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隨著物流技術的不斷發展, 我國眾多規模以上物流企業和工商企業在產品或原材料的入庫、出庫等方面基本實現了信息化[1], 并能夠對出入庫的產品或原材料的數量實施有效監控。與此同時, 為了應對全球食品安全和保障產品質量, 追溯體系也逐步成為企業質量管理系統的重要組成部分[2,3]。建立追溯體系的重要一環就是給追溯的目標對象打上能夠識別的標記, 并實現對追溯信息的識別和記憶。追溯技術在倉儲管理信息系統中的應用能夠提高倉儲管理信息系統信息采集的速度和準確性, 而倉儲管理信息系統中的數據庫技術可以進一步提高追溯信息的查詢和檢索的效率, 因此, 倉儲管理信息系統天然地要求與產品追溯體系有機地結合。然而, 我國目前大部分企業的倉儲管理信息系統主要側重在入庫、出庫和庫存管理方面[4], 較少有企業將追溯體系與倉儲管理信息系統有效整合。在學術研究領域, 產品追溯已經成為國內外物流工程和管理的研究熱點之一。然而, 大部分的研究集中在可追溯性必要性和潛在優勢[5,6,7]、追溯系統評估[8,9]、條碼技術與無線射頻識別技術 (RFID) 應用[10,11,12,13]、以及農產品、食品和煙草等行業的追溯體系建設[14,15,16]等方面, 較少有文獻將產品追溯體系與倉儲管理信息系統優化整合。

本文則在傳統的倉儲管理信息系統設計基礎上, 首先給出了基于追溯技術的的倉儲管理信息系統構成框架, 然后在產品追溯技術評價的基礎上, 給出了基于產品追溯技術的倉儲管理信息系統設計方案。

基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統, 是采用適合的追溯技術, 將產品 (原材料、零部件) 追溯、入庫管理、出庫管理、庫位管理、盤點和統計等整合在一起的倉儲管理信息系統, 以充分利用追溯的信息, 提高倉庫管理系統的效率, 并充分利用倉庫管理信息系統的數據庫技術, 提高追溯信息的精度、實時性、完整性和一致性。它是以追溯為紐帶, 追溯技術作為保障, 將兩者有機結合的控制和管理系統, 其系統結構框架如圖1所示。

圖1 基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統結構框架  下載原圖

經濟適用的產品追溯體系包含了大量與倉儲管理相關的信息, 因此, 兩者有效整合將進一步提升有效信息價值, 從而提高倉儲管理信息系統的儲位利用率和存貨周轉率。

一個完整的追溯體系基本上都包括追溯單元、追溯信息和追溯技術三個基本組成部分。

追溯單元是指追溯體系中的需要標識的對象, 即追溯的基本單位。不同類型的供應鏈需要追溯的基本單位不同, 有的為產品本身, 如生豬飼養[3], 有的則為消費包裝或者運輸包裝, 如高檔香煙。追溯單元的確定往往受產品的物流特性、運輸包裝、銷售包裝和相關成本等因素的影響。一般來講, 可追溯的單元越接近生產使用或消費使用的最小單位, 追溯體系的成本也會越高。

追溯信息是指與追溯單元相關的產品信息、生產信息、分銷信息和采購信息等構成的特征參數。追溯信息需要采用一定的追溯技術, 并通過介質實現與追溯單元的物理連接, 即對追溯單元進行追溯信息的標識。并采用一定的手段, 將標識的追溯信息轉化為可使用、可查詢的管理信息。

根據對追溯信息的處理方式不同, 追溯技術可以分為追溯信息的標識技術和追溯信息的識別技術。而按照追溯信息的編碼方式不同, 追溯技術可以分為字母數字碼、一維條碼、二維條碼和RFID技術四類。

