2005年11月27日,在突尼斯举行的信息社会峰会上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。仓储管理在物联网的支持下,可以更好实现产品的自动跟踪,清楚了解产品移动信息,实现对产品原料供应管理、产品销售运输、仓储各环节物品流动监控,提高管理水平。

物联网主要包括感知层、网络层、应用层。[1]

感知层由各种传感器以及传感器网关构成,包括二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体,采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据,是物联网的基础。

网络层能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。

物联网的应用层主要完成数据的管理和数据的处理,并将这些数据与各行业应用相结合。应用是物联网发展的目的,最终达到物与人,物与物之间的连接、识别和控制。最终用户在应用层通过终端设备接入物联网以实现物联网功能。终端设备包括无线和有线两种,无线终端设备包括手机、PDA、PC和各种专用设备,有线终端包括PC、有线电话、机顶盒和各种专用设备。专用设备有智能家电、智能电表等。

现有的仓储管理系统主要是由传统的条形码管理系统与人工数据管理相结合,管理员清点库存是通过扫描库存的条形码,进行清点库存和更新数据的操作。

条形码管理的缺点是:容易复制,不防污,不防潮,只能近距离的读取。

人工录入缺点是:工作繁琐,数据工作量大时容易出错,增加仓储管理的人工成本。

人工管理容易出错,盘点时间长,货物损耗(例如货物放错位置,货物被偷,货物包装或者发运时出错误)不容易被发现。

由于仓储管理物资种类和数量在不断增加、出入库频率剧增,仓储管理作业也已十分复杂和多样化,传统的人工仓库作业模式和数据采集方式已难以满足仓储管理的快速、准确要求,严重影响了企业的运行工作效率。

基于物联网的仓储管理系统在感知层采用二维码技术,借助无线网络技术,实现对库存物品的可视化管理.精确掌握物资情况.优化合理库存,消除人为操作误差,实现收发货的自动化和集成化,加快企业的发展。

仓储管理系统采用三层架构的原则[2],即数据访问层——业务逻辑层——表示层。表示层(UI)为用户提供一种交互式操作的界面。业务逻辑层(BL)处于数据访问层与表示层中间。数据访问层(DB),负责数据库的访问。层是一种低耦合结构,层与层之间的依赖是向下的,改变上层的设计对于其调用的底层而言没有任何影响。分层设计时同样遵循了面向接口的设计思想,各层之间的信息传递以实体(Entity)方式进行。[3]

系统的整体运行架构如图1所示:

图1 仓储系统架构图  下载原图

本系统采用“瘦客户端——胖服务器”模式,PDA上只包含表示层,完成简单的数据录入工作,由服务器完成所有的业务逻辑和与数据库的交互,提高了PDA客户端的运行效率。

客户端分为PC和PDA两部分。PC端完成系统辅助功能如系统设置、数据管理与查询,同时实现部分不适于PDA开发的功能,例如条码打印。条码打印主要运用到二维条码技术,以单据为单位统一打印,每个备件对应一个编号,该编号在仓库内是唯一的,方便清点数据的同时保证备件的可追溯性。

PDA是整个系统的中心。仓储中的整个流通过程主要通过PDA完成[4]。PDA的便携性保证在无线AP可覆盖的范围内对备件信息进行采集,调用Web Service服务,服务器验证数据完整性并实时反馈给现场工人,把工人从繁重的手工劳动中解脱出来,避免了长时间的等待,提高包装效率和正确率。PDA通过无线AP连接中间件服务器和数据库服务器,为兼容企业现有SAP系统,中间件与SAP之间的交互完全采用面向接口的模式,业务流程由中间件负责处理,接口只需进行简单的数据处理,易于接口的扩展,尽可能降低系统耦合度。面向接口的设计使声明和实现分离,调用者无需关注具体实现,便于升级扩展。

图2 仓储系统硬件架设图  下载原图

备件标签采用二维码。二维码具有容错能力强,成本低,易制作和持久耐用等特点,非常适宜在仓储环节中使用[5]。每个备件对应唯一一个以数字和大写字母组成的八位条码标识。标签生成算法以固定日期为起点,选取标签打印时间与固定日期时间间隔作为输入,单位为百分之一秒(标签打印速度无法达到该级别,可保证标识唯一性)。算法流程如图3所示。

初始sequence为输入时间间隔,以百分之一秒为单位。算法保证每一步骤Temp都落在数字或大写字母范围内,按位获得八位字符,确保八位码的唯一性。

由于仓库环境的复杂性,在无线AP网络信号不稳定时,PDA客户端应具备一定的缓存机制,保证现场作业不中断。数据处理对用户完全是透明的,在断网情况下数据的传输被中断,暂存用户采集到的数据不丢失是解决断网问题的关键[6]。

在PDA上部署小型数据库可有效解决网络不稳定的问题,但会增加客户端的存储压力,增加PDA响应时间。综合PDA性能和现场工作的实际情况,本系统采用读写隐藏文件的方式解决缓存问题。PDA检测到网络信号不稳定时,会停止向服务器传输数据,同时将采集到的数据按规定格式写入本地隐藏文件,待网络恢复通畅后统一传输给服务端,同时文件从本地删除。在一些对数据安全性要求较高的场合也可结合数据加密技术对文件进行读写,在网络不出现长期无法恢复现象的情况下,可以有效解决断网数据丢失问题。

图3 算法流程图  下载原图

本文设计的仓储管理系统已实际应用于现实生产中,系统充分利用物联网技术,使用合理设备,极大降低了人力成本,PDA使用户的移动操作变为现实,杜绝了人为操作失误,操作简便,在企业应用发展中起到了高效和便利的作用,也提高了企业经济效益