ＲＦＩＤ在再生紡化纖行業(yè)物流配送中心的應用

張國華　陳潔余

摘要：通過對寧波大發(fā)化纖有限公司廠內(nèi)物流配送中心的需求分析，提出了基于RFID技術(shù)的信息系統(tǒng)解決方案，并將高頻和超高頻RFID設(shè)備規(guī)劃于同一配送中心管理系統(tǒng)之中，解決了不同設(shè)備間相互“串讀”的問題。

關(guān)鍵詞：RFID、配送中心、化纖行業(yè)、應用

寧波大發(fā)化纖有限公司是再生紡化纖生產(chǎn)企業(yè)。以回收的PET廢飲料瓶為原料，通過分離、清洗、分揀等廢料處理過程，再經(jīng)過熔化、過濾、牽引、卷曲等工藝過程，最終生產(chǎn)出高檔的差別化、多功能短纖維。

由于廢塑料貨源多、品種繁雜且不穩(wěn)定。其水分含量、雜質(zhì)(PVC、瓶蓋、紙片)含量不同，造成顏色、粘度、熔點等參差不齊，并呈動態(tài)變化。同時，隨著近幾年公司業(yè)務量的不斷增長和客戶需求不斷提升，物流管理面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。特別是在廢PET毛瓶片到凈瓶片的處理流程中，要通過開松、脫圾、剝紙、吹風、分揀、粉碎、清洗等煩瑣的工藝流程，物流控制難度越來越高。如何更快地完成每天重復進行的大批量貨物快速核對、入庫存儲、出庫、復核；如何降低庫存成本、加強庫存控制，提高倉儲空間、人員和設(shè)備的使用率；如何在不停業(yè)的情況下實現(xiàn)配送中心的自動盤點，已成為該公司迫切需要解決的難點問題。

針對以上問題，本文提出基于RFID技術(shù)的再生紡化纖行業(yè)物流配送中心系統(tǒng)架構(gòu)，采用分層的方式進行系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時提出一種新的數(shù)據(jù)采集過濾方法，并通過在寧波大發(fā)化纖有限公司管理流程相對較為成熟的二分廠進行試點，驗證了系統(tǒng)方案的正確性和可靠性，進而在整個公司推廣，大大提高了生產(chǎn)效率。

配送中心系統(tǒng)集成設(shè)計

1、配送系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

寧波大發(fā)化纖有限公司傳統(tǒng)的物流管理流程包括收貨、入庫、補貨、揀選、分揀、復核、出庫等環(huán)節(jié)，如圖1所示。物流管理的難點主要集中在原料處理階段和成品生產(chǎn)階段，其中原料處理階段因其處理流程繁雜又成為管理的重中之重。

經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)研，在原料處理階段的分揀、粉碎、清洗工作區(qū)域，以及成品生產(chǎn)的打包、成品倉庫、裝卸工作區(qū)域相應安裝RFID閱讀器，用于數(shù)據(jù)采集，并傳輸至中心計算機系統(tǒng)進行分析處理。然后根據(jù)分析結(jié)果指導工作區(qū)域采取下一步動作。考慮到配送中心操作中對識別距離的要求，系統(tǒng)應采用超高頻硬件設(shè)備。但由于該分廠面積較小，不同工作區(qū)域相鄰較近或可能存在重疊區(qū)域，如果全部應用超高頻RFID系統(tǒng)，將不可避免地發(fā)生不同功能區(qū)域之間的“串讀”現(xiàn)象。為了避免因串讀而導致的射頻屏蔽困難。嘗試把高頻(13.56MHz)和超高頻(915MHz)RFID設(shè)備統(tǒng)一規(guī)劃于系統(tǒng)之中。在數(shù)據(jù)庫中關(guān)聯(lián)高頻(UH)和超高頻(UHF)電子標簽數(shù)據(jù)信息。并通過中間件使之協(xié)調(diào)工作。

具體來講，在原料的入庫點、清洗好的凈片出庫點及成品物流的各個點，系統(tǒng)采用超高頻閱讀器，可以在大范圍內(nèi)一次讀取多個電子標簽，以提高配送中心出入庫速度、自動化程度以及庫存準確度。在補退貨時，閱讀器讀取集裝箱或成品包裝箱標簽進行數(shù)據(jù)庫信息更新，此時系統(tǒng)一次只需讀取一個電子標簽，在補退貨區(qū)采用高頻閱讀器避免了串讀。這些部分構(gòu)成了整個RFID系統(tǒng)中的固定式數(shù)據(jù)采集終端。