由于追溯單元往往產品本身、銷售包裝或者運輸包裝, 而物品在生產倉庫、銷售倉庫和配送中心倉庫中存儲的基本單位也往往是產品本身、銷售包裝或者運輸包裝。因而, 追溯單元被標識的產品追溯信息與倉儲信息息息相關。

如產品的品名、產品質量、保質期和主要成分等, 是倉儲管理信息系統中產品基本信息的重要組成部分;生產追溯信息中的生產日期是存貨的貨齡管理的主要依據, 生產者和產地等追溯信息是倉庫管理信息系統中查詢的主要關鍵字之一;銷售追溯信息為倉庫出庫管理中配貨和運輸路徑優化的決策提供了數據支持;采購追溯信息是倉庫入庫管理中儲位優化和貨齡管理的主要依據。

追溯信息不是倉儲信息系統的重要構成, 就是倉庫管理作業中的入庫、出庫、調撥等倉庫管理的觸發信息。兩者因追溯單元而產生了天然的密切聯系。

單就信息技術而言, 倉庫管理信息系統已經基本完善, 尤其在數據存儲、數據查詢、數據網絡傳輸與共享等軟件和硬件方面的先進信息技術已經得到了廣泛的應用。雖然追溯信息與倉儲信息有關天然的密切聯系, 追溯技術可以成為倉儲管理信息系統中倉儲信息自動輸入的有效工具, 然而, 由于追溯技術是近幾年才逐步發展成熟, 追溯技術在倉儲管理信息系統中的應用還有待于深入探討和廣泛實踐。

追溯單元上標識的追溯信息與倉儲信息有著天然緊密聯系, 倉儲信息的識別和錄入若能借助自動化追溯技術, 倉儲管理信息系統就更為實時和準確, 同時借助追溯技術, 可實現盤點、貨位管理和貨齡管理的電子化和信息化, 有助于進一步提高倉儲管理效率。

倉儲管理信息系統中產生的追溯信息, 也需要通過追溯技術實現與追溯單元的物理連接。除此之外, 基于追溯技術的倉儲管理信息系統, 也為追溯信息的查詢與檢索提供了數據庫技術保障, 在倉儲管理信息系統數據實體表基礎上增加追溯管理模塊則更為容易實現、成本更為低廉。

不同的追溯技術, 其追溯能力和建設、運行成本差異也較大。追溯技術的適應性評價是決定倉儲管理信息系統中是否采用追溯技術的關鍵。本文從追溯的準確性、實時性、標準化程度、自動化程度和信息容量以及成本等方面, 對字母數字碼、一維條碼、二維條碼和RFID四類追溯技術的適用性進行分析。

字母數字碼技術是指將需要追溯的信息以字母、數字的形式, 通過人工、噴涂等方式標記到追溯單元上, 并通過人工方式來識別。這種技術實現起來比較容易, 且成本較低。目前, 我國大部分企業對生產地點、日期和批號的記錄往往采用這種形式, 并依靠噴涂的數字或字母的追溯實現“竄貨”管理。然而這種形式記錄的信息量有限, 人工成本相對較高, 且追溯的準確性、實時性、標準化程度和自動化程度都較差, 目前已經逐步被條碼等先進的追溯技術所替代。

一維條形碼系統一般包括編碼技術、光傳感技術、條形碼印刷技術和計算機識別應用技術, 一維條碼技術屬于自動識別范疇, 能夠準確地將信息錄入到計算機進行數據處理。與字母數字技術相比, 其識別速度快, 準確率大大提高, 且一維碼制作相對簡單, 與之配套使用的識別設備、打印和印刷設備也相對成熟。因此, 一維碼技術是建設自動化可追溯系統中最為經濟和適用的技術。但是, 一維碼技術的信息容量較小, 碼制占據的面積較大, 追溯信息標識到追溯單元上的自動化成本較高, 同時受識別設備的影響, 其實時性也不是很強。

二維碼技術是一維碼技術的改良, 它有效地克服了一維碼技術的缺點, 具有較大的信息容量、條碼尺寸相對較小等特點。但是, 在自動化程度、實時性和標準化程度等方面都相對較弱。

