基于青岛地铁线网化运营的智慧仓储建设研究
仇文琳，逄顺勇，陈 阳，乔冠军
(青岛地铁运营有限公司，山东 青岛 266000)
青岛地铁开通运营线路共有6条，随着青岛地铁的线网化运营，客流量日益增大，运营安全要求逐步提升，管理成本更是节节攀升。青岛地铁作为资产密集型企业，资产种类繁多，专业复杂，项运营维护工作技术要求高，为保障运营安全生产，需对房屋构筑物、轨道设施、电客车组、车辆段工艺设备、机电系统、供电系统、AFC(自动售检票)系统、门禁系统、通信系统、信号系统、PDS设备等10多个大系统的设备设施及时维修保养，各项维修保养任务的备品备件、维修耗材、作业工器具需求应得到及时响应和满足。由于空间、管理成本等条件限制，各专业在正线设置的二级库位置难以与设备维修集中站完全匹配，一线人员每次开展维修作业都要远距离到二级库交接领用物资。这种方式随着线网化规模的扩大，大大增加了人工及管理成本。物资服务单位传统的管理模式已再难以适应线网化规模的线路运营。运营各生产单位对物资的需求将成倍增长，不仅给地铁运营物资管理带来巨大的压力，也给仓储管理创新带来了动力。
通过“智慧仓储”建设，实现物流作业过程的快速高效处理和作业过程数据动态可追溯管理。根据总库物资的出库需求，通过引入智能化存取柜和信息化管理软件并集成视频监控、人脸识别门禁系统等构成智慧仓储系统在系统平台对物料流转进行过程管控。保证物料的及时供应，满足了物料的准时化配送，实现物流作业信息的快速高效处理和作业过程数据追溯管理。实时掌握物料存储、领还过程信息，实现透明化信息管理、全程追溯、全过程的信息化管控等。
当今社会，随着电子商务的蓬勃发展，物流行业为满足日益增长的快递运输、存储需求，逐渐实现了智能化。而其中，仓储技术在管理理念、技术手段上，都有了大幅的跨越。仓储技术手段包括物资保管、库存控制、仓储信息及仓库管理信息系统等。传统的仓储技术主要服务于增加物资进出效率、保障物资安全以及物资库存协调等。智慧仓储是通过物联网技术及智能化、自动化的管理手段，实现仓储信息识别、预警以及管理的自动化，提高仓储作业效率、降低仓储运行成本。如今，广泛应用的智慧仓储技术指的是仓储信息技术和仓库管理信息系统[1]，在实际操作层面上的技术手段主要包括物资条形码、电子数据交换技术、无线射频识别技术及仓库管理信息系统等[1]。
1.1 智慧仓储相关技术
随着计算机技术的发展应用，条形码早已覆盖当今社会的各个角落。条形码的优势在于信息数据准确度高、识别速度快以及可靠性高，因此在数据、实物的匹配方面有着极高的价值。无线射频识别技术(RFID)的优势在于跨视距、远距离的高精度、大量数据采集，且数据真实性高，难以伪造，现在各个物流中心和设备运输过程中的资料收集与设备指示，均有应用。对于智慧仓储来说，货物的进出、调配、盘点、分拣等作业，均可以采用RFID技术实现自动化[1]。2020年，我国自主研发、建设的北斗卫星导航系统已完成组网，将为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务[2]。北斗系统能够实现对地面目标的精准定位和快速跟踪，在交通导航、地面定位、交通协调、灾害监测等方面发挥着不可或缺的作用。通过北斗卫星定位系统，能够实现仓储的智能管理，结合北斗卫星导航系统的地理位置数据，进行数据分析和挖掘，定制了仓储和站点急需上门接货的位置信息，定制服务线路，提高物流效率，管控成本，也让信息更透明。
近年来，便携式数据终端逐渐应用于物流行业，它可以采集货物信息数据，并将这些数据保存或发送至信息管理系统，将便携式数据终端与不同的扫描工具相连，就能投入各种自动识别场景中。仓储管理信息系统能够按照设定的作业流程和算法，对货物、数据、行为、库存和分拣进行智能化管理，提高仓储日常管理的准确性和运行效率。便携式数据终端的应用，可以改变传统仓储管理模式，实现仓储数据资料的信息化、货物动态追踪和预警，结合手持端移动应用、物资条形码和无线射频识别采集技术，实现仓储物资、管理组织、多仓库、货物和备品管理、电子仓储资料及二维码打印等为一体的移动化分布式仓储实物管理平台[1]。为了适应不同行业对仓储的差异化需求，智慧仓储平台实现物资的全生命周期管理，合理管控物资的周转率及消耗水平，为领导决策提供准确的数据，及时优化采购方案，减少库存积压。
1.2 物联网技术
