張 新，趙 俊

（1.紹興職業(yè)技術學院，浙江 紹興 312000；2.紹興迅極網(wǎng)絡技術開發(fā)有限公司，浙江 紹興 312000）

1 引言

現(xiàn)代物流隨信息技術的發(fā)展而發(fā)展，它是依據(jù)用戶的需求，利用現(xiàn)代信息處理技術，從供給地將物流向需求地轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)管理成本最低化的過程。它由若干個環(huán)節(jié)組成，如包裝、裝卸、配送、運輸、儲存、加工和信息處理等。其中倉儲環(huán)節(jié)在現(xiàn)代物流運作過程中起到很關鍵的作用，也是物流中的主要環(huán)節(jié)。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，RFID 射頻識別技術作為物聯(lián)網(wǎng)技術的核心技術之一，在很多領域得到大量應用，推動著產(chǎn)業(yè)的升級改造。早期，條碼技術在物流行業(yè)應用中得到了肯定，但隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民對物質(zhì)需求的進一步提高，推動著現(xiàn)代物流技術的興起，利用RFID 技術來改造倉儲管理系統(tǒng)的需求也應運而生。

早期，倉儲管理采用單據(jù)人工書寫方式完成，隨著條碼技術的發(fā)展與成熟，逐漸開始采用條碼作為信息的載體。無論是條碼還是手工作業(yè)方式，在倉儲管理方面存在很大問題：手工方式效率低，極易出錯，而條碼技術，盡管提高了效率，但由于條碼的易復制、不防污、不防潮、信息量少且不能更改的缺點，使得傳統(tǒng)的倉儲管理始終存在著缺陷。隨著RFID技術的成熟應用，其自動信息獲取技術從根本上解決了上述問題。

本系統(tǒng)的設計是充分利用便攜式手持終端（如PDA 和閱讀器）完成對電子標簽信息的讀寫，實現(xiàn)物品信息的交換與處理。因此，在作業(yè)現(xiàn)場便攜終端實現(xiàn)了入庫、出庫、移庫、盤點操作的實時完成，另外，要實現(xiàn)對物資進行批次甚至單品管理，借助電子標簽存儲物資信息，閱讀器讀到的數(shù)據(jù)通過WiFi網(wǎng)絡實時傳輸?shù)叫畔⒎罩行?，實現(xiàn)了對庫存物品的入庫、出庫、移動、盤點、訂貨等的直接操作，通過對倉儲物品信息的過程控制與分析，實現(xiàn)倉儲物品管理的規(guī)范化和可視化，從而有效地降低管理成本，提高工作效率，真正實現(xiàn)倉儲管理的智能化。

2 RFID射頻識別系統(tǒng)

RFID（無線射頻識別技術）是一種非接觸式的信息自動獲取技術，利用無線電信號空間耦合原理自動獲取電子標簽的信息，具有高速運動目標識別能力，采用一定技術實現(xiàn)多標簽的信息讀寫，操作快捷方便，適合各種惡劣環(huán)境下的信息采集。RFID 電子標簽具備較大的存儲容量，除了可以存儲ID，還可以存儲一定數(shù)量的物品信息。RFID 閱讀器可以有多種接口方式（如RJ45、串口）與信息服務中心交換數(shù)據(jù)，完成前端信息的實時采集。RFID 系統(tǒng)一般由電子標簽、天線、閱讀器和RFID中間件組成，如圖1所示。

圖1 RFID系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

電子標簽存儲ID識別碼及倉儲物品的其它信息，可以根據(jù)需要有各種不同的封裝形式，電子標簽分為有源、無源和半無源三大類。閱讀器是RFID系統(tǒng)重要設備，在有效范圍內(nèi)實現(xiàn)對RFID 標簽的信息讀寫，并通過適當接口，完成與后端應用系統(tǒng)的信息交換。RFID中間件是完成RFID 設備接入應用系統(tǒng)的軟件，主要完成閱讀器管理、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)指令傳達。

