摘要：在我國(guó)煙草工業(yè)企業(yè)中，智能倉(cāng)儲(chǔ)在"互聯(lián)網(wǎng)+"戰(zhàn)略的推動(dòng)下取得了快速發(fā)展，并與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)緊密結(jié)合，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向更高效、更快速的運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變。本文選取恩施卷煙廠的智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)作為研究案例，全面探討其管理現(xiàn)狀、實(shí)踐架構(gòu)設(shè)計(jì)以及具體的應(yīng)用功能實(shí)施等方面的內(nèi)容。研究旨在提升煙草工業(yè)企業(yè)智能倉(cāng)儲(chǔ)的專(zhuān)業(yè)服務(wù)能力，推進(jìn)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)和升級(jí)，增強(qiáng)數(shù)字化服務(wù)的支持能力，進(jìn)而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：智能倉(cāng)儲(chǔ)、倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)、智能服務(wù)

一、前言

恩施卷煙廠針對(duì)成品、輔料和廢品的智能倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)，以提升倉(cāng)儲(chǔ)智能化服務(wù)水平為核心目標(biāo)。通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)模型等先進(jìn)技術(shù)手段，推動(dòng)深度感知的數(shù)字倉(cāng)儲(chǔ)和智能作業(yè)流程，持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)化管理水平和信息共享機(jī)制。這一舉措旨在降低物流成本，提高物流倉(cāng)儲(chǔ)效率，并實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)與生產(chǎn)活動(dòng)的有效協(xié)同，確保資源的精準(zhǔn)管理，以及物流過(guò)程的全程可視化與智能化決策。最終，這將全面提升物流倉(cāng)儲(chǔ)的管理與運(yùn)營(yíng)水平，并加強(qiáng)與企業(yè)內(nèi)外部其他信息系統(tǒng)的信息互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)共享。

二、恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)管理現(xiàn)狀

1.恩施卷煙廠倉(cāng)儲(chǔ)信息化建設(shè)現(xiàn)狀及問(wèn)題

湖北中煙于2019年啟動(dòng)了煙葉醇化庫(kù)智能化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)和智能運(yùn)輸管控系統(tǒng)兩大項(xiàng)目，旨在整合分散的物流資源并提升物流管控水平。這些系統(tǒng)著重解決了原料作業(yè)和運(yùn)輸作業(yè)在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化手段方面的缺失問(wèn)題，并配合武漢、恩施、襄陽(yáng)、廣水、紅安、三峽等地自動(dòng)化物流系統(tǒng)的建設(shè)，初步實(shí)現(xiàn)了中煙與各工廠之間“集中管理、分散作業(yè)”的運(yùn)作模式。

然而，物流系統(tǒng)還面臨著一些挑戰(zhàn)：業(yè)務(wù)整體覆蓋不充分；系統(tǒng)間集成度不高，形成信息孤島；物流數(shù)據(jù)管理水平較低；智能決策分析能力較弱等問(wèn)題。例如，在出入庫(kù)作業(yè)時(shí)仍然依賴(lài)人工口頭傳達(dá)指令，這在盤(pán)點(diǎn)、出庫(kù)和移庫(kù)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中引發(fā)了各種問(wèn)題。

隨著精益物流工作的推進(jìn)以及“清潔倉(cāng)間、智慧物流”體系的逐步建立，現(xiàn)有的管理模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足恩施卷煙廠對(duì)于智慧、安全、高效的物流建設(shè)需求。

2.恩施卷煙廠倉(cāng)儲(chǔ)信息化建設(shè)需求

恩施卷煙廠以統(tǒng)籌規(guī)劃為指導(dǎo)思想，以信息化與工業(yè)化融合為主線，從實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā)開(kāi)展智能倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)。全面貫徹高質(zhì)量發(fā)展要求及物流高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要，針對(duì)物流管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，通過(guò)構(gòu)建數(shù)智化倉(cāng)儲(chǔ)管理平臺(tái)和煙葉信息化管理系統(tǒng)，采用RFID電子標(biāo)簽作為信息載體，對(duì)倉(cāng)庫(kù)、庫(kù)區(qū)、貨架等信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼管理，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的精細(xì)化、一體化、智能化和規(guī)范化管理。