物联网指通过网络将物品与应用程序或管理系统相连，是近年来推广应用较多的技术。随着物联网在国内的迅猛发展，已逐步为物联网赋予了“中国制造”的标签，成为我国一个新经济增长方向。在物联网技术的实际应用中，传感器、射频识别以及嵌入式系统技术是物联网的关键技术，主要是通过各种射频识别设备、红外感应器、全球定位系统等传感设备，以互联网为载体，通过既定协议实现万物互联和信息的互通共享，从而实现管理、识别、追踪智能化和自动化的网络技术。在如今的各行各业中，物联网技术已经有了较为广泛的应用，服务于智慧城市、智能电网、智慧物流等方方面面[3]。
2.1 智慧仓储整体建设思路
智能仓库主要利用现有普通货架，集成电子标签指引、人脸识别门禁系统、监控系统等集成物流信息系统构成的无人值守的仓储管理系统。针对维修点有物料需求时，可自助进行物料的领用出库，通过系统和物联设备记录物料出库信息。智能仓库主要构成有：电子标签货架、人脸识别门禁系统、触摸一体机、监控系统、系统看板(见图1)。
图1 智慧仓储布置示意
2.1.1 入库流程设计
(1)作业人员通过人脸识别打开门禁，进入无人值守仓库内。(2)作业人员通过一体机登录智慧仓储软件系统查看调拨入库任务，并点击执行入库。(3)智慧仓储软件系统触发对所涉及的物料的电子标签亮起。(4)电子标签亮起可分为两种方式：①并发亮灯。所有灯光一起亮，拣选人员自由选择入库路线。②逐一亮灯。系统根据储位信息，自动计算入库路线，并只点亮当前需入库物料，拣选人员入库完当前物料，拍灭标签，系统触发下一个标签亮，由系统指引入库人员按指定路线完成入库。(5)入库人员根据亮灯提示和数量提示进行入库操作，依次迭代直至完成全部入库任务。
2.1.2 出库流程设计
(1)作业人员通过人脸识别打开门禁，进入无人值守仓库内。(2)作业人员通过一体机登录智慧仓储软件系统查看调拨出库任务，并点击执行出库。(3)智慧仓储软件系统触发对所涉及的物料的电子标签亮起。(4)电子标签亮起可分为两种方式：①并发亮灯。所有灯光一起亮，拣选人员自由选择拣选路线。②逐一亮灯。系统根据储位信息，自动计算拣选路线，并只点亮当前需拣物料，拣选人员拣完当前物料，拍灭标签，系统触发下一个标签亮，由系统指引分拣人员按指定路线分拣。(5)拣选人员根据亮灯提示和数量提示进行拣选。(6)所有灯光拍灭，拣选任务完成。
2.2 智慧仓储系统硬件架构
2.2.1 触屏式一体机
触屏式一体机布置在智慧仓库入口，智慧仓储管理系统、智能货架相连，当工作人员执行物资出库、入库行为时，通过一体机查看并确认物资调拨信息。一体机从管理系统获取出库、入库任务，并自行查询物资所对应的货架、货位，控制智能标签上的指示灯发亮，指示货物位置及数量。
2.2.2 电子标签智能货架
智能电子标签拣选管理系统是针对物流分拣过程进行研发的多功能、易操作、目视化、人性化的分拣辅助管理系统。可支持人工设置生成任务订单列表进行作业，也支持与WMS系统无缝对接直接分配拣选列表任务，形成了一体化的分拣应用。能够极大地提高拣货效率、准确率，可以快速、正确、轻松地完成物料的拣选工作。同时，支持条码扫码枪快速上架和盘点工作，对现场的数据进行实时的监控，而且能够降低出错率，加快作业速度，减少人力成本。
电子标签智能货架是在货架上每一个货位都部署一块电子标签，电子标签配备有3位数字显示器和指示灯(见图2)。电子标签通过WiFi与一体机及控制系统相连，当电子标签接收到一体机发出的指令后，通过指示灯发亮显示货物所在位置，通过3位的LED数码管显示货物数量。工作人员经由指示灯确定货物对应的货架，在核对标签显示的数量后，可以准确执行出库、入库任务。
图2 电子标签
2.2.3 手持终端
手持终端的作用是采集货物信息，并与管理系统中的货物状态相匹配，及时反馈货物的状态信息。在进行物资清点作业时，仓储管理人员使用手持RFID设备读取货物信息，信息通过仓储网络上传到管理系统，管理系统核查货物信息后，在终端显示器上用不同的背景颜色表示正确、缺失、无入库等货物状态，使仓储管理人员在现场就能实时了解货物的状态信息。
2.2.4 监控系统
智慧仓储内安装视频监控系统，用于保障库房内人员、财产安全。通过视频监控系统，仓库管理人员可以在控制中心监控仓库内人员进出、货物变动情况。
地铁运行维系着城市生活的方方面面，地铁线路的安全运行离不开运营维护的辛勤努力。通过进行智慧仓储建设，进行地铁运维物资物料管理的智能化升级，使后勤保障的技术水平和管理理念与智慧工程相匹配，探索智慧城市建设的新方向。
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