WMS仓库管理系统的设计和实现

王 强，王 丹，向逸尘

（1. 上海五零盛同信息科技有限公司, 上海 200063；2. 计算中心 上海理工大学，上海 200093）

0 引言

随着经济的全球化[1]以及中国经济改革的逐渐深化，企业面临着越来越激烈的竞争。改善企业内部以及整个供应链各个环节的管理、调度及资源配置，迅速适应客户的新需求和市场新机遇，是企业赢得竞争胜利的决定性因素。企业为了赢得市场竞争优势，就必须加强物流、信息流、资金流[2,3]的动态管理，使企业管理更加规范化。

企业仓库管理系统（WMS）[4-6]已经成为企业信息系统不可缺少的一部分。仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，综合批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现完善的企业仓储信息管理。通过该系统利用信息化手段，有效管理收、发、存、拣、配、退等业务作业，建立专业的精细化仓储管理平台，通过信息技术把企业数据转化为企业信息，有利于企业作出更好的决策。

1 相关工作

WMS仓库管理系统不是企业唯一的信息化系统，很多企业在运行过程中逐步上线诸如 ERP、WCS、财务软件、电子商务[7]等系列信息化系统。

其中，ERP主要负责计划制及决策，计划数据在ERP中，WMS主要负责执行工作，所以ERP和WMS要实现基础数据、订单任务和库存信息的传递才能达到完满的效果。

WCS是仓库控制系统[8]，负责协调、调度底层的各种物流设备，使底层物流设备可以执行仓储系统的业务流程，这个过程完全是按照程序预先设定的流程执行的。WMS要和WCS在上架任务、拣货任务、补货任务和设备作业状态的实时交互，以指导设备设施的作业操作。

企业的进销存数据又与财务系统等等密切相关，因此 WMS系统必须与现有系统充分进行数据交互，使企业各业务环节的配合更加紧密，进而为相关管理者提供决策依据。

另一方面企业的仓库分布在各个地方，配送范围也是全球各地涉及到各地仓库的数据共享，协调同步的问题，使用人员从各地各级管理人员到配货人员、送货人员，必须充分这些人的使用需求才能使才能发挥最大的作用。

2 总体设计方案

2.1 系统构成

系统提供全面的分析体系，与现有的ERP系统、托盘立库、流水输送线体WCS、DPS电子标签及其它自动化设备进行集成，通过本平台实现信息共享和功能联动。

ERP计划层主要面对管理人员，负责供应链分析、端到端、跨部门及业务板块流程设置，订单整合等，对应决策为库存策略、采购计划、销售计划等。

执行层主要面对实操作业人员，负责订单、收货、发货、盘点、补货、移位等业务的管理，解决实际的库内上架、拣选策略、波次策略及物流成本分析等问题，实现业务规范管理。

整个 WMS系统采用面向服务的架构来进行设计。面向服务（SOA）架构是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元服务(service)，通过服务间定义良好的接口和契约(contract)联系起来。接口采用中立的方式定义，独立于具体实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建在这样的系统中的服务可以使用统一和标准的方式进行通信。这种具有中立的接口定义的特征称为服务之间的松耦合。使用面向服务架构，最大的优势就是可以应对多变的需求，这对于仓库管理领域无疑是非常有必要的。可以这么说，每家公司的仓库的主体功能都基本一样，但是细节领域千差万别，很难做到统一，此时利用面向服务架构来进行设计，就会显得游刃有余。

2.2 技术路线

本系统的逻辑层次有三层：依次为用户表现层、业务逻辑层和数据访问层。其中业务逻辑层可以进行细分，包括了业务处理层和业务模型层。

图1 功能架构图Fig.1 Structure of function

图2 系统逻辑Fig.2 The logic of system

三层逻辑划分有利于系统的开发，交付后的维护和后期扩展也很方便，而且部署也很轻松。实现了“高内聚，低耦合”的架构设计思想，把大功能分成了多个小模块来解决，有利于控制、扩展和延伸，可以在不影响其他层次的情况下，替换某一层的内容。

用户表现层，支持 PC端窗体程序、浏览器程序、移动端程序等，这些程序只负责数据的呈现，不进行具体业务逻辑的处理，业务逻辑由业务逻辑层来负责实现。

所有客户端发来的请求都交由业务处理层接收，双方沟通的接口是一些定义好的 Service Contract和Data Contract。这里的Contract指的就是面向服务中的契约，用于表示服务的技术接口。它由一个或多个发布的文档组成，这些文档描述了服务的元信息，本质上是未服务提供的功能建立了一个API。

当把服务实现为Web服务时，最常用的描述文档是WSDL。Web服务一般都会有一个WSDL，这个定义可连接到多个 XML模式定义和 WS-Policy定义。当把服务实现为组件时，技术服务契约则由一个特定的API组成。

业务处理层主要提供了任务调度、任务模型、库存模型、KPI服务等系统服务。

WMS的一些具体业务功能在业务模型层中被定义成若干模型，如收获流程模型、上架流程模型和拣货流程模型等等。对这些流程建立不同的标准作业方式，存放于标准作业流程定义模块中，任务调度引擎会调用定义模块和规则引擎共同执行作业任务。此外，本层中还定义了一些如权限管理、基础数据管理等底层支撑平台。

