面向零售电商的仓库管理系统设计

受疫情影响，居民线上消费显著增长，国家统计局数据显示，2020年1—10月，我国实物商品网上零售额同比增长16%，较之社会消费品零售总额增速高21.9个百分点。直播带货、直播电商等为在线经济带来了巨大的流量，进一步促进了在线经济的发展。面对新消费环境下订单量不断增加的趋势，零售电商亟需一套适应其业务发展的WMS(仓库管理系统)，以更好地迎接未来的业务挑战。本文以一家典型的零售电商企业为例，对零售电商企业仓库管理的特性进行全面分析，旨在构建一套广泛适用于零售电商企业的WMS。

H公司是一家以内衣服饰销售为主的零售电商企业，其在国内主要电商平台上均设有旗舰店，几乎所有订单均来自电商平台。拥有近40家供销商、3个仓库，仓库固定员工约110人。

平销期间日均订单量在4～5万单，特大促销活动期间，日订单峰值可突破百万，与平销期间相差多达20余倍。促销期间主要依靠招募临时工来提高仓库周转率，峰值时期仓库作业总人数可达260人。临时工作人员出错率相对较高，亟待改进仓库管理方式，提高仓库作业效率。

零售电商企业的订单通常来自网络购物平台或电子商务平台，用户多为个人消费者，采购行为零散，采购周期短^[1]，流程简便，不像企业订单那样通常需要先签订合同再生产备货。订单处理更及时、货物周转更高效是零售电商仓库管理的特性需求之一。

相较于传统制造业仓库“小品种、大批量或小批量、长周期”的要求，零售电子商务企业的仓库要求通常是“多品种、小批量、多批次、短周期”。在传统制造业中，仓库货物品类少，单次出货数量大，往往采用叉车等自动化机械提高拣选效率。而零售电商仓库往往需要以人工方式根据订单拣选，并进行打包。需要高效且精细化的管理，以避免作业过程中出错^[2]。

零售电商仓储为提高效率，货物不再集中存放在某地某个仓库，而是分布式异地建仓，就近配送，以节省物流费用，提高配送效率。同时各仓库的订单量波动较大，宜采用云计算等技术，实现分布式异地管理和灵活弹性的业务处理。

电商仓库中物品种类繁多，订单频繁^[3]，需要对各类商品库存进行精细化的管理。必须通过系统引导实时处理，以使系统中每个货品库存的数量、状态、位置与真实货品同步，同时借助自动化作业设备来简化人工操作，提高分拣效率。

H企业仓库在内部工作管理中，主要包括订单处理、采购作业、入库上架、在库管理、拣选包装、出库作业、配送作业、退货作业以及财务会计作业等九大作业流程。根据业务功能分类，为支撑零售电商企业的运营，WMS主要面向出库、入库、盘库等作业流程实现精细化管理，通过API(应用程序接口)与OMS(订单管理系统)、SCM(供应链管理)、ERP(企业资源计划系统)等有效连接，共同实现电商仓库的运营管理。出库和入库流程是仓库管理日常作业中最重要也最频繁的流程，以此流程为例，重点分析WMS同其余系统间的工作联系。

出库流程是电商企业仓库日常运营过程中执行最为频繁的作业流程，当用户订单下达后，业务系统会根据各地仓库库存和位置等信息，分派订单给仓库。具体流程及方式如图1所示。

在出货流程中，仓库根据订单信息执行出库作业，系统指引人员进行拣货、分拣等操作，确保货物的及时发出，减少包裹错误的发生，对于仓库管理，主要作业流程包括：(1)出库单生成。系统需要根据订单生成出库单(其中包含SKU(Stock Keeping Unit)信息、物流信息、用户收货信息)，并按照出库规则锁定库位库存。(2)波次管理。面对电商仓库的订单多品种、小批量的特性，采用波次拣货方式，提高拣货效率，即将不同的订单按照某种策略合并为一个波次，进行一次拣货。(3)拣货、分拣、打单。为拣货员推荐路线使其可以快速地从库位拿取商品，系统需要支持PDA等电子设备对商品和库存的管理，打印商品的出库单。(4)复核、打包、发货。系统支持生成物流面单，复核打包完成后，通过扫描单号，系统能通知快递进行揽收，并更新订单状态。

相较于传统制造业仓库的WMS，电商仓储入库过程中对储位信息的管理要求更加精细，以便提供更便捷的分拣作业^[4]。入库流程主要包括采购入库和退货入库，其管理流程分别如图2、图3所示。

