的关键在实现集团内的集成、管理控制与业务协同。

图3 业务架构模型

为了符合烟草行业集团式管理的趋势，智能仓储设计不但要考虑卷烟厂的仓储实际业务，同时也要考虑总部统一的业务管控和集中化数据管理要求，系统数据传输符合烟草商业企业卷烟物流仓储管理系统数据交换标准，形成标准的数据接口[4]。未来在建立省级WMS管理平台时，与各烟厂WMS实时交互数据，并可按需要建立统一的接口平台，与其他省级系统完成对接和统一管理。以湖北中烟为例，建立分布+集中方式的仓储平台，如图4所示。

2 智能仓储系统的实施要点

在工程实施过程中要严格按照工程进度实施，经过实施、测试、修改、再测试和工程验收等环节，最终保质保量的完成工程。在实施过程中有经验，也有教训。将工程实施过程中的经验教训总结、共享，为后续同类的数字仓储项目积累经验，促进行业现代化物流发展。

2.1 全员参与、一把手工程。考虑到本项目是湖北中烟集团的试点工程，对后续整个湖北中烟集团的智能仓储系统的实施具有重要意义，因此本工程确定为一把手工程。项目立项初期，即成立项目领导小组，由系统设计和实施方项目组人员和甲方各相关部门经理及业务骨干组成。由甲方一把手领导担任组长，便于协调各部门关系和业务流程定义。项目立项初期，由项目领导小组召开项目立项动员大会，消除员工疑问和可能的抵触情绪，上下统一思想。项目实施初期，由项目领导小组召开项目实施动员大会，定义说明新的业务流程，各部门协调运作，配合整个项目的成功实施。动员职工积极参与到物流信息化建设中。

2.2 加强预测试，提升实施效率。智能仓储物流系统中采用RFID技术来自动化采集作业数据。由于RFID设备对电子标签数据读写成功率受周围工作环境影响大，在上线之前部署了与工作环境相似的测试环境，系统测试了RFID设备的选型和部署位置的影响，避免了在上线实施中RFID设备受环境影响的问题，实施过程顺利完成。

图4 全省卷烟物流管理框架

2.3 方案的合理调整、叉车改造。实际实施过程中对叉车的改造时间比之前计划要多，事先没有充分估计到叉车改造的难度。主要问题在于叉车上RFID天线随着叉车上升和下降的过程中，信号线和叉车之间的自然磨损会导致信号线的断裂，从而影响车载系统的正常运行。经过测试，之前方案的信号线可以支持2个月左右的连续工作。发现此问题，项目组工程师一方面及时寻找更优质的钢丝线来替换，延长使用寿命。另一方面项目组又经过论证，调整之前的方案，决定采用了蓝牙的通讯方式来替代原先的方案，从根本上杜绝了之前的物理接触导致磨损的可能性，又经过大量的测试论证，最终叉车在采用蓝牙通讯方式之后，取得了非常好的使用效果。

3 结论

结合卷烟厂仓储物流的实际，以增强仓储物流的信息化和精益化管理为目的，采用RFID技术加强数据采集的自动化。以顶层设计理论为指导和烟草行业相关技术标准为依据，对仓储物流管理所涉及的业务流程进行梳理和提炼，形成智能仓储系统的业务功能框架模型，提出多层的系统总体框架。以烟草行业数据交换技术标准为依据，规范仓储系统的数据接口，为下一步推广到集团式管理奠定基础。提出了省级卷烟集团仓储系统的基本应用框架，满足各层次信息系统的管理者、使用者对仓储物流业务管理的信息需求。

本文所设计的智能仓储物流系统在湖北恩施卷烟厂进行了成功的系统实施，对实施过程中的经验和教训进行了总结。实施成果表明本系统在技术上是先进的，在架构上是合理的，提升了湖北中烟的仓储物流管理水平。

[1]艾浩军.物联网技术与产业发展[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]徐文举，蒋明青.卷烟物流配送面临的问题及应对措施[J].现代管理科学，2004(7)：26-31.

[3]柳捷.烟草行业物联网建设初探[J].物流技术与应用，2011(2)：97-100.

[4]国家烟草专卖局.YC/T 302-2009，烟草商业企业卷烟物流仓储管理系统数据交换[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5]国家烟草专卖局.YC/T 305-2009，烟草商业企业卷烟物流配送中心服务规范[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6]国家烟草专卖局.YC/T 304-2009，烟草商业企业卷烟物流配送中心绩效评价[S].北京：中国标准出版社，2009.

[7]国家烟草专卖局.YC/T 355-2009，卷烟工业企业物流作业规范[S].北京：中国标准出版社，2009.

[8]武善玉，张平，李方.基于SOA的机器人物流系统架构研究[J].计算机工程与设计，2012(2)：112-115.