摘要：随着国家“3060”政策的逐步落地，风电行业获得了前所未有的发展态势，为有效支撑风电行业的高速发展，风电仓储管理综合能力亟待提升。本文针对目前风电行业仓储管理的现状及问题进行了分析，并结合先进的仓储管理理念，设计了风电智能仓储管理方案及数字化管理平台（WMS）并开展了实践应用。

关键词：风电；仓储管理；智能；数字化

一、引言

随着全球气候状况的持续恶化以及能源安全性的不稳定因素增多，改变以化石能源为主流的传统能源体系，构建以可再生能源为核心的绿色、低碳、循环发展的高效能源体系成为各个国家战略任务的重中之重。国家能源局最新数据显示，可再生能源已成为我国保障电力供应的新力量，装机达到14.5亿千瓦，占全国发电总装机超过50%，历史性超过火电装机。作为可再生能源中的重要组成部分，近期风力发电发展迅猛，截至2024年4月底，风电装机达3.8亿千瓦，占全国发电装机的14.3%。[1]

传统的风电仓储库内部管理，多通过管理制度及流程对仓储操作人员进行约束，并通过管理人员人工分派任务的形式开展工作。此种模式虽灵活性较高，但主观性较强，对人员专业能力要求较高。在传统的管理模式下，可优化提高的手段较为有限，多引入精益管理的理念对库内业务进行提升优化。

近年来，随着信息技术及人工智能技术的快速发展，仓储管理领域涌现出众多优秀的管理企业，电商行业尤为突出。例如京东于2017年建立的昆山无人分拣中心，已经实现依靠自研机器人实现仓储全流程自动化，效率达到了传统存储效率的10倍以上[2]。相较发展迅猛的电商仓储物流，风电仓储仍多采用传统管理方式，在仓储周转率、吞吐量、时效性等方面与之存在较大差距。风电行业的仓储管理可借鉴电商仓储物流的先进管理理念，由人工决策方式向数字化引导方式转变，并通过数字化平台将传统的人工分派任务模式转变为平台自动计算分派。此举可最大限度降低人工重复性工作，提高整体管理效率。

本文将根据风电仓储管理的独特性，引入先进的数字化管理技术，制定智能化仓储管理方案，搭建智能化仓储管理平台并在风场进行实践应用，为风电行业仓储管理优化及进一步扩展提供理论依据和实践经验。

二、风电行业仓储管理特点及需求分析

风电项目地理分布广泛、涉及地形多样。风电机组涉及物料繁多，维护较为频繁。为能在保障物料响应及时性的同时，更好地利用物资资源，在进行仓储设置时，各主机厂商普遍按照三级库进行设置，即总库、区域库、现场（项目）库。三级库以地理远近为主要因素进行选址布置，三级库中存放物料的品类则根据物料的周转情况进行储备。

风电行业的仓库总量较大，各级仓库之间交互业务频繁且复杂，但管理水平相对传统。传统管理方式由于缺少信息化手段，导致仓储关键信息的处理和应用不够高效，可追溯性差，使得仓储整体的利用率低下，进而影响项目消缺工作及维护工作的效率。除此之外，由于风电行业市场竞争日益激烈，成本下行压力持续增大，故各家主机厂商对更换物料产生的故障件及其返修复用，同样有着较高的管理要求[3]。

对此，为了满足仓储管理的需要、进一步提升仓库现场的管理水平、提升仓库信息化管理水平，本文将充分考虑风电业务流程特性，以作业任务为核心，搭建智能化仓储管理平台（Warehouse Management System, WMS），实现到货预约、质检验收、采购入库、上下架、领料出库、库存盘点等仓库作业全程线上化管理和移动化应用，提升人员作业能效和业务管理水平，进一步提升仓储效率。通过系统平台建设，降低物料管理风险，加大实物管控力度，完善物流信息追溯，提升仓储管理水平，实现降本增效。

