兰州石化长庆乙烷制乙烯智能化工厂项目仓储管理系统软硬件及服务采购框架协议（项目名称）信息化建设招标项目-技术部分

投标文件（技术方案）投标人：（盖单位章）法定代表人(单位负责人)或委托代理人：(签字）2021年09月01日 兰州石化长庆乙烷制乙烯智能化工厂项目仓储管理系统软硬件及服务采购框架协议投标技术方案IV目录TOC\o"1-3"\h\z\t"标题5,5,标题6,6,标题7,7,标题8,8,标题9,9"1项目背景 11.1项目概述 11.2业务现状 11.3信息项目现状 21.4企业优势 31.5产品特点 32项目目标 52.1建设内容 52.2功能范围 72.3实施范围 83技术要求 103.1设备外观设计标准 103.2电气元件选型标准 103.3技术原则 103.4遵循规范 114技术方案 134.1方案总体架构 134.1.1系统网络结构 134.1.2业务流程分析 144.1.3业务功能模块 164.1.4系统逻辑架构 164.1.5数据流程分析 174.2微服务软件架构 184.2.1微服务简介 184.2.2.NET微服务介绍 194.3智能化设计 214.3.1全流程数据采集自动化 224.3.2基于数据仓库技术建设仓储数据模型 224.3.3基于数据分析和数据挖掘技术实现业务智能化 244.4业务功能方案 264.4.1码垛区设备 264.4.2货位自动识别方案 264.4.3货位容量优化 274.4.4叉车设备方案 284.4.5翻垛机介绍 294.4.6叉车和托盘存储 304.4.7库区门设备 314.4.8汽车车位自动识别 334.4.9汽车排队作业管理 334.4.10火车车位自动识别 335智能仓储管理系统(WMS) 355.1系统管理模块 355.2基础数据管理 375.3设备管理 395.4托盘管理 405.5生产管理 415.6入库管理 425.7出库管理 475.8库存管理 535.9盘点管理 585.10现场作业管理 605.11交接班管理 625.12统计分析 625.13系统接口管理 635.13.1WMS与第三方系统对接 645.13.2WMS与感知层设备集成 655.13.3WMS系统与数据大屏集成 666手机APP软件 677手持机和车载电脑软件 697.1托盘信息管理 697.2盘点管理 697.3退库管理 717.4车辆车位信息管理 717.5交接班管理 727.6装车确认 727.7出门确认 737.8上/下架作业管理 748数据采集中间件 768.1中间件概述 768.2中间件的软件架构 778.3数据采集中间件性能设计 789成品库房网络方案 799.1方案设计 799.2网络架构图 799.2.1无线网络部分 809.2.2有线网络部分 809.3数据传输方案 819.3.1数据流转 819.3.2数据传输策略 819.3.3网关WIFI及5G配置 829.4NMS网关管理系统 839.4.1设备管理 839.4.2账号管理 849.4.3配置管理 849.5工业信息安全 859.5.1安全网络设计依据 859.5.2平台安全系统建设 869.5.3安全管理制度和运营 869.5.4工业硬件防火墙 879.5.5MEC服务器的本地隔离 8710投标产品方案 8810.1投标产品分项汇总表 8810.2硬件技术规格 9010.2.1RFID读写器 9010.2.2RFID地埋标签 10010.2.3无源RFID手持机 10410.2.4车载电脑 11010.2.55G工业级网关 11710.2.65G便携式网关 13310.2.7汇聚层交换机 13410.3组件及配件技术规格 13510.3.1声光指示模块 13510.3.2安装机柜 13610.3.3WIFI通信模块 13610.4关键技术 13810.4.1“近区误读”解决方案 13810.4.2“跟车误读”解决方案 13910.5软件技术规格 14110.5.1系统相关软件功能 14110.5.2软件特点 14210.5.3软件参数 14210.5.4软件证书 14411项目实施方案 14611.1具体措施 14611.2质量保证体系 14711.2.1质量方针 14811.2.2质量目标 14811.2.3我司承诺 14811.3质量保证计划 14811.3.1二次设计阶段 14811.3.2现场安装阶段 14811.3.3设备采购 14911.3.4包装运输和交验 14911.3.5设备调试阶段 14911.4现场实施前期准备 14911.4.1机房建设 14911.4.2设备安装点电力接入 14911.4.3设备安装点网络接入 14911.5实施进度计划 15011.6现场安装方案 15311.6.1RFID标签安装方案 15511.6.2码垛区设备安装方案 15711.6.3库区门RFID读写器安装方案 16011.6.4叉车设备安装方案 16211.6.5库房门有线网络安装方案 16411.7测试计划 16511.7.1交付检测 16511.7.2验收测试准备 16511.7.3测试报告 16611.8风险管理计划 16711.8.1网络故障风险 16711.8.2电力故障风险 16711.8.3操作不当风险 16711.8.4设备故障风险 16711.8.5环境风险 