摘要：传统的人民银行发行库管理一般依赖于非自动化的、以纸张文件为基础的系统来记录、追踪进出的发行基金, 难以适应形式变化和货币金银业务转型发展的需要。综合了现代物流和人工智能技术的智能化仓储管理为提高人民银行现金服务水平、保证现金供应、防范业务风险找到了新的突破口。本文尝试将智能化仓储管理应用到人民银行发行库日常管理中, 提出了智能化仓储管理的总体思路, 并对相关问题进行了案例分析和远期展望。

　　关键词：发行库; 智能化; 仓储管理系统; 仓库控制系统;

　　一、问题的提出

　　(一) 智能化仓储系统研究状况

　　智能化仓库最早由国外研究人员提出并进行研究, 其取得的丰硕研究成果为提高仓库作业效率和企业的信息化管理水平发挥了巨大作用。国外研究智能仓储管理系统主要是利用RFID (Radio Frequency Identification) 读写器和传统的仓库管理软件对货物进行管理, 这方面的研究主要是以美国为首的发达国家。20世纪60年代初, 美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术, 建立起了世界上第一个自动化立体仓库, 掀起了研究智能化仓库的序幕。60年代中后期, 日本和欧洲各国也加入到了研究立体仓库和智能化仓库的行列, 使得智能化仓库得到迅速发展。

　　目前, 国外发达国家的仓储管理主要朝着智能化方向发展, 通过采用计算机智能、无线传感网络和信息集成来组建智能化仓库, 如采用远程监控系统、供应链信息集成、智能调度策略、货位优化管理以及自动识别与自动分拣系统等一系列方法与自动化设备来实现仓库作业的智能化。

　　我国研究机构和人员也相继开展了智能化仓储管理系统研究。如深圳白沙物流结合其自身物流特点和国内物流业环境, 于2005年率先将RFID技术应用于仓储管理系统中, 实现了仓库作业数据的自动化采集, 大大提高了仓库的作业效率;李忠成、韩金鲁 (2011) 将射频识别与无线传感器网络结合应用在智能仓储物联网的管理中, 实现了仓储物料管理的精准、高效调配与处理;聂涛 (2012) 将射频识别技术与无线传感技术应用到数字化仓库中, 设计了数字化仓库的中间件系统, 实现了数字化仓库中异构网络下不同平台之间的数据交换与处理分析。

　　(二) 人民银行发行库管理现状

　　发行库管理是人民银行货币金银工作的核心组成部分, 必须严谨、规范, 不能有丝毫差错。长期以来, 发行库管理建立了比较完善的管理制度、有效的监督管理机制和齐全的安全防范设施, 但目前发行库管理主要依靠人工操作, 自动化、智能化程度不高, 与日益增长的高质量现金服务需求之间存在差距。

　　近年来, 人民银行对发行库智能化管理开展了探索, 如广州、北京和上海等地先后建成自动化立体库, 在一定程度上提高了库房空间利用率, 降低了劳动强度, 提高了库房管理水平。但由于建设成本过高, 可复制性不强, 难以在全国不同发行库推广实施。同时, 现有的立体库智能化程度还不够高, 没有充分利用现代监控技术开展人脸识别和行为监控等。因此, 对现有平面发行库实施智能化改造, 实现发行库管理和操作的有效分离, 成为当前发行库管理变革的主要突破口。发行库智能化可以通过机械操作取代人工操作、智能管理取代人工管理、智能监控取代人工监控, 实现各项管理制度的刚性执行, 提升发行库管理的安全性、经济性和有效性。

　　二、智能化仓储管理的整体思路

　　发行库智能化仓储管理以“机器人+人工智能”为设计理念, 其核心是使用智能机器人替代管库员进行库内发行基金存取、分拣、堆垛, 管库员只需在工作终端下达相关指令, 即可实现“人不入库”的自动化库房业务处理, 从而提高库区作业效率, 加强库房安全管理, 降低人力成本。因此, 可以利用RFID技术建立标识系统 (货架—托盘—箱袋) , 构建三位一体的数字化信息管理体系, 引入三维虚拟库房技术, 实时掌握发行基金的存储动态, 实现对发行库业务的远程操作及发行基金存取的先进先出, 支持发行库管理中的库区规划、货架位置调整、货架整理、智能盘点等业务功能, 从而使发行库管理最终实现智能化、信息化和可视化。

