基于RFID的工廠物流車輛調(diào)度系統(tǒng)研究

方雄利+陳緒兵+余良偉+陳凱

摘 要：為實現(xiàn)車輛進(jìn)出廠區(qū)的規(guī)范化、有序化、智慧化，提高車輛在廠區(qū)內(nèi)的卸貨效率，在RFID技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立智能化工廠物流車輛調(diào)度系統(tǒng)。著眼于當(dāng)前實際需求，從系統(tǒng)的功能模塊，硬件選擇以及軟件開發(fā)幾個方面對物流車輛調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并在工廠進(jìn)行了軟件測試，實現(xiàn)了進(jìn)出廠區(qū)車輛信息的自動采集，縮短了車輛等待以及車輛卸貨的時間，提高了卸貨位利用率及送貨率。

關(guān)鍵詞：RFID；物流；車輛調(diào)度；自動采集

中圖分類號：TP393；TN964 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）08-0-03

0 引 言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，國家實體制造生產(chǎn)企業(yè)的管理水平也發(fā)生了本質(zhì)性變化。在傳統(tǒng)制造企業(yè)，尤其是大工廠，由于貨物采購、對供應(yīng)商發(fā)貨、車輛卸貨等業(yè)務(wù)較多，使得工廠有大量的物流車輛進(jìn)出，但這些車輛在廠區(qū)內(nèi)毫無有效信息的指導(dǎo)，隨意?？浚鶗?dǎo)致廠區(qū)內(nèi)車輛擁堵，卸貨效率低下，出貨不及時等一系列問題[1]。而這些問題也使企業(yè)辦事效率低下，嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展。

圖1所示為某工廠兩天內(nèi)傳統(tǒng)的車輛調(diào)度管理，車輛等待時間。

為解決次資源占用，效率低下等問題，這些企業(yè)當(dāng)下急需運用先進(jìn)的信息技術(shù)來解決制造企業(yè)廠區(qū)內(nèi)所有進(jìn)出車輛的調(diào)度問題。本文以RFID射頻識別技術(shù)為基礎(chǔ)來設(shè)計智能化工廠物流車輛調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)出廠區(qū)車輛經(jīng)預(yù)約后，對進(jìn)出廠區(qū)的車輛發(fā)放RFID智能卡，系統(tǒng)能夠自動識別進(jìn)出的車輛并提示相應(yīng)的進(jìn)出廠區(qū)信息，以及通過LED顯示屏實時指引車輛的路徑和當(dāng)前排隊等待的時間，對進(jìn)出廠區(qū)的車輛進(jìn)行有效指導(dǎo)。相比較傳統(tǒng)的人工指引，該系統(tǒng)具有高效性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點。

1 技術(shù)原理及系統(tǒng)分析

1.1 技術(shù)原理

射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，無需機(jī)械接觸或光學(xué)接觸[2-4]，可在惡劣的環(huán)境下識別高速移動的物體，且信息讀取完整，操作簡易快捷。射頻識別技術(shù)主要由三部分組成：

（1）電子標(biāo)簽。存儲信息，且每個標(biāo)簽都有其唯一的ID；

（2）讀寫器。利用射頻識別技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽信息；

（3）計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。管理數(shù)據(jù)及通信傳輸，讀寫器通過接口與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

隨著國家推行物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)以及大規(guī)模集成電路生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，RFID技術(shù)的應(yīng)用也會越來越廣泛。

1.2 系統(tǒng)分析

對于車輛進(jìn)出廠區(qū)、車輛卸貨管理、車輛卸貨監(jiān)控等實現(xiàn)全面管控，對整體廠區(qū)車輛及卸貨進(jìn)行高效管理[5]，物流車輛進(jìn)廠、等待、卸貨、出廠流程如圖2所示。系統(tǒng)主要包含如下幾點：

（1）建立廠區(qū)進(jìn)出門禁管理：廠區(qū)的進(jìn)出門禁使用視覺識別技術(shù)，對進(jìn)出廠區(qū)的車輛進(jìn)行車牌識別，能夠自動識別進(jìn)出的車輛并提示相應(yīng)的進(jìn)出廠區(qū)信息。

（2）建立廠區(qū)卸貨管理體系：對所有卸貨點、卸貨位進(jìn)行監(jiān)控，對整個廠區(qū)的貨車運轉(zhuǎn)位置信息、卸貨點忙閑信息進(jìn)行聯(lián)動，打造高效廠內(nèi)車輛監(jiān)管模式。