16711.9人员安排计划 16811.9.1项目团队组成 16811.9.2项目团队成员简历 17011.9.3项目团队成员证书 17411.10交付文档 18711.11工作方式 18811.12项目验收方式 18812服务方案 18912.1培训服务 18912.1.1培训对象 18912.1.2培训内容 18912.2售后服务与支持 19012.2.1售后服务内容 19012.2.2设备维护规划 19112.2.3故障或技术支持响应 19112.2.4售后服务承诺书 19312.3手机升级服务 19312.4质保服务 19413技术偏离表 19514技术评分索引表 200兰州石化长庆乙烷制乙烯智能化工厂项目仓储管理系统软硬件及服务采购框架协议投标技术方案1项目背景1.1项目概述仓储在物流系统中一直扮演着最主要的角色。传统的仓库管理过多依赖人工管理，难以满足快速、高效管理的要求，严重影响了仓库的作业效率，成为制约企业发展的一大障碍。随着现代制造业的快速发展以及对信息化的迫切需求，对于仓储作业的出库、入库、库房内部管理等提出了更高的要求。现代化的仓库储备，不仅仅是完成对物资进出的简单批次处理，还要对库内物资的种类、数量、生产属性、库位等信息作出清晰的数据库记录。以便在物流环节的各个阶段得到准确的物资数据和供应链信息。长庆乙烷制乙烯项目是国家乙烷裂解制乙烯示范性工程，该项目包括80万吨/年乙烯装置、40万吨/年高密度聚乙烯装置（装置操作弹性为60～110%，30t/h～55t/h）、40万吨/年全密度聚乙烯装置（装置操作弹性为60～110%，30t/h～55t/h）及3万吨/年丁烯1等四套工艺生产主体装置组成，各装置年操作时间均设计为8000小时以上。根据长庆乙烷制乙烯项目智能工厂建设规划，中国石油兰州石化榆林化工有限公司（用户）计划建设一套智能化仓储管理系统。该系统基于物联网技术，借助先进成熟的RFID、计算机、网络和数据库等手段，对用户的17个仓库进行集中统一管理，达到整个仓储管理“实时可知、实时可视”的效果。为此，我司精心设计了一套基于RFID的智能化仓储管理系统，该系统运用物联网平台框架，融合了大数据、商业智能等技术，全面提升用户仓储管理的精细化、智能化、现代化水平，全面提高企业经济效益。1.2业务现状目前，用户仓库管理采用传统人工方式，通过手工录入、汇总等方式管理入库、移库、盘点以及出库等作业环节产生的数据，导致作业数据管理复杂、信息反馈耗时长、查找物资信息难度大等。具体体现在以下几个方面：1、人工采集录入方式，对人员数量需求较多，自动化程度及管理形象较低，存在很大提升空间；2、仓库物资进出库管理自动化程度低，人工操作出错率高；3、仓储作业缺乏精细规划，货物查找耗时耗力且常常出现账物不符；4、盘点作业时，需人工逐一清点，人力物力消耗大，效率低下。榆林化工有限公司现有仓库：高密度成品库1个，全密度成品库1个，综合品库2个，危化品库13个。其中两座成品仓库（高密仓库、全密度仓库）为此次项目重点建设的仓库，下图为业主所提供的高密仓库仓储货位图，全密度仓库仓储货位图类似。成品库采用平面库货位存储，整个高密仓库（全密度仓库货位分布与之类似）划分为6个大库区，分别为：1个包装线区（用于托盘码垛）和5个存储库区（用于摆放托盘，分别编号为H1、H2、H3、H4、H5）。其中在H1-H4库区分别安装了一台翻垛机，翻垛机用于抽取已码垛好的托盘（翻垛机的详细介绍参见后文的4.4.6）。用户在每个库区划分出多个货位，以H1库区为例，如上图所示，图中上半部分区域为短货位区，下半部分区域为长货位区。用户在每个货位采用如下（2+2）的摆放方式进行托盘堆放，每个短货位摆放：13行*2列*2层，每个短货位摆放：22行*2列*2层。目前单个成品仓库最多可容纳托盘总数：13440个（后面将在4.4.3节进行货位摆放方式优化，进一步提升货位存储容量）。1.3信息项目现状响应招标文件相关要求，我司将依据RFID智能仓库配套建设标准，开展相关配套建设工作，搭建一套智能化仓储管理系统，充分实现客户仓储业务的需求。该系统将从根本上提升榆林化工有限公司的仓储管理效率。RFID技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，且在节省大量人力的同时极大的提高了工作效率。这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。用户目前已有80台叉车设备（其中杭州AE蓄电池叉车72台，林德叉车8台。其中2吨叉车20台，3吨叉车60台）、26000个托盘。托盘作为SKU（全称为StockKeepingUnit库存量单位）单元，用户已采购四周安装了嵌入式空白无源RFID电子标签的托盘，其中每个无源RFID标签预留20位编码长度。托盘电子标签是与拖车、铲车等物品运输设备绑定的主要识别设备，由RFID电路和长距离天线组成，符合ISO18000-6C标准协议。结合仓储当前的基础设施与作业现状，该系统将涵盖了榆林化工有限公司17个仓库的所有仓储业务（计划管理、出入库管理、统计分析、作业管理等），系统借助仓储作业设备、相关物联网设备和网络设备等进行数据的采集传输与作业监控；通过与ERP系统、散料系统（DCS系统）等系统对接实现相关业务的信息流无缝集成，此外系统支持库存统计、出入库统计、叉车作业等丰富的报表生成功能。