　　(一) 发行库智能化仓储管理的原则与功能

　　一般而言, 智能化仓储是指以自动化物流设备进行出入库作业, 以仓储管理系统实施信息化管理的库房。人民银行发行库管理作为一种特殊的仓储管理, 其智能化改造不仅应实现发行基金管理的自动化与信息化, 还应能通过一定的算法反映出对发行库及发行基金的管理意愿, 得出满足管理者意愿的最优判断与最佳选择。

　　1. 发行库智能化仓储管理的原则

　　由于发行基金管理具有高敏感性、容错率极低等特殊属性, 对现有发行库实施智能化改造应秉承三个原则:一是技术有效性原则, 采用的技术规范应能够与发行库各项业务相匹配, 满足发行库管理的安全与效率;二是标准化原则, 无论发行库智能化采用的硬件设施还是与之相适应的业务流程, 都应执行统一标准, 做到可追溯、可复制、可集中管理;三是经济性原则, 对现有发行库实施智能化改造, 应讲求经济效益, 考虑中央银行基层行的财务承受能力, 以基层行可独立运营为准绳, 从而提升发行库智能化改造工作的可推广性。

　　2. 发行库智能化应具备的主要功能

　　在上述原则指导下, 发行库智能化应具备以下主要功能:

　　(1) 业务操作智能化

　　智能化发行库应以现代仓储和物流技术及理念为基础, 通过自动化系统和物联网控制承担主要业务操作, 充分发挥现代化机械设备的作用。库房储存区域应为无人库区, 包装箱 (袋) 的运输、码放和抽取等作业均由穿梭车或搬运机器人完成, 管库员只需通过系统进行操作和管理。办理出入库业务时, 通过机器人搬运托盘, 再由机械手拆盘、组盘。出入库的包装箱 (袋) 由RFID系统进行识别和登记, 可以极大地减轻人工作业量, 提高发行库管理的效率。

　　(2) 账务处理智能化

　　智能化发行库应建立准确、严谨的库存实物登记系统。当承载着包装箱 (袋) 的托盘经由RFID阅读器和天线组成的通道进行出入库时, RFID和视觉识别系统可获取每箱、每袋和每个托盘上的RFID、条码和图像信息, 对所有出入库实物进行自动识别和登记, 并与管库员手动录入的信息核对。系统可通过整合、分析获取的数据信息, 自动生成符合规范的各类登记簿及报表。同时, 还可以通过RFID技术实现系统对钱款流转过程的全跟踪, 解决钱款来源和去向问题, 方便对差错、假币等各类问题进行追溯。

　　(3) 流程标准智能化

　　智能化发行库应采用标准化的硬件设施及与之相配套的操作流程。各项发行业务实行预约制度, 发行库可通过电子预约系统对当日业务进程进行计划分配。办理发行库出入库业务的商业银行在进入交接区域前, 须等待业务排序系统叫号, 以确保相关业务的有序进行。出入库时, 系统规定管库员须严格按照“先入库后登记, 先登记后出库”的原则进行操作。库内作业均由机器人完成, 有效降低人为操作以及人与现金接触的风险, 使出入库流程更加符合标准。

　　(4) 行为监管智能化

　　智能化平库根据自身实际管理需求, 建立了包括出入库控制、库房实物监管、会计账务监控等全过程信息化发行库业务行为体系的监管系统, 并结合精细化管理理念, 对发行库人工操作及手动记账进行事前干预、事中监督和事后分析, 使得合规操作及防范风险的监管理念在信息化支撑下得以实现。

