任务1 数智化仓储体系架构

【课程思政】 我们只生产正确

任务描述

中国智能仓储行业正由集成系统阶段向智能自动化阶段进阶，智能仓储系统对仓储作业全流程予以深度变革，构建数智化仓储体系，本质上是借助射频识别、网络通信、信息系统应用等信息化、数字化与智能化技术，搭配先进管理方法，能实现入库、出库、盘库、移库管理中的信息自动抓取、自动预警与智能管控，对传统仓储系统开展全方位、深层次的升级与优化工作，最终达成仓储管理在高效性、精准度以及智能化水平上的显著提升。本任务主要学习数智化仓储的内涵、优势及发展、掌握数智化仓储体系的构成等内容。

数智化仓储体系发展

数智化仓储认知

仓储（warehousing）是指利用仓库及相关设施设备进行物品的入库、储存、出库的活动。（选自国家标准 GB/T 18354-2021《物流术语》）。当产品不能被即时消耗掉,需要专门的场所存放时，就产生了静态的仓储。将产品存人仓库并对其进行保管、控制、提取使用，便成了动态仓储，可以说，仓储是对有形物品提供存放场所,对物品进行存取、保管和控制的过程。仓储是产品流通的重要环节之一，是社会产品出现剩余之后产品流通的产物，也是物流活动的三大支柱之一。

数智化仓储是通过数字化、智能化的一系列技术手段以及标准下的措施与方法，实现仓储数据实时化、平台网络化、管理智能化。数智化仓储管理将仓储数据接入互联网系统，通过对数据的提取、运算、分析和优化，再通过物联网、自动化设备、仓储管理系统（WMS）、仓库 控制系统（WCS），实现对仓储系统的数字化、智能化管理、计划与控制，实现入库、出库、盘库、移库管理的信息自动抓取、自动预警及智能管理功能。数智化仓储重视仓储过程核心数据的积累和运用，降低了仓储环节人的参与度，使用新技术促进仓储各个环节以及仓储和供应链其它环节产品流和信息流的流畅运转，从而降低仓储成本、提高效率。（见图 1.1.1）

数智化仓储的优势

数智化仓储相比传统仓储，具有以下优势：

1.能够有效利用仓储信息，提高仓储任务分配和执行的效率，优化仓储作业的流程，节约人力和物力，为管理者提供辅助决策依据。

2.智慧仓储设备的应用使人与仓储设备之间的交互更加便捷，减少人为操作错误，提高工作人员的操作准确率。

3.智能优化算法和智能控制技术的使用在保证仓储作业效率的基础上，通过对仓储设备和人力、物力的合理调配，能够有效降低能耗，节约成本，合理保持和控制企业库存。

4.能够加强仓储信息的流通性，与供应链上、下游的衔接更加畅通。

数智化仓储的发展

仓储作业管理自动化水平进一步提高

随着仓储物流业规模的不断扩大，更高效、更精确的自动化服务将成为智能仓储的重要发展方向。物流企业提高仓储作业管理的智能化水平，就需要从自身的特点出发采用相应的自动化技术，同时对物流服务的要求有了很大的不同。因此，物流服务需要根据不同的规格具有针对性地提供服务，提高服务的精准度，提高仓库运作效率，实现管理自动化程度，保证仓储作业管理准确无误。

仓库作业向柔性化发展

仓储系统的灵活运行将会影响自动化立体仓库的运作效果。仓储行业尤其是连锁型仓储的企业对仓储系统的柔性要求越来越高，在互联网+环境下，工业物联网技术对各仓库的库容变化数据以及货物出入库的数据进行实时的收集和上传，是提高仓储系统柔性必不可少的条件。

时效性进一步提高

仓库操作时效性要求除了运输与配送的时效性要求，仓库操作的时效性同样重要。在仓库内，对货物的接收、入库、出库以及分拣等操作都需要高效完成，以确保货物顺利地流转。为了提高仓储作业操作的时效性，企业通常会采用自动化仓储系统和先进的物流设备，提高操作效率。此外，对仓库相关人员进行专业培训要求也会越来越高，确保操作人员能够熟练掌握操作流程，减少错误及操作时间。

