基于智能WMS的无人值守仓储系统研发与应用

2023-03-06吴燕飞卢衍海马晓晨

物联网技术 2023年2期

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。

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（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。