随着物流技术的不断发展, 我国众多规模以上物流企业和工商企业在产品或原材料的入库、出库等方面基本实现了信息化[1], 并能够对出入库的产品或原材料的数量实施有效监控。与此同时, 为了应对全球食品安全和保障产品质量, 追溯体系也逐步成为企业质量管理系统的重要组成部分[2,3]。建立追溯体系的重要一环就是给追溯的目标对象打上能够识别的标记, 并实现对追溯信息的识别和记忆。追溯技术在仓储管理信息系统中的应用能够提高仓储管理信息系统信息采集的速度和准确性, 而仓储管理信息系统中的数据库技术可以进一步提高追溯信息的查询和检索的效率, 因此, 仓储管理信息系统天然地要求与产品追溯体系有机地结合。然而, 我国目前大部分企业的仓储管理信息系统主要侧重在入库、出库和库存管理方面[4], 较少有企业将追溯体系与仓储管理信息系统有效整合。在学术研究领域, 产品追溯已经成为国内外物流工程和管理的研究热点之一。然而, 大部分的研究集中在可追溯性必要性和潜在优势[5,6,7]、追溯系统评估[8,9]、条码技术与无线射频识别技术 (RFID) 应用[10,11,12,13]、以及农产品、食品和烟草等行业的追溯体系建设[14,15,16]等方面, 较少有文献将产品追溯体系与仓储管理信息系统优化整合。

本文则在传统的仓储管理信息系统设计基础上, 首先给出了基于追溯技术的的仓储管理信息系统构成框架, 然后在产品追溯技术评价的基础上, 给出了基于产品追溯技术的仓储管理信息系统设计方案。

基于产品追溯技术的仓库管理信息系统, 是采用适合的追溯技术, 将产品 (原材料、零部件) 追溯、入库管理、出库管理、库位管理、盘点和统计等整合在一起的仓储管理信息系统, 以充分利用追溯的信息, 提高仓库管理系统的效率, 并充分利用仓库管理信息系统的数据库技术, 提高追溯信息的精度、实时性、完整性和一致性。它是以追溯为纽带, 追溯技术作为保障, 将两者有机结合的控制和管理系统, 其系统结构框架如图1所示。

图1 基于产品追溯技术的仓库管理信息系统结构框架  下载原图

经济适用的产品追溯体系包含了大量与仓储管理相关的信息, 因此, 两者有效整合将进一步提升有效信息价值, 从而提高仓储管理信息系统的储位利用率和存货周转率。

一个完整的追溯体系基本上都包括追溯单元、追溯信息和追溯技术三个基本组成部分。

追溯单元是指追溯体系中的需要标识的对象, 即追溯的基本单位。不同类型的供应链需要追溯的基本单位不同, 有的为产品本身, 如生猪饲养[3], 有的则为消费包装或者运输包装, 如高档香烟。追溯单元的确定往往受产品的物流特性、运输包装、销售包装和相关成本等因素的影响。一般来讲, 可追溯的单元越接近生产使用或消费使用的最小单位, 追溯体系的成本也会越高。

追溯信息是指与追溯单元相关的产品信息、生产信息、分销信息和采购信息等构成的特征参数。追溯信息需要采用一定的追溯技术, 并通过介质实现与追溯单元的物理连接, 即对追溯单元进行追溯信息的标识。并采用一定的手段, 将标识的追溯信息转化为可使用、可查询的管理信息。

根据对追溯信息的处理方式不同, 追溯技术可以分为追溯信息的标识技术和追溯信息的识别技术。而按照追溯信息的编码方式不同, 追溯技术可以分为字母数字码、一维条码、二维条码和RFID技术四类。

由于追溯单元往往产品本身、销售包装或者运输包装, 而物品在生产仓库、销售仓库和配送中心仓库中存储的基本单位也往往是产品本身、销售包装或者运输包装。因而, 追溯单元被标识的产品追溯信息与仓储信息息息相关。

如产品的品名、产品质量、保质期和主要成分等, 是仓储管理信息系统中产品基本信息的重要组成部分;生产追溯信息中的生产日期是存货的货龄管理的主要依据, 生产者和产地等追溯信息是仓库管理信息系统中查询的主要关键字之一;销售追溯信息为仓库出库管理中配货和运输路径优化的决策提供了数据支持;采购追溯信息是仓库入库管理中储位优化和货龄管理的主要依据。

追溯信息不是仓储信息系统的重要构成, 就是仓库管理作业中的入库、出库、调拨等仓库管理的触发信息。两者因追溯单元而产生了天然的密切联系。

单就信息技术而言, 仓库管理信息系统已经基本完善, 尤其在数据存储、数据查询、数据网络传输与共享等软件和硬件方面的先进信息技术已经得到了广泛的应用。虽然追溯信息与仓储信息有关天然的密切联系, 追溯技术可以成为仓储管理信息系统中仓储信息自动输入的有效工具, 然而, 由于追溯技术是近几年才逐步发展成熟, 追溯技术在仓储管理信息系统中的应用还有待于深入探讨和广泛实践。