3 系統(tǒng)組成與工作原理

3.1 基本設計思想

現(xiàn)代倉儲管理系統(tǒng)的重心是RFID技術的應用，關鍵是利用電子標簽具有的信息讀寫能力。為了實現(xiàn)倉儲中的庫位管理，需要按某種標準給每一庫位貼上電子標簽。庫房管理作業(yè)時，可以實現(xiàn)物品與庫位的智能匹配處理，做到最優(yōu)化利用庫位的功能。在物品入庫時，貨物電子標簽（或已有標簽）將被安裝上，利用這些標簽可以做到對物品一定精度的定位，方便錯位情況下的尋找，提高工作效率。貨物出庫時按具體情況取下電子標簽，做到循環(huán)使用。

利用無線網(wǎng)絡如WiFi 實現(xiàn)信息高速公路，覆蓋整個倉儲作業(yè)區(qū)，做到作業(yè)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)叫畔⒎罩行?。倉儲作業(yè)過程中，利用叉車上無線數(shù)據(jù)終端和作業(yè)人員手持無線數(shù)據(jù)終端，完成作業(yè)信息的實時上傳，同時無線數(shù)據(jù)終端接受信息服務中心下達的作業(yè)指令，確認作業(yè)位置與作業(yè)貨物是否準確等。

自動導引車AGV 是一種智能化的作業(yè)平臺，平臺上具有RFID 閱讀器、智能控制設備等，可以做到定時對庫房進行自動盤點，實現(xiàn)倉儲物資盤點智能化。

3.2 系統(tǒng)組成

RFID 倉儲管理系統(tǒng)由信息管理系統(tǒng)、電子標簽制作系統(tǒng)、物品信息采集系統(tǒng)和物品輔助定位系統(tǒng)組成，這四大系統(tǒng)互相協(xié)作，聯(lián)合實現(xiàn)物品管理的各個流程。信息管理系統(tǒng)是倉儲管理系統(tǒng)的核心，物品信息采集和輔助定位是倉儲管理實現(xiàn)的基礎。

信息管理系統(tǒng)由信息服務中心的服務器和前臺管理終端組成，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心。所有從固定式閱讀器或手持機獲得的數(shù)據(jù)都實時轉(zhuǎn)換并插入到后臺倉儲管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，對標簽管理信息、電子標簽和采集的標簽信息集中進行儲存和處理，完成貨物的日常管理。

電子標簽制作系統(tǒng)實現(xiàn)庫位標簽、物品標簽、箱標簽信息的寫入，由一臺閱讀器實現(xiàn)。

物品信息采集系統(tǒng)和物品輔助定位系統(tǒng)由數(shù)據(jù)前端采集和無線網(wǎng)絡傳輸二部分組成。各類標簽信息通過前臺作業(yè)終端（手持機或固定閱讀器）采集，完成標簽數(shù)據(jù)的讀寫。前臺作業(yè)終端利用WiFi 無線網(wǎng)絡并通過RFID 中間件實現(xiàn)與信息服務中心數(shù)據(jù)交換與處理。利用RFID 無線定位技術可以輔助定位物品大致位置，方便尋找。

3.3 系統(tǒng)工作原理

倉儲管理系統(tǒng)從庫位標簽的制作與安裝開始，依據(jù)信息服務中心自動生成的庫位編碼等信息，通過前臺作業(yè)終端寫入庫位電子標簽，同時讀取電子標簽標識信息上傳到數(shù)據(jù)庫做到一一對應。為便于管理，使用標簽打印機，在紙標簽上打印庫位編碼和其它信息，把二類標簽同時安裝到庫位上，標識具體位置用于識別，為出入庫作業(yè)做好準備。

按照規(guī)定的物品編碼方案對入庫物品進行編碼是入庫的首要任務。用前臺作業(yè)終端把編碼信息寫入電子標簽，同時打印紙質(zhì)標簽，二者合一成為貨物標簽。前臺作業(yè)終端自動分配庫位，并與物品存放信息相一致。當貨物被運送到指定庫位后，核對位置正確并把貨物送入庫位（視情修改庫位標簽中貨物編號和數(shù)量信息），最后把入庫信息發(fā)送給信息服務中心及時更新庫存數(shù)據(jù)庫。

