基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)物資定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

費(fèi)揚(yáng)+杜慶治+王坤侖

前言

目前，傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)物資管理采用以手工為主的管理方式，對物資的入庫、在庫以及出庫等信息通過手工記錄來實(shí)現(xiàn)管理，不僅過程繁瑣，還極易出現(xiàn)差錯(cuò)，對所管理物資的位置信息也難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新。隨著RFID技術(shù)的成熟，越來越多的人開始研究基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WarehouseManagement System，簡稱WMS）。利用RFID技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈及倉儲(chǔ)環(huán)境中的貨物識(shí)別追蹤和信息獲取，有效提升倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視性，優(yōu)化倉儲(chǔ)操作和管理。

1倉儲(chǔ)物資定位模型設(shè)計(jì)

在區(qū)域較大，貨位數(shù)量較多且分布密集的倉庫中，將整個(gè)倉儲(chǔ)劃分為小區(qū)域，并分別標(biāo)記為A區(qū)、B區(qū)、……、F區(qū)和G區(qū)。以A區(qū)作為主要研究對象，對其中的物資定位模型進(jìn)行相關(guān)的研究與分析。

先對A區(qū)中的貨架進(jìn)行編碼，再對A區(qū)中的每一個(gè)貨位進(jìn)行編碼，對儲(chǔ)位進(jìn)行編碼的目的是為后繼的管理和定位提供便利，貨架編碼效果如圖1所示，貨位編碼效果如圖2所示。

對整個(gè)倉儲(chǔ)環(huán)境中的每個(gè)庫位都按這種編碼方式進(jìn)行編碼，那么每個(gè)庫位就相當(dāng)于有了一個(gè)唯一的ID。將無線感知裝置固定到每單位入庫物資或托盤的特定位置上，就能將儲(chǔ)位上的貨物或托盤與該ID編號(hào)對應(yīng)起來，同時(shí)配合RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)時(shí)的物資定位。將記錄物資相關(guān)信息的載體（RFID電子標(biāo)簽）與識(shí)別這些信息的設(shè)備（RFID讀寫器）以及進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備（通信模塊）與物資進(jìn)行綁定，不僅能夠解決倉儲(chǔ)貨位與貨物信息的匹配問題，而且解決倉儲(chǔ)管理過程中的盤點(diǎn)、移庫或移位后的物資定位問題，即在任何操作過程中通信模塊都可以實(shí)時(shí)自動(dòng)上傳信息到定位管理系統(tǒng)，具體方案如下：

（1）在RFID讀寫設(shè)備中添加通信模塊

在小型讀寫器內(nèi)加入無線通信模塊，通過無線的方式與定位管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)RFID讀寫器在讀取到電子標(biāo)簽中的信息后將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到定位管理系統(tǒng)。

（2）獲取移動(dòng)目標(biāo)的位置信息

將地標(biāo)電子標(biāo)簽與貨架和貨位建立一一對應(yīng)的關(guān)系，讀取標(biāo)簽信息就能獲取移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。物資一般是放在具體的載體上，比如叉車、AGV等，在單位物資或托盤上固定小型RFID讀寫器和電子標(biāo)簽，在載體通過的通道內(nèi)放置一定密度的無源電子標(biāo)簽，通過小型讀寫器時(shí)時(shí)讀取放置在通道中的地標(biāo)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)定位移動(dòng)中的單位物資或托盤位置的目的。如圖3所示。

（3）獲取靜態(tài)目標(biāo)的位置信息。

靜態(tài)目標(biāo)其實(shí)是位于貨位中的單位物資或托盤，將貨位號(hào)與單位物資或托盤進(jìn)行綁定，知道貨位號(hào)信息就知道靜態(tài)目標(biāo)的位置信息。將每一個(gè)貨位號(hào)在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙辖壎ㄒ粋€(gè)RFID無源電子標(biāo)簽，同時(shí)在所有待入庫的單位物資上以適當(dāng)?shù)拈g距和位置綁定RFID小型讀寫器與存有單位物資詳細(xì)信息的RFID無源電子標(biāo)簽，當(dāng)出現(xiàn)移位或移庫時(shí)，小型閱讀器會(huì)自動(dòng)識(shí)別到物資所對應(yīng)的貨位號(hào)發(fā)生了變化，進(jìn)而自動(dòng)重新進(jìn)行綁定。所有的綁定過程無需人工干涉，極大地提高了倉儲(chǔ)物資定位管理的效率[。如圖4所示。

2基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)物資定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1定位系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)物資定位系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理。其中，數(shù)據(jù)采集主要是利用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)采集，使用增加WiFi模塊的小型讀寫器采集帶有RFID電子標(biāo)簽的載體里所存儲(chǔ)的信息。在數(shù)據(jù)傳輸模塊中，使用WiFi網(wǎng)絡(luò)將所有信息通過WiFi模塊實(shí)時(shí)傳輸。數(shù)據(jù)管理就是整個(gè)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)通過WiFi網(wǎng)絡(luò)接收RFID采集設(shè)備傳輸過來的所有數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分析、存儲(chǔ)等操作，提供給管理員實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)管理、查詢、分析等功能。通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理三個(gè)模塊的協(xié)同遞進(jìn)工作，最終實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)物資定位的自動(dòng)化管理工作。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖5所示。

2.2定位系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)物資定位系統(tǒng)主要由RFID物資定位管理子系統(tǒng)、RFID標(biāo)簽管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)組成，通過RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對倉儲(chǔ)物資的入庫、上架、盤點(diǎn)、下架、移庫、移位、出庫等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確地采集，對庫存的真實(shí)情況能夠及時(shí)準(zhǔn)確地把握，有效的提高了倉儲(chǔ)物資管理效率。

