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        基于RFID技術(shù)的海軍航材智能倉儲系統(tǒng)設(shè)計

        2021-01-13 04:00:50孫偉奇劉臣宇李麗周偉
        環(huán)境技術(shù) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:包裝箱航材貨位

        孫偉奇,劉臣宇,李麗,周偉

        (海軍航空大學(xué),青島 266618)

        引言

        海軍航空兵部隊庫存航材品種繁多且數(shù)量巨大、價格昂貴,在倉庫儲存中需要依據(jù)《海軍航材目錄》,區(qū)分類別、型別、組別和質(zhì)量等級進行分類分級管理,各級航材管理部門日常清查或清點航材的實時狀況,跟蹤航材的流向,需要耗費大量的時間和人力物力。部隊現(xiàn)行的航材管理方式以二維條碼標(biāo)簽為基礎(chǔ),采用手持式二維條碼掃描槍的半自動化管理方式來記錄、追蹤管理,效率不高,人工清點時也容易遺漏或重復(fù),實物難以與賬面相符,常常造成數(shù)據(jù)不及時,出錯率偏高等問題,增加了航材管理的難度。特別是隨著新型航材種類數(shù)量的大量增加,新形勢下航材倉庫管理人員的大幅削減,矛盾愈發(fā)突出。

        1 設(shè)計思路

        RFID(Radio Frequency Identification)即無線射頻識別技術(shù),是非接觸式自動識別技術(shù)(AUTOID)的一種。與基于光電原理的傳統(tǒng)條形碼不同,RFID標(biāo)簽基于無線頻率通信進行自動識別、追蹤和管理,無需人工操作[1]。根據(jù)RFID的技術(shù)特性和在倉儲物流方面應(yīng)用的成熟度,海軍航材智能倉儲實現(xiàn)模式建議采用超高頻(UHF)方案,即915 MHz為中心頻點的無源電子標(biāo)簽方案。

        我們基于RFID技術(shù)對現(xiàn)有航材倉儲管理系統(tǒng)進行整體優(yōu)化和升級,利用RFID電子標(biāo)簽和智能貨架,對庫存航材進行全壽命周期狀態(tài)管理,實現(xiàn)航材自動出入庫、在線庫存盤點、輔助核對賬物、航材流向追蹤、快速生成統(tǒng)計報表等功能,為航材管理部門建立一套先進的、規(guī)范的、優(yōu)化的管理機制,從而改進現(xiàn)有庫存航材管理方式,提高航材管理水平,做到實時掌握庫存航材狀況,動態(tài)更新航材消耗規(guī)律,及時預(yù)測航材消耗趨勢,初步實現(xiàn)了庫存航材管理的自動化、智能化和科學(xué)化,有效提高了管理效率和服務(wù)形象。

        2 實現(xiàn)過程

        2.1 RFID智能貨架設(shè)計

        RFID智能貨架采用模塊化設(shè)計,外形整潔美觀,貨架上安裝RFID讀寫設(shè)備、矩形射頻天線和LED貨位聲光標(biāo)簽,可以在部隊在用的貨架基礎(chǔ)上進行升級改造或者根據(jù)實際需要定制生產(chǎn)[2],考慮到系統(tǒng)貨位數(shù)量較多和系統(tǒng)的經(jīng)濟性,設(shè)計使用多通道RFID讀寫器。由于部隊現(xiàn)有貨架多為全金屬結(jié)構(gòu),存在天線發(fā)射的無線電波的發(fā)射干擾和串?dāng)_問題,同一個RFID標(biāo)簽可能被多個天線讀取,造成貨位信息確認(rèn)困難,因此需要選擇合適的極化方式和功率調(diào)整方式的天線。RFID智能貨架天線布設(shè)示意圖如圖1所示。

        RFID智能貨架配備的矩形射頻天線采用水平方式部署,水平布設(shè)于每一個貨位的底板上(也可布設(shè)于貨位頂板上),用于感知本貨位存儲航材的RFID標(biāo)簽。智能貨架帶有LED貨位聲光標(biāo)簽,如果檢測到查詢的航材在貨位上面,就會立刻點亮指示燈,同時發(fā)出提示音。

