基于RFID技術(shù)的智能倉庫管理系統(tǒng)

1、基于RFID技術(shù)的智能倉庫管理系統(tǒng)第一章概述倉庫管理在企業(yè)的整個管理流程中中起著非常重要的作用，如果不能保證及時準確 的進貨、庫存控制和發(fā)貨，將會給企業(yè)帶來巨大損失，這不僅表現(xiàn)為企業(yè)各項管理 費用的增加，而且會導致客戶服務質(zhì)量難以得到保證，最終影響企業(yè)的市場競爭 力。傳統(tǒng)的倉庫管理，一般依賴于一個非自動化的、以紙張文件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來記錄、 追蹤進出的貨物，完全由人工實施倉庫內(nèi)部的管理，因此倉庫管理的效率極其低 下，所能管理的倉庫規(guī)模也很小。隨著計算機的應用普及，目前大多數(shù)企業(yè)的倉庫管理數(shù)據(jù)資料已開始采用計算機數(shù) 據(jù)系統(tǒng)管理，但數(shù)據(jù)還是采用先紙張記錄、再手工輸入計算機的方式進行采集和統(tǒng) 計整理。

2、這不僅造成大量的人力資源浪費，而且由于人為的因素，數(shù)據(jù)錄入速度 慢、準確率低。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展，倉庫管理的物資種類機數(shù)量在不斷增加、出入庫頻率劇 增，倉庫管理作業(yè)也已十分復雜和多樣化，傳統(tǒng)的人工倉庫作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集方 式已難以滿足倉庫管理的快速、準確要求，嚴重影響了企業(yè)的運行工作效率，成為 制約企業(yè)發(fā)展的一大障礙?；赗FID的倉庫管理系統(tǒng)是在現(xiàn)有倉庫管理中引入 RFID技術(shù)，對倉庫到貨檢驗、 入庫、出庫、調(diào)撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行自動化的數(shù)據(jù) 采集，保證倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握 庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。通過科

3、學的編碼，還可方便地對物品 的批次、保質(zhì)期等進行管理。利用系統(tǒng)的庫位管理功能，更可以及時掌握所有庫存 物資當前所在位置，有利于提高倉庫管理的工作效率。采用RFID技術(shù)后，將為企業(yè)帶來以下效益：(1)節(jié)省人工采集數(shù)據(jù)成本；(2)自動化的倉庫管理作業(yè)，提高工作效率；(3)減少管理成本和人為差錯；(4)更精確的進、銷、存控制；(5)增進合作伙伴關(guān)系；(6)快速響應顧客需求，擴大產(chǎn)品銷售量。據(jù)自動識別中心會員Accenture咨詢公司分析，采用RFID可以：* 減少庫存1030%夫庫存空間利用率提高20%夫降低勞動力成本1040%夫加快揀貨、送貨速度10%夫減少因偷盜、保管不善造成的損失 50%夫 增

4、加銷售額210%夫運輸成本降低213%第二章RFID技術(shù)簡介2.1、 RFID技術(shù)RFID是 Radio Frequency Identification的縮寫,即射頻識別。RFID技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)，它是通過射頻信號自動識別目標對象并 獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它能對相距幾厘米到幾十米范圍內(nèi)的物體進行識別，而且可以批量 讀取、可識別靜止和運動狀態(tài)下的物體、設(shè)備、車輛和人員，從而成為了自動識別 領(lǐng)域一顆耀眼的新星。條形碼是一種已經(jīng)應用非常廣泛的自動識別技術(shù)，但RFID與之相比優(yōu)勢非常明顯：(1)快速掃描每次只能有一個條形碼受到掃描；RFID讀器可同時辨識讀取數(shù)個 RFID標簽。(2)體積小型化

5、、形狀多樣化RFID不需要為讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)，更適合往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以方便嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上；(3)抗污染能力和耐久性傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。止匕外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容 易受到折損；RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。(4)可重復使用現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)可以動態(tài)的更新，可以回收并多次使用。(5)穿透性和無屏礙閱讀條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。RFID能夠穿透紙

