基于物联网的仓储业务流程再造研究

2021-10-14 11:52| 发布者: http://www.daoteng56| 查看:

摘要: 仓储是物资供应、物流作业顺利进行的重要保证,而仓储作业流程直接影响着业务的正常运转。因此如何保证仓储作业流程最优、按需完成,成为一个值得研究的课题。我国仓储业务中存在不少问题,文中基于对传统仓储业务流程现状的分析,提出了基于物联网技术仓储业务流程再造的基本思想。物联网技术可以实现信息及 ...

0 引言

仓储是利用仓库及相关设施设备进行物品入库、存储、出库的活动。随着人类经济的不断发展, 其内容已从简单的“商品保管”拓展到当今的“物流中心”, 成为现代物流控制、物流成本、商品流通的关键, 也是运输、仓储、装卸、加工、整理、配送等商品流通供应链的关键[1]。随着物流业的高速发展, 我国仓储业务仍然存在不少问题:出入库的流通环节中可能混入大量不合格产品;人工操作低效等。因此, 对现行的仓储作业流程进行深入分析, 再造仓储流程就成为解决这一行业问题的必然选择。
本文以“物联网”为基础, 以传统仓储企业的作业流程为研究对象, 分别对入库、在库、出库三大仓储传统业务流程进行分析。因物联网技术的引入, 传统仓储作业可实现对货物信息及时、准确的采集与共享, 促使传统仓储企业实现业务模式向现代仓储升级转型, 推动作业流程优化升级并对再造后的流程进行描述分析。

1 传统仓储业务流程分析

1.1 传统仓储业务流程

传统仓储业务流程可分为入库业务、储存业务和出库业务三部分, 流程如图1所示。
入库作业是仓储流程的首要环节, 根据供应商发货通知, 仓储中心管理人员需提前做好收货安排。当供应商的货物到达仓库后, 司机与仓库收货人员共同卸货、验货。验货环节主要完成对货物质量和数量的检验。若整箱货物完好, 则卸货填写入库单确认入库;反之, 则与供应商沟通协商, 最后决定货物退回或暂存。仓储中心将含有货物名称、单价、生产日期、货源等信息的条形码对号入座贴在每个通过入库环节货品的包装箱上, 手工录入商品信息后由库管人员核对实际入库数量与货物入库单数量是否相符, 并将货物搬运至指定货位。
图1 传统仓储业务流程图1 传统仓储业务流程   下载原图
 
在库作业包括保存和盘点两项内容。传统的盘点主要由库管员进行, 即提前填制盘点清单, 逐个核对货架上的货物信息, 再将结果填写在盘点清单中, 最后交由单证员与实际库存记录核对, 若货物信息不符则及时处理。其次, 库管员将根据货物本身属性, 并结合仓库实际情况, 将货物分区、分类保管。
出库业务是仓储业务的最后环节, 主要包括拣选、包装搬运和发货等。仓库管理员根据发货订单上的货物信息准备所需货品。仓库操作人员利用手持读写器对货物的条形码进行逐一扫描, 核对实际拣选数量和质量。当所需商品库存数量不足时, 立即通知采购部门采购、补充。

1.2 传统仓储作业环节存在的问题

目前, 大部分仓储作业采取手工操作, 操作人员的劳动强度大, 误差率较高, 仓储业务整体效率偏低。具体存在如下问题:
(1) 入库作业。人工联系承运人, 接货员依据经验判断车辆抵达时间。由判断误差而造成提前到货无人接应或者货物晚点等待情况;其次, 人工完成单证和车辆的核对工作耗费大量时间, 工作效率低下且难以避免人为失误;最后, 货物信息更新不能实时同步。
(2) 在库作业。货物盘点采用人工方式盘点, 费时、费力, 容易出错, 特别是当发现盘点的货物与清单不符时需反复盘点。使用条码技术, 必须直接扫描到条码上才能读取信息, 且条码本身容易破损, 其不防潮、不防污等特点易造成信息不可读现象, 因此, 在大部分时候无法提高效率。同时, 大量人工作业使得劳动力成本居高不下[2]
(3) 出库作业。出库环节容易出现货物漏发错发等问题, 拣货过程需要大量人工参与, 使得流程管理低下, 无法避免人为错误;发货安排不匹配还会导致车辆空载率上升。

