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    麵向零售電商的倉庫管理係統設計

      信息來源:   發布時間:2021-06-21  點擊數:

    0 引 言

    受疫情影響,居民線上消費顯著增長,國家統計局數據顯示,2020年1—10月,我國實物商品網上零售額同比增長16%,較之社會消費品零售總額增速高21.9個百分點。直播帶貨、直播電商等為在線經濟帶來了巨大的流量,進一步促進了在線經濟的發展。麵對新消費環境下訂單量不斷增加的趨勢,零售電商亟需一套適應其業務發展的WMS(倉庫管理係統),以更好地迎接未來的業務挑戰。本文以一家典型的零售電商企業為例,對零售電商企業倉庫管理的特性進行全麵分析,旨在構建一套廣泛適用於零售電商企業的WMS。

    1 零售電商倉庫的特性

    1.1 H公司倉庫管理現狀

    H公司是一家以內衣服飾銷售為主的零售電商企業,其在國內主要電商平台上均設有旗艦店,幾乎所有訂單均來自電商平台。擁有近40家供銷商、3個倉庫,倉庫固定員工約110人。

    平銷期間日均訂單量在4~5萬單,特大促銷活動期間,日訂單峰值可突破百萬,與平銷期間相差多達20餘倍。促銷期間主要依靠招募臨時工來提高倉庫周轉率,峰值時期倉庫作業總人數可達260人。臨時工作人員出錯率相對較高,亟待改進倉庫管理方式,提高倉庫作業效率。

    1.2 零售電商倉庫特性分析

    零售電商企業的訂單通常來自網絡購物平台或電子商務平台,用戶多為個人消費者,采購行為零散,采購周期短[1],流程簡便,不像企業訂單那樣通常需要先簽訂合同再生產備貨。訂單處理更及時、貨物周轉更高效是零售電商倉庫管理的特性需求之一。

    相較於傳統製造業倉庫“小品種、大批量或小批量、長周期”的要求,零售電子商務企業的倉庫要求通常是“多品種、小批量、多批次、短周期”。在傳統製造業中,倉庫貨物品類少,單次出貨數量大,往往采用叉車等自動化機械提高揀選效率。而零售電商倉庫往往需要以人工方式根據訂單揀選,並進行打包。需要高效且精細化的管理,以避免作業過程中出錯[2]

    零售電商倉儲為提高效率,貨物不再集中存放在某地某個倉庫,而是分布式異地建倉,就近配送,以節省物流費用,提高配送效率。同時各倉庫的訂單量波動較大,宜采用雲計算等技術,實現分布式異地管理和靈活彈性的業務處理。

    電商倉庫中物品種類繁多,訂單頻繁[3],需要對各類商品庫存進行精細化的管理。必須通過係統引導實時處理,以使係統中每個貨品庫存的數量、狀態、位置與真實貨品同步,同時借助自動化作業設備來簡化人工操作,提高分揀效率。

    2 倉庫管理係統流程分析

    2.1 倉庫作業總體流程

    H企業倉庫在內部工作管理中,主要包括訂單處理、采購作業、入庫上架、在庫管理、揀選包裝、出庫作業、配送作業、退貨作業以及財務會計作業等九大作業流程。根據業務功能分類,為支撐零售電商企業的運營,WMS主要麵向出庫、入庫、盤庫等作業流程實現精細化管理,通過API(應用程序接口)與OMS(訂單管理係統)、SCM(供應鏈管理)、ERP(企業資源計劃係統)等有效連接,共同實現電商倉庫的運營管理。出庫和入庫流程是倉庫管理日常作業中最重要也最頻繁的流程,以此流程為例,重點分析WMS同其餘係統間的工作聯係。