三、风场智能仓储系统管理架构设计

关于风电仓储系统总体架构的设计，针对风电行业仓储管理特征，业务需分级分类进行分析，并搭建系统架构。首先是分级，业内普遍采用三级库配置，即总库、区域库及现场库，系统充分考虑三级库之间的交互。其次是分类，主要从业务内容出发，分为入库管理、出库管理、库内整理及盘点，若存在供应商寄售业务的情况，还应考虑转储管理。除此之外，在每一级、每一类业务实际开展过程中，针对不同物料属性，制定对应的管理模式，各主机厂商对于物料的分类定义各不相同，本文将根据库内物料的体积、重量、性质及周转速度进行分类管理，具体内容将在下文的库内分类管理方案设计中详述。

基于以上特征，本文通过建设统一WMS平台，并在WMS系统中对仓库组织机构进行设置，根据不同物资类型或不同存储方式划分不同的存储类型；再在存储类型下根据物料种类或用途划分不同的存储区；最后在存储区下根据仓库实际布局划分多个仓位，从而在WMS系统中实现仓位数字化管理。通过在WMS平台物料主数据中维护物料图片、物料规格、质保信息及库存预警信息等，实现物资智能化管理。同时，通过二维条码管理、批次管理、序列号管理等功能，提升整个仓库的仓储管理追溯能力[4]。关于仓库收发任务的分派方式，将通过WMS平台综合考虑货物类型，人员工作量等信息，自动分派合适的人员进行操作。除此之外，本文方案将引入波次管理工具，对任务做波次整合再分配，提高仓储收货入库业务的计划性及资源利用率。具体架构如图1所示。

图1风电仓储管理架构图

1.库内分类管理方案设计

风电行业涉及物料种类繁多，大小重量差异较大，针对这些特征，库内设置三类存放区域，即高位重型货架区、低位轻型货架区、地堆区。高位重型货架存放外形规则，重量较重的物料，如液压部件、电机等；低位轻型货架存放个体较小，重量较轻的物料，如电气部件、小钢件等；地堆区则存放体积较大，外形不规则，无法送入货架的物料，如大型钢结构，电缆盘等。物料属性在WMS平台中提前进行维护定义，仓库人员在系统操作入库时，WMS系统会根据提前维护好的属性，自动推送对应的区域进行上架操作。此方案可很好地避免人工操作导致的同一类物料分散至不同区域，以及实物与仓位不匹配导致的返工。

风电机组作为一种发电设备，其消耗的物料具有一定规律性，这一特性决定了仓库中每一种物料的周转率是不同的。针对此特征，WMS系统将每一个区域内便于上下架的仓位设置为快速周转仓位，对周转速度较快的物料，系统会自动推送快速周转仓位，提高仓储作业效率及物料响应速度。关于快速周转仓位的设置，高位重型货架区，一般选择最底层，以便于叉车取放；低位轻型货架区，一般选择二层、三层，以便于人员取放；地堆区，一般选择离过道较近的区域，以便车辆进出。

所有仓位均通过二维码识别定位，避免人工抄录导致的信息误差。

2.任务分派及波次管理方案设计

为提高仓储整体作业效率，本文借鉴业内先进经验，设计了一种适用于风电仓储管理的任务分派及波次管理模式，结构如图2所示。

图2 风电仓储波次管理流程图

由于风电项目物料需求大多由机组故障触发，不确定性高，计划性不强，仓储响应周期较短，故本方案设计的波次管理以1天为一个周期。Day0，计划员根据需求情况，将Day1预计所需收发计划在WMS系统中维护；WMS平台将在Day0的24点前，对计划任务根据上/下架仓位、发货地点、紧急程度等因素进行分类，组合成波次任务后经路径规划后最终分配至各个员工的PDA界面中，形成代办任务。员工在Day1到岗后，根据系统推送代办任务指引，进行作业。若Day1中接到临时紧急任务，系统可进行识别并插单，优先处理。Day1结束后，WMS系统将再次循环任务分析及波次分配，以此类推。此处组合波次所考虑的因素，各个企业情况有所不同，可根据各自的实际情况进行拓展。