2 基于物联网技术的仓储业务流程再造基本思路

2.1 业务流程再造

通过上文对传统仓储业务流程和存在问题的分析, 发现仓储业务大多采用人工或半自动操作形式, 耗费大量时间, 信息处理能力薄弱且无法实现实时同步。为弥补传统仓储业务流程的不足, 本文提出将物联网技术引入仓储作业中, 物联网技术的优势在于信息采集准确、快速, 其高效运作会对仓储业务流程的运作产生“乘数效应”[3]
业务流程再造 (BPR) 的概念是由Michael Hammer和James Champy在《企业再造》中提出的, 其基本内涵是以流程为中心, 摆脱传统组织分工理论的束缚, 提倡组织变通、充分利用信息技术, 使企业适应快速变化的内外环境[4]。如同马歇尔·哈马的《过程创新革命》中的理论主张, 传统仓储作业流程再造即以更科学、更合理、更高效的新过程取代传统仓储作业过程, 从而实现管理过程和作业流程的革新[5]
基于物联网技术的仓储业务流程再造原则如下:
(1) 高效率原则。效率指单位时间内实际完成的工作量, 高效率即在单位时间里实际完成的工作量多。作业效率取决于出入库时间、库房利用率等。
(2) 效益原则。仓储效益即为仓储作业过程中收益与成本的差值。为达到仓储企业利润最大化, 引入物联网技术, 尽可能以最低成本完成仓储作业。

2.2 物联网技术对仓储业务流程的影响

RFID射频识别技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术[6], 其利用射频信号及空间耦合、传输特性实现对物品的自动识别[7,8]。无线传感器网络 (WSN) 由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成, 通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统[9]。技术自组织、微型化和对外部世界的感知能力是WSN的主要特点, 它通过传感器协同实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息[10]
引进物联网技术后, 传统仓储作业流程结构发生了明显的变化, 物联网技术对仓储的影响主要体现在纵向和横向流程上。
(1) 横向业务延伸。因引入物联网技术, 仓储服务体系衍生出一些新的服务, 如感知信息采集、虚拟库存、智能监测及控制等, 仓储业务体系的扩展增加了仓储的业务流程种类, 因此横向上拓展了业务流程。
(2) 纵向流程简化。通过物联网技术的引用, 实现机器或设备在无人干预的情况下按照规定程序自动运行, 提高了工作效率, 实现了流程组织优化。因此从纵向上减少了工作环节, 流程得到精简[11]

2.3 物联网技术在仓储业务流程再造中的应用分析

2.3.1 RFID技术的应用方法

RFID技术在仓储管理中的应用通过电子标签、固定/移动读写器和覆盖在仓库区域内的无线网络完成。RFID技术应用思路如下:
(1) 货物、货箱。货物及货箱上附有电子标签, 在出入库、在库过程中与移动或固定读写设备交换、共享信息。
(2) 固定设备—货架、货位。每一个货位都附有与叉车上读写器建立连接的电子标签, 出入库时叉车读写器通过扫描电子标签获取货位信息、确定正确货位。
(3) 移动设备—叉车和托盘。叉车上安装有读写器及车载显示屏, 当叉车在作业区内活动时与中央数据库进行数据交换与共享, 经信息系统处理过的信息转变成相关指令, 通过无线网络传递至车载终端, 向操作人员提供路线和货位指示;托盘上附有的电子标签便于叉车读取货物信息进行正确操作。

2.3.2 WSN技术的应用方法

WSN技术对仓储作业环境的变化进行实时监测, 并通过各种调节手段保证最佳的环境状况, 确保货物出入库及储存期间的安全, 同时对作业设备运行状态进行实时监测、记录、报警和处理, 最大限度降低环境变化对货物造成的不良影响并确保仓储作业高度的可靠性、高度的安全性和较高的效率[12]。WSN技术应用思路如下:
(1) 仓储环境监测。利用先进的监测手段对仓库内各项环境参数进行实时测量、记录、计算、报警等, 以达到监控仓储运行环境安全和为将来改善仓储作业环境提供历史分析数据的目的。
(2) 仓储设备监测。充分利用无线传感器网络的低功耗、自组织、无线传输技术等特点, 将采集到的设备运行信息传送到接收终端, 以有效解决传感器布置、现场维护困难与成本高等问题。

3 基于物联网技术的仓储作业流程再造

物联网技术的应用推动了仓储业务内外部体系各要素的变化, 促进了业务流程的优化与调整, 如图2所示。在内部支撑体系中, 首先改变信息共享与传递方式, 仓储扫码、搬运设备及货架等设施通过无线网络和RFID技术实现大范围、高效率、高精度的信息识别采集;其次, 物联网技术推进各种作业设备升级和相关功能拓展;最后, 借助物联网技术在仓储业中的应用推动相关行业标准的制定与统一。在外部支撑体系中, 信息流与物流进一步融合, 实现信息流基础上物流的自动化控制;基于现代金融的结算、支付系统为用户提供丰富的特定服务;仓储作业中的相关信息也可以通过物联网实现安全、准确的采集和运用。
图2 物联网环境下的仓储业务体系图2 物联网环境下的仓储业务体系   下载原图
 