RFID技術是對條碼技術的改革和發展, 規避了條碼技術的一些局限性, 與條形碼技術相比, 其使用壽命長、讀取速度更快, 存儲信息量大、自動化程度高。但是其成本也最為昂貴, 且有些相關技術相對不是很成熟, 標準化方面也有待進一步提高。

字母數字碼、一維條碼、二維條碼和RFID四類追溯技術的適用性對比見表1。

表1 四類追溯技術的適用性對比表  下載原圖

追溯技術在倉儲管理中應用的關鍵雖然是成本, 但是, 隨著追溯技術的發展, 二維條碼和RFID技術的硬件投資成本在逐步減少, 而一維條碼作為標準化較高、技術相對成熟, 準確性、實時性和自動化程度能夠滿足一般產品 (原材料、零部件) 的追溯技術, 已經成為業界的首選的追溯技術。因此, 本文重點介紹基于一維碼追溯技術的倉庫管理信息系統設計的原則、步驟、網絡拓撲結構、功能和工作流程。

基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統, 不僅需要實現傳統倉儲管理信息系統的功能, 在倉儲管理上更加細化和準確化, 而且需要實現供應鏈的產品追溯的目標, 因此, 基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統設計的設計更為復雜。

系統設計時除需要遵循一般倉儲管理信息系統和追溯體系的設計原則, 還需要處理好兩者之間的關系, 盡量將倉儲管理信息系統從為單個倉庫服務擴展為整個供應鏈節點的企業服務, 而標準化的追溯信息也是供應鏈上各節點企業產品追溯體系和倉儲管理信息系統有效整合的關鍵。

明確需求、軟件設計、硬件選擇、系統開發、系統集成、系統測試、系統維護仍然是基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統設計需要遵循的設計步驟。

供應鏈和產品的特征不同, 系統的功能也不盡相同, 但基本功能包括:

(1) 作業模塊, 主要包括入庫作業、出庫作業、單箱入庫、拆零出庫、轉垛作業等功能;

(2) 查詢與統計分析, 主要包括貨位查詢、入庫綜合查詢、入庫日報、出庫綜合查詢、出庫日報等;

(3) 貨物追溯, 主要追蹤和回溯供應鏈中的產品 (原材料、零部件) ;

(4) 貨位管理, 動態分配貨位, 實現隨機存儲, 從而最大限度利用倉儲空間;

(5) 盤點, 主要包括隨機抽查盤點功能、盤盈、盤虧等;

(6) 另外還包括系統維護、權限管理和基礎信息管理等功能。

為了實現供應鏈上各節點的數據共享和查詢功能, 基于追溯技術的倉庫管理信息系統, 采用了基于Web的B/S結構和C/S結構混合模式, 并能夠通過Internet實現與信息化較低的節點企業的數據共享, 網絡拓撲結構如圖2所示。

圖2 基于產品追溯技術的倉儲管理信息系統網絡拓撲圖  下載原圖

(1) 網絡服務器:運行網絡操作系統, 響應客戶端請求, 對存儲于后臺數據庫內的數據進行各種操作;

(2) 數據庫服務器:存放后臺數據庫, 完成數據庫服務功能;

(3) 路由器:鏈接局域網和廣域網, 進行數據處理, 轉換和傳遞數據;

(4) 集成服務器:集成系統的各種服務;

(5) PC客戶機:運行WINDOWS客戶端應用程序, 支持打印機等外部設備;

(6) 手持掃描槍:主要供倉庫現場操作人員使用, 用于完成實時數據采集功能。

由于基于產品追溯技術的倉庫管理信息系統集成了倉儲管理和產品追溯功能, 因此, 在入庫、出庫和庫存管理中, 添加了追溯信息的標識、追溯信息識別、追溯信息收集等作業。