6、張、木材和塑料等非金屬和非透明的材質(zhì)，進行穿透性通信，不需要光 源，讀取距離更遠。但不透過金屬等導電物體進行識別。(6)數(shù)據(jù)的記憶容量大一維條形碼的容量是 50Bytes,二維條形碼最大容量可儲存 2到3000字符，RFID 最大的容量則有數(shù) MegaByteSo隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨 勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對標簽所能擴充容量的需求也相應增 加。(7)安全性由于RFID承載的是電子信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變編造，安全性更高2.2、 RFID系統(tǒng)最基本的RFID系統(tǒng)由三大部分組成：(1)電子標簽(Tag)電子標簽又稱為射頻標簽、

7、應答器，一般由耦合元件(天線)及專用芯片組成ID電子標簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，每個標簽具有唯一電子編碼（號），而且標簽一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。在實際應用中，RFID標簽通常貼在不同類型、不同形狀的物體表面，甚至嵌入到 物體內(nèi)部，因此會根據(jù)需要做成不同形狀（見下圖）。（2）閱讀器（Reader）讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；閱讀器可無 接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物體的目的。 通常閱讀器與電腦相連，所讀取標簽信息被傳到電腦上進行下一步處理。臺式讀寫器手持式讀寫器（3）天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號

8、。天線是一種以電磁波形式把無線電收發(fā)機的射頻信號接收或輻射出去的裝置。低頻天線超高頻天線2.3、 RFID的工作原理閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入天線輻射場時，產(chǎn)生感應 電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息，被閱讀器讀取并解碼后發(fā)送至電腦主 機進行有關(guān)處理。I * BtMBnKsnfiNirt,AJUUTPt ，6Rco好其 城 L 徘LtdHfZl/l曲t T2.4、 RFID的應用射頻識別可以用來跟蹤和管理幾乎所有物理對象，因此可廣泛應用于各行各業(yè)，典 型應用包括：(1)供應鏈與物流管理(2)生產(chǎn)制造與裝配(3)行李、郵件和包裹處理(4)身份識別、防偽、門禁和防盜系統(tǒng)

9、(5)文檔追蹤/圖書館管理(6)交通管理與城市規(guī)劃(7) 服務體驗與CRM(8)空間定位與跟蹤(9)普適計算第三章系統(tǒng)方案3.1 對象和任務3.1.1倉庫管理對象倉庫管理的主體是倉庫管理員，其管理對象包括：(1)庫存品：放在倉庫中保管的物品，它是倉庫管理的根本對象；庫存品按存在形式分為：托盤、箱體和散裝三種形式，限于目前RFID還不適合管理到每一個細小的單件物品，因此使用RFID管理物品的單位是整箱和整個托盤(含大件單品)；(2)庫位：倉庫中用來擺放庫存物品的、在空間上互不重疊的區(qū)域，一般一個庫 位可以擺放多個庫存品；也可以一個較大的庫存品占用幾個庫位。(3)庫管設(shè)備：用于倉庫管理的設(shè)備，如叉

10、車、手推車等；在大型、繁忙倉庫中 需要對這些設(shè)備進行合理調(diào)度、實時定位，以提高設(shè)備的利用率。3.1.2倉庫管理的作業(yè)任務倉庫管理的主要作業(yè)任務有：(1)入庫(進貨檢驗)(2)出庫(揀選)(3)移庫(補貨)(4)盤庫3.2總體設(shè)計3.2.1基本思路(1)給每一庫位貼電子標簽，該標簽稱為庫位標簽。在進行庫房管理作業(yè)時，讀 取該標簽編號，就可判定當前作業(yè)的位置是否正確。(2)在物品入庫時，給每個庫存管理物品貼電子標簽，該標簽為貨物標簽。貼放 標簽的物品應該是整托盤、整箱或便于安裝標簽的大件物品。在進行庫房作業(yè)時， 讀取標簽的編號，確定作業(yè)物品是否正確。為了節(jié)省運行成本，貨物標簽設(shè)計成可 重復使用。在