信息安全水平进一步提高

在物流仓储系统中，设备较多，包括输送设备、仓储设备以及分拣设备等，同时，相互之间紧密联系，某个环节出问题会影响系统的运行效率，降低系统运行的精度。因此，需要对物流仓储系统的信息安全水平进一步完善。

大数据下的仓储智能化

对智能仓储系统的管理模式予以创新，建设和推进物流仓储管理向信息化方向发展，实现网络化运行，确保整个系统处于自动化运行状态，就需要创新智能仓储系统管理模式，使智能仓储系统充分发挥综合作用。物流企业将大数据技术充分利用起来，并对管理模式不断调整和优化，实施规范化管理、系统化运行。大数据技术的应用便利在于，运行信息管理模式的时候，可以收集信息，将有价值的数据信息提取出来并详细分析、有效整合，强化对智能仓库系统管理的支撑作用。强化网络系统建设，加强智能存储系统与互联网、移动互联网的对接，使智能存储系统更加开放。要加强自动化系统建设工作，在智能仓储系统中合理应用自动化技术，除了应用大数据技术之外，还要结合使用工业物联网技术、云计算技术等等，以提高仓储自动化水平。

物联网技术推进仓储系统智能化

对于建设智能仓储系统“价值链”应用系统要高度重视，对智能仓储系统与物流企业运行的每个环节都有效对接，并实施集成化管理，实现智能存储系统多样化运行。物联网技术的应用，促使智能仓储系统能够对物流的整个运行流程实时管理，做到物流管理整体化。该系统还可以与企业ERP系统相连接，使智能存储系统在各个领域中发挥作用。在APP平台上运行智能仓储系统，可以对物流业务全程监控，促使物流仓储服务能力提高，企业自身的整体竞争力也大大提高。

人工智能在仓储系统的应用

从仓库的运作情况来看，应用人工智能技术并优化，可以保证订单的准确性、物流运行安全性，提高物流运行效率，在规定的时间内完成物流工作，还可以避免物品损坏，保证库存准确。应用人工智能技术实施仓储系统管理，运行AI 应用程序，可以自动化完成各项任务。同时，经过深度学习，AI还能对仓储作业方案进行不断优化，从而使智能仓储的作业效率和准确率不断提升。

构建数智化仓储体系

数智化仓储体系包括仓储管理系统、仓储控制技术、智能设备系统。它能对信息进行智能感知、处理和决策，对仓储设备进行智能控制和调度，能自动完成仓储作业的执行，并进行智能分仓管理、智能货位布局、资源匹配和路径规划管理等。

数智化仓储管理系统平台如图1.1.2所示。

仓储管理系统

仓储管理系统（Warehouse Management System，WMS）综合了入库管理、出库管理、移库管理、库存盘点、仓库管理、库存统计等诸多功能，有效控制并跟踪仓库的物流，实现完善的企业仓储信息管理，并可以与企业资源计划（EPR）、物流需求计划（MRP）、仓储控制技术（WCS）等多种软件系统对接，更好地提高企业管理的深度和广度。（图1.1.3）

WMS由许多子系统构成，如表1.1.1所示。

仓储控制技术

仓储控制技术（Warehouse Control System，WCS）可以协调各种物流设备，如输送机、堆垛机、穿梭车以及机器人、自动导引小车等物流设备之间的运行。仓储控制技术主要通过任务引擎和消息引擎优化分解任务、分析执行路径，为上层系统的调度指令提供执行保障和优化，实现对各种设备系统接口的集成、统一调度和监控。仓储控制技术包括物联网技术、仓储机器人、智能算法和智能控制技术等。这里重点介绍下物联网技术。

物联网（Internet of Things）被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，目前多个国家在斥巨资对其进行深入研究。物联网是由多项信息技术融合而成的新利技术体系。随着物联网的提出与发展，“物联网促进物流智能化”已被广泛关注。仓储管理是现代物流的重要组成部分，将物联网技术应用于仓储管理中，目的是实现仓储的智能化。

物联网的关键技术主要包括：

• 感知技术

  感知技术也可以称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要通过电子标签和传感器等方式完成。在感知技术中，电子标签用于对采集的信息进行标准化标记，数据采集和设备控制通过RFID读/写器、二维码识读器等实现。

  传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数。它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化。同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式 Web传感器不断发展的过程。