    2.2 出庫流程

    出庫流程是電商企業倉庫日常運營過程中執行最為頻繁的作業流程,當用戶訂單下達後,業務係統會根據各地倉庫庫存和位置等信息,分派訂單給倉庫。具體流程及方式如圖1所示。

    圖1  出庫流程圖

    圖1 出庫流程圖   


    在出貨流程中,倉庫根據訂單信息執行出庫作業,係統指引人員進行揀貨、分揀等操作,確保貨物的及時發出,減少包裹錯誤的發生,對於倉庫管理,主要作業流程包括:(1)出庫單生成。係統需要根據訂單生成出庫單(其中包含SKU(Stock Keeping Unit)信息、物流信息、用戶收貨信息),並按照出庫規則鎖定庫位庫存。(2)波次管理。麵對電商倉庫的訂單多品種、小批量的特性,采用波次揀貨方式,提高揀貨效率,即將不同的訂單按照某種策略合並為一個波次,進行一次揀貨。(3)揀貨、分揀、打單。為揀貨員推薦路線使其可以快速地從庫位拿取商品,係統需要支持PDA等電子設備對商品和庫存的管理,打印商品的出庫單。(4)複核、打包、發貨。係統支持生成物流麵單,複核打包完成後,通過掃描單號,係統能通知快遞進行攬收,並更新訂單狀態。

    2.3 入庫流程

    相較於傳統製造業倉庫的WMS,電商倉儲入庫過程中對儲位信息的管理要求更加精細,以便提供更便捷的分揀作業[4]。入庫流程主要包括采購入庫和退貨入庫,其管理流程分別如圖2、圖3所示。

    圖2  采購入庫流程圖

    圖2 采購入庫流程圖  


    圖3  退貨入庫流程圖

    圖3 退貨入庫流程圖   


    對不同方式的入庫流程而言,在倉庫管理過程中區別不大,主要區別還是體現在業務係統中。入庫流程對WMS的主要業務需求覆蓋包括:(1)入庫單生成。根據采購訂單(或退貨單)和物流信息,生成對應的入庫單。(2)驗貨。對入庫商品進行核驗。(3)商品貼碼。給商品分配SKU(Stock Keeping Unit)碼,並打印。(4)上架。將SKU與庫區、儲位信息進行關聯,並更新庫存、庫位信息。

    3 倉庫管理係統架構設計

    3.1 倉庫管理係統架構

    為應對電商企業倉庫管理過程中各流程的操作及精細化處理的要求,本文將WMS設計為四層架構,以滿足不同行業電商企業對倉庫管理的精細化要求,如圖4所示。

    圖4  倉庫管理係統架構圖

    圖4 倉庫管理係統架構圖 


    倉庫管理係統同其他業務係統分工協作,支撐電商零售業務,提供商品在倉庫內的各項作業管理,各層功能說明如下:(1)支撐平台。提供WMS的基礎服務功能,包括數據庫處理,業務流程管理、操作日誌管理、租戶權限管理等一係列通用服務功能,並提供應用服務器等業務支撐,以滿足WEB化的用戶訪問及操作。(2)數據資源。主要包括商品、訂單、庫存、物流等數據信息[5],它是整個WMS的核心。各業務模塊基於數據的流轉處理實現倉庫在日常活動中的各項作業。(3)業務規則。提供倉庫在執行各類管理操作(包括批次、波次、包裝、上架、揀貨、補貨等)過程中所需遵循的原則。例如,通常對入庫批次采用FIFO(先進先出)策略,以最大限度地保障庫存商品的生產日期較新;也可像H企業那樣,按產品生產日期執行FIFO策略,以保證庫存商品擁有較好的有效期。通過業務規則選擇,係統能夠更好地適應不同企業倉庫管理的實際需求。(4)業務模塊。實現倉庫日常作業中的各項應用,按業務流程處理各類數據,以使倉庫中出庫、入庫等各項流程按既定業務規範執行。(5)業務連接。采用API接口同WCS(倉庫控製係統)、OMS、SCM、ERP等其他業務係統進行通信,共同推動業務的執行。

    3.2 基於微服務的設計框架

    WMS工作中,在出入庫等過程中需要頻繁地對各類操作進行處理,單次流程中,處理節點較多,流程較長,需要係統具備較高的穩定性來滿足業務需求。麵對倉庫作業過程中,存在大量的麵向WMS的並發服務請求,傳統的單體應用中,眾多的業務模塊集中在一個程序內,單一模塊的故障將導致係統的全麵崩潰,且開發維護困難。因此適宜采用微服務的設計框架進行開發設計,其框架如圖5所示,將WMS作業中各業務模塊以微服務的方式加以區分,各業務模塊單獨開發,適宜敏捷開發的要求;各業務模塊間相互獨立,業務發生擁塞時,能夠通過服務熔斷等機製提高WMS的服務保障能力;各業務模塊以微服務方式區分後,能提供更細顆粒的彈性管理,每個服務可對硬件資源獨立擴容。

