摘 要

随着“消费升级”和“新零售”等概念的兴起，中国电子商务行业正在迈入一个新的阶段，物流能力尤其是仓储能力成为了电商企业核心竞争力的关键，在新的环境下，众多电商企业开始进行WMS（Warehouse Management System）的建设。WMS是一套专为仓储物流开发的信息管理系统，能高效地管理仓储物流全部信息。WMS有一项重要的功能就是将出入库的需求下发WCS（Warehouse control System），WCS需要对任务进行解析，将其分解成自动化仓库各设备、人员的指令，并控制设备完成对应操作。

本文在分析电商企业建设WMS必要性的基础上，选择“智仓一号”项目为研究对象，首先分析了其仓库设备类型和作业流程之间的关系，然后研究了WMS和WCS的数据交互流程，最后提出了WMS任务表达模型及动态仓库作业流程下WMS任务的解析方法，并根据该方法进行了WMS任务解析软件的开发。经过测试，WMS任务解析软件能自动适应系统作业流程的变化，解析出正确的设备指令。通过本文的研究，为动态WMS任务解析提供了新的案例。

关键词：WMS；仓储物流；任务解析

Abstract

With the rise of the concept of "Consumption Upgrade" and "New Retailing", China's e-commerce industry is entering a new stage, and the logistics capability, especially the warehousing ability, has become the key to the core competence of the e-commerce enterprises, in the new environment, many e-commerce enterprises begin to carry on the WMS (Warehouse Management System) of construction. WMS is a set of information management system specially developed for warehousing and logistics, which can efficiently manage all the information of warehousing and logistics. WMS has an important function is to send out the requirements of the warehousing WCS (Warehouse control System), WCS need to resolve the task, it will be decomposed into automated warehouse equipment, personnel instructions, and controls the corresponding operation of the equipment.

Based on the analysis of the necessity of establishing the WMS in the electric Business enterprise, this paper chooses the project of " Intelligent Warehouse No.1" as the research object, this paper analyzes the relationship between the warehouse equipment type and the operation flow, and then studies the data interchange process between WMS and WCS, and finally puts forward the WMS task Expression model and the WMS task resolve method under dynamic warehouse operation Flow, And based on this method, the development of WMS Task Parsing software is carried out. After testing, the WMS Task Analysis software can automatically adapt to the changes of the system operation flow, and resolve the correct device instruction. Through the research of this paper, we provide a new case for dynamic WMS Task parsing.

Key Words：WMS；warehousing and logistics；task resolve

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 2

1.3 国内外现状分析 2

第二章 设计目标与难点分析 4

2.1 “智仓一号”项目概述 4

2.2 研究目标 5

2.3 难点分析 6

2.4 研究框架 6

第三章 WMS任务解析模型及解析方法 8

3.1 WMS任务模型 8

3.2 设备子任务模型 9

3.3 任务解析方法 10

第四章 WMS数据库设计 12

4.1 WMS数据库功能分析 12

4.2 WMS数据表说明 12

第五章 任务解析软件设计 15

5.1 C#与Visual Studio简介 15

5.2 功能需求分析 16

5.3 功能模块设计 16

5.4软件界面设计 18

5.5 代码设计 19

第六章 软件调试 23

6.1 调试目标 23

6.2 调试效果说明 23

第七章 课题的经济性与环保性分析 25

第八章 总结与展望 26

8.1 本文研究结论 26

8.2 本文研究的不足 26

8.3 本文进一步研究的展望 26

参考文献 28

致谢 29

附录 30

绪论

研究背景

近些年来，我国的电子商务行业发展迅速，电商市场呈现百家争鸣、百花齐放的景象。传统综合型电商零售平台，如天猫、京东、苏宁等，不断扩充商品种类，提高服务质量，销售额持续稳步上升。与此同时，一批优秀的垂直电商企业正在崛起，它们扎根于各自领域内，不断延伸产业链，提供特色服务，已经获得了良好的口碑和不错的收益。^[1]在这些优秀的电商企业的努力下，我国电子商务销售额持续暴增，“双十一”期间全网的成交量更是天文数字，从某种程度上可以认为我国已经是全球最大的网络零售市场。