　　(二) 智能化仓储的主要架构

　　1. 仓储管理系统

　　仓储管理系统 (Warehouse Management System, 以下简称WMS) 是针对传统发行库作业人工成本高、管理效率低、安全防控难等问题自主研发的管理系统, 是整套方案的核心管理系统。通过与仓库控制系统、智能机器人的配合使用, 管库员只需在工作终端进行相应的操作, 即可满足包括入库、出库、调拨、盘点等各项库房仓储业务及运维需求, 大幅提升人民银行发行库的仓储作业效率及管理水平。

　　仓储管理系统能够支持与上层业务系统 (如第二代货币金银管理信息系统) 的数据对接, 满足包括入库、出库、调拨、库存实物核对、查库等各项仓储业务需求, 并通过当前发行库库区的规划, 实时调整库位位置, 根据业务要求自动推荐目标库位。与传统管理系统相比, 仓储管理系统可以实现出入库策略灵活、可配置, 权限配置管理灵活、严密, 并利用三维技术实现仓储可视化操作。

　　2. 仓库控制系统

　　仓库控制系统 (Warehouse Control System, 以下简称WCS) 位于WMS与硬件设备之间的中间层, 在智能库房管理系统中有着承上启下的作用。WCS对所有硬件设备统一监管, 并负责对其进行任务分配、调度及运行维护, 使底层硬件设备可以执行上层业务指令, 并且这个过程可完全按照程序预先设定的流程执行。WCS采用多种调度算法, 实现了任务的最优分配、多机器人路径规划以及机器人交通管理, 让机器人集群能在一起协调工作, 互相合作又互不影响, 发挥出最大的效能。WCS负责监控机器人的运行状态, 根据每个机器人的历史情况和当前状态, 来决定是否需要进行具体项目的保养维护。同时, 结合充电站的运行状态和当前的任务执行情况, 合理地安排有需要的机器人进行自主充电, 补充能源。记录分析和汇总全部机器人的告警信息, 及时通知运维人员, 给出相应的检查和处理的建议, 保障整个系统运行的可靠性。

　　仓库控制系统可以控制调度发行库中的各种设备, 实时监控设备运行状态, 并能建立库房地图模型, 将库房地图转换成自动搬运车能够识别的模型数据, 从而实现多路径最优规划, 提供最短路径形式、避让控制、路径重新规划控制等多种处理机制。通过仓库控制系统能够实现以下目标:一是任务能够合理分配, 实现系统负载均衡;二是交通能够动态管理, 实现动态行驶方向管理;三是出现异常可以及时告警以及应急处理, 从而全面提高智能发行库的使用效率和安全性。

　　3. 机器视觉系统

　　机器视觉系统通过在监控摄像机加入智能分析技术, 使其具备自主感知、图像识别、深度学习能力, 将传统视频监控拍摄画面由“看得清”升级至“看得懂”。实现对库房作业信息的采集、识别、管理与分析等功能, 并将监控的事后取证延伸到事前预警、事中快速处置、事后异常数据的证据链检索等, 从而极大地提升监控大数据的处理速度和准确率, 最大限度地解放人力, 开创了监控领域的新应用模式。系统可扩展具有行业针对性的业务功能, 例如条码识别、颜色特征提取等。系统模块主要包括:图像采集模块、图像处理模块、学习模块和其他功能模块。

　　机器视觉系统采用一体化结构设计的嵌入式系统, 运行稳定、可靠性高, 且安装、维护简单, 能够对重点区域进行行为检测, 提供监控录像回放、归档、下载服务及多种报警方式。该系统最大的特点是具备图像对比分析能力和深度学习能力, 从而实现对机器视觉体系的持续更新与升级, 并将视频监控按类别存储, 实现快速检索视频监控, 方便事后信息追踪、回溯。

　　4. 智能机器人

　　智能机器人主要解决库内物品的自动化分拣、码垛与运输, 是实现库内无人化作业的基础, 主要包括两类机器人:一是智能码垛机器人, 实现物品的自动识别、拣选与堆码;二是智能叉车, 实现库内托盘的快速取放与自动运输。