11、貨物出庫時取下，送到入庫處再重新使用。(3)架設(shè)無線網(wǎng)絡，覆蓋整個倉庫作業(yè)區(qū)，所有作業(yè)數(shù)據(jù)實時傳輸。在叉車上安 裝固定無線數(shù)據(jù)終端，手工作業(yè)人員配手持式無線數(shù)據(jù)終端。無線數(shù)據(jù)終端具有接 受作業(yè)指令、確認作業(yè)位置與作業(yè)貨物是否準確、返回作業(yè)實況等功能。(4)使用自動導引車 AGV(Automatic Guided Vehicle )作為平臺，在上面安裝RFID識讀器、控制設(shè)備、無線通信設(shè)備。安裝識讀器設(shè)備的AGV車，每天在設(shè)定時間自動對庫房進行盤點，并把盤點結(jié)果傳輸給系統(tǒng)管理中心。3.2.2系統(tǒng)架構(gòu)倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計采用如下三層架構(gòu)：第一層是采集(Capture),主要是通過射頻識別設(shè)備以及其它自

12、動識別設(shè)備采集 數(shù)據(jù)，包括庫位標簽、貨物標簽、無線數(shù)據(jù)終端、AGW等；第二層是移動(Movement ,即通過無線通信技術(shù)，把采集來的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù) 據(jù)庫，包括無線接入設(shè)備和相關(guān)的網(wǎng)絡設(shè)備。第三層是管理(ManagemenI ,對采集的數(shù)據(jù)進行管理，包括數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡 服務器等設(shè)備和倉庫管理系統(tǒng)軟件。3.3系統(tǒng)構(gòu)成倉庫管理信息系統(tǒng)由三部分組成：(1)倉庫管理中心子系統(tǒng)負責倉庫管理數(shù)據(jù)庫的集中管理與維護，負責進貨計劃、出庫計劃的制定和指令下 達；打印生成各種管理報表。(2)倉庫管理現(xiàn)場子系統(tǒng)發(fā)行入庫標簽、進行實時庫存管理(庫位管理)、通過無線網(wǎng)絡發(fā)布倉庫管理作業(yè) 指令。(3)倉庫管理執(zhí)行子

13、系統(tǒng)完成入庫、出庫、移庫、盤庫等作業(yè)具體操作，并返回執(zhí)行實況。 7卻晶融P/毗可*界舲岳史Jg與lfikEM ：僵至，7?二 曲討令*嘯nn3.4系統(tǒng)信息流系統(tǒng)的信息流程如下:，不知玩:"泅:號個 耳1至元巴赤H3.5作業(yè)流程3.5.1 庫位標簽的制作與安裝除非庫位調(diào)整或標簽損壞，一般庫位標簽只需制作安裝一次。操作步驟如下：* 先對庫位進行編碼* 使用倉庫管理現(xiàn)場子系統(tǒng)計算機和RFID讀寫器把庫位編碼等信息寫入電子標簽；* 使用標簽打印機，在紙標簽上打印庫位編碼文字和條碼信息；* 把紙標簽貼在電子標簽上生成庫位標簽；* 把庫位標簽安裝到庫位上。要求安裝牢固，以防脫落；并要求標簽盡量統(tǒng)

14、一安 裝在庫位正下方的支撐橫梁上3.5.2 入庫作業(yè)流程入庫作業(yè)流程見下圖：(1)收貨檢驗重點檢查：*送貨單與訂貨單是否一致；*實到貨物與送貨單是否一致；如果不符拒絕接收。(2)制作和粘貼標簽具體方法如下：* 采用選定的物品編碼方案對入庫物品進行編碼；* 制作貨物標簽：把編碼信息寫入電子標簽，同時打印紙質(zhì)標簽(方便人工校 核)，再把紙質(zhì)標簽和電子粘合在一起就成為貨物標簽。* 在庫存品上固定標簽：考慮到目前標簽成本較高，為了方便電子標簽的回收， 一般采用懸掛的方式把標簽固定到物品上。如果不回收則可以采用粘貼方式固定。(4)現(xiàn)場計算機自動分配庫位，并逐步把每次操作的庫位號和對應物品編號下載 到無線