        根據(jù)航材體積形狀統(tǒng)計數(shù)據(jù),典型航材貨架一般設(shè)4層,層高為50 cm;每層設(shè)3個貨位,每個貨位長60 cm、寬50 cm。按照每個貨位水平布設(shè)1個矩形射頻天線,1個RFID智能貨架需布設(shè)12個矩形射頻天線。此外,每個RFID智能貨架還需布設(shè)1臺RFID讀寫設(shè)備(讀卡基站)、2臺多路器,RFID讀寫設(shè)備通過2臺多路器與12個矩形射頻天線相連通。

        2.2 基于RFID技術(shù)的智能倉儲系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

        1)硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        基于RFID技術(shù)的智能倉儲系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

        本系統(tǒng)采用單品無源RFID標(biāo)簽加貨架天線的方式實現(xiàn)。貨架上的航材按RFID標(biāo)簽部署規(guī)則粘貼或栓掛電子標(biāo)簽,由貨位上的矩形射頻天線掃描航材上的RFID標(biāo)簽,每一組貨架上的多個矩形射頻天線通過多路器并聯(lián)到一臺作為讀卡基站的讀寫器上,多個讀卡基站再連接到傳輸接口模塊,由傳輸接口模塊接入局域網(wǎng)交換機從而并入庫區(qū)計算機網(wǎng)絡(luò)。

        圖1 RFID智能貨架天線布設(shè)示意圖

        圖2 基于RFID技術(shù)的智能倉儲系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        2)航材RFID標(biāo)簽部署方式

        由于航材規(guī)格型號繁多,組成成分、體積形狀千差萬別,金屬特性個體差異也很大,很難制定出標(biāo)準(zhǔn)化的RFID標(biāo)簽粘貼規(guī)則,同時也對RFID標(biāo)簽的選型提出了更高的要求。因此在對庫存航材部署RFID標(biāo)簽時,應(yīng)區(qū)分航材的不同包裝特點進行分類部署。

        ①小包裝箱航材:小包裝航材通常是需要利用小包裝箱進行封裝的體積較小的航材,包裝箱內(nèi)可能包含一件或多件航材,例如各種電氣儀表、電子元器件等。這類航材通常要先進行油封包裝,可以選擇將電子標(biāo)簽粘貼在航材外包裝箱上,在入庫和出庫時使用RFID讀寫器對航材信息進行讀寫。

        ②大包裝箱航材:大包裝箱航材箱內(nèi)可能包括一件或多件航材,這類航材通常體積較大,需要利用大包裝箱進行封裝,通常這類航材對儲存環(huán)境要求較高,運輸過程中對運輸條件要求也比較高,例如航空發(fā)動機、螺旋槳等大件航材。這類航材通常一個包裝箱配備一個電子標(biāo)簽,部署方法是在航材外包裝箱上粘貼抗金屬電子標(biāo)簽,在入庫和出庫時使用RFID讀寫器進行登統(tǒng)計。

        ③金屬無包裝航材:金屬無包裝航材較為特殊,儲存時無需進行油封包裝,為了方便運輸通常只需要做好一定保護措施,例如輪轂等航材。由于金屬對電子標(biāo)簽識別有一定干擾,這類航材通常采用抗金屬干擾類型的電子標(biāo)簽,部署時多采用懸掛式,懸掛在金屬航材上,利用RFID讀寫器對電子標(biāo)簽進行掃描。

        ④非金屬無包裝航材:這類航材對電子標(biāo)簽要求不高,但也需要采用懸掛式電子標(biāo)簽或其他粘貼方式,使用RFID讀寫器對標(biāo)簽進行掃描讀取。

        上述四類航材是具有一定體積的,能夠?qū)?biāo)簽直接粘貼或懸掛在航材上或外包裝上,但對于螺釘螺母等體積較小的消耗件,則需要進行多件批量打包,在外包裝上粘貼電子標(biāo)簽再進行RFID技術(shù)管理,方便出入庫和庫存盤點。對于各種電子標(biāo)簽粘貼方式要考慮航材和電子標(biāo)簽之間的相互影響,對RFID電子標(biāo)簽材質(zhì)、大小、安裝位置以及粘膠類型等多方面進行綜合考慮后,再進行選用。