1.4企业优势我司提供的RFID产品、网络设备、WMS相关软件和整体解决方案已经过充分的调研、分析和论证，我司拥有的企业优势如下：雄厚的技术背景在中国航天科技集团和哈尔滨工业大学的共同支持下,我司在RFID领域打下深厚的理论基础，同时也拥有了强大的工业生产能力，我司属于RFID领域技术实力最强的公司之一。丰富的RFID系统集成经验我司并非单一的RFID产品制造商，同时还是具备软硬件设计、生产和实施能力的整体系统解决方案商，在钢铁、轨道交通、石油化工仓储和定位、核电和军事物流等领域都能够提供先进的整体解决方案。在RFID系统集成方面，我司拥有丰富的经验，深厚的技术积累，此外还拥有经验丰富的从硬件产品定制、软件开发到现场实施各个环节的管理和技术团队。良好的技术支持和售后服务我司通过多年的RFID系统集成项目培养了一只经验丰富的技术支持团队，可为用户提供及时、准确、有效、规范的售后服务。1.5产品特点我司通过多年的RFID设备研制和系统集成经验，根据实际应用中出现的问题和项目反馈的需求，不断对RFID设备进行完善和改进，结合配套的WMS软件系统，让我司的智能化仓储管理系统具备以下的应用优势：高可靠性，适用于苛刻的应用环境我司从2011年起，在钢铁厂、石油化工、核电企业和部队等行业广泛应用RFID产品和系统集成方案。在这些案例中，我司产品承受住苛刻的检验，如高低温、振动、粉尘以及盐碱环境的考验，也满足了客户对安全性、可靠性、稳定性要求，并获得用户的充分认可。数据底层过滤技术，有效降低通信及处理压力RFID数据识读是连续操作的，因此一张RFID标签经过RFID读写器的识读范围时，可能会被识读到几十甚至几百次，对于后台系统而言，同一张标签的识读数据上传3次即可有效的保证可靠性，更多的重复数据上传会对通信链路和后台服务器的处理负荷造成压力，严重时导致通信阻塞或处理器崩溃。对于通过移动运营商传输数据的RFID集成系统，则达成大量的数据流量的浪费。我司RFID读写器具备可配置的RFID识读数据底层过滤功能，可将过滤周期内新识读的RFID标签只上传3次，其余数据在底层软件过滤掉。过滤周期可配置为100ms~1min。数据缓存能力，确保数据在通信中断时不会丢失为了防止RFID集成应用过程中有线或无线通信链路中断导致RFID识读数据丢失，我司的RFID读写器自身带有的数据存储器，可缓存识读的RFID标签编码，当通信链路恢复正常时将缓存数据统一上传给后台，有效防止系统采集数据的丢失。灵活的二次开发支持我司的WMS相关软件（APP、车载电脑软件等），提供元对象建模基础建模方法，它提供了一整套由“表”到“业务对象”再到“业务插件”非编程的标准建模过程，能对新的业务需求快速建模，可对已有的业务对象进行方便的调整。元对象面向顾问人员以及系统管理员，仅需要掌握基本的SQL语法即可运用自如，具有灵活性强、开放性高、可移植性好、维护成本低廉等特点。极高的开放性我司的WMS软件平台为企业及其IT团队提供了强大的开放接口，方便企业及合作伙伴在平台之上进行各种增值开发与扩展。具体来说开放以下项目：数据库结构全面开放、数据库结构全面开放、开放并允许扩展元对象结构与关系，并创建全新的元对象、开放所有的报表及标签模板、开放插件API接口。

2项目目标2.1建设内容我司将根据甲方招标要求服务内容，为中国石油兰州石化榆林化工有限公司聚乙烯产品仓库等其他仓库实现仓储业务的自动化智能化管理，为此精心设计了一套基于RFID的智能化仓储管理系统。该系统借助先进成熟的RFID、计算机、网络和数据库等手段，实现榆林化工有限公司17个仓库的智能化管理，该系统采用的物联网平台框架，融合大数据、商业智能等技术，全面提升榆林化工有限公司仓储管理的精细化、智能化、现代化水平，提高企业经济效益，达到仓储管理“实时可知、实时可视”的效果。图21：系统结构图根据招标文件要求，两个成品仓库是此次招标重点建设的仓库。针对两个成品仓库，首先我司基于业主所提供的高密仓库仓储货位图（全密度仓库仓储货位图类似），进行了货位区域优化，以达到仓库空间利用率最大化，其次对成品库所需的RFID、车载电脑、网络等作业相关的设备进行了统一规划部署；最后结合用户作业自动化智能化需求设计一套智能化仓储管理系统，充分满足用户仓储管理需要，并结合具体应用场景进行智能化优化。高密仓库货位规划图如下：图22：高密仓库货位规划图如上图所示，在仓储作业过程中，仓储管理系统首先利用RFID电子标签对产品进行标识，然后通过RFID读写器自动感应产品信息并上传至系统，在叉车上安装车载电脑来指导与规范叉车司机进行作业，整个作业过程的信息实时同步到数据大屏，实现用户仓储作业无需人工过多干预，极大提升用户仓储管理效率。系统具体实施目标如下：系统支撑各仓库中各类物资或产品的入库、库内、出库管理，覆盖了用户储运管理的整个流程。系统实现了用户仓储管理自动化、智能化。借助该系统规范储运岗位人员作业、设备调度使用等日常业务的全面管理，以简化工作流程，提高仓储管理的工作效率，保证其工作质量。基于先进成熟的RFID技术，仓库全面应用RFID电子标签等相关智能设备，实现各类物资和产品出入库、定位及仓储作业信息自动集成，提升仓库作业效率，降低人为失误；保证业务与账务实时联动；仓储信息全面数字化展示。