通用业务逻辑服务定义了一些系统各模块可能都会用到的服务，比如条码服务、ID生成器服务、中间件服务等等。

最后，资源层提供数据存储、各类文件存储、第三方接口等。

3 核心业务解决方案

3.1 多维度可视化实现物流作业全程可控

系统实现了从接受订单开始到订单完成的一系列执行过程的状态跟踪，运营管理部门或部门管理人员可直接在 WMS系统界面或移动设备上监控到所有已生效的订单、供应链网络各仓库的位置、库满度以及之间的关系；显示各个库区货物存放情况、满度及仓库构造，同时针对仓库四维模型道排列层可逐级查看，实现集团供应链管理的需求，为库存优化提供依据。

3.2 精益化仓储管理

如图 3所示，系统提供基于 TELNET 技术的RF解决方案。在产品的收货、上架、盘点、拣货、发货以及查询作业方面，都能够大大提升物流作业的自动化程度，实现无纸化作业，减少运作数据录入差错，提高物流管理效率，提高库存数据实时性。

3.3 货物信息可追溯

通过 WMS批次策略可以将产品的货主、供应商、生产日期、有效期、批次号等批次属性以及相应的其他扩展属性加入到对应的批次策略中，实现批次策略的灵活配置。

3.4 库内作业动线优化方案

如图4所示，系统对仓库内所有货位进行全面的精细化管理，所有货位不仅拥有唯一的货位编码，同时系统中每个货位拥有对应的动线号。动线号根据货位所在的通道及距离远近依次生成。系统在生成库内作业任务运算时，自动加入动线号进行计算，最大限度的降低完成作业所需的行走路径，同时兼顾每个作业单所对应的货品数量、货品体积和货品重量等约束条件。

3.5 波次分拣集货

如图5所示，系统基础资料客户信息维护线路信息，WMS根据客户订单将同线路客户订单进行波次生成。系统根据配送线路信息，将线路波次内客户订单按照先配后装顺序进行漏斗式下发拣选任务，降低分拣集货区分拣工作量及爆仓情况。

3.6 动态计算安全库存（补货）

补货安全库存值规则根据药品不同季节销售情况系统进行每阶段计算（例：一月、一周、每日）。主动补货安全库存值计算：

补货值计算：下限值：前30天总销量/10(变量)

补货上限值：下限值*2(变量，向上取整)

被动补货安全库存值计算：

补货数量：缺货数量+下限值（结果值向上取整件）

实际补货数量可根据补货计划进行人工手工调整修改；

补货形式除传统的主动补货（闲时补货）、被动补货（波次内补货）外WMS支持上架补货。WMS系统收获与验收完成后自动创建上架单，每个上架任务优先执行补货规则策略。如图6所示。

图3 基于Telnet协议的RF解决方案Fig.3 Resolution of RF based telnet

图4 优化方案Fig.4 The priorti

图5 线路图Fig.5 The branching program zation scheme

WMS支持多种盘点方式和盘点流程，以及通过RF设备进行盘点作业。

● 自动生成循环盘点计划

● 盘点任务分派

● 异步盘点差异（盘盈和盘亏）调整

● 盘点差异日志历史查询

● 支持明盘和盲盘

4 系统安全保护与措施

信息系统对于企业来说，是非常重要的神经系统。因此，为保证信息系统的安全运行必须进行相关的安全保护措施。

（1）数据级，引入基于ACL（Access Control List）的高级安全管理模式。通过ACL控制，可以将系统中的敏感商务对象各种资源进行安全控制。

（2）登陆级，可以采用 U 盾等类似的强加密措施进行身份认证。

（3）存取功能级，通过用户名、密码、权限来控制，密码采用MD5加密，在对10位以上的字母和数字的密码组合进行加密后，就几乎不可能被破解。系统中设置了严格有效的权限控制系统，对每个用户的增删改查都做了详细的权限约束，根据不同的模块也设置不同的权限，在多个层次上体现了对权限的控制。

（4）传输级，网络传输上使用SSL安全协议，它除了可以用在 WEB服务器与浏览器之间信息交换之外，还可以支持其他网络应用，由于SSL协议对于CPU的需求很高，所以它对系统很有可能造成性能上的影响，为了同时解决性能和安全问题，本系统直接在服务器上安装SSL卸载器。同时组建硬件防火墙，以阻断主动或者被动的攻击对数据库和应用模块的损害。

5 部署方案

如图 7所示，系统基于 J2EE技术构架，采用B/S架构。系统的标准部署方案是在企业内网（部分企业采用租用IDC托管的方式）集中部署一套软件产品；通过 Intranet，Internet 链接企业遍布在全国各地的分支机构。

图6 盘点方案Fig.6 The inventory plan

除了中央部署外，其他所有分支机构都不需要安装任何服务器来支持系统运作。用户也无需在客户端安装任何软件产品，或者软件插件来使用系统。总部员工、外地物流中心、办事处的同事可以通过企业内网访问系统，或者通过Internet使用VPN企业内网后使用系统。也可以在企业安全管理策略允许的情况下，通过Internet经过恰当的安全保密机制（例如U盾等技术），接入系统。

6 结语

企业仓库管理系统（WMS：Warehouse Management System）是一种利用信息化手段能够有效控制跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程的管理系统应用，通过对收、发、存、拣、配、退等业务作业的有效管理来实现企业仓储信息管理。本文提出了SOA（Server Oriented Architecture），SOA是一种适合WMS系统的软件架构——面向服务架构，在给出契约等关键概念的基础上，对网络服务描述语言（WSDL：Web Service Description Language）在该架构中的具体应用进行了详细解释，针对用户较关注的核心业务提出了高效准确的解决方案，对WMS系统中的部分重点功能给出详细分析和介绍。

图7 部署方案Fig.7 The deployment scheme

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