1.3 目標(biāo)分析

系統(tǒng)要達(dá)到的預(yù)期目的有如下幾點：

（1）對廠區(qū)的進(jìn)出門禁實現(xiàn)RFID智能控制，對進(jìn)出廠區(qū)的車輛發(fā)放RFID智能卡，自動識別進(jìn)出車輛并提示相應(yīng)的進(jìn)出廠區(qū)信息；

（2）對所有卸貨點、卸貨位進(jìn)行監(jiān)控，對整個廠區(qū)的貨車運轉(zhuǎn)位置信息、卸貨點忙閑信息進(jìn)行聯(lián)動，打造高效的廠內(nèi)車輛監(jiān)管模式；

（3）送貨及時率提高，通過引導(dǎo)進(jìn)廠車輛有序排隊，規(guī)范供應(yīng)商的有序、按時送貨，提高物料供應(yīng)計劃的執(zhí)行率，提高送貨及時率；

（4）快速響應(yīng)，提高對生產(chǎn)任務(wù)的響應(yīng)速度，解決在臨時插單情況下快速物料配送無法響應(yīng)等瓶頸問題，縮短生產(chǎn)響應(yīng)周期。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計

該車輛調(diào)度系統(tǒng)主要分為車輛門禁系統(tǒng)與車輛卸貨位管理系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)主要控制車輛的進(jìn)出，被呼叫的車輛允許進(jìn)入，否則在場外等候排隊，此舉可避免廠區(qū)內(nèi)車輛過多造成擁堵。卸貨位管理系統(tǒng)主要管理卸貨位，指導(dǎo)車輛去空閑卸貨位，避免車輛在廠區(qū)亂找卸貨位，造成卸貨速率低下，卸貨位利用率低等問題。從進(jìn)門到卸貨都用RFID卡來進(jìn)行信息核對，不會出現(xiàn)調(diào)度不當(dāng)?shù)膯栴}[6]。

2.1 車輛門禁系統(tǒng)

車輛通過預(yù)約后，送貨車輛到達(dá)廠區(qū)請求進(jìn)入，由保安核查無誤后發(fā)放臨時卡給司機(jī)，在觸摸一體機(jī)上刷卡預(yù)約卸貨位，司機(jī)在觸摸一體機(jī)上刷臨時卡進(jìn)入預(yù)約卸貨位界面，點擊其先卸貨的大區(qū)域進(jìn)行預(yù)約，系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)卸貨規(guī)則選擇該區(qū)域的卸貨位給該司機(jī)，將分配的卸貨位信息和司機(jī)信息關(guān)聯(lián)到已綁定車牌號的貨車卡上作為是否放行車輛進(jìn)入廠區(qū)的依據(jù)。主要信息包括送貨時間、送貨品種、數(shù)量、送貨司機(jī)信息、送貨車輛信息（車牌非常關(guān)鍵）、可以使用的卸貨位。車輛被叫號后，即攜帶貨車卡驅(qū)車前往指定的卸貨位，進(jìn)入廠區(qū)門口時，門口讀寫設(shè)備讀取標(biāo)簽信息，并自動核對其分配的卸貨位是否空閑和現(xiàn)在是否正在被叫號，與智能車輛調(diào)度系統(tǒng)中的預(yù)約數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，時間在24小時（系統(tǒng)可以設(shè)置）之內(nèi)則允許進(jìn)廠。比較結(jié)果不符合入廠標(biāo)準(zhǔn)的車輛，會有聲音提示車輛不允許進(jìn)廠，同時LED上也顯示不允許入廠；比較結(jié)果為符合入廠標(biāo)準(zhǔn)的車輛，系統(tǒng)根據(jù)供應(yīng)商卸貨位權(quán)限，送貨計劃和預(yù)約時間，結(jié)合卸貨現(xiàn)場卸貨位占用情況以及預(yù)計釋放情況，自動分配車輛的卸貨位；卸貨位分配完成后，系統(tǒng)通過聲音提示車輛可以入場，同時LED顯示屏顯示車輛分配的卸貨位及預(yù)計等待的時間；控制電腦控制道閘抬桿，車輛入廠。車輛門禁系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

2.2 車輛卸貨位調(diào)度系統(tǒng)