• 网络通信技术

  在物联网的机器到机器、人到机器和机器到人的信息传输中，有多种通信技术可供选择，它们主要分为有线（如DSL、PON等）和无线（CDMA、GPRS、IEEE802.11a/b/gWLAN等）两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实践中，格外重要的是无线传感网技术。

  ① M2M。M2M（Machine to Machine）即机器对机器通信。其重点在于机器对机器无线通信，存在以下3种方式：机器对机器、机器对移动电话（如用户远程监视）、移动的电话对机器（如用户远程控制））。在M2M 中，GSM、GPRS、UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有IEEE802.11b/g、Bluetooth、ZigBee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和CORBA，以及基于全球定位系统、无线终端和网络的位置服务技术。

  ② 无线传感网。无线传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声呐、雷达和地震波信号，从而探测温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的速度和方向等物质现象。无线传感网是集分布式信息采集、传输和处理技术于一身的网络信息系统，它因具有低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、铺设方式，以及适合移动目标等特点受到广泛重视。目前，面向物联网的无线传感网主要涉及以下几项技术：测试及网络化测控技术、智能化传感网节点技术、传感网组织结构及底层协议、对传感网自身的检测与自组织、传感网安全。

  ③ 嵌入式智能。嵌入式系统技术是集计算机软、硬件，传感器技术，集成电路技术，电子应用技术于一身的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见，小到MP3，大到卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单的比喻，传感器就相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感觉器官，网络就是神经系统，用来传递信息；嵌入式系统则相当于人的大脑，在接收到信息后要对信息进行分类处理。

  ④ 纳米技术。纳米技术是研究由尺寸在0.1~100nm的物质组成的体系的运动规律和相互作用，以及可能的实际应用中技术问题的科学技术。目前，纳米技术在物联网技术中的应用主要体现在RFID设备、感应器设备的微小化设计，以及加工材料和微纳米加工技术上。

综合来看，物联网技术为数智化仓储系统的设计提供了一种架构，使数智化仓储系统具有了信息感知、数据传输和信息运用的功能；智能机器人的应用，能够提高仓储系统的自动化水平，多机器人的协调是实现自动化仓储的基础；智能算法能够有效处理仓储信息，提高作业的准确率和效率，其中智能算法的动态适应性是研究难点；智能控制技术使仓储设备具有了决策和执行的能力，能够使其更好地适应工作环境和工作强度，是仓储智能化的基础之一。

数智化仓储管理

数智化仓储管理具体体现在智能分仓、智能货位布局、仓储动态分区和资源匹配与路径规划管理方面。

智能分仓

在大数据驱动下，仓储网络事实上是一个即时共享的云存储系统，可配合精准的供应链计划。物流企业可在全国的各级仓库间实现智能分仓、就近备货和调拨等。

智能分仓实现过程：首先，根据商品的大小、重量以及商品与客户的距离来调动智能路由，获取相关路由的路径和线路；其次，根据履行成本的决策（即基于时效、成本的综合决策）来选择最终的调度；再次，通过平台来调度物流资源的服务商；最后，把所有数据记录下来，输入供应链管理的平台，来实现对商家需求能力计划以及供给计划的优化，这样能够更好地进行销量预测，对仓储选择、品类规划进行优化，把商品推送到离消费者最近的仓。

智能货位布局

在仓储物流管理中，要想用有限库容和产能等资源达到高出库效率，需要精心安排商品库存分布和产能调配，仓储货位分布将变得尤为重要。智能货位布局的依据有以下要素：物动量ABC、相关度、类似和互补法则、相容性、先进先出、叠高法则、重量特性、面向通道、产品尺寸法则等。

仓储动态分区

当订单下传到库房，如果没有一个合理的订单分区调度，可能会带来不同区域订单热度不均、区产能不均衡等问题，从而造成部分区域产能暂时跟不上或者部分区域过于拥挤，最终影响出库效率。为解决这些问题，需要实时动态分析仓库订单分布，应用分区技术，动态划分逻辑区，从而达到各区产能均衡的目的，使得设备资源利用率达到最大化和避免拥堵，进而提升仓库整体出库效率。