在煙草物料存儲(chǔ)領(lǐng)域，數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)、可視化作業(yè)和精細(xì)化管理已成為企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。構(gòu)建具有行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代物流體系，實(shí)現(xiàn)高度智能化的原料倉(cāng)儲(chǔ)管理，不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)不可替代的優(yōu)勢(shì)，而且可以進(jìn)一步打造恩施卷煙廠智能化倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)的標(biāo)桿示范作用，便于快速?gòu)?fù)制或推廣使用。

三、恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)的實(shí)踐架構(gòu)應(yīng)用

1.智能化倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用框架

根據(jù)恩施卷煙廠業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，對(duì)其數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行了改造，旨在實(shí)現(xiàn)成品、輔料和廢品在倉(cāng)儲(chǔ)物流各環(huán)節(jié)的高效運(yùn)行、精細(xì)流程、數(shù)字化作業(yè)和過(guò)程可視化，從而完成從數(shù)量保管到質(zhì)量管控的轉(zhuǎn)型升級(jí)。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)建成并投入實(shí)際使用。

應(yīng)用框架（如圖1所示）基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)，采用了云服務(wù)方式進(jìn)行建設(shè)和部署，遵循了高并發(fā)、高可用性和高安全性設(shè)計(jì)原則。系統(tǒng)采用了專(zhuān)有云和微服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，既考慮了當(dāng)前的實(shí)際狀況，也能適應(yīng)企業(yè)未來(lái)信息化發(fā)展的需求。

圖1 恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用框架

2.集成架構(gòu)應(yīng)用

恩施卷煙廠通過(guò)中煙數(shù)據(jù)接口平臺(tái)與中煙物流綜合管控平臺(tái)集成，并遵循中煙數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議。通過(guò)物流綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了與中煙SAP系統(tǒng)、行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策系統(tǒng)、中煙質(zhì)量追溯系統(tǒng)、中煙TMS系統(tǒng)以及中煙MDM主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的集成（見(jiàn)圖2）。

數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與條碼閱讀器、RFID讀寫(xiě)器、車(chē)載電腦（叉車(chē)）等設(shè)備通信，收集物流作業(yè)數(shù)據(jù)；同時(shí)與MES系統(tǒng)集成，以獲取成品出入庫(kù)信息、成品換碼、凍結(jié)、解凍信息、寄存煙出入庫(kù)信息、庫(kù)存臺(tái)賬信息以及寄存煙臺(tái)賬信息。此外，該系統(tǒng)還與環(huán)境溫濕度系統(tǒng)集成，用于獲取溫濕度測(cè)量值并對(duì)恒溫恒濕機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，根據(jù)測(cè)量值與設(shè)定值的對(duì)比結(jié)果，自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)啟動(dòng)或停止相關(guān)設(shè)備。同時(shí)，它還與成品及輔料輸送系統(tǒng)集成，獲取成品及輔料的出入庫(kù)信息，并通過(guò)兩碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)集成獲取質(zhì)量追溯碼和產(chǎn)品碼信息。整體集成架構(gòu)確保了接口信息的一致性、信息的實(shí)時(shí)共享、集成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示以及執(zhí)行數(shù)據(jù)能夠及時(shí)錄入各個(gè)系統(tǒng)。

圖2 恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)集成架構(gòu)

3.數(shù)據(jù)架構(gòu)應(yīng)用

數(shù)據(jù)架構(gòu)由數(shù)據(jù)集成、存儲(chǔ)計(jì)算、數(shù)據(jù)服務(wù)三個(gè)層級(jí)組成（見(jiàn)圖3）。這一架構(gòu)設(shè)計(jì)支持恩施卷煙廠的統(tǒng)一數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理理念，系統(tǒng)數(shù)據(jù)源通過(guò)現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)加工處理平臺(tái)統(tǒng)一獲取。數(shù)據(jù)集成涵蓋了來(lái)自業(yè)務(wù)系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、下位系統(tǒng)等的所有事務(wù)型數(shù)據(jù)和操作性數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)類(lèi)型的角度來(lái)看，通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和處理。