在仓储作业过程中，自动识别出入库物资信息，自动核验出入库物资数量与品种信息，自动匹配物资上下架货位信息。支持对库房各类物资及产品实现：入库批次、生产批次、质检批次、ERP批次等多维度、全面批次管理，有效地支撑更加准确的账龄分析，满足各种业务管理需求，提升专业的精细化仓储管理。以各类物资及成品的入库、储存、出库操作的基础数据统计汇总，实现库存实时动态报表、入库总量报表、出库总量报表、叉车作业量统计等多维度仓储管理报表，并以图形的方式展示。同时，依据实际业务定制开发相关综合展示分析报表有力地支撑管理者决策。避免形成数据孤岛，造成分散的数据和报表，无法提供智能采购决策支持，仓储系统需要实现与企业内部其他业务系统（如ERP、门禁系统、散料系统、火车排车计划、西北化工销售系统、LMIS系统等）的数据的集成共享。2.2功能范围系统主要功能包括出入库自动化识别，库位和货物的识别标签化等，使仓库货物的入库、出库、库存盘点、货物的库位调整、物资定位等数据实现实时双向传送，做到快速、准确、无纸化，将人为的出错率降到最低，从而降低仓储的成本费用。利用电子标签的瞬间读取大量标签的特性可以实现：读取物资信息时不需要单个扫描。实现物资快速批量入库、快速批量出库。系统根据出入口的天线读出的出入库物资数量，自动统计库存量，并自动生成出入库报表、自动监控RFID读写器状态。在读取数据的同时自动统计物资的信息，从而实现物资的自动盘点功能，实时向上层系统上传出入库及库存量信息。利用标签的远距离读取的特性可以实现在不拆卸包装箱、不打开包裹等非可视状态下能批量识读物资信息。在盘点、分拣、分发物资时可利用手持终端和叉车远距离读取物资信息。读取信息的准确率高，减少人工操作的失误。节省人力物力。对电子标签的ID信息进行了加密和唯一化处理，防止物资信息泄露和混乱。系统由后台管理软件WMS、手机APP、手持机终端软件、车载电脑软件及配套硬件组成。WMS是整个系统的核心，RFID识别采集是实现管理功能的基础和手段，后台数据采集中间件是系统的数据处理中心，负责与RFID读写器等设备通讯，将其上传的数据进行转换与存储。2.3实施范围本项目的实施范围包括：部署仓储管理系统软件、手机APP软件、无源RFID手持机终端软件、车载电脑软件各1套；安装以下硬件：30个仓库门、8条包装线、8个翻垛机、80台叉车的RFID读写器及配套硬件设备，8台无源RFID手持机、80台车载电脑、地埋式RFID标签若干、4台汇聚交换机、92台5G工业级网关、8台5G便携式网关等相关配件；提供相关的技术服务：软件平台搭建和硬件的现场施工、安装调试及实施、成品库房货位优化、RFID地埋标签设计及施工、成品仓库网络部署、系统的联合调试、用户培训等智能仓储管理系统实时地对库存物资实现自动跟踪和运行维护管理，通过RFID这项新技术实现远程、动态、实时的库存仓储资产数据采集，替换传统人工记账方式的人工数据采集，更好的与后台计算机数据库结合，形成全智能化的实时采集系统，从而大大提高库存利用率，降低运营成本。同时，基于RFID无线自动识别技术，创建一个遍布各个仓库区的网络平台，充分利用WIFI、5G无线网络传输技术，借助物联网平台进行数据采集分析和处理，实现对日常管理中的仓储资产新增、调拨和盘点等信息进行实时监控、记录和自动更新，从而避免因人为因素造成的信息失真并引起管理效能的下降，提高仓储资产使用效率，有效降低和控制日常管理和人力成本，提高工作准确性，降低错误率。具体表现为以下方面：数据采集实时化，物品和记录保持时间上的一致性；数据采集可靠稳定、数据准确；系统可以远距离采集信息，避免的人员安全问题，达到安全操作的要求；报表由人工整理汇总转为计算机完成；高数据管理的效率，及时登记各类仓储资产明细账，达到账目相符，账物相符、账卡相符；系统灵活，具有扩展功能；系统实用、易操作，针对职业素质层次不同的用户；

3技术要求3.1设备外观设计标准采用国标GSB05－1426－2001漆膜颜色标准样卡；设备主机、独立电柜颜色采用标准颜色(具体颜色需双方确认)；安全指示、安全信号等安全色符合国际标准ISO3864；为避免强光反射，油漆采用消光漆，漆膜表面平整，无明显凹坑，方便清洁；3.2电气元件选型标准电气元件严格按甲方指定推荐进行设计选项型；电气及气管布置符合GB/T15139-1994《电工设备结构总技术条件》、国家安全生产一级标准化的要求及相关的行业规范。导线接点全部设置在柜和接线盒内，无外部明接头。设备不带电，外部走线具有良好防护。3.3技术原则我司承诺提供的方案和产品遵循以下技术原则：（1）先进性项目产品所采用技术能够反映当前国内外科学技术先进成果，既要符合当代信息技术发展趋势又有已成功的经验，并且是各个领域公认的、技术领先且功能完备的成熟技术和理念，其时效性方面应能满足技术发展要求。（2）可靠性项目能够切实保证7*24小时不间断运行，出现故障应能及时告警。可供满足需求的用户所使用，要求同时在线人数满足项目需求。（3）安全性项目产品应具有完整的操作权限管理功能和完善的系统安全机制，能够保证各个层面的安全防护；遵循可靠性的原则，尽可能减少因技术故障而造成的业务无法正常进行现象的发生。（4）开放性项目产品应满足相关国际标准和国家标准，是开放的可兼容系统，能与不同厂商的产品兼容，可以有效保护投资，实现系统间的互联、互通及整合。