當(dāng)車輛進(jìn)入廠區(qū)后，如需排隊，則司機(jī)被安排在休息室，同時在休息廳配置滾動LCD屏，實時更新和顯示各卸貨位的叫號信息，即司機(jī)可在休息廳的滾動LED屏上查看為自己分配的卸貨位的叫號情況（注明：叫號的信息為貨車車牌號；若各類型供應(yīng)商優(yōu)先分配的卸貨位需要等待且其他卸貨位有空閑時，預(yù)約界面提示優(yōu)先分配卸貨位的等待車輛數(shù)和空閑卸貨位號，供預(yù)約司機(jī)手動選擇卸貨位）。endprint

當(dāng)車輛到達(dá)指定的卸貨臺后，LED屏上顯示的車牌與司機(jī)車牌相符合，即可將RFID臨時卡交給工作人員在一體機(jī)上進(jìn)行核對，核對無誤后，車輛倒車進(jìn)入卸貨位；控制計算機(jī)記錄車輛已進(jìn)入，并在LED屏上顯示車號，開始計時；車輛卸貨完畢，收貨人員確認(rèn)無誤后，在一體機(jī)上進(jìn)行操作，車輛離開后，記錄卸貨完成時間，此時LED屏顯示卸貨位空閑。卸貨位調(diào)度如圖4所示。

車輛卸貨完成后，經(jīng)有效通道信息指引，車輛從出口通道出廠。司機(jī)驅(qū)車出廠區(qū)，經(jīng)過門口時保安進(jìn)行車輛檢查后遙控道閘放行并自動記錄車輛出廠區(qū)信息，同時取消該車輛此次送貨中關(guān)聯(lián)的卸貨位信息，并回收臨時卡，車輛出廠。

2.3 硬件選型

讀寫器選型更注重抗屏蔽性，可以突破金屬和人體的遮擋；一體化設(shè)計，性能穩(wěn)定，安裝簡單方便；高速運動的目標(biāo)也能輕易捕獲；防水防曬，可于戶外使用。基于以上要求，選擇2.4～2.8 GHz讀寫器，此頻段讀寫器識別率高，抗干擾能力強。電子標(biāo)簽選擇有源主動式電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽的工作溫度在-35℃～75℃之間，接收靈敏度為-90 dBm，可以大大提高讀取速率。

3 系統(tǒng)測試運行

系統(tǒng)開發(fā)完成后，到工廠進(jìn)行測試。軟件操作界面如圖5所示。

門禁子系統(tǒng)中會顯示出進(jìn)入廠區(qū)的車輛類型、標(biāo)簽號、司機(jī)姓名、車牌號、合單號、單位等一系列信息，保證進(jìn)入廠區(qū)車輛的唯一性。

卸貨位子系統(tǒng)設(shè)計好后，運行情況如圖6所示，界面顯示所有的卸貨臺，綠色表示空閑可用，黃色表示優(yōu)先分配，紅色表示已占用。

從預(yù)約平臺上可以知道各卸貨位的狀態(tài)，當(dāng)用戶進(jìn)入廠區(qū)后，經(jīng)過LED屏的路徑指引信息，可以迅速通往指定的卸貨位[7]。經(jīng)由卸貨位實時監(jiān)控，管理人員可以清楚知道各卸貨位的狀態(tài)信息，即空閑、使用中、預(yù)約或者故障。在測試過程中，軟件系統(tǒng)監(jiān)視的卸貨位狀態(tài)和實際狀態(tài)一致。通過工廠現(xiàn)場實際測試，送貨車輛進(jìn)廠后根據(jù)顯示屏的引導(dǎo)信息可快速找到相應(yīng)卸貨位并開始卸貨，卸貨等待時間大大減少，卸貨效率提高，等待時間在使用新技術(shù)前后對比如圖7所示。系統(tǒng)在實際測試過程中運行效果良好，實際效果達(dá)到了預(yù)期要求。

4 結(jié) 語

本文基于RFID技術(shù)設(shè)計了智能化物流車輛調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)智能化程度高，管理方便，實現(xiàn)了車輛從入廠到卸貨再到出廠的全智能化、可視化管理。從根本上解決了工廠內(nèi)部車輛混亂擁堵，卸貨周期長、耗時長等問題。此系統(tǒng)符合當(dāng)下信息時代企業(yè)智能化發(fā)展的需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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