建設供應鏈的追溯體系需要所有節點企業都需要具有對追溯標識的信息讀取和識別的功能, 同時對于有些節點企業還需要具備追溯信息的標識功能, 如產品制造商。

入庫之前需要按照供應鏈各節點共同協商的信息標準將追溯單元標記追溯信息, 并由倉庫管理信息系統自動生成貨物預入庫信息。如制造商生產線上下來的產品入庫前, 需經過追溯單元的條碼粘貼作業, 并由倉庫管理信息系統按照生產作業情況生成預入庫信息。

入庫時, 通過閱讀設備將貨物相關信息自動輸入倉儲管理系統, 檢驗無誤后, 將貨物信息轉入到存貨管理模塊。對于RFID技術, 可以實現信息的實時錄入;而對于條碼技術, 則可通批處理方式錄入到倉庫管理信息系統中。倉庫管理信息系統的預計入庫的貨物信息, 可以與現場入庫的實物信息對比, 實現對入庫貨物的品種和數量的監控, 若出現錯誤, 則由系統給出提示, 由工作人員解決。

供應鏈節點的其它企業需要提前將入庫信息發送至倉儲管理系統中, 由系統自動生成預計入庫貨物信息, 并在物料入庫現場完成對入庫數量和品類的監控。

出庫流程根據出庫單證, 安排正確品種和數量的貨物出庫。出庫時遵循的規則包括嚴格先進先出規則允許一定誤差的先進先出規則、隨機出庫規則以及特殊情況下的先進后出規則等。倉庫管理信息系統根據出庫規則和出庫單證, 從存貨中選取恰當的產品予以出庫, 并對現場出庫貨物進行控制。

出庫時, 可通過閱讀設備識別貨物相關信息, 檢驗無誤后, 將貨物信息從存貨管理模塊轉到出庫管理模型, 并存儲貨物的數量、品種和流向等相關追溯信息。對于條碼而言, 還可以通過閱讀設備批量自動輸入到倉庫管理信息系統中。

物品經檢驗入庫門后和出庫門前, 需要優化安排入庫貨物的存儲空間和按照特定規則優化選擇庫位上的貨物出庫。

在條碼系統中, 倉庫管理信息系統通過庫位預處理模塊, 確定貨物的正確存儲空間或選擇優化庫位上的正確貨物, 引導叉車將正確貨物被放置在正確的貨位或到正確的庫位取走正確的貨物, 并經過批處理將物品信息和庫位信息輸入到倉庫管理信息系統。在庫位調配提供倉庫空間信息的基礎上, 可以實現庫存貨齡的自動報警, 并提供實時的庫位和倉庫利用率信息, 為后續出入庫作業提供準確的倉庫空間信息。

在出庫、入庫環節將貨物批號、序列等相關追溯信息, 通過閱讀設備讀取的追溯信息, 由倉庫管理信息系統自動將其與入庫信息和出庫信息關聯并存儲。供應鏈節點的所有企業可通過Internet的形式實現相關信息的標準化共享, 跟蹤貨物的在各個節點出庫、入庫情況, 并通過查詢倉庫管理信息系統的追溯信息實現產品追溯

根據追溯體系和倉庫管理的要求, 倉庫管理信息系統的作業流程還可包括拆零作業、重新打包作業、貨物調撥作業、貨物回庫作業、盤點作業、設備管理作業和統計查詢作業等。

產品追溯體系已經逐步成為企業競爭的主要手段和企業競爭力重要組成部分, 通過產品追溯體系不僅可以提升供應鏈的運作效率, 而且還可以進一步提升產品質量, 并為企業的銷售渠道管理提供有力的工具。倉庫管理信息系統被各企業普遍采用的今天, 在建立產品追溯體系時, 應充分考慮追溯體系與倉庫管理信息系統有機結合, 以便進一步降低產品追溯體系的建設成本, 提高倉庫管理信息系統的管理效率。