　　(三) 业务流程设想

　　发行库智能化项目将利用“机器人+人工智能”替代人民银行管库员进行库内现金存取、堆垛, 实现人不进库的智能作业预处理、智能分拣先进先出管理、智能防控与设备自运维。下面以商业银行缴取款业务为例对智能化库房的入库及出库作业的业务流程进行说明。

　　1. 商业银行缴款

　　智能化库房的WMS系统提供的缴款入库业务流程包括卸车码托盘、自动运送、箱袋清点、自动入库、智能码垛五个环节。

　　(1) 卸车码托盘

　　商业银行按照预约信息缴款至人民银行发行库, 解缴员先在外交接间进行身份认证, 认证完成后从押运车上将箱袋卸车并码放在卸垛区的托盘上。

　　(2) 自动运送

　　托盘码放完毕后, 管库员按“入库按键”, 停靠在内交接间的智能叉车自动移动到“外交接间”卸垛区, 叉取已托盘, 并运送至发行库库门外等待入库确认。

　　(3) 箱袋清点

　　管库员打开栅栏门后, WMS系统自动识别当前托盘箱袋数量、品种并将结果显示在屏幕上, 管库员核对无误则点击“入库确认按键”, 叉车自动将托盘送入库房的“暂存区” (若整托盘均为单一品种, 则直接送入“存储区”) 。

　　(4) 自动入库

　　智能叉车运送托盘入库, 若当前商业银行预约任务包含多个托盘, 则叉车库内卸托盘后自动返回外交接间完成剩余托盘入库。待托盘全部入库无误后则表示商业银行缴款业务已结束, 人民银行管库员即可关闭栅栏门。

　　(5) 智能码垛

　　库房业务空闲时, WMS系统会自动开展新入库托盘的分拣与码垛处理。

　　2. 商业银行取款

　　智能化库房的WMS系统提供的取款出库业务流程包括订单分拣、取款出库、出库交接三个环节。

　　(1) 订单分拣

　　商业银行进行取款业务预约后数据自动传送到WMS系统。

　　人民银行管库员在早晨上班后先打开栅栏门并点击“订单分拣按键”, 智能叉车自动入库, 随后管库员可关闭栅栏门。

　　WMS系统将逐单处理商业银行的预约, 在“先进先出”原则下开展预约订单的货物分拣处理 (智能叉车与分拣机器人共同完成) , 为每一个预约单准备一个或多个托盘, 并将准备好的托盘送入“暂存区”。分拣处理完成后, 智能叉车自动停泊到指定位置。

　　(2) 取款出库

　　商业银行解缴员到达人民银行发行库后, 先进行身份认证, 认证通过后管库员开启栅栏门, WMS系统自动控制智能叉车从库内取出该商业银行预约单对应的托盘送到外交接间, 随后叉车自动停靠到指定位置。同时, 系统自动进行出库登记。

　　(3) 出库交接

　　商业银行解缴员对出库托盘进行清点, 清点无误后开始装车。人民银行管库员关闭栅栏门, 取款任务处理完成。

　　(四) 异常处理机制

　　发行库智能化项目投入使用后, 正常情况下库内所有业务均由机器人处理。虽然机器人是非常成熟的技术, 但依然需要考虑设备或系统故障的情况, 以确保人民银行对商业银行的业务办理不受影响。为此, 需要充分考虑项目运行过程中可能出现的异常情况, 并预先设计对应的处理机制。

　　结合智能化库房的库内堆垛与运行特点, 并充分考虑到发行库的传统工作模式, 异常发生时可按照“由外而内+人工登记”的基本原则进行处理。即当异常情况发生时, 由管库员使用叉车优先从靠近库门及垛区外侧位置叉取托盘, 作业过程中需人工登记托盘及对应钞袋的装袋票信息, 待系统恢复后将数据补录进智能化库房管理系统 (WMS系统) 。下面针对可能出现的三类异常情况进行分别说明。