15、數(shù)據(jù)終端(手持終端或叉車終端)上；(5)作業(yè)人員運送貨物到指定庫位，核對位置無誤后把貨物送入庫位(如有必 要，修改庫位標簽中記錄的貨物編號和數(shù)量信息)；(6)無線數(shù)據(jù)終端把入庫實況發(fā)送給現(xiàn)場計算機，及時更新庫存數(shù)據(jù)庫。3.5.3 出庫作業(yè)流程出庫作業(yè)流程見下圖：(1)中心計算機下達出庫計劃；(2)現(xiàn)場計算機編制出庫指令，并下載到數(shù)據(jù)終端;(3)作業(yè)人員按數(shù)據(jù)終端提示，到達指定庫位；(4)從庫位上取出指定數(shù)量的貨物，改寫庫位標簽內(nèi)容;(5)貨物運送到出口處，取下貨物標簽；(6)向現(xiàn)場計算機發(fā)回完成出庫作業(yè)信息；(7)更新中心數(shù)據(jù)庫。3.5.4 移庫作業(yè)流程移庫作業(yè)流程如下：(1)根據(jù)需要，現(xiàn)場計

16、算機編制移庫指令，并下載到數(shù)據(jù)終端;(2)作業(yè)人員按數(shù)據(jù)終端提示，到達指定庫位；(3)從庫位上取出指定數(shù)量的貨物，并改寫庫位標簽內(nèi)容；(4)把貨物運到目的庫位，貨物送入庫位，修改庫位標簽內(nèi)容;(5)向現(xiàn)場計算機發(fā)回移庫作業(yè)信息。3.5.5盤庫作業(yè)流程盤庫作業(yè)流程如下：(1)現(xiàn)場計算機根據(jù)盤庫計劃，向盤庫機器人(裝備有RFID識讀設(shè)備的AGV車)發(fā)出盤庫指令；(2)盤庫機器人按照事先設(shè)定的路線和行駛速度行進，在行進過程中讀取庫位標 簽和物品標簽編碼，如發(fā)現(xiàn)兩者不能互相匹配，則向現(xiàn)場計算機發(fā)出報警提示；(3)盤庫機器人按照指定路線行駛一遍后，向現(xiàn)場計算機發(fā)出盤庫結(jié)束信息。3.6關(guān)鍵問題探討下列問題

17、，需要與用戶方的業(yè)務和技術(shù)人員進行討論后，來共同解決。3.6.1 與ERPS統(tǒng)的連接目前大型企業(yè)都已開始使用ERP系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般包含有倉庫管理子系統(tǒng)。比較簡 單的倉庫管理系統(tǒng)僅僅只是一個倉庫管理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而先進的系統(tǒng)已經(jīng)開始采用條碼來自動錄入數(shù)據(jù)。因此引進基于FRID 技術(shù)的新系統(tǒng)需要對現(xiàn)有系統(tǒng)作充分了解，對可以利用的已有基礎(chǔ)盡量利用，以保證系統(tǒng)的順利實施。從 3.3 節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成圖可以看出：FRID 倉庫管理系統(tǒng)的特色主要體現(xiàn)在“現(xiàn)場子系統(tǒng)”和“執(zhí)行子系統(tǒng)”兩部分，而“中心子系統(tǒng)”與一般的倉庫管理系統(tǒng)沒有太大的區(qū)別。3.6.2 電子標簽的選擇適合倉庫管理應用的電子標簽主要是UHF&#

18、174;段的無源電子標簽，這是因為：a） UHF無源標簽的讀寫距離遠，一般為 39米；b） UHF無源標簽的芯片價格比較便宜，隨著使用數(shù)量的增加，其價格還會下降；c） UHF 無源標簽的體積較小，適合做成各種不同的形式。3.6.3 貼放標簽的貨物單元貨物在倉庫中存放有下列幾種形式：（ 1） 單品（ Unit or Item ）：就是每件商品獨立存放。在倉庫中單獨存放的商品一般是體積較大的物品；（2）箱體（Case）：多個商品用一個箱子包裝后存放；（ 3） 托盤（ Pallet ）：多個箱子堆放在一個托盤上，以托盤形式存放；我們認為最適合貼標簽的單元在箱體，在箱子上粘貼的標簽中記載箱子內(nèi)部物品數(shù)量。大件單品上應采用懸掛的方式粘貼標簽；如沒有特別需要托盤上不粘貼標簽。3.6.4 庫位與貨物編碼方案 盡量沿用企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)使用成熟的編碼方案；*如果沒有現(xiàn)成的編