本方案中，主要考虑的因素为以下五项：

（1）未完成任务量：即员工名下保有的工作量，系统在每天分配任务时，将确保每一位员工操作单据数量尽可能平均；

（2）物料上架仓位：即收货物料计划上架的区位，系统将尽可能将同一区位的物料上架任务推送至同一位员工名下，减少交叉作业及人员往返导致的浪费；（3）物料下架仓位：即收货物料计划下架的区位，系统将尽可能将同一区位的物料下架任务推送至同一位员工名下，减少交叉作业及人员往返导致的浪费；

（4）物料发货地点：即下架物料计划发往的地点，系统将同一目的地的发货装箱任务推送至同一员工名下，尽可能减少同一项目的装箱数量，提高发运效率的同时降低多个分包导致的物流费用增加；

（5）任务紧急程度：即上下架任务的紧急程度，系统将任务设置为紧急或非紧急两种状态，对于紧急任务，系统将任务前置在其他任务前，做优先处理。

为能进一步提高仓库人员上下架作业效率，WMS系统将根据上架、下架任务中物料所处的仓位位置，推荐路线最短的上架、下架顺序，减少路线重复造成的工时浪费。最优落线的设置根据仓库货架的布置方式不同择优选择。同时，由于WMS系统对库内物料的入库批次及生产日期进行了管理，在下架任务分派时，会自动指引仓管人员取用生产日期较久远的物料，实现“先进先出”。四

四、风场智能仓储管理系统应用架构设计

本方案设计的WMS系统核心业务由仓储管理、作业管理、系统设置三类服务构成，综合移动端应用、大屏综合看板应用以及报表与数据分析功能，采用主流微服务[5]技术，将环境中的各个服务进行独立封装、开发及部署。架构方案如图3所示。

图3 风电仓储管理系统应用架构图

仓储管理：实现仓储系统核心功能和应用，包括送货管理、入库管理、退库管理、报表管理、质检管理、出库管理、退货管理、转储管理、调拨管理等应用功能，以支持各部门单位实际工作。

作业管理：实现仓库管理系统作业工作中的功能和管理工作，在仓储管理服务上，提供上架管理、下架管理、路径规划、装箱分拣、仓位整理、波次合单、盘点管理、条码打印、策略管理等作业管理功能。

系统设置：在此服务层中，面向各部门业务用户，根据自身组织架构层级和角色，提供包括用户管理、权限管理、组织架构、主数据管理、日志管理、接口管理、账期管理、版本管理等一系列系统基础功能。

应用环境：通过微服务技术对系统进行划分实现，搭建服务注册、服务配置、服务接口网关、监控跟踪和限流熔断等基础服务对各微服务部分提供服务路由、服务调用、服务通信及服务状态、任务进度跟踪查看的管理功能，将所有服务模块灵活、解耦地联通整体。五

五、风场智能仓储管理系统技术架构设计

1.WMS平台架构设计

本方案中仓储管理数字化平台的开发，包括前台应用、相关业务系统集成、移动客户端集成、小程序集成等功能方案，系统整体架构基于 Java EE 技术体系、微服务设计理念构建，各个服务模块化编写，具有高内聚低耦合的优势，便于灵活更新升级，而不会影响其他业务。一套代码同时支持 Web应用和 APP 应用，提高效率、节约成本。每个服务模块采用分层结构，明确地分离了表现层和业务逻辑，能够保证应用服务逻辑的一致性和稳定性、结构的开放性、功能的可扩展性和可维护性、开发的可并行性，缩短上线时间。平台架构设计如图4所示。

图4 WMS平台架构设计图

2.WMS集成架构设计

本方案应用中台技术架构，采用微服务及容器技术[6]，让整体架构更加独立、灵活，从而满足未来更复杂的应用拓展与架构拓展。系统基于REST API、以及Web Service API等通用集成接口协议，对外提供标准化集成接口。

在业务前端，可通过微服务应用，满足各应用的跨平台操作，支持PC/WEB端、APP、大屏设备、其他物联网设备。

在业务中台，可通过抽象出业务中的库存、运单、业务单据、工作流、用户权限、主数据、组织架构、日志等进行微服务的模块化部署，可以实现独立维护、升级，再基于集成平台工具，实现各业务功能模块的高度复用和高效集成，来降低企业的开发和维护成本。

