基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用

文/邵海龍 敖勇 吳諄諄 馬勇超 盛啟杰 宋炎哲 孫彥輝

一、引言

RFID技術(shù)誕生于二戰(zhàn)期間，但此后的50多年時(shí)間里，其發(fā)展一直較為緩慢。近年來(lái)，隨著其應(yīng)用技術(shù)環(huán)境日臻成熟，基于射頻識(shí)別（RFID）的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)異軍突起，吸引了眾多行業(yè)的關(guān)注。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，物流倉(cāng)儲(chǔ)供應(yīng)鏈的管理必須與時(shí)俱進(jìn)，向著工業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近年來(lái)備受世界矚目的IT熱點(diǎn)。RFID技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在物流、第二代身份證、電子售票、高速公路、物業(yè)管理和公交等多方面應(yīng)用突出。2015年，李克強(qiáng)總理提出《中國(guó)制造2025》的發(fā)展戰(zhàn)略以后，以RFID為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將迎來(lái)一個(gè)高速發(fā)展的春天，從而進(jìn)一步推動(dòng)了RFID行業(yè)在中國(guó)的發(fā)展?；赗FID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為物流倉(cāng)儲(chǔ)信息化的著力點(diǎn)與突破點(diǎn)。本文在介紹基于RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)管理各個(gè)層面的影響，初步探究了基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中的實(shí)際應(yīng)用。

基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為物流倉(cāng)儲(chǔ)信息化的著力點(diǎn)與突破點(diǎn)

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)（IOT，Internet of Things）又叫“傳感網(wǎng)”，指的是利用射頻識(shí)別等各種信息傳感設(shè)備，把所有物品的信息與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化管理與識(shí)別。物聯(lián)網(wǎng)為每一個(gè)物品分配標(biāo)識(shí)，通過(guò)射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等獲取物品標(biāo)識(shí)中的信息，從而達(dá)到對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別和供應(yīng)鏈實(shí)時(shí)跟蹤的目的。物聯(lián)網(wǎng)由三個(gè)要素組成，一是傳感設(shè)備，即以二維碼、射頻標(biāo)簽和傳感器來(lái)識(shí)別“物”，國(guó)內(nèi)以低頻RFID為主；二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或未來(lái)的NGN（NextGenerationNetwork）網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算，如中國(guó)移動(dòng)積極推進(jìn)的M2M（Machine-To-Machine）業(yè)務(wù)；三是處理終端，指輸入輸出的控制終端，手機(jī)、電腦、通信基站以及其他移動(dòng)終端。因此，我們可以給物聯(lián)網(wǎng)下一個(gè)定義，即：通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議， 把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2.RFID技術(shù)

RFID的全稱(chēng)是Radio Frequeney Identification，中文稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別，它是一種利用射頻信號(hào)通過(guò)空間藕合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。RFID技術(shù)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無(wú)法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒，特別在識(shí)別唯一物體領(lǐng)域具有其他識(shí)別技術(shù)無(wú)與比擬的優(yōu)勢(shì)。

完整的RFID系統(tǒng)包括RFID數(shù)據(jù)采集端(標(biāo)簽、閱讀器、天線(xiàn))、中間件或者接口、應(yīng)用系統(tǒng)和管理平臺(tái)等。RFID應(yīng)用系統(tǒng)參考架構(gòu)一般可采取四層結(jié)構(gòu)形式，從下至上依次為閱讀器層、邊緣層、集成層和應(yīng)用層。RFID系統(tǒng)的工作原理是：閱讀器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻查詢(xún)信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，標(biāo)簽獲得能量被激活并自動(dòng)將自身編碼等信息通過(guò)卡中內(nèi)置發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線(xiàn)接收到從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線(xiàn)調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行調(diào)解和解碼，然后通過(guò)電腦主機(jī)、無(wú)線(xiàn)PDA或發(fā)卡器等設(shè)備送到后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理和控制，最終發(fā)出指令信號(hào)控制閱讀器完成不同的讀寫(xiě)操作。如圖1。

3.RFID與物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)

以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無(wú)數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的，比Intemet更為龐大的“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

圖1：RFID系統(tǒng)組成

物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)來(lái)捕獲信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù)將其與開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連，對(duì)供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與實(shí)時(shí)跟蹤，從而將龐大的物流系統(tǒng)建成一個(gè)高度智能、覆蓋倉(cāng)庫(kù)上所有物品之間、甚至于物品和人之間的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。