（5）可扩展性项目产品支持多种系统环境、不同操作系统间的多机集群，支持负载均衡和故障恢复，提供过载保护功能，保障在高业务压力下能保持正常运行，提供良好的可扩展性，能够进行水平或者垂直的扩展，提供多种负载均衡算法，按业务需求进行配置。（6）成熟性应用软件应保证选用成熟度高的开发技术和接口技术，选用成熟的、先进的套件产品，回避因技术缺陷造成的风险因素。（7）易用性项目产品应提供完善的用户文档，保证其易于学习；同时应保证人机界面友好、界面设计科学合理以及系统功能简便易用。3.4遵循规范为了使仓储管理系统设计及实施符合中国石油和兰州石化的有关技术规范和管理要求，我司在系统设计和实施时遵循如下电气标准和炼化行业标准，以保证系统的规范性、可靠性和安全性：GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)；SY/T6227-2005 石油工业数据库设计规范GB/T50609-2010 石油化工工厂信息管理系统设计规范GB/T2423.10-2008 电工电子产品环境试验规范ISA-SP95 企业系统与控制系统集成国际标准ISO/IEC20000 信息技术服务管理规范ISO/IEC27001 信息安全管理体系要求GB/T30270-2013 信息技术安全技术信息技术安全性评估方法GB4943.1-2011 信息技术设备安全的第1部分：通用要求GB50311-2016 综合布线系统工程设计规范GB/T50312-2016 综合布线系统工程验收规范GB50174-2008 电子信息系统机房设计规范GB50303-2015 建筑电气工程施工质量验收规范GB50065-2011 交流电气装置的接地设计规范GB51204-2016 建筑电气工程电磁兼容技术规范GB50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169-2016 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50254-2014 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范SY/T5231-2010 石油工业计算机信息系统安全管理规范Release-16 5G演进标准EPCglobalUHFClass1Gen2/ISO18000-6C6B协议其它相关国家、行业主管部门规定的规范

4技术方案响应招标文件要求，我司承诺本方案提供的软硬件均符合招标文件中的相关要求，在设备安装实施过程中不会存在硬件及软件方面遗漏，招标方能够在我司提供技术支持的情况下完成相关软件系统的对接与集成，构成一套完整的系统。4.1方案总体架构4.1.1系统网络结构根据招标文件的“技术规格要求书”所述，我司结合榆林化工有限公司仓储基础设施现状，依据RFID智能仓库配套建设标准，为满足客户仓储业务的最大化需求进行设计。方案涵盖了榆林化工有限公司17个仓库的相关仓储业务（计划管理、出入库管理、统计分析、作业管理等），系统网络结构如下图所示。图4SEQ图\*ARABIC\s111：系统网络结构系统借助RIFD无线射频识别技术实现数据的自动采集和传输。我司将在仓库门、包装线、翻垛机和叉车上安装RFID读写器及天线，在托盘、库区地面、装车站台地面等处安装RFID电子标签，待硬件设备部署完成后，结合仓储软件系统实现仓储作业信息自动识别、自动集成，产品批次信息和库位信息自动记录，可视化展示。其中仓库门处的RFID读写器实时采集与上报出入库房门的物资信息；包装线读写器自动绑定托盘与物资信息；翻垛机的RFID标签跟踪被翻垛后的产品信息；叉车读写器实时采集托盘与货位信息，并及时与叉车平板电脑进行通信，准确跟踪物资入库位置信息；此外叉车设备还监控叉车状态和作业路线，具备信息提示警示等功能，保证仓储作业准确高效进行。地埋式货位电子标签、汽车站台电子标签等实时准确地感应货物位置，并通过叉车读写器借助5G网关上传至WMS系统。系统总体网络结构中主要包含以下设备：包装线、叉车、仓库门、装车位、翻垛机、手持机，各设备的详细功能介绍参见下文4.4节。4.1.2业务流程分析结合榆林化工有限公司成品库房基础设施现状，榆林化工有限公司的仓储业务出/入库流程设计如下：图411：系统入库流程图图412：系统出库流程图

4.1.3业务功能模块根据榆林化工智能化仓储作业流程及相关的监控管理需求，系统的业务功能组成如下图所示，各项功能的具体软件实现在第4.10节详细介绍。图413：系统功能模块图4.1.4系统逻辑架构方案结合先进的物联网平台架构模式，以构建兰州石化榆林化工有限公司智能化仓储管理系统（以下简称仓储系统）为核心，借助仓储作业设备、RFID物联网设备和网络设备等进行自动化数据采集与传输；通过与ERP系统、散料系统（DCS系统）等系统对接实现相关业务的信息流无缝集成，并对仓储业务进行智能化分析。此外还支持库存统计、出入库统计、叉车作业等丰富的报表生成功能。仓储系统的架构如下图所示。图414：系统逻辑架构图该系统中物理层的RFID读写器、车载电脑、手持机等设备通过5G网关连接到云平台（数据采集中间件等），与物联网云平台进行数据通信。