然而，在当今中国网络零售高速发展的背后，隐藏的是人口红利枯竭带来的困境。随着移动互联网的不断普及，网络流量红利正在消失。中国电子商务销售额虽仍在上升，但增速已经逐渐趋缓；同时，电商企业从线上引流的流量成本也在不断增加，电商刚兴起时线上的流量成本约是线下的1/10，而现在线上的流量成本已接近线下。如今，电子商务不再是新鲜事，单纯的做个线上平台的“ 互联网”思维已经不能满足企业发展的需求。电子商务迈入了新的阶段，高昂的流量成本不断逼迫电商企业寻找新的思路，在当前的人口红利消失困境下，新的希望也在冉冉升起。

在中国新一轮消费升级的推动下，人们对高品质、高体验商品的需求激增，越来越多的消费者愿意为个性和品质买单。电商企业也逐渐认识到，消费者不再只关心价格的高低而更注重购物的体验，为了顺应消费者消费理念的改变，多家电商企业提出未来要做“新零售”。新零售就是要做到“线上、线下、物流的统一”，即要通过先进的物流技术，消除线上和线下的壁垒，实现线上线下的融合。^[2]生鲜电商行业新贵盒马鲜生，积极拥抱“新零售”的风潮，创立了一套“新物流”模式，能够实现30分钟近场景极速送达。盒马的新物流有两个关键点：1.积极向线下布局门店，每个门店都具备仓库的功能，商品的收货、上架、拣货、打包、配送在门店就可以完成，减轻了对DC大仓的依赖，完成了去中心化，提升了配送效率。2.改变物流模式，缩短订单路线：盒马模式，从源头基地到门店，走的是B2B模式，商品运到门店后，是用B2C的外卖模式进行直线配送，保证了配送的时效。盒马鲜生凭借自身在新零售范畴内的创新拓展，已形成了强大的市场竞争力，除盒马鲜生之外，越来越多的企业也在根据自己的理念践行着“新零售”。

随着新零售“线上 线下 物流”概念的普及以及盒马鲜生等一批先行企业成功案例的传播，越来越多的电商企业意识到仓储、物流的重要性，建立高效、迅速的现代仓储物流系统，成为建立企业核心竞争力的必需。^[3]通常，自动化仓储物流系统由两部分组成：仓库管理系统(WMS)、仓库设备控制系统(WCS)。WMS管理整个仓储的信息，包括出入库，库存，对接ERP等；WCS则控制仓库内各种自动化的物流设备。对于电商企业而言，建立完备的WMS与WCS系统具有重大战略意义。

WMS有一项重要的功能就是将出入库的需求下发WCS（Warehouse control System），WCS需要对任务进行解析，将其分解成自动化仓库各设备、人员的指令，控制设备完成对应操作。^[3]任务解析是实现仓储物流自动化的第一步，一个良好的仓储自动化物流系统应具有强大的任务解析功能，在保证任务解析结果准确的前提下，还需有较好的灵活性以适应仓库作业流程的变化。而本文正是以“智仓一号项目”为基础，研究其WMS与WCS交互过程，分析WMS任务的类型，提出WMS任务解析方法及表达模型，并对该方法进行设计与开发。

研究意义

如上文所诉，在“消费升级”和“供给侧改革”的大背景下，中国电子商务行业正在经历一轮新的变革。在新的环境下，市场对电商企业的物流能力提出了更高的要求，电商企业开始进行物流系统的改造和升级。^[4]一批先行电商企业，如盒马鲜生，以独特的经营理念和先进的物流技术改变了传统物流模式，提升了物流效率，得到了市场的认可。可以预见，未来电商企业将持续地升级物流系统，提升物流能力和物流效率。

