目前, 网络技术快速发展, 已经进入到4G网络时代[1]。2013年12月4日, 工业和信息化部正式发放4G牌照, 宣告我国通信行业进入4G时代。另外, 仓储管理[2]的业务受理、日常巡视、出入库等工作都发生在库房现场。在这种管理模式下, 仓管工作受到地域及时域的很大限制。

因4G网络具有高带宽、高速率、高稳定性等特点, 为革新仓储管理模式、提高仓储管理效率提供了良好条件。鉴于此, 本文在理论上提出了一种基于4G网络技术的仓储分布式管理模式。

4G是第四代网络通信技术的简称, G是generation (一代) 的缩写[3]。4G技术的发展不是一蹴而就的。从2G的GSM、GPRS到现在的4G是一个不断演化的过程。起初的移动电话, 如大哥大, 是采用非数字的调制解调的蜂窝通信技术。这种技术只能提供语音通信服务, 而且效果不佳, 防窃密性差, 且受地域限制也大。随着移动电话数量的增多, GSM技术出现了。这种技术是窄带TDMA, 可以实现一个射频组的同时联通, 但是它提供的数据传输率仅为9.6kb/s。为了弥补这项缺陷, 2000年GPRS技术出现, GPRS能够在移动用户和数据网之间提供一种连接, 给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务[4]。随后, 象征3G通信的标志技术WCDMA成为通信的主流技术。WCDMA通过有效地利用宽频带, 不仅实现了顺畅的音频、视频、网络传输, 而且WCDMA和MPEG-4技术结合实现了真实动态图像的处理。在上述技术的基础上, 无线网络通信技术迈向了4G时代。

4G网络通信的主要优势如下。一是通信速度更快。第一代只支持语音;第二代的速率为9.6kpbs;第三代为2Mbps;第四代可实现100Mbps的无线网络传输速度, 这种速度相当于目前手机数据传输速度的1万倍。二是网络频谱更宽。据权威报告显示, 每个4G信道将占有100MHz的频谱, 相当于W-CDMA 3G网络的40多倍。三是通信更加灵活。4G无线网络可支持各种数据的传输, 其手持终端也不限于手机, 也可是一种小型电脑。四是智能性更高。4G手持终端的高级编程软件智能程度较高, 能够实现基于4G网络的各种应用程序编辑。五是兼容性更高。手持终端可扩展各种应用接口, 如串口、网口等, 甚至是工业用口[5]。总之, 如果说2G、3G通信对于人类信息化的发展是微不足道的话, 那么4G通信却带来了真正的基于无线的畅通联络, 并将彻底改变既定的生活方式。

(1) 入库业务受理。客户先提交入库业务申请, 仓库经理经考虑后, 如果同意则与客户签订入库管理协议。否则退回申请。

(2) 货物入库管理。货物入库时需记录货物各种属性, 如数量、品牌、颜色、状态、储存条件等, 进而对货物的存放地点、入库时间、管理方式等进行记录和备案。货物入库后, 按照仓库管理条例, 进行例行巡检、安保、存储条件维持等工作, 确保货物的安全、有效, 当发现问题时及时处理、上报。

(3) 出库业务受理。当仓储管理协议到期, 或者客户提出出库要求时, 仓库经理考察各种费用结算, 如仓储管理费、配套费等。如果同意, 则签发货物出库单, 否则进一步与客户商议。

(4) 货物出库管理。货物出库时, 需记录出库货物的数量、种类等信息, 对空出的存放地点做好记录, 以便其他货物入库时使用。另外, 对货物出库时间、出库单据等做好记录。图1给出了仓储管理业务示意图。

图1 仓管业务示意图   下载原图

4G技术实现了高速率的无线数据联通, 借助4G网络随地、随时的应用特点, 可以改变当前仓储管理的时、空限制。依托4G无线网络实现远程业务受理、货物管理、出入库操作等功能。在4G网络技术下, 实现分布式管理模式。如办公人员可以在家里办公, 经理人可以在异地进行业务受理, 在线指导工作人员进行特定活动。图2给出了仓管革新规划示意图。

从图2中可以看出, 在4G网络覆盖下, 仓库根据仓管业务需要建立基于4G网络的仓管硬件、仓管软件。建立4G网络信息接收及控制的通道和端口。实现经理人、工作人员分别利用4G智能手持终端, 无线的对仓库业务进行受理和管理。下面给出基于4G的仓库软硬件构建规划。

图2 仓管革新规划   下载原图

根据仓管业务需要, 基于4G的仓库硬件规划有四项内容, 其硬件搭建示意图如图3所示。

图3 硬件搭建示意图   下载原图

(1) 4G视频监控系统的部署。视频监控对于仓储管理具有特别意义。通过部署视频监控系统, 可实现远程化、异地化的实时巡检。4G视频监控硬件设备包括:摄像头、云台、4G无线信息收发设备、视频服务器等。

(2) 4G业务受理平台部署。通过部署4G业务受理平台可实现分布式网络业务管理。如入库业务受理、协议签订、数字水印签字、出库业务受理、在线费用统计、单据网络生成等。主要硬件有业务受理平台服务器。