对不同方式的入库流程而言，在仓库管理过程中区别不大，主要区别还是体现在业务系统中。入库流程对WMS的主要业务需求覆盖包括：(1)入库单生成。根据采购订单(或退货单)和物流信息，生成对应的入库单。(2)验货。对入库商品进行核验。(3)商品贴码。给商品分配SKU(Stock Keeping Unit)码，并打印。(4)上架。将SKU与库区、储位信息进行关联，并更新库存、库位信息。

为应对电商企业仓库管理过程中各流程的操作及精细化处理的要求，本文将WMS设计为四层架构，以满足不同行业电商企业对仓库管理的精细化要求，如图4所示。

仓库管理系统同其他业务系统分工协作，支撑电商零售业务，提供商品在仓库内的各项作业管理，各层功能说明如下：(1)支撑平台。提供WMS的基础服务功能，包括数据库处理，业务流程管理、操作日志管理、租户权限管理等一系列通用服务功能，并提供应用服务器等业务支撑，以满足WEB化的用户访问及操作。(2)数据资源。主要包括商品、订单、库存、物流等数据信息^[5]，它是整个WMS的核心。各业务模块基于数据的流转处理实现仓库在日常活动中的各项作业。(3)业务规则。提供仓库在执行各类管理操作(包括批次、波次、包装、上架、拣货、补货等)过程中所需遵循的原则。例如，通常对入库批次采用FIFO(先进先出)策略，以最大限度地保障库存商品的生产日期较新；也可像H企业那样，按产品生产日期执行FIFO策略，以保证库存商品拥有较好的有效期。通过业务规则选择，系统能够更好地适应不同企业仓库管理的实际需求。(4)业务模块。实现仓库日常作业中的各项应用，按业务流程处理各类数据，以使仓库中出库、入库等各项流程按既定业务规范执行。(5)业务连接。采用API接口同WCS(仓库控制系统)、OMS、SCM、ERP等其他业务系统进行通信，共同推动业务的执行。

WMS工作中，在出入库等过程中需要频繁地对各类操作进行处理，单次流程中，处理节点较多，流程较长，需要系统具备较高的稳定性来满足业务需求。面对仓库作业过程中，存在大量的面向WMS的并发服务请求，传统的单体应用中，众多的业务模块集中在一个程序内，单一模块的故障将导致系统的全面崩溃，且开发维护困难。因此适宜采用微服务的设计框架进行开发设计，其框架如图5所示，将WMS作业中各业务模块以微服务的方式加以区分，各业务模块单独开发，适宜敏捷开发的要求；各业务模块间相互独立，业务发生拥塞时，能够通过服务熔断等机制提高WMS的服务保障能力；各业务模块以微服务方式区分后，能提供更细颗粒的弹性管理，每个服务可对硬件资源独立扩容。

为满足企业在异地建仓的需求，采用云平台的方式实现多仓库的管理。在订单处理过程中，根据配送距离，由OMS对各仓库进行统一的协调管控。而在运营过程中，各仓库间日常的业务流程独立，可作为独立主体管理。为此，采用多租户技术，能够在整个WMS中较为便捷地进行数据的分离与统一^[6]，并实现成本与性能间的平衡。

如图6所示，在多租户应用中，每个仓库作为一个租户共享仓库管理服务，使用独立的数据库管理各自仓库内的数据，数据库被托管在弹性池中，以均衡各租户的工作负载。

在确定WMS所采用的各类业务规则前，需要对仓库的管理业务进行整体规划，包括基础设施、商品布局、系统应用等^[7]。开展规划前须通过实际调研并确定情况，以保障各项业务规则能按照设定规则执行。可按表1开展规划工作并明确各类业务规则。

WMS采用B/S(浏览器/服务器模式)结构。通过构建云平台环境，部署WMS服务端程序。用户通过浏览器访问系统。系统主要功能测试结果及测试设备环境分别如表2、表3所示，系统界面如图7所示。

H企业按照本架构构建了仓库管理系统，对其使用前后一个季度内仓库作业情况进行了绩效分析，分析结果如表4所示，其日作业时间平均降低31%，临时工人数降低25%，促销活动期间，每件货物平均发货时间缩短25%，大大提升了企业的核心能力。

本文通过调研，着重分析了零售电商企业WMS的业务特征，明确了WMS的核心业务以及与其余系统的集成方式，为满足管理过程中各流程的业务需求，应对高并发量、高可靠性的业务痛点，结合云计算和微服务技术，提出了面向零售电商企业的WMS技术架构。最后通过在H企业的实践证明了该技术架构的可用性，能有效完成零售电商仓库管理过程中对仓储、分拣的要求，提高短期内订单爆发式增长情况下的出货效率。