在后台，供应商通过数据交互服务为内部服务与外部系统间的数据交互提供统一的平台，包括统一接口的入口与出口，配置接口信息，结构化接口参数与返回结果，配置接口参数映射和转换关系，记录详细的交互日志以及自动和手动重试等功能，使接口开发具有更高的规范性和可配置性，有效提高了接口的开发质量和开发效率。

图5 WMS集成架构设计图

3.WMS接口方案设计

本方案建设统一的仓储管理系统接口，通过使用平台自带的接口服务，完成接口服务的统一注册，发布、监控、映射，日志监控，最大程度复用现有系统的系统功能接口，并能为后续其他系统的对接提供可扩展、免开发的已有业务功能接口，实现系统间的数据链接，具体接口方案如图6所示。

图6 WMS接口方案设计图

六、风场智能仓储管理系统操作终端设计

操作终端根据使用方的不同，可灵活进行选择。目前，本方案中设计了较为丰富的终端解决方案，包括PC、手持PDA、APP三类。

PC端侧重于任务分配及数据分析，涵盖全面的仓储业务功能，可适应各类主流的WEB浏览器，具备优秀的兼容性。功能模块包括待办事项提醒、全面的业务管理、单据日志、工作流、附件管理、报表查看、账务管理等。

手持PDA及APP端侧重于实际的作业，包括待办事项处理、待处理作业单、业务管理、支持标签打印、条码识别、拍照、上传附件、查询库存等功能。七

七、应用实践效果

WMS系统在完成方案设计、系统设计后已在总库投入实际运行。系统正式投运时间为2024年4月，系统稳定运行后仓储工作效率提高较为明显。如图7所示，图中上架效率指总库收到来货单据后，至该单货物完成上架并完成入账所用小时数，单位为人×小时/单；下架效率指总库收到总部计划人员发货指令任务，至该单货物完成下架及装箱所用小时数，单位同为人×小时/单。系统4月末上线，故4月数据为传统无系统时的效率，5～8月为WMS系统上线后的效率。

图7 WMS上线前后总库上下架效率趋势

从图7中可知，由于WMS系统对出库任务的波次管理及路径优化，总库下架效率在WMS上线后提高明显，5～8月份平均1单任务下架用时约1.7（人×小时/单），效率较传统方案下5.7（人×小时/单）提高将近70%；由于5月份处于系统上线熟悉阶段，故效率偏低，实际效率可稳定在1人小时左右。总库上架效率同样获得大幅提高，5～8月份平均上架用时约0.8（人×小时/单），较4月份的1.4（人×小时/单）提高约42%。

八、结语

本文根据风电行业仓储管理的实际业务痛点，提出改进方案，并通过WMS系统部署实施，实现了仓储作业全程线上化，提高作业效率的同时确保信息全程线上传递，杜绝信息断点及疏漏。通过引入波次管理的方案，大幅提高了仓库作业人员的工作效率及准确率。后期，将根据方案运行实际情况，进一步探索仓储作业自动化的实现。

参考文献:

[1]国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据,国家能源局门户网站,2024年1月26日,https://www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.html.

[2] 王甜. 基于SWOT模型的智慧物流发展策略研究 ——以京东物流为例[J].商场现代化,2021(6):43-45.

[3] 银丽娟.浅谈库存管理在风电生产中的应用[J].科技资讯,2014(30):121-121. DOI:10.3969/j.issn.1672-3791.2014.30.093.

[4] 朱俊明.仓储管理系统(WMS)在W公司的应用研究[D].江苏:苏州大学,2016. DOI:10.7666/d.D01004595.

[5]黄启启,项前,程茂上,等.基于微服务的仓储管理与控制系统[J].东华大学学报(自然科学版),2020,46(1):83-90.DOI:10.3969/j.issn.1671-0444.2020.01.013.

[6] 李红健.微服务架构和容器技术应用分析[J].无线互联科技,2018,15(8):134-135. DOI:10.3969/j.issn.1672-6944.2018.08.061.