林奎星

(集美大學(xué)航海學(xué)院，福建 廈門 361021)

經(jīng)濟的飛速發(fā)展，讓產(chǎn)業(yè)鏈的劃分愈加細致、供應(yīng)鏈愈加復(fù)雜，由此形成了一個極其廣闊的生產(chǎn)、分配、交換和消費空間。為此，在供應(yīng)鏈市場的各個流通環(huán)節(jié)中引入物流體系，將有利于擴大生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率[1-2]，物流運輸能力也逐漸成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一[3]。在物流企業(yè)管理中，倉儲信息管理是一個重要環(huán)節(jié)[4-6]。相關(guān)學(xué)者對此展開研究，設(shè)計了如基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流倉儲管理系統(tǒng)[4]、基于射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification, RFID)的數(shù)字化物流倉儲管理系統(tǒng)[5]等。但是上述傳統(tǒng)物流倉儲信息管理系統(tǒng)存在管理分割現(xiàn)象，對于倉儲信息存在數(shù)據(jù)校驗、統(tǒng)計的工作量大、效率較低等問題，影響了其時效性，導(dǎo)致其對服務(wù)器硬件的占用率較高、倉儲信息管理不全面。

針對上述問題，本文利用瀏覽器/服務(wù)器模式(即三層B/S模式)所具有的成本低、維護方便、分布性強、開發(fā)簡單等特點，設(shè)計一種新的物流企業(yè)倉儲信息管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

考慮系統(tǒng)的主要作用和管理倉儲信息所需要的硬件需求，從倉儲貨物信息采集和倉儲環(huán)境信息采集2部分設(shè)計系統(tǒng)硬件。

1.1 物流倉儲貨物信息采集設(shè)計

本系統(tǒng)的貨物信息采集硬件設(shè)計考慮目前物流企業(yè)通用倉儲模式的要求，以及實際操作、功能需求，采用RFID讀寫器作為系統(tǒng)貨物信息采集部分的主要硬件。倉儲貨物信息包括貨物數(shù)量、所處位置和貨物的出入庫，本系統(tǒng)將采用不同型號的RFID讀寫器對其進行采集。RFID讀寫器性能要求如表1所示。

表1 RFID讀寫器性能要求

同時，為實現(xiàn)貨物信息的實時采集，保證倉儲信息管理的全面性，所有的倉儲貨物都要有自己的RFID電子標簽，以便RFID讀寫器識別其信息。

安裝RFID讀寫器時要考慮倉儲貨物信息獲取的全面性[6-8]。因此，在倉儲大門安裝VT-547N型RFID讀寫器，作為門禁讀寫器讀取出入庫貨物信息，并在讀寫器上安裝紅外裝置，確保RFID讀寫器具有識別貨物出入庫能力，從而提高系統(tǒng)對倉儲貨物信息的判斷能力。

在倉儲中心，所有貨物均擺放在貨架上，由叉車撿拾倉儲貨物[9-10]。所以，在叉車終端上安裝VI-82型RFID讀寫器，其長達1.5 m的識別距離，可以讓系統(tǒng)讀取每一輛叉車所撿拾的貨物，從而保證貨物信息的準確率。此外，還需在倉儲貨物架上安裝VT-600RFID讀寫器，識別貨架上所有貨物信息，保證倉儲貨物信息的有序性。

采用具有超長距離識別功能的VH-72型RFID讀寫器，可識別5 m范圍內(nèi)所有貨物[11]，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對倉儲貨物的盤點功能。

1.2 倉儲環(huán)境信息采集硬件設(shè)計

目前物流企業(yè)倉儲所儲存的貨物種類眾多，且每種貨物對溫度的需求存在較大的差異[12]。所以，除倉儲貨物信息的采集外，系統(tǒng)還需具有感知倉儲環(huán)境的功能。因此，倉儲環(huán)境信息采集硬件主要包括無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、串口通信模塊、時鐘模塊和電源管理模塊和復(fù)位電路。