资源匹配与路径规划管理

当WMS从ERP接到客户订单时，运用生产调度运筹优化模型，建立仓内货架、拣选设备、出货口等供需最优匹配关系模型，合理安排作业任务，使得全仓整体出库效率达到最大化。当作业设备接收搬运指令时，要将货物快速准确送达目的地，需要规划合理最优路径。应用时空大数据等技术，协调规划全仓作业设备整体搬运路线，使得全仓作业设备有条不紊地进行，最大程度减少拥堵。

学习文档

巩固拓展

判断题

1.数智化仓储是通过数字化、智能化的一系列技术手段以及标准下的措施与方法，实现仓储数据实时化、平台网络化、管理智能化。（　　）
答案：√

2.数智化仓储管理具体体现在智能分仓、智能货位布局、仓储动态分区和资源匹配与路径规划管理方面。（　　）
答案：√

3.仓储的功能包括基本功能、增值功能和配送功能。（　　）
答案：×

4.将产品存人仓库并对其进行保管、控制、提取使用，便成了静态仓储。（　　）
答案：×

5.仓储是指利用仓库及相关设施设备进行物品的入库、储存、出库的活动。（　　）
答案：√

不定项选择题

1.为保证智慧仓内机器人能够正常运行，不受机器人电量的影响，需要在智慧仓内设置（　　）。
A.等待位
B.充电桩
C.工作站
D.休息点
答案：B

2.假设在进行布局规划的时候，将充电桩画在地图的底部，即仓库的南面，机器人从北面移动到充电桩，那对应的机器人充电接口的朝向应该设置为朝（　　）。
A.东
B.西
C.南
D.北
答案：D

3.下面选项中属于仓储功能的是（　　）。
A. 增值功能
B.管理功能
C.周转功能
D.配送功能
答案：A

4.仓储信息系统包括仓储管理系统（Warehouse Management System，WMS）综合了那些功能（    ）
A. 入库管理
B. 出库管理
C. 移库管理
D. 库存盘点
答案：ABCD

5.仓储控制技术包括哪些技术（    ）
A. 物联网技术
B. 仓储机器人
C. 智能算法
D. 库存控制
答案：ABC

6.数智化仓储管理具体体现在哪些方面（    ）
A. 智能分仓
B. 智能货位布局
C. 仓储动态分区
D. 资源匹配与路径规划管理
答案：ABCD

分析题

请分析数智化仓储与传统仓储的区别，并进一步分析数智化仓储相较于传统仓储具有哪些优势。
答：数智化仓储相比传统仓储，具有以下优势：
1.能够有效利用仓储信息，提高仓储任务分配和执行的效率，优化仓储作业的流程，节约人力和物力，为管理者提供辅助决策依据。
2.智慧仓储设备的应用使人与仓储设备之间的交互更加便捷，减少人为操作错误，提高工作人员的操作准确率。
3.智能优化算法和智能控制技术的使用在保证仓储作业效率的基础上，通过对仓储设备和人力、物力的合理调配，能够有效降低能耗，节约成本，合理保持和控制企业库存。
4.能够加强仓储信息的流通性，与供应链上、下游的衔接更加畅通。

技能实训

实训任务1.1.1

智慧仓储企业调研分析

实训目标

1.了解数智化仓储企业建设发展情况及未来目标。

2.把握企业数智化仓储建设的核心内容。

3.明确企业数智化仓储建设存在的问题及解决方法。

4.初步具备数智化仓储企业建设发展思路。

实训内容

调研某数智化仓储企业，具体调研与分析以下内容：

1.调研企业数智化仓储建设现状以及后期发展计划。

2.分析企业数智化仓储建设的特点。

3.分析企业数智化仓储建设存在的问题。

4.结合所学知识提出企业数智化仓储发展对策建议。

实训步骤

1.学生分组。

每组确定调研的企业，通过网络、实地调查等方式，设计调研问卷或调研访谈提纲。

2.调研实施

做好相关记录，整理调研材料，小组讨论，并撰写调研报告与制作汇报PPT。

3.小组汇报

学生分组撰写调研报告，按照报告的模板要求，详细分析每个问题，小组讨论并给出可行的解决方案，每个小组内部进行恰当分工，最后在课堂上进行结果汇报。

实训考核

工作视频

带你了解海柔创新HAIQ系统

教学微课

认识智能仓储

电子课件

构建数智化仓储体系

任务小结

本次学习任务要点梳理如表1.1.3所示：