物联网云平台再将设备数据流转到仓储管理系统中进行存储和处理，从而构建了基于物联网平台的智能化仓储管理系统的基础。本次招标内容为上图中各层的相关软件、设备、服务，具体包括：1. 应用层：仓储管理系统软件、手机APP软件、无源RFID手持机终端软件、车载电脑软件各1套；2. 平台层：数据采集中间件、SQLServer数据库软件各1套；3. 网络层：4台汇聚交换机、92台5G工业级网关（CPE，含NMS网络管理平台）、8台5G便携式网关（CPE）及100张中国移动物联网专网卡等相关辅材辅料；4. 物理层：配套硬件（包含30个仓库门、8条包装线、8个翻垛机、80台叉车的RFID读写器及配套硬件设备；8台无源RFID手持机、80台车载电脑、地埋式RFID标签若干；5. 技术服务：包括软件平台搭建和硬件的现场施工、安装调试及实施、成品库房货位优化、RFID地埋标签设计及施工、成品仓库网络部署、系统的联合调试、用户培训和售后服务等。4.1.5数据流程分析根据对系统需求和业务流程的分析，榆林石化有限公司智能仓储管理系统的业务数据流程如下图所示：图415：数据流程分析图4.2微服务软件架构4.2.1微服务简介微服务是一种用于构建应用的架构方案，它是由面向服务架构（SOA）发展来的。微服务架构有别于更为传统的单体式方案，可将应用拆分成多个核心功能。每个功能都被称为一项服务，各项服务相互独立，可以单独构建和部署，这样在服务运行（或出现故障）时不会相互影响。例如用户使用WMS系统时，系统会要求会验证用户的身份信息，这个验证功能就是一项微服务。用户登入系统后可以搜索产品信息，这个搜索功能也是一项服务。如果用户想查看叉车出入库作业信息，这又是另一服务。所以微服务就是应用的各项核心功能，而且这些服务均可以独立运行。但是，微服务架构不只是应用核心功能间的这种松散耦合，它还涉及重组开发团队、涉及如何进行服务间通信以应对不可避免的故障、满足未来的可扩展性并实现新的功能集成。我司提供的WMS软件系统按照微服务架构进行设计，如下图所示：图421：WMS系统架构图4.2.2.NET微服务介绍响应招标文件要求，设计时采用基于.NET框架的微服务架构，以支持.NET相关应用软件的快速集成与部署。该架构采用了Docker、ASP.NETMVC、Redis以及RabbitMQ等技术。上图显示了移动APP和WMS后台与单一API网关终结点进行通信，然后再与微服务进行通信。传统Web客户端与MVC微服务进行通信，后者通过API网关与微服务进行通信。在此设计中，每个服务（容器）实现一组紧密结合且关联的功能。例如，WMS系统包含认证服务，库存服务、设备服务、仓储作业服务等服务。微服务不仅使用HTTP(REST)等协议通信，而且尽可能进行异步通信（如使用AMQP），尤其是传播集成事件更新时。微服务作为相互独立的容器开发和部署。此方法意味着开发团队可以在开发和部署特定微服务时，不会影响其他子系统。每个微服务都有自己的数据库，从而能够从其他微服务中完全分离。如有必要，可使用应用程序级集成事件（通过逻辑事件总线）实现不同微服务中的数据库间的一致性，正如命令查询职责分离(CQRS)中的处理一样。由此，业务约束必须接受多个微服务和相关数据库之间的最终一致性。宿主环境系统部署时，可以在同一个Docker主机中部署多个容器。如果需要支持业务流程协调程序或容器群集，也可以在不同主机（节点）运行部署不同的容器，其中任何节点可能运行任意数目的容器。通信体系结构系统支持使用两种通信类型，具体取决于功能操作的类型（查询与更新和事务）：通过API网关进行的HTTP客户端到微服务通信。此方法用于查询，以及在接受来自客户端应用的更新或事务命令时使用。基于异步事件的通信。此通信通过事件总线发生，以跨微服务传播更新或与外部应用程序集成。通过使用RabbitMQ等消息中转站基础结构技术服务总线实现此事件总线。整个WMS软件系统以容器形式，作为一组微服务部署。客户端应用可以通过API网关发布的局域网内的URL与作为容器运行的微服务进行通信。单个微服务设计在本项目的仓储管理系统中，每个微服务名字唯一，默认按业务领域名字缩写进行命名。单个微服务拥有其自己的数据库或数据源，不过所有SQLServer数据库作为单个容器进行部署。这种设计的可以让开发人员在VisualStudio打开它，提高开发团队的工作效率。将容器用于数据源，都可让开发者在几分钟内生成和部署，无需预配外部数据库或任何其他严重依赖基础结构（云或本地）的数据源。在实际生产环境中，为了实现高可用性和可伸缩性，数据库应基于云端或本地数据库服务器，但不是容器。因此，微服务（甚至此应用程序中的数据库）的部署单元是Docker容器，WMS系统是采用微服务原则的多容器应用程序。微服务外部与内部设计模式外部架构是由多个服务构成的微服务体系结构，遵循上文所介绍的原则。但是，根据每个微服务的本质，它独立于开发人员所选择的高级别微服务体系结构，通常开发人员使用不同的内部体系结构，每个体系结构基于不同的模式，用于不同的微服务。微服务也可以使用不同的技术和编程语言。本项目的仓储管理系统使用C#编程语言。在WMS系统中，菜单、仓库和用户个人资料微服务很简单（基本上是CRUD子系统）。因此，其内部体系结构和设计非常简单。但是，可能还有其他微服务，例如仓储作业微服务，该服务更复杂，体现不断变化的业务规则，具有高度域复杂性。