數(shù)據(jù)采集模塊主要采集倉儲溫度，避免貨物在存放過程中出現(xiàn)腐壞變質(zhì)的現(xiàn)象[13]。由于系統(tǒng)在采集倉儲溫度時，需要保證溫度數(shù)據(jù)具有極高的準確性，為此選擇具有較強的抗干擾能力、較快的響應(yīng)速度、極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性等優(yōu)點的SHT11溫濕度傳感器，用于采集倉儲環(huán)境數(shù)據(jù)。

時鐘模塊用于記錄數(shù)據(jù)的采集時間，以及倉儲中貨物的變更，避免系統(tǒng)未能及時根據(jù)貨物變化發(fā)現(xiàn)倉儲溫度對貨物的影響。同時，系統(tǒng)應(yīng)自動記錄倉儲環(huán)境數(shù)據(jù)的識別時間。所以，采用PCF8563芯片作為系統(tǒng)的時鐘模塊，它具有低能耗、可編程、中斷輸出和掉電檢測器等優(yōu)點。

無線傳輸模塊為系統(tǒng)的主控制模塊，控制系統(tǒng)對倉儲信息的傳輸、采集，所以采用兼容性強、接口多等優(yōu)點的JN5139無線微控制器。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計倉儲信息管理系統(tǒng)倉儲信息存儲數(shù)據(jù)庫，采用三層B/S模式，提高系統(tǒng)信息交換和數(shù)據(jù)共享的功能，降低系統(tǒng)后期升級、維護的難度，確保系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。此外，還設(shè)計了系統(tǒng)出入庫管理模塊，使系統(tǒng)具備管理倉儲信息的能力。

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

由于數(shù)據(jù)庫可以影響到系統(tǒng)的執(zhí)行效率和性能，所以本設(shè)計的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫E-R圖

從圖1可以看出，該數(shù)據(jù)庫涉及倉儲中貨物的貨位、倉儲貨物出入庫的數(shù)據(jù)信息、出入庫的費用明細等。

B/S架構(gòu)能夠有效減少客戶端載荷，并減輕系統(tǒng)維護與升級的成本，有利于提高管理效率。因此，采用B/S模式管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的瀏覽器、Web應(yīng)用服務(wù)器聯(lián)系在一起，方便倉儲管理人員對倉儲信息的提取，同時，可以了解倉儲中貨物的具體情況，及時根據(jù)貨物信息，分配倉儲中的貨物。數(shù)據(jù)庫管理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 三層B/S模式下數(shù)據(jù)庫管理結(jié)構(gòu)

圖2中，三層B/S結(jié)構(gòu)包含表示層、功能層和數(shù)據(jù)層，即為3個對數(shù)據(jù)庫的管理層次。其中，數(shù)據(jù)層中存儲著數(shù)據(jù)庫中的信息，包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；表示層用于交互功能，將信息傳遞給倉儲管理人員，用于瀏覽顯示；功能層是數(shù)據(jù)庫的邏輯處理，其中包括Web服務(wù)器，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的各項功能。

2.2 制定倉儲信息管理規(guī)則

倉儲信息管理規(guī)則的制定主要從倉儲貨物的出庫和入庫管理2方面入手。

入庫管理主要涉及貨物入庫、倉儲費用、庫存等[14]。具體管理規(guī)則為：1)倉儲管理人員確定貨物入庫明細；2)選擇貨物儲位，確定進倉編號，即RFID電子標簽；3)確定貨物入庫費用；4)貨物入庫，并更新貨物入庫明細，完成貨物入庫管理。在上述過程中，需要不斷核對貨物信息、確定貨物倉儲位置。當貨物入庫后，還需要重新查找貨物，確定貨物信息錄入系統(tǒng)。

出庫管理主要涉及貨物出庫、倉儲費用結(jié)算、倉儲庫存更新等[15]。具體管理規(guī)則為：1)輸入倉儲出庫貨物訂單；2)查看訂單貨物是否充足；3)當貨物充足時，建立貨物出庫計劃；4)出庫貨物，并更新倉儲貨物明細；5)當貨物缺貨時，直接提供倉儲貨物缺貨信息，停止貨物出庫。

