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尹军琪:WMS系统背后的逻辑密码(上篇)

作者:尹军琪 时间:2017/08/14 来源:

        WMS(库存管理系统)作为一个专用的词汇和物流管理的关键系统,存在时间已经超过30年。而作为一个独立的商业软件系统,也有超过20年的历史。这是与计算机系统的发展,尤其是数据库、网络的发展分不开的。现在的WMS系统,已经成为企业供应链管理系统的重要组成部分,并在企业信息管理系统中扮演了举足轻重的角色。

        WMS一般具有以下基本功能:订单管理、库存基本信息管理、收货管理、入库管理、拣选管理、发货管理、移库管理、货位管理、库存控制、盘点管理、查询与报表管理、打印管理、用户管理、接口管理、后台服务提供等。并非每个WMS的功能都完全相同,有的WMS仅仅具备进销存的基本功能,有的则与现代物流管理没有什么关系。所以,用户在选择WMS产品时,应了解其主要功能。

        早期的WMS系统,受限于计算机技术的发展,其功能也相对简单,应用更是非常有限。从系统构成来说,以独立的单机系统为多,上游没有ERP系统或供应链管理系统;从作业手段来说,以纸质作业为主;管理的仓库也是以传统仓库为主,结构单一。随着计算机技术的发展,尤其是网络WEB技术、微机技术、数据库技术的发展,大大推动了信息系统的革命性发展。WMS从单一独立的系统走向了网络化,结构变得越来越复杂,功能变得越来越强大。而随着RF、电子标签等拣选技术的应用,WMS的实时作业、自动作业成为现实。而随着自动化设备的快速发展,自动化立体库、输送系统、分拣系统、AGV系统、机器人系统等广泛应用于物流系统,WMS系统与自动化系统形成了紧密的结合。现在,以云计算为概念的分布式技术成为WMS发展的新的趋势。WMS系统进入了一个全新的时代,其重要性已不可同日而语。

        随着WMS的广泛应用,需求越来越丰富,不同行业的特点非常突出。反过来对WMS提出了不同的需求。从大的分类看,WMS的应用可以分为四类:即生产企业、流通及零售企业、电子商务企业以及三方物流企业。此外,物流教学衍生出的物流实训中心,也有着鲜明的特点,其WMS更是与众不同。

        一、生产型企业


    某生产企业成品库

        生产企业或生产型企业是WMS系统面对的最广泛的业务类型,也是WMS最早应用的企业类型。生产企业行业广泛,门类繁多,而且也有各自的特点。但总体说来,可以归类为原材料管理和产成品管理。

        典型的生产企业包括汽车制造厂(以及与此类似的机械设备制造业,如航空航天、高铁、军工制造等),白色家电制造企业,计算机制造企业,烟草生产企业,医药生产企业,化工制造企业,食品、饮料、酒水生产企业,服装生产企业,图书印刷企业等。

        制造业的原料供应的采购周期相对比较长,为了维持正常生产,一般会有几个月左右的库存。但原料种类并不会很多,这是其特点之一。从维持生产的角度来看,原材料要能够及时供应到生产车间和生产工位。通常,一个流水线的生产工位会在一段相当长时间内维持生产一种产品,如一天或半天时间,原材料的配送则要求按照生产节拍及时供给。生产线有多种形式,比较流行的有流水线和CELL线,流水线比较固定(现在也有很多柔性的生产线),而CELL线则适合于定制化生产。

        原料供货到生产线时,一般要求配盘,即按照工位要求将原料按照消耗比例配好,一次或几次送出所有物料,以便减少配送次数和减少工位库存压力。这种配盘(有时也称为“配方recipe”)作业是生产物流的一个显著特点。

由于存在原料的品质问题、缺货问题,故有些原料要求紧急补货,以维持生产。紧急补货在生产物流中是常见的。剩余原料还要求回库,这与退货流程是不一样的。回库的物料还要进行储存,由于已经完成配方,回库过程就变得比较麻烦,这是WMS的一个难点。