仓储是物流过程中十分重要的一环，而对大部分电商企业而言，仓储更是其物流的根本，建立高效、迅速的仓储物流系统，有助于电商企业核心竞争力的提升。而在实际生产中，为适应不同类型货物的要求，仓储物流系统的作业流程经常需要改变；设备的更新换代也会导致作业流程的改变，不同系统的作用流程也不尽相同，描述单一作业流程的模型无法适用于复杂多变的物流系统，本文正是通过研究“智仓一号”项目，分析其WMS与WCS交互过程，开发出能解析多种作业流程的WMS任务解析软件，提高了仓储物流管理中任务解析的准确性和灵活性。同时，通过研究WMS任务类型，对自动化仓储系统的设备类型、作业流程等都有了更进一步的认识，为开发仓储物流管理软件提供了良好的基础。

国内外现状分析

WMS全称是仓库管理系统（Warehouse Management System），是一套功能强大的信息管理系统。WMS管理仓储物流的全部信息，包括出入库作业、库存管理、订单管理、实时盘点、对接ERP等。WMS通过RFID技术、条码技术等，能有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，方便企业完成仓储信息管理。^[5]WMS在国外已经得到广泛应用，在国内也在逐渐推广。越来越多的企业开始利用WMS的先进功能和技术来完成仓储物流信息系统的建设。

上世纪八十年代开始，WMS在国外陆续得到应用，经过几十年的发展，WMS技术日趋完善。目前，WMS除应用于生产制造型企业外，还被广泛应用于电商企业中。如美国的亚马逊公司，亚马逊除销售自营的产品外，还有着大量的第三方业务，超过200万的第三方卖家使用亚马逊的仓储中心存放商品。亚马逊于13年作为第三方出售了超过10亿件商品，交易额达到“数十亿美元”。这么庞大的数据快速处理并且不出差错与其强大的仓储管理系统和灵活的物流设施是分不开的，也是我国电商企业要努力学习与借鉴的。^[6]

在我国，WMS则是2000年以后才得到大量推广。得益于近年来我国电子商务行业的高速发展，WMS技术在我国势头迅猛，涌现了一批优秀的WMS研发企业。目前，随着云技术的成熟，WMS在我国正逐步向SaaS（软件即服务）产品化发展方向发展。^[7]SaaS WMS供应商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己实际需求，通过互联网向厂商租赁所需的WMS功能服务，租赁的成本比传统WMS低很多。同时，SaaS WMS供应商会定期对软件进行维护和升级，降低了客户日常运营的成本。对于许多中小型电商或物流企业来说，SaaS WMS消除了购买、构建和维护基础WMS的需要，有效降低了初期投入成本，是其利用先进仓储管理技术的最好途径。

设计目标与难点分析

2.1 “智仓一号”项目概述

2.1.1 项目整体业务蓝图

图2.1 智仓一号项目业务蓝图

图2.1.1是智仓一号项目整体系统架构图，WMS管理整个仓储的信息，包括出入库、库存、供应商等；上位WMS通过接口向WCS传输入库与出库任务，WCS控制箱式立库的输送与存取、货到人的拣选和交叉带分拣机的分流。

WMS与WCS通过数据库进行交互，客户的出入库需求经仓库管理人员审核通过后新增到WMS数据库中，这些任务就称为WMS任务。^[8]WCS会将这些任务解析成仓储物流设备对应的子任务，如客户的一项入库任务经WCS解析成仓库内部AGV、输送线、堆垛机等设备子任务，由WCS控制对应设备完成操作。

2.1.2 业务流程及数据交互接口需求说明

智仓一号项目业务流程分为3种：入库作业流程、出库作业流程和移库作业流程。系统执行不同流程任务时，WMS将流程对应描述货物信息的接口字段下发至WCS，WCS获取接口字段后，通过已制定的出入库规则、优化算法等计算出目标货位，WMS再根据目标货位计算WCS设备子任务的起始位置和终点位置，WCS设备接收子任务后再进行任务调度与路径优化，就能有效地提高仓储物流作业效率。^[9]3种业务流程交互接口说明如下：