    圖5 倉庫管理係統微服務框架圖

    圖5 倉庫管理係統微服務框架圖   


    3.3 麵向多租戶的倉庫管理

    為滿足企業在異地建倉的需求,采用雲平台的方式實現多倉庫的管理。在訂單處理過程中,根據配送距離,由OMS對各倉庫進行統一的協調管控。而在運營過程中,各倉庫間日常的業務流程獨立,可作為獨立主體管理。為此,采用多租戶技術,能夠在整個WMS中較為便捷地進行數據的分離與統一[6],並實現成本與性能間的平衡。

    如圖6所示,在多租戶應用中,每個倉庫作為一個租戶共享倉庫管理服務,使用獨立的數據庫管理各自倉庫內的數據,數據庫被托管在彈性池中,以均衡各租戶的工作負載。

    圖6  倉庫租戶管理結構

    圖6 倉庫租戶管理結構  


    3.4 WMS實施規劃

    在確定WMS所采用的各類業務規則前,需要對倉庫的管理業務進行整體規劃,包括基礎設施、商品布局、係統應用等[7]。開展規劃前須通過實際調研並確定情況,以保障各項業務規則能按照設定規則執行。可按表1開展規劃工作並明確各類業務規則。

    表1 WMS規劃工作清單 導出到EXCEL



    編號 係統應用規劃 商品布局規劃 基礎設施規劃
    1 入庫管理 基礎信息 布局規劃
    2 出庫管理 質檢管理 月台規劃
    3 盤點管理 儲位分配 搬運設備
    4 越庫管理 儲位存量 自動化設備
    5 分揀管理 商品狀態 輔助工具
    6 配送管理 揀選點



    4 倉庫管理係統實施與部署

    WMS采用B/S(瀏覽器/服務器模式)結構。通過構建雲平台環境,部署WMS服務端程序。用戶通過瀏覽器訪問係統。係統主要功能測試結果及測試設備環境分別如表2、表3所示,係統界麵如圖7所示。

    圖7 倉庫管理係統界麵

    圖7 倉庫管理係統界麵   


    圖7 倉庫管理係統界麵

    圖7 倉庫管理係統界麵   


    表2 係統功能測試表 



    編號 業務功能 驗證結果 頁麵響應時間(ms)
    1 租戶管理 正常 64
    2 出庫管理 正常 77
    3 入庫管理 正常 58
    4 庫存管理 正常 79
    5 日誌管理 正常 66



    表3 測試設備環境 



    操作係統 Windows10 64位(DirectX12)
    處理器 Intel Core i7-9700
    內存 16GB(DDR4)
    硬盤 512GB(固態硬盤)



    H企業按照本架構構建了倉庫管理係統,對其使用前後一個季度內倉庫作業情況進行了績效分析,分析結果如表4所示,其日作業時間平均降低31%,臨時工人數降低25%,促銷活動期間,每件貨物平均發貨時間縮短25%,大大提升了企業的核心能力。

    表4 倉庫作業效率統計 



    編號 係統應用規劃 使用前 使用後
    1 日均作業時間 10.9 h 7.5 h
    2 臨時工人 123人次 92人次
    3 臨時工人工作時長 51 647 h 42 135 h
    4 平均發貨時間 6.6 h 6.1 h
    5 平均發貨時間(促銷期內) 5.9 h 4.4 h
    6 總訂單數 472萬 467萬



    5 結 論

    本文通過調研,著重分析了零售電商企業WMS的業務特征,明確了WMS的核心業務以及與其餘係統的集成方式,為滿足管理過程中各流程的業務需求,應對高並發量、高可靠性的業務痛點,結合雲計算和微服務技術,提出了麵向零售電商企業的WMS技術架構。最後通過在H企業的實踐證明了該技術架構的可用性,能有效完成零售電商倉庫管理過程中對倉儲、分揀的要求,提高短期內訂單爆發式增長情況下的出貨效率。

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