　　1. 智能叉车故障

　　管库员使用传统叉车在发行库内进行作业, 优先叉取靠近库门及垛区外侧的托盘并运送至码垛区指定位置, 管库员同时记录托盘编号, 待智能码垛机器人分拣完毕后由管库员叉取托盘并码放回垛区初始区域。业务完成后由管库员在WMS系统中补录数据。

　　2. 智能码垛机器人故障

　　WMS系统将控制智能叉车将待处理托盘运送至码垛区, 管库员在码垛区按照“逐层放/取”原则进行人工分拣, 业务处理过程中管库员同时记录托盘及钞袋的装袋票信息, 分拣完毕后由智能叉车进行托盘运送及码垛。业务完成后由管库员在WMS系统中补录数据。

　　3. WMS系统瘫痪

　　管库员使用传统叉车在发行库内作业, 优先叉取靠近库门及垛区外侧的托盘, 在随后的人工分拣中按照“逐层放/取”原则进行, 业务操作过程中管库员同时记录托盘及钞袋的装袋票信息, 待故障恢复后由管库员在WMS系统中补录数据。

　　三、发行库智能化改造的可行性分析

　　(一) 理论研判

　　1. 技术成熟性分析

　　现在物流仓储领域已广泛采用机器人来协助开展业务, 很多库房如亚马逊、京东、菜鸟、顺丰、圆通等已全部实现无人化自动作业。项目中涉及的码垛机器人与智能叉车则早已在汽车制造、电子与电气、仓储与物流等领域广泛使用, 技术已非常成熟。即便是机器视觉部分, 其人脸识别也已广泛应用于车牌识别、人脸识别、人流密集度识别等各种场景, 并在支付宝刷脸支付、交通天网系统等应用中大显身手。发行库智能化改造项目涉及的各项技术条件均已经具备。

　　2. 业务契合性分析

　　发行库智能化工作主要为发行库及发行基金管理服务, 重新定义了发行基金分拣、码垛、倒垛、垛区规划与使用管理等环节操作方式, 着重关注出入库物品的正确性, 所有通过库门的电子签封包装袋均会被扫描门架扫描并记录, 从而实现“实物流转自动记账”的处理。智能发行库还对库房边界控制进行升级, 采用先进的门禁系统做好人员出入库的管理工作。最后结合智能监控等手段实现人员身份与行为的安全识别。智能化发行库功能涵盖了货币发行业务全流程, 满足每一项发行业务的需求, 契合度高。

　　3. 人员适应性分析

　　运用发行库智能化仓储管理技术后, 库房的作业模式产生巨大影响, 使库房从传统的人工作业跃升为全自动处理模式, 并且可以通过直观的库房三维立体界面来操作, 操作简捷、防错容错。现有的管库员只要具有简单的电脑操作基础就可以顺畅的管理智能化库房的WMS系统, 同时现在的管库员经过多年持续开展的岗位练兵, 均能熟练操作货币发行一、二代系统, 业务素质能够适应发行库智能化管理工作需要。

　　(二) 实践分析

　　本文将以南京分行辖内某发行库为例, 进一步探究发行库智能化仓储管理对发行库库容占用率、出入库效率、效益分析等的促进作用。该发行库是典型的平面库, 库区形状规则, 库内开阔、地面平整, 具有非常好的智能化改造条件。上述平面库智能化改造方案将对发行库业务带来明显的管理效能与安全防护能力的提升。

　　1. 提升库容占用率

　　按照二代系统的堆垛要求, 该发行库最大库容为316个托盘位, 智能化改造后最大库容可以达到360个托盘位, 库容提升14%。

　　2. 提高出入库效率

　　智能管理系统采用了任务预处理技术, 即收到商业银行预约的取款任务后, 在业务办理前, 先由机器人在库内将商业银行所需发行基金提前配货到出库缓冲区, 业务办理时, 机器人直接从缓冲区将托盘叉取到库外即可。同理, 商业银行缴款的预处理技术也能大幅降低商业银行的等待时间, 其实际出入库时间将明显低于传统的人工作业。