        一般工厂都有成品库(个别商品不需要储存则没有成品库,但这样的情况很少)。工厂的成品库品种不会很多。如医药生产,一般只有几十个到几百个品种,有的甚至只有很少的几个品种,这样就为自动化作业打下了基础(比如自动码垛,自动输送,自动存储等)。立体库在很多情况下是首选,因为存储效率高,易于实现自动化。但也有采用叉车库和平库存放的例子,如汽车整车线成品库。此外,密集存储系统广泛适应于少品种的生产企业,如酒水、牛奶等。

        成品的配送一般数量比较大,很少有拆零,因此配置自动分拣系统是必要的,但也要考虑其数量。一般情况,每天发货量达到几千件且用户数较多的系统,一般要求配置自动分拣系统。

        除此之外,生产企业有的还有半成品库,这是因为有的部件是自己生产,故必须为此设计库存。半成品库既不同于原材料库,也不同于成品库。

        对一个机械产品和电子产品生产企业来说,主要业务有元器件和部件生产,也有组装车间,WMS要管理的有原料库、外购件库、部件库和成品库等。而对于食品、卷烟、医药生产企业来说,可能主要是原料、包材、成品仓库,其作业流程还是有一些差异的,WMS的功能也就不一样。

        很多情况下,工厂原料仓库远不止一个。以德国SEW位于德国的工厂为例,原料和半成品、外购件库有5-6个之多,工艺各异,WMS系统的难度也相应增加。

在工厂的物流系统中,AGV和机械手被广泛应用,尤其是AGV,由于其良好的机动性,在车间穿梭比输送机系统要灵活方便很多。而机械手对于完成自动化生产(包括装配和成品码/拆垛等),应用也越来越普遍。

        二、流通及零售企业


    某医药公司配送中心

        物流的另一个大类是流通及零售企业。其特点是规模大,品种规格相对多。如医药流通企业,一般规模以上的企业基本的品种数超过10000个,这是生产企业所没有的。

        典型的流通及零售企业包括我们所熟知的大卖场和便利店,医药行业有医院和药店,图书有新华书店,传统的百货商场也是重要的形式。这样的业务情形,决定了订单量较多,每个订单的数量也比较大。WMS在处理这一类业务时,会与生产企业有很大差异。

        流通企业的物流管理系统相对比较复杂一些,这是由其业务特征和自身复杂程度决定的。从业务类型来说,既有大宗批发,又有零售及门店业务,每一类型的物流仓储系统侧重点不同,因此WMS的策略就比较多。

        一个物流中心往往有多种储存方式和拣选方式,这是流通性物流中心的特点。所以其作业流程就会相对复杂。对WMS来说,如何提高作业效率和准确性是关键。

        流通领域的物流中心规模都不小,有的几万平方米甚至更大(当然也有小的系统,不在此讨论之列)。因此,存储策略、路线优化、拣选策略都是WMS所必须关注的。这也是其特点之一。

        还有一点就是流通领域的订单与生产型订单也是不一样的,几乎没有完全相同的订单。订单的可预见性也差。客户每天的订货不一样,订单管理变得更加重要一些,产品的追溯也不容易实现。订单的千变万化为订单分解带来困难。

        对于有的系统来说,拆零是其主要工作。以图书为例,拆零拣选成为一个巨大的问题。一个订单有几百行,拆零的并箱策略和计算就显得尤其重要,并且也是WMS的一个重点,这在生产系统中是没有的。

        正是由于这一情况,WMS系统如何有效进行整件和拆零业务的处理,体现WMS的能力。由此形成的作业流程、设计方案也是完全不同的。

        为了有效进行作业,“波次”的概念被提出。这是非常重要的一个概念。简单来说,波次就是把订单进行分类处理的一种策略。一个波次会包含一个配送路径或多个配送路径下的所有订单。这样有利于进行提总作业和减少分拣机的压力,尤其在自动化立体库场景下,波次策略对于减少堆垛机的作业压力是有非常大的作用的。

        在流通领域,自动化立体库用的较多,高速分拣系统也经常采用。但AGV很少采用,究其原因就是输送系统更加合适一些,效率也更高一些。

        近年来,行业中盛行的全渠道物流模式,对WMS提出了新的要求。所谓的全渠道,主要是指线上和线下的渠道。有关线上的模式,即我们熟知的B2C电子商务模式,下一节将专门讨论,敬请关注。