出庫作業(yè)的信息來自信息服務中心下傳的出庫計劃，前臺作業(yè)終端提示作業(yè)人員實施操作，按計劃從指定庫位上取出指定數(shù)量的貨物，改寫庫位標簽信息，貨物運送到出口處，取下貨物標簽，完成貨物出庫存，同時前臺作業(yè)終端發(fā)回完成出庫作業(yè)信息，更新中心數(shù)據(jù)庫。另外可以利用RFID定位技術，采用RSS 定位原理幫助出庫過程中錯位物品的定位和尋找。

庫存盤點與報表生成也是管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容，通過對數(shù)據(jù)庫信息的分析處理，按各類要求自動生成報表，提供給相關人員分析決策。

4 管理系統(tǒng)設計

倉儲管理系統(tǒng)分成如下三層結(jié)構(gòu)：

第一層是信息采集，主要是通過前臺作業(yè)終端（如閱讀器等）采集信息。這些信息來自庫位標簽、貨物標簽、以及倉儲作業(yè)區(qū)內(nèi)的各類其它標簽。

第二層是信息傳輸，即通過無線寬帶網(wǎng)絡(如WiFi)，把信息采集層發(fā)過來的信息實時可靠傳送到信息服務中心的數(shù)據(jù)庫中，完成存儲和處理。硬件包括無線接入設備和網(wǎng)絡交換設備。

第三層是信息應用，信息的應用處理是整個系統(tǒng)的核心，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)管理能力實現(xiàn)對各類信息的綜合處理。應用系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務器、認證服務器等設備和倉儲管理系統(tǒng)軟件。

4.1 系統(tǒng)硬件設計

整個系統(tǒng)的信息傳輸基礎是無線寬帶網(wǎng)絡。采用WiFi技術實現(xiàn)信息高速公路，在整個倉儲范圍內(nèi)按信號覆蓋無盲區(qū)的需求，布置AP接入點，使手持式閱讀器能全部接入寬帶網(wǎng)，保障信息傳輸暢通。另外固定式閱讀器天線空間布置與AP接入點布設類似，需針對RFID 定位應用要求進行適當調(diào)整。硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 管理系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

信息采集系統(tǒng)由前臺作業(yè)終端（固定式或手持式閱讀器）、指示面板、過程控制器、指示燈、報警器、傳感器、各類標簽組成。本系統(tǒng)設計采用超高頻RFID設備（Reader 2600射頻讀寫器），讀寫器分固定式和手持式二種，基本功能相同。超高頻RFID閱讀器具有讀寫距離較遠，能滿足倉儲環(huán)境下的信息采集需要。Reader 2600閱讀器是分體式產(chǎn)品。它能夠讀寫符合ISO-18000-6B、ISO-18000-6C（EPC G2）、TK900 標準的電子標簽。工作頻率902～928MHz，讀寫距離大于6m，產(chǎn)品可根據(jù)客戶的需求和實際運用環(huán)境選用不同數(shù)量的天線接口與不同的大小的天線。另外，采用了超高頻抗金屬標簽作為物品標簽，此類標簽符合ISO 18000-6C 協(xié)議，芯片靈敏度較高，達到-15dBm,識別距離超過8m，封裝芯片為H3。

在倉儲作業(yè)區(qū)的進出口處，安裝讀寫設備和天線，對進出倉儲作業(yè)區(qū)貨物進行監(jiān)控和管理。由于進出倉儲作業(yè)區(qū)的物品都安裝電子標簽，利用作業(yè)區(qū)進出口的閱讀器識讀功能做到物品進出的自動信息讀寫，及時與信息服務中心數(shù)據(jù)庫進行交換，實現(xiàn)對貨物跟蹤管理，生成完善的貨物發(fā)放管理記錄，掌握貨物的流向及分配情況，供查詢使用。

4.2 系統(tǒng)軟件設計

現(xiàn)代倉儲管理系統(tǒng)是一典型的C/S 類型信息服務系統(tǒng)。采用常用的MS SQLSERVER 作為數(shù)據(jù)庫，用C#編寫完成。倉儲管理系統(tǒng)由以下三部分組成：