結(jié)構(gòu)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)分別采用不同的存儲(chǔ)和計(jì)算方式，包括HDFS、HBase、Redis等技術(shù)。HDFS分布式文件系統(tǒng)包括ODS（操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、CDM（客戶(hù)數(shù)據(jù)管理）、ADS（應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）層；而HBase和Redis則用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析功能包括即席查詢(xún)、多維分析、管理駕駛艙、分析看板等，數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)提供了數(shù)據(jù)開(kāi)放接口。

此外，通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全管理、元數(shù)據(jù)管理等手段來(lái)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的管控，為數(shù)據(jù)分析和服務(wù)提供支持。

圖3 恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)框架

4.安全架構(gòu)應(yīng)用

系統(tǒng)安全防護(hù)方案遵循網(wǎng)絡(luò)信息安全“分級(jí)分域、整體保護(hù)、積極預(yù)防、動(dòng)態(tài)管理”的總體策略，對(duì)恩施卷煙廠倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境采取最小化原則。通過(guò)管理手段和技術(shù)措施對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體加固，并通過(guò)系統(tǒng)邊界隔離、分區(qū)分域防護(hù)，以及對(duì)系統(tǒng)中的安全設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。最后，通過(guò)制定安全管理制度來(lái)保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，形成了如圖4所示的系統(tǒng)安全架構(gòu)。

圖4 恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)安全框架

四、恩施卷煙廠智能倉(cāng)儲(chǔ)的功能實(shí)現(xiàn)

目前，經(jīng)過(guò)改造后的煙草智能倉(cāng)儲(chǔ)管理平臺(tái)具備了煙草物料包芯監(jiān)控、煙草物料垛內(nèi)監(jiān)控、倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控、蟲(chóng)情監(jiān)控、預(yù)警、數(shù)據(jù)整理、出入庫(kù)管理等功能。其中，煙草物料包芯監(jiān)控能夠監(jiān)測(cè)各個(gè)煙草物料垛堆在不同時(shí)間段內(nèi)的溫度變化；蟲(chóng)情監(jiān)控可以檢測(cè)各個(gè)煙草物料垛堆是否存在異常情況；預(yù)警功能能在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，將溫濕度、氧氣濃度等信息發(fā)送到倉(cāng)儲(chǔ)管理人員的手機(jī)端，便于實(shí)時(shí)查看預(yù)警詳情；數(shù)據(jù)整理功能能夠分析溫濕度、氧氣濃度和蟲(chóng)情信息隨時(shí)間的變化情況，有助于制定更為科學(xué)合理的煙草物料養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；出入庫(kù)管理可通過(guò)自動(dòng)掃碼功能為不同批次的煙草物料分配唯一的ID信息，并實(shí)時(shí)同步這些ID信息。

1.物料分揀

在恩施卷煙廠應(yīng)用煙草智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)后，物料分揀功能可以根據(jù)煙草物料的ID信息直接將不同類(lèi)型的煙草物料送往指定的倉(cāng)間存放。通過(guò)信息識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)煙草物料的自動(dòng)分揀，有助于提高智能倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率。物料分揀主要分為人工分揀和機(jī)器分揀兩種情況，當(dāng)分揀系統(tǒng)出現(xiàn)故障或機(jī)器分揀失敗時(shí)，人工會(huì)介入進(jìn)行補(bǔ)分揀。無(wú)論是哪種分揀方式，一旦信息識(shí)別成功，系統(tǒng)會(huì)將倉(cāng)間信息和物料信息匹配起來(lái)，分揀設(shè)備隨即自動(dòng)執(zhí)行貨物分揀指令，并同時(shí)完成物料信息的錄入工作。系統(tǒng)功能如圖5所示。

圖5 揀貨作業(yè)管理

2.物料運(yùn)輸

物料運(yùn)輸功能能夠?qū)⒎謷瓿傻臒煵菸锪贤ㄟ^(guò)運(yùn)輸設(shè)備傳送到倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，同樣地，倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域的煙草物料也可通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到分揀區(qū)域以備后續(xù)出庫(kù)。倉(cāng)間內(nèi)部存儲(chǔ)的煙草物料信息和位置是固定的，每個(gè)倉(cāng)間的貨物運(yùn)輸路徑也是固定的。只要確定了煙草物料信息和運(yùn)輸倉(cāng)間的信息，就可以通過(guò)系統(tǒng)查詢(xún)功能確定該物料的運(yùn)輸路徑。運(yùn)輸路徑確定后，運(yùn)輸設(shè)備（如穿梭車(chē)、傳送帶、機(jī)器人等）可以根據(jù)目標(biāo)定位進(jìn)行自動(dòng)化操作或人工操作。系統(tǒng)功能如圖6所示。