在这样的情况下，需要在特定微服务中实现更高级的模式，在WMS系统中我司使用域驱动设计(DDD)方法进行复制微服务内部架构设计。每个微服务采用不同技术的可以方便以后WMS系统的扩展，如增加针对AI和机器学习等领域的扩展，最好使用功能编程语言，如F#或R，而不是面向对象编程语言，如C#。4.3智能化设计根据招标文件技术规格要求书的要求，整个系统将从以下方面实现系统智能化提升：4.3.1全流程数据采集自动化系统提供安全可靠的连接通信能力，向下连接大量设备：RFID读写器、车载电脑、手持机等，支撑各设备数据采集上云，并向上层业务系统提供云端API，服务端通过调用云端API将指令下发至设备端，实现远程控制。仓储平台消息通信流程图如下：在物联网设备通信方面通过各种传感技术、通讯手段，将传统物体与企业网进行连接，以实现远程监控、自动报警、远程控制、远程诊断、远程维护；作为新一代的信息通信技术，实现人与人、人与物、物与物的信息互联，进而实现仓储管理、库内监控、作业调动、设备控制一体化的网络。具体表现在以下方面：系统拥有统一的设备模型，设备数据管理。统一的设备操作API。支持同步(RPC)、异步的设备消息收发实现全流程业务数据自动采集、实时上报、智能分析。系统可以动态配置图表，折线图，饼状图等。4.3.2基于数据仓库技术建设仓储数据模型系统基于数据仓库+数据挖掘+数据处理分析的结构，解决数据集成、数据综合、数据不一致等问题，再配合以数据挖掘技术和分析处理技术，为仓储业务提供决策支持。采用数据分析和数据挖掘技术对数据仓库中建立的多维数据集的分析，方便数据挖掘框架分析和解决具体的作业智能化问题，如货物推荐存放位置、叉车行走路线规划等，为企业从整体角度的决策支持提供强有力支撑。数据仓库建立模块确定主题进行数据建模根据企业决策需求确定主题选择数据源，对数据仓库的数据组织进行逻辑结构的设计。针对仓库管理系统，可分别设立仓库内货品存放位置及路径主题、企业货品需求和利润计算等多个主题，并针对各个主题选择不同数据源。设计数据仓库中的数据库即设计多维数据结构的事实表和维表，针对不同主题选择不同数据模型。数据转换过程实现从源系统中抽取数据、清理数据、一致性格式化数据、综合数据、装载数据等过程的设计和编码，利用RFID技术能及时和准确读取信息的特点，实现数据仓库对企业数据的实时精确地掌握，减少以前手工或条码时期信息收集缓慢粗放的情况。定义元数据即定义数据的意义及系统各组成部件之间的关系。元数据包括关键字、属性、数据描述、物理数据结构及数据时限等。利用原数据跟踪数据来源，增加时间戳，对RFID自动识别性能进行监控和调整，保证信息质量。数据分析处理模块基于数据仓库上的数据分析技术主要包括：OLAP技术和数据挖掘技术。联机分析处理技术，即OLAP技术，是数据仓库系统中最重要的技术，通过对数据仓库中建立的多维数据集进行多维切片分析、多维切块分析、多维旋转分析、上卷分析、下钻分析等方式，能够为烟草企业提供快速的多视角多维度的OLAP数据立方体查询，使企业从不同角度、不同层次上查看企业仓库中的货品情况。数据挖掘技术数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在的、有用的信息和知识的过程。采用这两种技术实现对数据仓库中建立的多维数据集的分析，方便数据挖掘框架分析和解决具体的作业智能化问题，如商品推荐存放位置、叉车行走路线规划、从企业整体角度对货物缺货与补货情况分析、货品盈利率分析以及货品需求情况等。在数据挖掘框架中，基于神经网络对数据的分类或预测，并建立神经网络的自我学习、自我完善算法，从而在仓储大数据分析过程中，发现规则并完善规则，使模型更好地匹配实际业务运作。神经网络算法采用后向传播模型，通过迭代处理一组选定的训练样本，将每个样本的网络预测与实际知道的类标号进行比较，然后网络学习。针对于每个训练样本，修改权重值，使得网络预测值与实际类之间的均方差最小。自我学习算法分为2个阶段：计算学习和修改。计算学习阶段，输入信息由输入层，经每个隐层，再到输出层，计算每个单元的实际输出值，也称为正向传播。修改阶段是自我学习算法的核心，由输出层到每个隐层，计算实际输出与期望输出之差，即误差，从而根据误差调整每个样本的权重值，以使其最终收敛结束。4.3.3基于数据分析和数据挖掘技术实现业务智能化出入库智能化拟采用ABC分析法对工作量、作业时间进行分析，找出影响作业效率的瓶颈。同时，引入蚁群算法，分解作业各步骤的工具设备、作业路程、录入信息工作量等要素，经量化分析得出流程优化的措施；例如：根据库存物资品种和占用资金的多少将其分为特别重要的库存（A类）、一般重要的库存（B类）和不重要的库存（C类）三个等级，然后针对不同等级分别进行管理与控制。分类的标准是库存物资所占总库存资金的比例和所占总库存物资品种数目的比例。这在库存上暗示着相对比较少的库存物资有可能具有相当大的影响或价值。因此，对这些少数品种物资管理的好坏就成为企业经营成败的关键。因此需要在实施库存管理时对各类物资分出主次，并根据不同情况分别对待，突出重点。库区分区智能化拟采用仿真技术建立仓库优化模型，并纳入季节、演习等动态需求的影响因子，综合分析达到优化仓库布局；拟采用蚁群算法设计模型，分析出入库、调架、调库等仓储作业的频次、作业时长和路径，合理分配库位，提供作业效率；其中拟采用的原则如下：整体综合原则。