        此外,在航材入庫前,如有需要,還可以在航材周轉(zhuǎn)的托盤上粘貼電子標(biāo)簽,將電子標(biāo)簽粘貼在托盤兩側(cè)并使托盤上的電子標(biāo)簽信息與航材電子標(biāo)簽信息保持一致。

        2.3 基于RFID技術(shù)的智能倉儲系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

        基于RFID技術(shù)的海軍航材智能倉儲系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)航材出入庫智能控制、航材貨位及數(shù)量統(tǒng)計的實時化、航材信息查詢的自動化,從而便于管理人員快速進行收發(fā)作業(yè)、登統(tǒng)計和信息查詢等業(yè)務(wù)工作,以達(dá)到快速、準(zhǔn)確、高效的管理目標(biāo)。

        1)實現(xiàn)航材的唯一標(biāo)識。利用RFID讀寫設(shè)備在RFID標(biāo)簽中寫入航材的名稱、規(guī)格型號、數(shù)量、存放位置等具體信息,根據(jù)RFID標(biāo)簽的唯一性,將標(biāo)簽與航材進行一對一綁定部署,實現(xiàn)航材的唯一標(biāo)識。

        2)實現(xiàn)航材的自動定位。根據(jù)要查詢的航材名稱、規(guī)格型號等信息,“在線掃描”RFID智能貨架上的庫存航材。發(fā)現(xiàn)該航材后,智能貨架將自動開啟指示燈和蜂鳴器進行聲光報警,提示該航材所在的貨位[3]。

        3)實現(xiàn)航材的自動盤點。進行盤點時,RFID智能貨架依次讀取各貨位上電子標(biāo)簽信息進行在線清點,并將讀取到的信息通過通信接口及時回傳給服務(wù)器,服務(wù)器利用系統(tǒng)軟件對收集的航材信息進行在線處理,從而實現(xiàn)對庫存航材的實時清點。當(dāng)在線盤點的數(shù)據(jù)和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)不一致時,系統(tǒng)將自動進行報警提示。

        4)實現(xiàn)航材的入庫管理。航材入庫時,管理人員根據(jù)發(fā)貨單/裝箱單制作入庫憑證,系統(tǒng)根據(jù)入庫憑證信息自動分配貨位,管理人員通過RFID讀寫設(shè)備讀取航材的RFID標(biāo)簽,錄入該航材的基礎(chǔ)信息,并將其放置到指定貨位,同時與貨位上的電子標(biāo)簽信息進行核對確認(rèn)。

        5)實現(xiàn)航材的出庫管理。航材出庫時,管理人員根據(jù)領(lǐng)用單/調(diào)撥單制作出庫憑證,系統(tǒng)根據(jù)出庫憑證信息確定應(yīng)選航材及存放的貨位,RFID智能貨架實時檢測定位到應(yīng)選航材,并及時進行聲光報警提示。

        6)實現(xiàn)航材的安全管理。在庫房出入口設(shè)置智能門禁,實時收集出入庫航材的RFID標(biāo)簽信息并進行登統(tǒng)計。對未經(jīng)授權(quán)出入庫航材,系統(tǒng)將馬上啟動安防系統(tǒng)報警,從而保證庫存航材的安全[4]。

        3 結(jié)束語

        本文以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)進行了海軍航材智能倉儲系統(tǒng)設(shè)計,將RFID智能貨架引入到海軍航材倉儲,并對海軍航材智能倉儲的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行了設(shè)計。經(jīng)實踐驗證,該系統(tǒng)理論上能夠達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃中的各項目標(biāo),系統(tǒng)的性能能夠滿足實用需求。但是從整體上看,基于RFID技術(shù)的海軍航材智能倉儲系統(tǒng)整體設(shè)計還存在以下不足:系統(tǒng)的整體成本較高,系統(tǒng)中使用的RFID電子標(biāo)簽與其讀寫設(shè)備比條碼及其設(shè)備的成本高;其次RFID電子標(biāo)簽還沒有可靠的讀寫保護功能,在使用的過程中存在儲存信息被篡改的風(fēng)險。

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