追溯单元上标识的追溯信息与仓储信息有着天然紧密联系, 仓储信息的识别和录入若能借助自动化追溯技术, 仓储管理信息系统就更为实时和准确, 同时借助追溯技术, 可实现盘点、货位管理和货龄管理的电子化和信息化, 有助于进一步提高仓储管理效率。

仓储管理信息系统中产生的追溯信息, 也需要通过追溯技术实现与追溯单元的物理连接。除此之外, 基于追溯技术的仓储管理信息系统, 也为追溯信息的查询与检索提供了数据库技术保障, 在仓储管理信息系统数据实体表基础上增加追溯管理模块则更为容易实现、成本更为低廉。

不同的追溯技术, 其追溯能力和建设、运行成本差异也较大。追溯技术的适应性评价是决定仓储管理信息系统中是否采用追溯技术的关键。本文从追溯的准确性、实时性、标准化程度、自动化程度和信息容量以及成本等方面, 对字母数字码、一维条码、二维条码和RFID四类追溯技术的适用性进行分析。

字母数字码技术是指将需要追溯的信息以字母、数字的形式, 通过人工、喷涂等方式标记到追溯单元上, 并通过人工方式来识别。这种技术实现起来比较容易, 且成本较低。目前, 我国大部分企业对生产地点、日期和批号的记录往往采用这种形式, 并依靠喷涂的数字或字母的追溯实现“窜货”管理。然而这种形式记录的信息量有限, 人工成本相对较高, 且追溯的准确性、实时性、标准化程度和自动化程度都较差, 目前已经逐步被条码等先进的追溯技术所替代。

一维条形码系统一般包括编码技术、光传感技术、条形码印刷技术和计算机识别应用技术, 一维条码技术属于自动识别范畴, 能够准确地将信息录入到计算机进行数据处理。与字母数字技术相比, 其识别速度快, 准确率大大提高, 且一维码制作相对简单, 与之配套使用的识别设备、打印和印刷设备也相对成熟。因此, 一维码技术是建设自动化可追溯系统中最为经济和适用的技术。但是, 一维码技术的信息容量较小, 码制占据的面积较大, 追溯信息标识到追溯单元上的自动化成本较高, 同时受识别设备的影响, 其实时性也不是很强。

二维码技术是一维码技术的改良, 它有效地克服了一维码技术的缺点, 具有较大的信息容量、条码尺寸相对较小等特点。但是, 在自动化程度、实时性和标准化程度等方面都相对较弱。

RFID技术是对条码技术的改革和发展, 规避了条码技术的一些局限性, 与条形码技术相比, 其使用寿命长、读取速度更快, 存储信息量大、自动化程度高。但是其成本也最为昂贵, 且有些相关技术相对不是很成熟, 标准化方面也有待进一步提高。

字母数字码、一维条码、二维条码和RFID四类追溯技术的适用性对比见表1。

表1 四类追溯技术的适用性对比表  下载原图

追溯技术在仓储管理中应用的关键虽然是成本, 但是, 随着追溯技术的发展, 二维条码和RFID技术的硬件投资成本在逐步减少, 而一维条码作为标准化较高、技术相对成熟, 准确性、实时性和自动化程度能够满足一般产品 (原材料、零部件) 的追溯技术, 已经成为业界的首选的追溯技术。因此, 本文重点介绍基于一维码追溯技术的仓库管理信息系统设计的原则、步骤、网络拓扑结构、功能和工作流程。

基于产品追溯技术的仓库管理信息系统, 不仅需要实现传统仓储管理信息系统的功能, 在仓储管理上更加细化和准确化, 而且需要实现供应链的产品追溯的目标, 因此, 基于产品追溯技术的仓库管理信息系统设计的设计更为复杂。

系统设计时除需要遵循一般仓储管理信息系统和追溯体系的设计原则, 还需要处理好两者之间的关系, 尽量将仓储管理信息系统从为单个仓库服务扩展为整个供应链节点的企业服务, 而标准化的追溯信息也是供应链上各节点企业产品追溯体系和仓储管理信息系统有效整合的关键。

明确需求、软件设计、硬件选择、系统开发、系统集成、系统测试、系统维护仍然是基于产品追溯技术的仓库管理信息系统设计需要遵循的设计步骤。

供应链和产品的特征不同, 系统的功能也不尽相同, 但基本功能包括:

(1) 作业模块, 主要包括入库作业、出库作业、单箱入库、拆零出库、转垛作业等功能;

(2) 查询与统计分析, 主要包括货位查询、入库综合查询、入库日报、出库综合查询、出库日报等;

(3) 货物追溯, 主要追踪和回溯供应链中的产品 (原材料、零部件) ;

