0 引 言

器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)是通過多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)器材倉庫貨物管理過程中的信息采集、信息傳輸、信息處理和信息可視化顯示的人機(jī)系統(tǒng)。相對于非器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)在兼容原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上加入了RFID、3D等可視化技術(shù)，將信息轉(zhuǎn)換成二維和三維圖形、圖像、動畫，即實(shí)現(xiàn)一維數(shù)據(jù)、二維圖表和三維場景的可視化。

通過多層次、多角度的可視化顯示，實(shí)現(xiàn)對倉庫物流系統(tǒng)的有效控制和管理。可視化主要體現(xiàn)在： （1）實(shí)現(xiàn)庫存資源可視，即有效掌握和控制庫存貨物種類、數(shù)量、特點(diǎn)、出入庫時(shí)間、倉庫貨位空缺情況等信息； （2）實(shí)現(xiàn)倉庫作業(yè)任務(wù)可視化，如出入庫任務(wù)、盤庫任務(wù)、作業(yè)調(diào)度任務(wù)等； （3）實(shí)現(xiàn)倉庫歷史數(shù)據(jù)可視，根據(jù)歷史任務(wù)記錄，總結(jié)貨物存儲規(guī)律，優(yōu)化庫存模式和庫位分配方案，提高倉庫物流管理效率。

器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將提供更友好的人機(jī)交互界面，提高倉庫作業(yè)效率，提高信息共享程度，同時(shí)也便于倉庫業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化改進(jìn)。

本文的第一部分將采用UML建模方法對系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，第二、三部分分別闡述了器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程和所采用的關(guān)鍵技術(shù)。

1 器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)建模分析

器材倉庫管理信息系統(tǒng)的可視化改造，目的在于實(shí)現(xiàn)對倉庫貨物具體物流活動的管理和信息監(jiān)控，提高倉庫物流效率。系統(tǒng)改造包括： （1）利用RFID技術(shù)代替二維條碼在托盤、包裝箱上的應(yīng)用，減少倉庫保管員在貨物出入庫作業(yè)中補(bǔ)打條碼的工作。 （2）可視化信息需求：擁有友好的操作界面，建立庫區(qū)倉庫和庫內(nèi)貨位模型。結(jié)合實(shí)際貨物庫存情況進(jìn)行信息可視化顯示；實(shí)施貨物流動的三維模擬；實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度可視和歷史任務(wù)記錄的可視等。 （3）系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)任務(wù)，該任務(wù)分為兩部分：對外接口設(shè)計(jì)，為方便客戶對所屬貨物查詢和對貨位信息查詢并且承擔(dān)系統(tǒng)與外部供應(yīng)鏈的接口設(shè)計(jì)；對內(nèi)接口設(shè)計(jì)，為便于管理人員登陸系統(tǒng)，同時(shí)利于系統(tǒng)對RFID模塊和3D模塊的信息調(diào)用和顯示。

針對以上需求，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是在原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的合理改造。首先應(yīng)對系統(tǒng)需求進(jìn)行建模分析。

Rose Rational用例圖描述了用戶及其所期望得到的服務(wù)，以及用戶應(yīng)當(dāng)提供的操作或服務(wù)。用例圖將顯示并確定系統(tǒng)的參與者及其相互關(guān)系，系統(tǒng)的功能及其實(shí)現(xiàn)方式，系統(tǒng)的外部因素等，進(jìn)而從各個(gè)角度對用戶的需求進(jìn)行分析和完善。

圖1中，倉庫的不同管理層通過器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)中的信息交流平臺子系統(tǒng)進(jìn)行交流，例如業(yè)務(wù)主管的物流作業(yè)任務(wù)信息下達(dá)，業(yè)務(wù)主管信息維護(hù)，倉庫保管員任務(wù)受領(lǐng)和執(zhí)行情況反饋，車間工人任務(wù)接收和執(zhí)行情況 （由手持PDA接收任務(wù)）上傳等。同時(shí)，客戶通過器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的對外接口，進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉庫對外信息的查詢，其信息包括客戶所屬貨物的儲存信息以及倉庫貨位空缺信息等。器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)將各個(gè)子系統(tǒng)信息匯總、處理和可視化顯示，其具體用例圖如圖2。

圖中方框內(nèi)的系統(tǒng)為信息可視化模塊，是器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)可視化顯示的主要部分。其總體思路是，將可視化模塊如三維顯示、任務(wù)可視化、信息檢索可視化等模塊加入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息可視化功能，同時(shí)將各個(gè)功能模塊細(xì)化為各個(gè)子系統(tǒng)。相對于舊系統(tǒng)而言，新增自動化信息采集傳輸子系統(tǒng)、三維可視顯示子系統(tǒng)、任務(wù)可視子系統(tǒng)、信息可視檢索子系統(tǒng)、歷史任務(wù)子系統(tǒng)、信息交流平臺子系統(tǒng)等。實(shí)現(xiàn)全方位信息服務(wù)，輔助可視化作用的實(shí)現(xiàn)。