　　3. 降低投入与运维成本

　　项目通过增加两类机器人及智能管理系统来实现库房的智能化改造, 其实施过程中仅需要在库内安装一台分拣机器人、在库外安装两台充电桩 (搬运机器人自动充电用) , 不需要对钞袋、钞箱、硬币盒进行任何形式的加/换标识、更换包装等处理, 也不需要在库内安装或配置货架等大体积的刚性设施, 因此, 项目实施周期将明显缩短。

　　同时, 由于项目涉及的设备、设施、物资改造较少, 其维护成本比较低。考虑到系统的人工智能部分需要使用业务数据来不断训练以提升对作业效率、违规判别的处理能力, 从而使系统不断适应当地的业务。因此, 项目的运维成本主要来自于大数据分析与人工智能训练。总体来看, 投入成本与运维成本均明显降低。

　　4. 提高管理效能

　　通过自动化与智能化改造, 配合相应的管理模式的调整, 可以逐步实现发行库的库内无人化。业务全程不接触实物, 确保实现发行基金的先进先出 (自动分拣) 与管理制度的刚性执行 (智能监控) 。在实现管理与操作相分离的同时, 推动发行库管理从传统的体力劳力为主向发行基金投放与管理智能化为主的重要转型, 从而实现新一代发行库管理的智能化飞跃。

　　四、智能化发行库的远期展望

　　(一) 为货币发行大数据管理奠定基础

　　发行库智能化将使央行拥有海量的“数据资产”, 发行数据包括实际发行基金投/回、银行业机构预约、银行业机构库存、出入库办理次数等多维数据, 运用云计算、分布式处理技术对多维数据进行挖掘分析能得到许多真实信息, 如地方居民用现偏好、现金交易频繁程度、重要节点社会持现峰值等。发行库智能化能够以大数据的实际应用为目标, 将发行数据高度整合, 实现基于云计算的发行数据分析、关联、判断等综合处理功能, 从而有力提升央行货币发行工作决策水平, 使央行履职更加科学和高效。

　　(二) 深化货币发行机制转型

　　发行库智能化工作本身就是一次机制改革, 对整个货币发行机制进行了重新整合与流程优化。现有的发行库管理制度建立在以往发行库管理系统设计落后的前提下, 部分硬性管理措施是对系统缺陷的一种补救。而在发行库智能化条件下, 全新的设计理念与全信息化的数据管理杜绝了大多数的道德风险与差错风险, 让发行业务安全性得到有效提升。发行库智能化改造在建设的同时持续深化了货币发行机制改革, 重新梳理修订了发行库管理制度, 确保制度与新的发行机制相匹配, 在保证安全的同时兼顾了效率。

　　(三) 打造科学、现代、和谐的发行库管理模式

　　新时期的货币发行业务对发行库管理提出了安全、准确、优质、高效这四个基本要求。但受现代化水平不足的影响, 当前发行库管理仍广泛秉承以制度约束与事后监督为主的人防思路, 重点盯防发行基金的安全、准确, 发行库管理的优质与高效方面尚有提升的空间。提升发行库的现代化水平是解决大多数发行库管理问题的关键。智能化发行库通过科学手段强化了基础技防控制, 实现了人防与技防相结合, 在保证发行基金管理安全、准确的基础上, 提升了发行库的管理效率与水平, 其记录、验证、追溯功能减轻了库房管理人员承担的管理责任与工作量, 为发行库管理的量化评估体系建设提供了有力抓手, 使实现科学、现代、和谐的发行库管理模式成为可能。

　　参考文献
　　[1]苏天宇, 陈震, 刘金勇等.浅谈自动化立体仓库[J].沈阳工程学院学报 (自然科学版) , 2007, 3 (4) .
　　[2]孙朝政, 朱喜成.射频识别技术在仓储物流中的应用[J].沿海企业与科技, 2005, 12 (70) .
　　[3]王艳秋, 曾维鲁, 岳宇君. Zig Bee技术在仓储管理中的应用[J].通信技术, 2008, 41 (11) .

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