(4) 货位管理, 动态分配货位, 实现随机存储, 从而最大限度利用仓储空间;

(5) 盘点, 主要包括随机抽查盘点功能、盘盈、盘亏等;

(6) 另外还包括系统维护、权限管理和基础信息管理等功能。

为了实现供应链上各节点的数据共享和查询功能, 基于追溯技术的仓库管理信息系统, 采用了基于Web的B/S结构和C/S结构混合模式, 并能够通过Internet实现与信息化较低的节点企业的数据共享, 网络拓扑结构如图2所示。

图2 基于产品追溯技术的仓储管理信息系统网络拓扑图  下载原图

(1) 网络服务器:运行网络操作系统, 响应客户端请求, 对存储于后台数据库内的数据进行各种操作;

(2) 数据库服务器:存放后台数据库, 完成数据库服务功能;

(3) 路由器:链接局域网和广域网, 进行数据处理, 转换和传递数据;

(4) 集成服务器:集成系统的各种服务;

(5) PC客户机:运行WINDOWS客户端应用程序, 支持打印机等外部设备;

(6) 手持扫描枪:主要供仓库现场操作人员使用, 用于完成实时数据采集功能。

由于基于产品追溯技术的仓库管理信息系统集成了仓储管理和产品追溯功能, 因此, 在入库、出库和库存管理中, 添加了追溯信息的标识、追溯信息识别、追溯信息收集等作业。

建设供应链的追溯体系需要所有节点企业都需要具有对追溯标识的信息读取和识别的功能, 同时对于有些节点企业还需要具备追溯信息的标识功能, 如产品制造商。

入库之前需要按照供应链各节点共同协商的信息标准将追溯单元标记追溯信息, 并由仓库管理信息系统自动生成货物预入库信息。如制造商生产线上下来的产品入库前, 需经过追溯单元的条码粘贴作业, 并由仓库管理信息系统按照生产作业情况生成预入库信息。

入库时, 通过阅读设备将货物相关信息自动输入仓储管理系统, 检验无误后, 将货物信息转入到存货管理模块。对于RFID技术, 可以实现信息的实时录入;而对于条码技术, 则可通批处理方式录入到仓库管理信息系统中。仓库管理信息系统的预计入库的货物信息, 可以与现场入库的实物信息对比, 实现对入库货物的品种和数量的监控, 若出现错误, 则由系统给出提示, 由工作人员解决。

供应链节点的其它企业需要提前将入库信息发送至仓储管理系统中, 由系统自动生成预计入库货物信息, 并在物料入库现场完成对入库数量和品类的监控。

出库流程根据出库单证, 安排正确品种和数量的货物出库。出库时遵循的规则包括严格先进先出规则允许一定误差的先进先出规则、随机出库规则以及特殊情况下的先进后出规则等。仓库管理信息系统根据出库规则和出库单证, 从存货中选取恰当的产品予以出库, 并对现场出库货物进行控制。

出库时, 可通过阅读设备识别货物相关信息, 检验无误后, 将货物信息从存货管理模块转到出库管理模型, 并存储货物的数量、品种和流向等相关追溯信息。对于条码而言, 还可以通过阅读设备批量自动输入到仓库管理信息系统中。

物品经检验入库门后和出库门前, 需要优化安排入库货物的存储空间和按照特定规则优化选择库位上的货物出库。

在条码系统中, 仓库管理信息系统通过库位预处理模块, 确定货物的正确存储空间或选择优化库位上的正确货物, 引导叉车将正确货物被放置在正确的货位或到正确的库位取走正确的货物, 并经过批处理将物品信息和库位信息输入到仓库管理信息系统。在库位调配提供仓库空间信息的基础上, 可以实现库存货龄的自动报警, 并提供实时的库位和仓库利用率信息, 为后续出入库作业提供准确的仓库空间信息。

在出库、入库环节将货物批号、序列等相关追溯信息, 通过阅读设备读取的追溯信息, 由仓库管理信息系统自动将其与入库信息和出库信息关联并存储。供应链节点的所有企业可通过Internet的形式实现相关信息的标准化共享, 跟踪货物的在各个节点出库、入库情况, 并通过查询仓库管理信息系统的追溯信息实现产品追溯

根据追溯体系和仓库管理的要求, 仓库管理信息系统的作业流程还可包括拆零作业、重新打包作业、货物调拨作业、货物回库作业、盘点作业、设备管理作业和统计查询作业等。

产品追溯体系已经逐步成为企业竞争的主要手段和企业竞争力重要组成部分, 通过产品追溯体系不仅可以提升供应链的运作效率, 而且还可以进一步提升产品质量, 并为企业的销售渠道管理提供有力的工具。仓库管理信息系统被各企业普遍采用的今天, 在建立产品追溯体系时, 应充分考虑追溯体系与仓库管理信息系统有机结合, 以便进一步降低产品追溯体系的建设成本, 提高仓库管理信息系统的管理效率。