设计时应将设施布置有影响的所有因素都考虑进去，以达到优化的方案。移动距离最小原则。产品搬运距离的大小，不仅反映搬运费用的高低，也反映物资流动的通畅程度，因此，应以搬运距离最小原则选择最佳方案。流动性原则。良好的设施布置应使在制品在生产过程中流动顺畅，消除无谓停滞，力求生产流程连续化。空间利用原则。无论是生产区域或储存区域的空间安排，都应力求充分有效地利用空间装卸作业智能化拟采用波次规则处理订单，定时器或人工筛选条件触发，波次配置规则包括：承运人、运输方式、订单类型、订单优先级、订单状态、路线、固定收货人数量、订单数量上下限、重量、体积限定、是否播种等；系统将有相同业务属性或逻辑关系的订单进行合并，批量下发拣选作业任务。合并的逻辑可由定时器自动触发或人工筛选条件触发。针对石化行业，将提供多种波次优化策略，通过系统界面的灵活配置支持多种波次策略组合，根据实际情况选择是否启用定时器控制波次的运行间隔等。拟采用RF方式直接获取补货任务，常规情况定时补货，紧急情况根据订单需求自动补货；结合仓储相关的业务规则实现业务最优化，项目实施过程中，需要协助业主建立每一个作业方式的标准作业流程(SOP)。优化合理的作业流程，意味着管理能力的提升，订单执行的效率及生产率的提升。4.4业务功能方案4.4.1码垛区设备响应招标文件要求，我司提供RFID设备及软件实现成品仓库码垛区托盘产品信息的自动识别、计量和统计功能。码垛区位于包装线位置，设备方案如下，在每条包装线末端安装有RFID读写器，RFID读写器通过有线网络接入云平台。叉车作业过程中，按照先来先入的顺序在右侧排队进行等候，当包装线开始生产时，其左侧一端供叉车放入空托盘，右侧三个末端供叉车来取已码垛好的托盘进行入库。图430：码垛区设备规划图RFID读写器通过网线接入榆林石化有限公司局域网，识读的数据通过有线网络传送给仓储系统部署的服务器。出入库自动识别硬件设备的电源由项目实施点提供。功耗计算如下：表434：出入库自动识别单元硬件功耗计算序号设备名称平均功率数量总功耗1RFID读写器10W110W合计10W所有设备均属于低功耗设备，可采用常规市电供电线路。4.4.2货位自动识别方案响应招标文件要求，为实现叉车上下架自动作业，设计在车上RFID读写器自动识别货位口的RFID地埋标签、车位的RFID地埋标签等，地埋标签设计如下：每个货位的入库线附近安装6个地埋标签，单个成品需要地埋标签总数：1300个；每个汽车车位的入库线附近安装3个地埋标签，汽车车位需要地埋标签总数：51个；在火车月台计划隔0.5m埋一个地埋标签，总共需要几百个（因火车装车暂未建设好，本次项目不考虑火车月台地埋标签）；每个叉车停车位埋60个地埋标签，停车位地埋标签总数：120个；所以实际需要的RFID地埋标签总数：(1300*2+51+120)*110%=3000（设计余量10%）4.4.3货位容量优化托盘摆放方式不同，每个货位可容纳的托盘储位数量不同。响应招标文件要求，对成品仓库的每个货位储位数量进行优化。目前用户单个货位采用2+2方式，单个成品库可容纳13440个托盘储位。基于优化后的库位规划图，每个库区的货位规划如下，以H1库区为例（右侧）：图440：H1库区规划图考虑到每个托盘尺寸：宽：1.3米，长：1.1米，高：1.35米；叉车提升高度：3米>2.7米（两层已码垛好的托盘高度）；可以在原来堆放了两层的托盘的中间继续堆放一层托盘，如下图所示。这样既不影响作业效率（上下架、盘点等），也不影响托盘堆放的稳固性，还可以提升库存利用率。经计算，优化后单个成品仓库最多可容纳：16800个托盘储位。相比目前的货位方案13440个，增加了3360个托盘存放空间，货位空间利用率提升了25%。4.4.4叉车设备方案为满足叉车作业需求，在叉车上安装叉车读写器和工控电脑，取放货物时车载读写器自动读取托盘标签和库位标签，并进行关联。叉车上的设备都是通过固定支架固定在入库叉车上，如需更换叉车，需要针对新入库叉车重新制作复核的固定支架。叉车上装有两个圆极化读写天线，一个用来读取托盘上的标签，另一个用来读取库位标签，以此增加读卡可靠性，保证读卡成功率。叉车上相关设备的安装方式如图所示：说明：叉车型号与数量：杭叉AE系列2-3吨、80台。由于安装读写器时需要结合用户现场使用的叉车实际尺寸，具体安装方式还需在客户现场，根据叉车的实际尺寸进行相应的设计规划。图443：叉车设备安装示意图4.4.5翻垛机介绍40万吨/年高密度聚乙烯和40万吨/年全密度聚乙烯装置各有4条翻垛机。因为叉车有2吨叉车和3吨叉车的区别，库房内部分货品装车前需要倒换叉车大小，因此装车前抽去托盘需要借助翻垛机来完成。以H1库区为例，翻垛机在某个库区的中心位置。图461：H1库区翻垛机的位置图响应招标文件要求，设计在叉车进入翻垛机进行放托盘时，系统会自动记录并分析放入翻垛机的托盘信息，接着已翻垛完成并被抽出托盘的产品传输到出口地方，后面其他叉车在翻垛机的出口位置取不带托盘的产品，这时系统自动分析进来的叉车信息，并自动分配相应的处于翻垛状态的产品信息，后续系统继续跟踪产品去向。保证该作业环节翻垛机和叉车与托盘信息同步。图462：H1库区翻垛机作业规划图4.4.6叉车