（1）倉儲管理應用系統(tǒng)：對信息服務中心數(shù)據(jù)庫進行配置、維護、認證、安全等管理。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）倉儲管理準備系統(tǒng)：制作各類標簽、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）倉儲管理作業(yè)系統(tǒng)：完成入庫、出庫、移庫、盤庫等日常作業(yè)。

從功能上，管理系統(tǒng)由七大軟件模塊組成，具體如圖,3所示：

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4.2.1 系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理主要由用戶管理、權(quán)限管理、物資管理、庫房設置管理和貨位設置管理五方面組成。用戶管理用來維護用戶表，完成用戶創(chuàng)建、修改、刪除和設定活動狀態(tài)等操作，具有完整的查詢功能。用戶的操作權(quán)限在權(quán)限管理中設定，用戶可以具有多種操作權(quán)限，實現(xiàn)各種權(quán)限創(chuàng)建、修改、刪除、設定狀態(tài)等操作，可按條件查詢。物資管理對物資信息表進行修改，實現(xiàn)物資信息的增加、修改、刪除、活動狀態(tài)設定等操作，并提供查詢功能。庫房與貨位設置管理用來實現(xiàn)庫房（貨位）的增加、修改、刪除、使用狀態(tài)設定。另外，依據(jù)數(shù)據(jù)分析要求自動生成各類報表。

4.2.2 出入庫管理。倉儲管理的核心模塊是出入庫管理。主要由出入庫單編輯、審核、查詢、核查、打印等組成。具體流程如圖4所示。

圖4 出入庫模塊流程

在出入庫管理中要特別強調(diào)利用RFID 定位技術查找物品的輔助功能。在大型倉儲中，貨物存放過程難免會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，導致貨物尋找困難的問題?；凇靶盘栔讣y”（RSS）定位方法是RFID定位技術的一種有效定位方法，具體包括三個方面：部署場地規(guī)劃、信號指紋庫采集、信號指紋匹配。

4.2.3 盤點管理。盤點管理分為二類，即有單盤點和無單管理。從信息服務中心下載倉儲物品信息，生成盤點報表。依據(jù)報表完成盤點業(yè)務，通過授權(quán)用戶可以在前臺作業(yè)終端上手工輸入盤點數(shù)量。另外，也可以直接用前臺作業(yè)終端進行實際庫存的盤點，生成實際盤點信息上傳到信息服務中心數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)數(shù)據(jù)庫對其信息進行對比，當不一致的時候，提示報警，如圖5所示。

圖5 盤點模塊流程

4.2.4 庫存與備貨管理。庫存管理包括物品移位和物品庫存狀況預警。物品移位是針對倉儲情況變化而進行的調(diào)整，改變物品的貨位，一般在前臺作業(yè)終端業(yè)務系統(tǒng)中自動或手工進行貨位的調(diào)整。通過實時查詢物資庫存、設備庫存，并根據(jù)查詢條件生成結(jié)果報表。設置物品庫存最小量報警條件，當庫存達到設置報警條件時，提示給用戶。

備貨管理由備貨單編輯、備貨報警和備貨查詢?nèi)糠纸M成。備貨單編輯完成備貨單的創(chuàng)建，修改，撤消，設定備貨單的狀態(tài)，維護備貨單表。通過遠程調(diào)用功能，根據(jù)篩選條件進行精確和模糊二種方式查詢，當備貨數(shù)量大于庫存中可備貨數(shù)量時，提示報警。

4.2.5 標簽制作管理。標簽制作管理是系統(tǒng)管理的前提與基礎。庫位標簽、物品標簽及其它標簽都要進行先前的信息寫入，這些工作需通過臺式作業(yè)終端完成。

5 結(jié)束語

目前現(xiàn)代物流技術的發(fā)展十分迅速，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展與應用推動物流管理的信息化改造。利用RFID自動識別技術的優(yōu)勢大大提升了倉儲管理的整體水平，進而降低了倉儲企業(yè)的經(jīng)營成本，進一步提升企業(yè)的竟爭力。

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