將上述設(shè)計的倉儲出入庫管理規(guī)則轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)代碼，編入系統(tǒng)控制芯片，即完成出入庫管理軟件設(shè)計。

3 系統(tǒng)測試

為測試本系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果，選擇某區(qū)域的物流倉儲園區(qū)作為實驗對象，將本系統(tǒng)記為A系統(tǒng)，將文獻[4]中的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流倉儲管理系統(tǒng)、文獻[5]中的基于無線射頻識別技術(shù)的數(shù)字化物流倉儲管理系統(tǒng)分別記為B系統(tǒng)和C系統(tǒng)。確定倉儲信息管理計算指標和性能測試軟件，對比3組系統(tǒng)的運行性能、倉儲信息管理業(yè)務(wù)能力和服務(wù)器硬件性能。

3.1 實驗準備

系統(tǒng)測試的運行環(huán)境如表2所示。

表2 系統(tǒng)測試的運行環(huán)境

實驗采用的測試工具為：1)采用Loadrunner性能測試工具測試3組系統(tǒng)性能，判斷系統(tǒng)服務(wù)器性能；2)采用WinRunner輔助性功能測試工具檢查系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能是否正確；3)采用TestDirector監(jiān)測系統(tǒng)測試進程，進行跟蹤檢測。

檢測過程為：1)登錄檢測。登錄系統(tǒng)，檢查系統(tǒng)正常登錄狀態(tài)，與系統(tǒng)正常狀態(tài)是否一致；2)頁面檢測。測試系統(tǒng)功能界面，檢查鏈接頁面是否處于正常關(guān)聯(lián)狀態(tài)；3)功能檢測。檢查頁面的功能按鈕，確認每1個功能按鈕的執(zhí)行結(jié)果；4)界面檢測。查看系統(tǒng)界面設(shè)計，與用戶使用習(xí)慣和操作規(guī)范是否一致；5)輸入處理監(jiān)測。檢查系統(tǒng)的輸入查找功能，系統(tǒng)根據(jù)輸入的關(guān)鍵詞做出邏輯處理和判斷的準確性；6)異常狀態(tài)檢測。系統(tǒng)對于異常用戶的檢測和提示；7)業(yè)務(wù)流程檢測。系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程執(zhí)行順序和需求說明。

測試結(jié)果顯示：3組測試系統(tǒng)的登錄狀態(tài)、頁面顯示、按鈕鏈接、界面顯示、輸入查詢、異常狀態(tài)提示、業(yè)務(wù)流程等系統(tǒng)基礎(chǔ)性能皆為正常狀態(tài)，可以進行系統(tǒng)測試對比實驗。

3.2 系統(tǒng)運行性能測試

由于物流倉儲信息管理系統(tǒng)訪問量大，需要承受較多的壓力和負載，所以在本組測試中，采用Loadrunner性能測試工具，生成虛擬用戶，進行業(yè)務(wù)操作的方式，測試系統(tǒng)運行性能。

在本組實驗中，總共虛擬600個用戶，對3組系統(tǒng)進行實時操作，并將初始虛擬用戶設(shè)置為200，每隔20 min增加100個虛擬用戶，對比3組系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間、應(yīng)用服務(wù)器使用率和系統(tǒng)出錯次數(shù)。并生成系統(tǒng)運行性能測試報告，其對比結(jié)果如表3所示。