2 器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)整體構(gòu)思

通過建模明確系統(tǒng)的需求后，進(jìn)一步對系統(tǒng)進(jìn)行可視化改造設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)的整體思路是： （1）合理利用RFID技術(shù)，如在對包裝箱進(jìn)行揀選和信息采集后，要對包裝箱RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行改寫。 （2）利用3D建模技術(shù)對倉庫和貨位建模，實(shí)現(xiàn)倉庫貨物分布信息、貨位存儲信息、實(shí)時(shí)貨物流動信息的三維可視化，優(yōu)化操作流程和庫存控制模式。 （3）在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)對內(nèi)、對外接口。新增加的模塊應(yīng)與原有信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接。

在器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)中，增加5個(gè)主要模塊，框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。各模塊具體功能將在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹。

圖3 器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.2.1 RFID信息管理模塊

該模塊主要完成對倉庫活動信息的自動采集和改寫。所采用的RFID技術(shù)，旨在減少采用條碼標(biāo)簽時(shí)的一些弊端，如條碼識讀距離近，不能多標(biāo)簽同時(shí)識讀，需要重打標(biāo)簽，容易損壞，輔助倉庫物流自動化程度低等缺點(diǎn)。模塊由信息采集子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、固定式射頻標(biāo)簽閱讀器、手持式PDA、射頻標(biāo)簽等組成。

2.2.2 信息可視化模塊

信息可視化模塊是器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的模塊，該模塊承擔(dān)著信息可視化顯示的重要作用。主要分為兩個(gè)方面：

（1）靜態(tài)可視化。系統(tǒng)作為一個(gè)倉庫資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的集成環(huán)境，可以為用戶提供多種信息查詢顯示。如實(shí)現(xiàn)靜態(tài)信息查詢，即當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)選到貨物模型時(shí)，會顯示模型對應(yīng)的貨物的信息及該貨位的歷史出入庫簡要信息；實(shí)現(xiàn)色標(biāo)查詢，即根據(jù)貨位存儲的狀態(tài)不同，對模型設(shè)置不同顏色，便于查詢；其他基本信息的可視化顯示和查詢，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、客戶管理、報(bào)表打印、財(cái)務(wù)管理、倉庫貨位管理、庫存管理、出入庫管理等信息。

（2）動態(tài)可視化。針對倉庫的各種作業(yè)活動，結(jié)合三維模型實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控、動態(tài)信息的可視化顯示。三維動態(tài)信息可視化顯示內(nèi)容包括：①對庫區(qū)的所有倉庫及貨位進(jìn)行建模。②采取模型與實(shí)際貨物動態(tài)鏈接，即當(dāng)貨物發(fā)生位置移動或數(shù)量增減時(shí)，模擬場景中的貨物模型也應(yīng)當(dāng)隨之變化。并且將正在執(zhí)行物流活動的貨位在模型中進(jìn)行區(qū)別顯示。

該模塊包括三維可視化顯示子系統(tǒng)、任務(wù)可視子系統(tǒng)、信息可視檢索子系統(tǒng)、歷史任務(wù)子系統(tǒng)。

2.2.3 任務(wù)執(zhí)行調(diào)度模塊

該模塊的任務(wù)：業(yè)務(wù)主管與客戶簽訂合同后下達(dá)出入庫任務(wù)，系統(tǒng)根據(jù)倉庫貨物的儲存情況、貨物分布特點(diǎn)以及貨位存儲情況，自動生成出入庫單據(jù)。倉庫保管員收到業(yè)務(wù)主管下達(dá)的任務(wù)后，依據(jù)單據(jù)安排相關(guān)操作，如出入庫操作、盤庫、貨位重新分配等。在操作過程中，任務(wù)執(zhí)行調(diào)度模塊的作用是按照要求合理調(diào)配資源和設(shè)備，并在運(yùn)行過程中借助于信息可視化模塊，對任務(wù)執(zhí)行情況進(jìn)行糾正，待任務(wù)完成后進(jìn)行信息反饋。該模塊重點(diǎn)在于對倉庫相關(guān)物流操作任務(wù)的執(zhí)行調(diào)度上。該模塊包括出庫管理子系統(tǒng)、入庫管理子系統(tǒng)、庫位分配子系統(tǒng)、作業(yè)計(jì)劃子系統(tǒng)、客戶管理子系統(tǒng)。

2.2.4 接口設(shè)置模塊

該模塊針對不同級別和不同需求的用戶，設(shè)定不同的數(shù)據(jù)接口和權(quán)限。如業(yè)務(wù)主管能夠檢索到所有有用信息，包括一些敏感的商業(yè)機(jī)密類信息；倉庫保管員可得到倉庫作業(yè)的必要信息，但是一些關(guān)鍵貨物的訂購合同等信息則無法獲??；車間操作人員則只能獲取到倉庫保管員下達(dá)的任務(wù)信息。同時(shí)，接口設(shè)計(jì)還為倉庫設(shè)計(jì)對外接口，以保證倉庫物流與整個(gè)供應(yīng)鏈的接軌。