在传统仓储业务流程的基础上, 结合仓储业务新体系, 对各业务流程的操作进行智能化的优化改造。

3.1 入库流程优化

入库作业的两大核心任务即完成货物信息采集和货物正确入库。将先进的物联网技术 (RFID技术和WSN技术) 、信息技术引入入库环节, 在货物电子产品编码和环境状况参数之间建立相应映射关系, 实现精准监测、感知和采集获取货物属性等基本信息及所处环境状态参数, 大大提高了工作效率。通过图3所示的流程可以发现, 流程优化后, 以下几个方面得到了改善:
(1) 信息实时共享。供应商以电子文件 (数据) 交换方式取代传统的纸面贸易文件, 转变了电话、电子传真等人工操作的传统通信方式。通过电子文件交换将发货信息快速安全的传递至仓储中心, 信息传递过程实现了无人干预, 在提高信息可靠性的同时也大大提高了工作效率, 减少了人为错误。
(2) 智能入库验收、货位分配。利用RFID技术取代传统人工验货方式。库管员通过仓库入口处固定的RFID阅读器批量读取货物上的电子标签信息, 经无线网络传送给后台信息系统。系统核对货物信息后给出相应指令。仓储信息系统根据货物自身属性自动分配货位, 通过无线网络将行走路线及货位传递给车载终端。验收终端的引用实现了货物入库控制、数量统计、信息采集过程的自动化, 提高了入库效率, 使入库作业精准便捷。
(3) 信息更新。利用后台数据库取代传统纸质记录清单。后台信息系统中不仅包括货物数量、生产日期、规格等基本信息, 还包括工作人员、货架、设备等信息。通过无线网络及时更新数据库信息并向供应商反馈货物入库详情, 实现实时动态监控。
图3 入库流程图3 入库流程   下载原图
 

3.2 在库流程优化

货物在库作业的核心是保证货物品质, 即确保货物数量正确和质量完好。传统盘点作业通过大量人工操作, 效率低下且日后查询难度大, 耗费人力、时间的同时差错率偏高。基于物联网技术的具体盘点业务流程如图4所示。
图4 在库流程图4 在库流程   下载原图
 
(1) 半自动化盘点。库管员进入盘点区域利用手持式读写器定期盘点, 读写器自动读取货物电子标签获取商品相关信息, 通过无线网络传送给数据库, 后台系统核对信息并生成盘点报告。基于物联网技术的盘点作业能准确掌握库存状态, 为合理配置空间提供依据, 在大大降低管理费用的同时减少了盘点工作中的失误。
(2) 实时监控。无线传感器网络通过传感器实时监测、感知和采集网络覆盖区域中环境和货物的信息, 如温度、湿度、光照、气体浓度等, 并对其进行处理, 然后由无线网络将搜集到的信息传送给监控者, 监控者解读报表信息后, 可以掌握现场状态, 进而管理相关系统[13]

3.3 出库流程优化

出库仓储业务环节主要包括拣选、包装等。通过RFID技术实现货物自动识别、拣选与数据同步, 使出库作业更加准确迅速。基于物联网技术的出库业务流程优化如图5所示。优化后的出库流程与传统流程相比, 其优势主要体现在以下方面:
(1) 智能货物拣选。出库订单下达后, 系统根据客户需求和仓库实际情况规划出最优拣选方案, 通过RFID终端将指令传递给库管员。库管员按照指示到达指定库位, 利用手持终端对货物电子标签进行数据确认, 以此取代传统人工备货环节。
(2) 更新数据。货品出库时, 出口处阅读器自动扫描读取货物信息并传送至后台系统, 系统核对信息后给出相应指令。货物顺利出库后系统将更新货物和货位信息并自动生成出库清单。
图5 出库流程图图5 出库流程图   下载原图
 
再造设计后的仓储业务流程实现仓储货物与主机数据信息同步, 通过实时与准确的信息实现全程跟踪、监测与控制;其次, 再造后的流程时间管理高效, 方便货物查询与盘点, 货物货架定位精准高效, 提高了仓储工作效率;最后, 再造后的流程能降低管理成本, 减少因人工操作导致的错误。通过智能终端及信息系统实现流程、流速、运输合理化, 促使仓储作业更加协调有序。物联网技术在仓储作业流程中的应用对高效完成仓储作业、改善管理具有明显优势。

4 结语

目前, 基于物联网技术的仓库管理流程将引入RFID和WSN技术, 整合智能感知、动态网络传输和计算处理三大功能, 实现了货物跟踪查询、出入库管理、动态盘点、统计分析等功能, 更在各作业环节实现了自动化数据采集, 保证了数据传输的质量和速度, 确保仓储中心可实时准确地掌握货物、货位信息, 合理规划和控制库存, 促使仓储从自动化仓储向智能化现代仓储转型。此外, 仓储中心还构建了仓储管理的数字化平台, 省去了人工操作的繁琐步骤, 在降低成本的同时提高了效率。物联网应用前景广阔, 将为我们的生活生产带来巨大变化, 但物联网应用还处于初级阶段, 尚且存在技术标准、网络协议、安全等问题, 还需要进一步探索研究[14]