表3 系統(tǒng)運行性能測試報告

從表3可以看出，當虛擬用戶在200～600之間時，3組系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間都維持在0.003～1.000 s之間。但B系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器使用率達到了26%，且當用戶虛擬數(shù)量達到400時，就出現(xiàn)了1次系統(tǒng)運行錯誤，所以B系統(tǒng)的運行性能最差；C系統(tǒng)的運行性能雖然強于B系統(tǒng)，但是應(yīng)用服務(wù)器使用率也達到了24%，當用戶虛擬數(shù)量達到500時，也出現(xiàn)了1次系統(tǒng)運行錯誤；A系統(tǒng)平均響應(yīng)時間隨著用戶數(shù)量的增加會不斷延長，但仍是3組系統(tǒng)中最低的，應(yīng)用服務(wù)器的使用率也一直維持在20%以下，且隨著虛擬用戶數(shù)量的增加，未出現(xiàn)系統(tǒng)出錯的情況。由此可見，A系統(tǒng)具有較快的運行速度，較低的服務(wù)器使用率，可以支持更多的用戶同時使用系統(tǒng)。

3.3 倉儲信息管理業(yè)務(wù)能力對比

系統(tǒng)的倉儲信息管理業(yè)務(wù)能力包括借出設(shè)備使用率P1、設(shè)備領(lǐng)退準確率P2、賬實相符率P3、設(shè)備完好率P4。讓3組系統(tǒng)分別管理該倉儲信息3 d，作為此次實驗的對比數(shù)據(jù)。假設(shè)借用期內(nèi)設(shè)備作業(yè)總工時為T1，借用期總工時為T2，期內(nèi)吞吐量為O，出現(xiàn)差錯總量為E，相符設(shè)備數(shù)量為i，盤點設(shè)備總數(shù)為I，期內(nèi)平均庫存量為Q，期內(nèi)損壞的設(shè)備總量為q，則有：

(1)

根據(jù)式(1)計算3組系統(tǒng)的倉儲信息管理業(yè)務(wù)能力，如表4所示。

表4 倉儲信息管理業(yè)務(wù)能力對比表 %

從表4可以看出，B系統(tǒng)和C系統(tǒng)存在設(shè)備使用率、設(shè)備領(lǐng)退準確率和化實相符率低的問題；A系統(tǒng)的設(shè)備使用率、設(shè)備領(lǐng)退準確率和賬實相符率明顯高于B系統(tǒng)和C系統(tǒng)，且設(shè)備的應(yīng)用更加全面。因此，A系統(tǒng)具有較高的倉儲信息管理效率。

3.4 系統(tǒng)服務(wù)器硬件性能對比

統(tǒng)計表3中的虛擬用戶數(shù)所產(chǎn)生的平均響應(yīng)時間、應(yīng)用服務(wù)器使用率和系統(tǒng)出錯個數(shù)對系統(tǒng)服務(wù)器硬件性能造成的影響。采用Loadrunner性能測試工具，測試系統(tǒng)硬件性能，采用TestDirector跟蹤測試系統(tǒng)測試進程，其服務(wù)器硬件性能對比結(jié)果，如圖3所示。

圖3 服務(wù)器硬件性能對比

從圖3可以看出，B系統(tǒng)對服務(wù)器硬件資源利用率最低，當虛擬用戶數(shù)達到330時，服務(wù)器資源占用率達到最高，影響服務(wù)器硬件的運行速度；當虛擬用戶數(shù)達到250時，內(nèi)存呈現(xiàn)水平線，表明B系統(tǒng)的服務(wù)器硬件最多只能承受250個用戶。C系統(tǒng)的虛擬用戶數(shù)上限為390；A系統(tǒng)的虛擬用戶上限為600。因此，A系統(tǒng)對系統(tǒng)服務(wù)器硬件占用率最低，支持較多人數(shù)同時訪問系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)在當前物流企業(yè)倉儲信息管理系統(tǒng)軟硬件研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計物流企業(yè)倉儲信息管理系統(tǒng)軟硬件，充分利用三層B/S模式提高系統(tǒng)的運行效率。但是，本系統(tǒng)未曾考慮倉儲的復(fù)雜程度對系統(tǒng)管理倉儲信息的影響。因此在今后的研究中，還需深入分析倉儲類型及其復(fù)雜程度對倉儲信息管理系統(tǒng)造成的影響，從而提高系統(tǒng)管理倉儲信息的精度。