該模塊的作用同樣體現(xiàn)在簡化數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用方面。對于一個(gè)器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)來說，分類信息的存儲、管理和調(diào)用非常重要，將這些數(shù)據(jù)合理的存儲在數(shù)據(jù)庫的不同表中，使管理信息系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)變得有意義。而數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)是其中至關(guān)重要的一個(gè)方面。只有合理的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的流暢管理。

該模塊包括接口設(shè)置子系統(tǒng)、客戶管理子系統(tǒng)、信息交流平臺子系統(tǒng)。

2.2.5 客戶管理模塊

模塊的主要作用是客戶管理。業(yè)務(wù)主管根據(jù)與客戶的合作信息，綜合分析倉庫的主要運(yùn)作情況，財(cái)務(wù)狀況，業(yè)務(wù)往來頻繁程度等信息，以及顧客親密程度合理制定與客戶的合作計(jì)劃，并實(shí)時(shí)對客戶信息進(jìn)行管理和維護(hù)。該模塊包括客戶管理子系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)。

3 器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 射頻識別技術(shù)應(yīng)用

本文采取RFID自動識別技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)有：非接觸、可改寫、無須人工干預(yù)、識別距離遠(yuǎn)，適于實(shí)現(xiàn)自動化信息采集和監(jiān)控且不易損壞，可識別高速運(yùn)動物體并可同時(shí)識別多個(gè)射頻標(biāo)簽，操作快捷方便。

RFID技術(shù)的采用需確定如下方面：選擇工作頻率、標(biāo)簽封裝規(guī)格、標(biāo)簽粘貼規(guī)范、標(biāo)簽的閱讀距離、數(shù)據(jù)編碼格式、閱讀器與標(biāo)簽之間的通信協(xié)議等。標(biāo)簽內(nèi)主要信息包括貨物的編碼、數(shù)量、入庫時(shí)間和基本特點(diǎn)等。射頻標(biāo)簽的采用能大大簡化倉庫管理的復(fù)雜程度，也對自動化管理的實(shí)現(xiàn)有很大幫助。

3.2 三維建模技術(shù)應(yīng)用

三維建模技術(shù)是本器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。三維建模技術(shù)以直觀可視的三維模型，實(shí)現(xiàn)三維場景可視化。如上文所述，采用3D建模技術(shù)，主要在于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：靜態(tài)信息查詢；動態(tài)業(yè)務(wù)活動監(jiān)控和模擬。其具體應(yīng)用為：首先，利用三維建模軟件建立模型；其次，對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；第三，根據(jù)需要對模型信息進(jìn)行調(diào)用和可視化顯示。

本文中建模對象為庫區(qū)所有倉庫和貨位。通過對所建立的模型的數(shù)據(jù)存儲、信息調(diào)用方式、系統(tǒng)顯示、實(shí)時(shí)調(diào)度模式等相關(guān)功能的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)倉庫管理信息的三維可視化。

3.3 信息系統(tǒng)建模技術(shù)

信息系統(tǒng)模型是用建模語言描述的，建模語言是建模必不可少的重要工具。適用于各種軟件開發(fā)方法、軟件生命周期的各個(gè)階段、各種應(yīng)用領(lǐng)域。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致、通用的定義性說明，使開發(fā)者能在語義上取得一致，消除了因人而異的最佳表達(dá)方法所造成的影響。UML表示法定義了UML符號的表示法，為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號和文本語法提供了標(biāo)準(zhǔn)，也為開發(fā)者對系統(tǒng)進(jìn)行建模提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

本文采用UML建模軟件建立模型，為器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供需求分析模型、功能設(shè)計(jì)模型，清晰地闡明了改造后的系統(tǒng)需求，簡化了系統(tǒng)改造的復(fù)雜程度，節(jié)省系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)時(shí)間，提高系統(tǒng)改造效率。

4 結(jié) 論

本文利用多種先進(jìn)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是為了填補(bǔ)現(xiàn)階段器材倉庫管理信息系統(tǒng)在可視化領(lǐng)域的空白，為提升倉庫信息管理的水平做好技術(shù)和理論支撐，為實(shí)現(xiàn)倉庫物流與整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)的鏈接打下基礎(chǔ)。本文為實(shí)現(xiàn)器材倉庫可視化管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用了基于UML的信息系統(tǒng)建模技術(shù)、RFID自動識別技術(shù)、PDA技術(shù)、3D建模技術(shù)，以及系統(tǒng)的集成和信息的處理、顯示等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對倉庫管理信息的多角度、多層次的可視化顯示，為倉庫管理理念的創(chuàng)新進(jìn)行了有益的探索，也為可視化管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了一次可行的嘗試。

[1] 王鐵寧，王兵，王玉泉.裝備物流[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[2] 周寧，張玉峰，張李義.信息可視化與知識檢索[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[3] 張維明.信息系統(tǒng)建模[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[4] 游戰(zhàn)清，劉克勝,等.無線射頻識別 （RFID）與條碼技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.