該系統(tǒng)軟件的主要功能模塊主要包括：系統(tǒng)管理、入庫管理、在庫管理、出庫管理和物資信息管理五個(gè)部分。軟件系統(tǒng)的總體功能架構(gòu)如圖6所示。

（1）系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要是對發(fā)貨通知和訂貨信息以及合同等相關(guān)材料進(jìn)行管理，下達(dá)相關(guān)指令給其他模塊，并且對所有的異?；蚓瘓?bào)進(jìn)行統(tǒng)一管理；也會(huì)對倉儲(chǔ)中的硬件設(shè)施進(jìn)行設(shè)置、維護(hù)及更新。

（2）入庫管理

對進(jìn)入庫區(qū)的貨物進(jìn)行入庫登記，進(jìn)行相關(guān)RFID電子標(biāo)簽的粘貼以及RFID無線感知裝置的固定，然后進(jìn)行貨位分配并執(zhí)行入庫指令，完成入庫。

（3）在庫管理

所謂在庫管理，是對儲(chǔ)存在倉庫中的物資進(jìn)行管理維護(hù)的過程。主要包括貨物清點(diǎn)、貨物移庫、貨物移位以及對貨位的管理幾部分。

（4）出庫管理

在收到出庫通知或調(diào)撥單時(shí)，需要對物資的出庫流程進(jìn)行管理，如果待出庫物資需要從箱件或托盤中拆零，將在此處進(jìn)行相關(guān)的管理操作。

（5）物資信息管理

該模塊的主要功能是對整個(gè)倉儲(chǔ)物資定位管理的過程中所產(chǎn)生的信息進(jìn)行管理，主要包括信息的查詢和信息的修改。其中信息的查詢包括入庫信息查詢、在庫信息查詢和出庫信息查詢等功能，信息的修改包括信息的添加、刪除、更新。

2.3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

倉儲(chǔ)物資定位管理系統(tǒng)主要是五大功能模塊，分別是系統(tǒng)管理、入庫管理、在庫管理、出庫管理和物資信息管理。管理人員登入系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)主界面，如圖7所示，點(diǎn)擊相關(guān)項(xiàng)可進(jìn)入詳細(xì)功能頁面。

以在庫管理模塊為例，重點(diǎn)介紹對在庫管理的移庫和盤點(diǎn)功能。

在庫存管理中點(diǎn)擊移庫選擇需要移庫的產(chǎn)品信息，在彈出對話框中選擇讀取方式和將移至庫位的信息，點(diǎn)擊完成，操作界面如圖8所示。

在庫存管理中點(diǎn)擊盤點(diǎn)選擇需要盤點(diǎn)的產(chǎn)品信息，在彈出對話框中選擇讀取方式點(diǎn)擊完成，選擇RFID的讀取方式，在盤點(diǎn)中就可以看到當(dāng)前數(shù)量和總數(shù)量，操作界面如圖9所示。

3系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試主要在電腦上進(jìn)行，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測系統(tǒng)的可行性，在電腦上登陸系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)主界面對五大模塊進(jìn)行驗(yàn)證。以貨物移位為例，在實(shí)驗(yàn)室對貨物移位進(jìn)行驗(yàn)證。測試主要是針對核心環(huán)節(jié)中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，比如：RFID無線感知裝置在啟動(dòng)與休眠狀態(tài)下是否能自動(dòng)對相關(guān)數(shù)據(jù)（貨物標(biāo)簽信息）的讀取；在移庫或移位后重啟RFID無線感知裝置，能否對新的庫區(qū)庫位進(jìn)行重新綁定，自動(dòng)更新相應(yīng)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括2個(gè)貨架、2組通道讀寫設(shè)備、RFID手持設(shè)備以及若干RFID無線感知裝置和標(biāo)簽。在A、C兩區(qū)分別放置一個(gè)貨架，在各自區(qū)域通道上分別放置一組通道讀寫設(shè)備，調(diào)整RFID無線感知裝置的讀寫頻率，確保讀取貨物標(biāo)簽信息不受其他標(biāo)簽干擾。RFID無線感知裝置在工作狀態(tài)下讀取貨物或托盤上的電子標(biāo)簽和貨位電子標(biāo)簽。倉儲(chǔ)物資定位系統(tǒng)的服務(wù)器將兩個(gè)電子標(biāo)簽信息綁定作為定位依據(jù)，以備查詢和調(diào)用。在RFID無線感知裝置休眠狀態(tài)進(jìn)行移位，首先，確定目標(biāo)庫位；再次，手持設(shè)備讀取目標(biāo)貨物標(biāo)簽信息，更新托盤標(biāo)簽信息，重啟RFID無線感知裝置；最后，移動(dòng)貨物至目標(biāo)貨位，用手持設(shè)備讀取新的托盤標(biāo)簽信息，完成貨物移位。登陸系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)庫存管理中的貨物的當(dāng)前貨位是目標(biāo)貨位，說明貨物移位后系統(tǒng)獲取的定位信息是正確的。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確獲取貨物的定位信息，提高倉儲(chǔ)管理效率。

4結(jié)論

利用RFID定位技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)的基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)物資定位管理系統(tǒng)可以有效地解決物流管理中的信息采集自動(dòng)化問題，提高了倉儲(chǔ)作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)貨物、叉車的實(shí)時(shí)定位，從而達(dá)到整個(gè)倉庫運(yùn)作管理及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的目的。endprint