以叉車為載體的移動式RFID數(shù)據(jù)采集終端在配送中心系統(tǒng)中擔負著重要角色。其作用包括：在叉車終端承載貨物入／出庫時。系統(tǒng)根據(jù)入／出貨單和實際入，出貨情況進行復核，并將復核結(jié)果反饋給叉車終端，以提示其下一步動作；通過叉車車載RFID閱讀器讀取塑料包裝袋上的貨物標簽，以確認貨物在倉庫中的具體位置，方便事后貨品定位和盤點；可在地面或各出入口安置一系列RFID標簽(地標)，通過讀取地標以確定和跟蹤叉車在配送中心的行駛路線和位置。該移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由RFID閱讀器和顯示終端組成。并通過無線局域網(wǎng)(802.11b／g)和中心計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。由于移動終端在執(zhí)行業(yè)務操作時只需讀取一個貨物標簽，故移動終端也采用高頻RFID系統(tǒng)，可避免串讀。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

目前，RFID閱讀器硬件接口通常有串口和網(wǎng)口兩種形式，單套RFID應用系統(tǒng)只需串口就可以滿足需求，而多套復雜應用系統(tǒng)需要網(wǎng)絡接口以便于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)根據(jù)不同閱讀器所提供的通訊接口的不同，設(shè)計集成多種通訊方式。通過集線器和多串口卡與主機通信。

2、配送系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

配送系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由前端各個區(qū)域的RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中間件、以及后端的倉儲管理系統(tǒng)(WMS)構(gòu)成，如圖3所示。前端的RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成對電子標簽數(shù)據(jù)的采集；中間件把采集到的數(shù)據(jù)進行加工處理和格式匹配，并且封裝不同頻率設(shè)備以及不同的通信方式，提供接口給后端的WMS系統(tǒng)；WMS統(tǒng)一管理配送中心各項業(yè)務操作。

為保證各項信息采集的可靠性，在充分發(fā)揮硬件特性的前提下，系統(tǒng)從軟件上采用多次讀取方式以進一步克服電子標簽漏讀現(xiàn)象，確保以后用于所有數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)源的完整性。從表1可知，配送中心的不同業(yè)務環(huán)節(jié)需采集的數(shù)據(jù)信息各不相同，如何區(qū)分不同類型標簽，從而過濾無用數(shù)據(jù)信息，是系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。經(jīng)分析，解決方案有如下幾種：

(1)不同類型的標簽以不同頻率的設(shè)備讀取。這種方法數(shù)據(jù)處理速度快，但成本較高；

(2)采用同種頻率標簽。規(guī)定標簽UID范圍作為不同類型的標簽。這種方法簡單易用，但系統(tǒng)可擴展性差；

(3)采用同種頻率標簽，在標簽的數(shù)據(jù)塊中設(shè)置標志符加以區(qū)分。這種方法硬件投入成本低，操作方便，同時，此方法不受標簽協(xié)議標準的限制，既可用于ISO類型標簽，也可用于EPC類型標簽。但由于需讀取標簽數(shù)據(jù)塊信息，所以標簽讀取速度稍低。

綜合考慮各種因素，筆者認為第三種方法最為恰當，雖然標簽讀取速度略有犧牲。但對于通常配送中心的物流速度而言不會構(gòu)成負面影響。一般情況下，ISO電子標簽內(nèi)部存儲容量為2048bits，被分成2.56個操作；庫存管理模塊完成原材料或成品查詢、盤點操作；出庫管理模塊完成出庫方案選擇、出庫復核和定制訂單操作；資源管理模塊完成叉車管理、原料處理半成品管理等操作；報表管理模塊對入庫管理、庫存管理、出庫管理和叉車管理過程中使用和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)表格進行定制、查詢、修改和刪除等管理操作。系統(tǒng)運行時，WMS首先對入庫區(qū)域采集的數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，完成收到貨品的貨位分配。并通過顯示終端指導叉車完成貨品的正確入庫，WMS同時對其他區(qū)域的RFID系統(tǒng)上傳的信息進行相關(guān)操作，實現(xiàn)貨物單品、集裝