1. 入库任务接口。入库任务接口包含字段为：作业类型、任务优先级、物料编码、批号、业主、箱条码、周转箱长宽高、物料所属ABC类别。
2. 出库任务接口。出库任务包接口数据含字段为：作业类型、任务优先级、物料编码、批号、业主、箱条码等；
3. 移库任务接口。移库任务包接口数据含字段为：作业类型、任务优先级、物料编码、批号、业主、箱条码等。

2.1.3 设备类型说明

自动化仓储物流系统一般有众多的现代化物流装备，它们功能强大、用途各异，通过仓储物流装备的相互配合，能够实现对物料的装卸、搬运、拣选、打包、提升等操作。总的来说，目前智仓一号项目的设备可分成7种类型，每种类型对应的设备名称及其功能如下：

表2.1 仓库设备类型说明

说明1：穿梭车与堆垛机都能在货架内列的方向上移动货物，但穿梭车不能提升货物，需配合提升机一起使用。因此，穿梭车与堆垛机属于不同类型的设备。堆垛机可单独使用，但它只能在1个巷道内作业，穿梭车则可在多个巷道之间移动作业。

说明2：穿梭车需配合提升机一起使用，由于提升机布局在每排货架的最边缘，且只能在垂直方向上移动。入库作业时，提升机先提升货物到指定高度，穿梭车在将货物运到目标位置；出库作业时，穿梭车先将货物移动到提升机位置，提升机在将货物下降至地面。机械手需和自动分拣设备同时使用，机械手先拣选出指定数量的货物，自动分拣设备再对这些货物进行打包。

2.2 研究目标

自动化仓储物流系统中，作业流程可用设备的序列来表示，如入库作业流程可用“AGV—输送线—提升机—穿梭车”表示，WMS任务解析的目标就是要生成作业流程上每一序号设备的操作指令。然而在实际生产中，仓储物流系统的作业流程经常需要改变以适应不同类型货物的要求：如前述入库作业流程可能会变为“输送线—AGV—提升机—穿梭车”。此外，系统设备的更新换代也会导致作业流程的改变，不同仓储物流系统作业流程也不尽相同，静态单一的作业流程模型无法描述复杂多变的物流系统。^[10]本文正是着眼这一问题，通过理论研究和实例分析，开发出能解析动态作业流程的WMS任务解析软件。因此，本次研究要求完成以下目标：

1. 根据前述“智仓一号”项目作业流程说明和仓库设备类型说明，建立统一的WMS任务模型和设备子任务模型，要求模型能标识出货物在作业流程内的全部信息。
2. 根据WMS任务模型和设备子任务模型，研究WMS任务解析方法，要求在已知作业流程的情况下，将WMS任务模型转换成其作业流程上每一序号设备的设备子任务模型。
3. 根据WMS任务解析方法，设计WMS动态任务解析软件，要求软件在当前系统所有可能的作业流程情况下，输入一条WMS任务模型数据，输出其对应设备的设备子任务模型数据。

2.3 难点分析

任务解析实际就是计算各设备子任务的起点和终点，本文研究的关键点也是最难点是如何使解析软件能自动适应系统作业流程的变化，实现软件解析动态作业流程的功能。针对这一问题，本文提出的解决方法如下：

前述2.2节已经说明，仓库作业流程可用设备的序列来表示，各设备在仓库内的位置都是确定的，同一流程上的连续两设备存在以下关系：前一设备任务的终点，即后一设备对应前一设备的入口，是前一设备任务的终点。同时，WMS任务出入库的货位是已知的，根据货位可求出穿梭车（堆垛机）的起点和终点，再以此为源头沿作业流程可逐步求出其他设备的起点和终点。若将两个设备组合的所有可能列出，进行任务解析时不论作业流程如何，只需将其分解成多段进行解析，即可求出所有设备的起点和终点。