圖6 車(chē)輛預(yù)約管理

3.物料存放

在煙草物料的運(yùn)輸過(guò)程中，通常采用先進(jìn)先出的原則或就近原則進(jìn)行存放。如果煙草物料能夠在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)而不發(fā)生蟲(chóng)害或霉變，則可以靈活選擇這兩種原則之一。但在實(shí)際的倉(cāng)儲(chǔ)管理中，為了最小化煙草物料霉變的風(fēng)險(xiǎn)，在不考慮運(yùn)輸效率的情況下，一般采用先進(jìn)先出的原則。這樣可以確保煙草物料在存儲(chǔ)期間的品質(zhì)，降低養(yǎng)護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。在物料存放的過(guò)程中，可以將存儲(chǔ)時(shí)間相近的煙草物料放置在同一垛位，并根據(jù)垛位編號(hào)記錄煙草物料的入庫(kù)信息。物料存放的可視化界面如圖7所示。

圖7 數(shù)字化系統(tǒng)的物料存放信息界面

4.存儲(chǔ)管理

存儲(chǔ)管理功能主要包括煙草物料定位查詢(xún)、庫(kù)存查詢(xún)、空位查詢(xún)?nèi)蠊δ?。其中，定位查?xún)是指通過(guò)輸入特定批次煙草物料的ID編號(hào)來(lái)查詢(xún)其位置信息；庫(kù)存查詢(xún)則是輸入對(duì)應(yīng)的ID編號(hào)來(lái)查詢(xún)?cè)撆螣煵菸锪系膫}(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存量、出入庫(kù)量及出入庫(kù)頻率等信息；空位查詢(xún)可以根據(jù)煙草物料的出入庫(kù)量和物料類(lèi)型來(lái)查詢(xún)哪些倉(cāng)間存在空余垛位，以此提高倉(cāng)庫(kù)的補(bǔ)貨效率。查詢(xún)界面如圖8所示。

圖8 庫(kù)存查詢(xún)

5.安全管理

安全管理功能主要包括溫濕度、氧氣濃度、蟲(chóng)情監(jiān)控與其他等。溫濕度、氧氣濃度、蟲(chóng)情等因素對(duì)煙草物料質(zhì)量的影響極大，安全管理系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器和物聯(lián)網(wǎng)對(duì)各個(gè)倉(cāng)間、各個(gè)垛位的煙草物料信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。而其他安全管理監(jiān)控主要目標(biāo)為煙草物料掉落、消防隱患等，這些因素也會(huì)對(duì)煙草智能倉(cāng)儲(chǔ)管理安全性造成一定影響，監(jiān)控界面見(jiàn)圖9所示。

圖9 溫濕度監(jiān)控與預(yù)警

五、結(jié)論

恩施卷煙廠在成品、輔料出入庫(kù)等環(huán)節(jié)實(shí)施掃碼作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了成品倉(cāng)庫(kù)、輔料倉(cāng)庫(kù)以及平衡庫(kù)的物流數(shù)字化管理，為廠區(qū)數(shù)據(jù)平臺(tái)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)支持，使得作業(yè)效率提升了5%，成本下降了1.5%。恩施智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)不僅打通了從生產(chǎn)到倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)鏈路，還提高了倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)效率、提升了物流管理效率、確保了產(chǎn)品的全程追溯，并進(jìn)一步增強(qiáng)了物流數(shù)據(jù)采集能力、倉(cāng)儲(chǔ)智能化管理能力以及信息系統(tǒng)安全防護(hù)能力。此外，通過(guò)構(gòu)建設(shè)備和物料模型與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)狀態(tài)的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)和廠區(qū)內(nèi)運(yùn)輸?shù)目梢暬芾?，并提供了設(shè)備健康監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警預(yù)警功能，有效降低了人工管理成本，提升了倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。