箱、塑料包裝袋以及叉車的高效管理。

配送中心操作流程模擬

1、RFID配送中心試點

為支持此項研究，在大發(fā)公司二分廠建立了一個小型配送中心。其基本物流設(shè)備包括加工貿(mào)易貨架、一般貿(mào)易貨架、可變速傳輸線以及叉車等，并依據(jù)配送中心典型布局設(shè)置了出入口、分揀區(qū)、吹風區(qū)、洗料區(qū)、補退貨區(qū)、倉儲區(qū)、裝卸區(qū)等功能區(qū)域。按照本文的系統(tǒng)設(shè)計思想，在各個RFID通道配置了相應的RFID設(shè)備，并分別與中心計算機相連進行數(shù)據(jù)通訊。其中為節(jié)省設(shè)備資源，出入庫區(qū)域用同一設(shè)備的不同天線分別用于入庫和出庫操作。

總體來看，系統(tǒng)設(shè)備選型靈活、兼容性好。其中，庫存區(qū)域和補退貨區(qū)域的RFID閱讀器采用TCP／IP方式和中心計算機通訊，出入庫區(qū)域和分揀等區(qū)域的PFID閱讀器采用RS232串口方式和中心計算機通訊，車載RFID閱讀器通過RS232串口方式與車載計算機相連，再通過無線局域網(wǎng)實現(xiàn)與中心計算機的通訊。

配送系統(tǒng)運行之前預先在包裝袋、集裝箱、成品、倉儲單元、叉車等物流單元分別貼附電子標簽，并在標簽內(nèi)寫入相應代碼以進行快速識別。當物流單元經(jīng)過各個RFID通道時，系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絎MS進行過濾、比對和分析，最后相應對中心系統(tǒng)或移動終端做出反饋或指令，從而對入庫、庫存、盤點、補退貨、分揀、出庫等基本業(yè)務進行統(tǒng)一調(diào)度管理。

配送中心的全部作業(yè)流程都在WMS的統(tǒng)一調(diào)配之下運行。入庫時，加載了標簽的貨品通過收貨RFID系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)根據(jù)當前倉儲情況分配貨物堆放區(qū)域，同時采集記錄貨品、集裝箱、包裝袋上標簽信息。車載RFID系統(tǒng)確認貨品進入正確的區(qū)域后，主機和叉車終端相互通信。完成入庫操作。進行盤點作業(yè)時，分布在各個區(qū)域的RFID系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)信息，并與數(shù)據(jù)庫信息進行核對，以提供準確的庫存查詢。當相應區(qū)域的貨品量低于設(shè)定的最低值時，系統(tǒng)提示進行補貨作業(yè)。供應部門及時進行貨品調(diào)配并完成數(shù)據(jù)更新，提供最新的庫存信息。配送中心根據(jù)訂單進行出庫時，WMS系統(tǒng)自動生成出庫方案。貨品直接經(jīng)出庫RFID系統(tǒng)采集信息后到指定區(qū)域，WMS系統(tǒng)根據(jù)訂單標簽信息統(tǒng)一復核完成出庫操作。

2、配送系統(tǒng)試驗結(jié)果

WM5系統(tǒng)是整個配送中心的心臟，統(tǒng)一控制管理著配送中心各個業(yè)務流程，實現(xiàn)配送中心的連續(xù)自動入庫、貨位分配核對、庫存實時查詢、補貨及時報警、出庫方案生成、自動分揀分流、出庫自動復核，以及相關(guān)報表的管理。

在該系統(tǒng)中，各個業(yè)務流程所涉及的數(shù)據(jù)采集全部通過RFID技術(shù)實現(xiàn)。測試表明，與傳統(tǒng)的條碼支持的配送系統(tǒng)相比較，應用基于RFID技術(shù)的配送中心，其庫存透明度和準確率大大提高，可以根據(jù)需要實時對各個區(qū)域的貨物進行盤點；出入庫實現(xiàn)自動貨物訂單復核，提高配送精度；數(shù)據(jù)采集速度快，實現(xiàn)不停頓的自動出入庫，解決了條碼系統(tǒng)中由于對單個貨品逐一掃描而造成的效率瓶頸，同時也驗證系統(tǒng)所采用的電子標簽數(shù)據(jù)信息過濾方法的可靠性。

綜上所述，本文論述的再生紡化纖行業(yè)RFID配送中心以配送中心的實際流程為模板，系統(tǒng)同時集成高頻和超高頻設(shè)備，免除電磁屏蔽的困擾。系統(tǒng)對RFID技術(shù)的應用雖然是面向配送中心，但只要有數(shù)據(jù)采集和自動識別的場合都有RFID技術(shù)的用武之地，同樣適用于供應鏈中的其他環(huán)節(jié)。相信隨著技術(shù)的不斷成熟以及硬件成本的進一步降低，RFID技術(shù)必將在該行業(yè)得到更廣泛的應用。