(3) 4G智能控制系统的部署。如基于4G无线网络的智能门控制、灯光控制、温湿度调节控制、报警信息通知等。主要硬件包括继电器、空调、除湿机、PLC等。

(4) 4G货物管理系统的部署。货物管理包括货物录入操作、货物删除操作、货物出库操作、货物入库操作、货物毁损记录等。主要硬件有货物管理系统服务器、Web服务器等。

根据仓库的硬件部署, 合理开发软件支持硬件运行。

(1) 4G视频监控系统的软件设计。软件设计目标是能够采集摄像头视频信息, 并上传至视频服务器, 视频服务器整合各路视频数据至缓冲池, 实时存入大容量硬盘, 并设定循环采集、记录周期, 如一个月等。视频服务器接入4G无线网络, 经理人和仓库管理工作人员可以异地访问该4G设备, 获取其视频资料, 实现远程视频监视功能。

(2) 4G业务受理平台的软件设计。根据仓管业务需求, 软件实现货物管理功能、数据库应用功能、企业出入库业务提交受理功能、合同协议生成功能。业务服务器 (包括Web服务器) 通过4G无线设备直接接入互联网。

(3) 4G智能控制系统的软件设计。软件采用总分式结构, 部署一个4G控制主机, 4G控制主机中分布各种控制接口、红外无线收发口等, 接入电机系统 (仓储门、传送带等) 、弱电系统 (监控云台、灯光系统、空调、加湿器、烘干机等) 。其工作流程为:4G控制主机在入网后, 实时接收4G网络发来的控制命令, 当接收到信息后, 与既定协议相匹配, 分析命令类型, 再由相关控制口发送相应命令, 其软件设计流程如图4所示。

图4 4G智能控制软件流程   下载原图

(4) 4G货物管理系统的软件设计。设计思想为:在.Net编程软件的C#环境中, 搭建三层架构, 上层为Web网页、中层为Ajax动态通信层、底层为SQL数据库层。上层Web网页提供货物管理的操作界面, 中层提供动态数据通信, 实现界面的动态刷新功能, 底层实现数据的存储功能。具体的设计如下所述。

(1) SQL数据库设计。建立四个数据表分别为货物表、库存表、出入库记录表。货物表的作用是记录货物的种类, 并对此货物的属性进行描述和记录。货物表的字段为货物ID号、货物名称、入库时间、出库时间、价格、质量、颜色、生产地、保质期、保存条件等, 其中货物ID号为货物表的关键字段。库存表的作用是记录当前在库的所有货物, 能够生成库存清单。库存表的字段为货物ID、货物批次、管理人、所有人等。其中货物ID为关键字段, 可以索引库存表中的各个记录。出库记录表的作用是记录货物出库的历史, 可进行出库记录查询。出库记录表的字段为出库记录ID、出库时间、货物ID、审批人、出库原因、接收方、经手人等, 其中出库记录ID为出库表的关键字段。入库记录表的作用是记录货物入库的历史, 可进行货物入库记录查询。入库记录表的字段为入库记录ID、入库时间、货物ID、审批人、入库事由、经手人、管理员等, 其中入库记录ID为入库表的关键字段。这四个数据表可以通过货物ID关联起来, 进行数据的多表提取。

(2) Web界面设计。此管理系统采用B/S结构, 利用C#的Web程序开发环境, 通过创建Web应用程序, 实现经理人和仓管工作人员的4G无线访问。Web界面是4G货物管理系统的用户操作部分。界面上的操作设计为:一是用户管理页面;二是出库管理页面;三是入库管理页面;四是综合应用页面。在用户管理页面中, 通过输入用户名和密码进行用户确认, 还包括用户注册、用户注销、用户信息更新等操作。在出库管理页面中, 通过输入出库信息, 确定后系统自动更新数据库, 完成出库操作。在入库管理页面中, 通过输入入库信息, 确定后系统更新数据库后, 完成入库操作。在综合应用页面中, 可以进行各种基于SQL数据库的统计, 如库存情况、出入库情况、货物情况等, 还能进行高级的数据挖掘操作, 如近期仓库入库率等。

(3) Ajax动态通信层设计。Ajax为Web页面动态信息通信技术, 通过Ajax能实现局部信息与服务器的交互。在Web页面中需要与服务器进行数据交互的地方进行Ajax模式编程, 实现Ajax动态通信功能。

在仓库4G管理系统软硬件平台搭建完成后, 仓库经理人和仓管工作人员可以在有4G网络覆盖的地方, 通过手机智能设备接入4G网络, 分布式的访问部署在仓库中的业务服务器, 进行仓管业务受理、仓库现场视频监视、智能控制、出入库数据管理等工作, 畅享4G网络技术带来的新工作模式。

在4G技术全面推广之际, 本文以4G技术为依托, 从理论上给出了一种基于4G网络技术的仓储分布式管理模式, 给出了基于4G技术的仓储管理革新规划。通过部署4G网络设备、搭建系统硬件、开发系统软件, 实现了仓储管理经理人、仓储工作人员分布式的仓储业务管理, 能够实现基于4G网络的远程在线视频监视、智能控制、数据库管理、业务受理、出入库管理等功能, 具有一定的理论指导意义。

下一步的研究工作是关注4G网络的最新硬件及软件技术, 实现4G技术在仓储管理上的实际应用。