基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)將在全球物流倉(cāng)儲(chǔ)范圍內(nèi)從根本上改變對(duì)物品生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)等各環(huán)節(jié)流動(dòng)監(jiān)控的管理水平。一個(gè)帶有電子標(biāo)簽的產(chǎn)品，電子標(biāo)簽中有這個(gè)產(chǎn)品的唯一編碼，當(dāng)這個(gè)帶有標(biāo)簽的產(chǎn)品通過(guò)一個(gè)讀寫(xiě)器時(shí)，這個(gè)產(chǎn)品的信息就會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街付ǖ挠?jì)算機(jī)內(nèi)，這是一個(gè)全自動(dòng)的產(chǎn)品流動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，帶有電子標(biāo)簽的物品都可以隨時(shí)隨地按需被標(biāo)識(shí)、追蹤和監(jiān)控，從而達(dá)到信息的實(shí)時(shí)共享，便于統(tǒng)籌管理，進(jìn)而可以更好地促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)能力的生成。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用

1.采購(gòu)環(huán)節(jié)

在采購(gòu)環(huán)節(jié)中，企業(yè)可以通過(guò)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)及時(shí)采購(gòu)和快速反應(yīng)采購(gòu)。管理部門(mén)通過(guò)RFID技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地了解到整個(gè)供應(yīng)鏈的供應(yīng)狀態(tài)，從而更好地把握庫(kù)存信息、供應(yīng)和生產(chǎn)需求信息等，及時(shí)對(duì)采購(gòu)計(jì)劃進(jìn)行制定和管理，并及時(shí)生成有效的采購(gòu)訂單。通過(guò)應(yīng)用RFID技術(shù)，可以在準(zhǔn)確的時(shí)間購(gòu)入準(zhǔn)確的物資不會(huì)造成庫(kù)存的積壓，又不會(huì)因?yàn)槿鄙傥镔Y影響生產(chǎn)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)“簡(jiǎn)單購(gòu)買(mǎi)”向“合理采購(gòu)”轉(zhuǎn)變，即在合適的時(shí)間，選擇合適的產(chǎn)品，以合適的價(jià)格，按合適的質(zhì)量，并通過(guò)合適的供應(yīng)商獲得。

企業(yè)以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成的信息資源為前提，可以實(shí)現(xiàn)采購(gòu)內(nèi)部業(yè)務(wù)和外部運(yùn)作的信息化，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)管理的無(wú)紙化，提高信息傳遞的速度，加快生產(chǎn)決策的反應(yīng)速度，并且最終達(dá)到工作流的統(tǒng)一，即以采購(gòu)單為源頭，對(duì)從供應(yīng)商確認(rèn)訂單、發(fā)貨、到貨、檢驗(yàn)、入庫(kù)等采購(gòu)訂單流轉(zhuǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤，并可進(jìn)行多種采購(gòu)流程選擇，如訂單直接入庫(kù)，或經(jīng)過(guò)到貨質(zhì)檢環(huán)節(jié)后檢驗(yàn)入庫(kù)等，同時(shí)在整個(gè)過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采購(gòu)存貨的計(jì)劃狀態(tài)、訂單在途狀態(tài)、到貨待檢狀態(tài)等的監(jiān)控和管理。通過(guò)對(duì)采購(gòu)過(guò)程中資金流、物流和信息流的統(tǒng)一控制，以達(dá)到采購(gòu)過(guò)程總成本和總效率的最優(yōu)匹配。

2.生產(chǎn)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)企業(yè)物流系統(tǒng)的起點(diǎn)在入庫(kù)或出庫(kù),但在基于RFID的物流系統(tǒng)中,所有的物資在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽(Tag)。由于在一般的商品物流中,大部分的RFID標(biāo)簽都以不干膠標(biāo)簽的形式使用,只需要在物品包裝上貼RFID標(biāo)簽就可以。

在企業(yè)物資生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最重要的是RFID標(biāo)簽的信息錄入，可分為4個(gè)步驟完成：

（1)描述相對(duì)應(yīng)的物品信息，包括生產(chǎn)部門(mén)、完成時(shí)間、生產(chǎn)各工序以及責(zé)任人、使用期限、使用目標(biāo)部門(mén)、項(xiàng)目編號(hào)、安全級(jí)別等，RFID標(biāo)簽全面的信息錄入將成為過(guò)程追蹤的有力支持。

（2)在數(shù)據(jù)庫(kù)中將物品的相關(guān)信息錄入到相對(duì)應(yīng)的RFID標(biāo)簽項(xiàng)中。

（3)將物品與相對(duì)應(yīng)的信息編輯整理,得到物品的原始信息和數(shù)據(jù)庫(kù)，這是整個(gè)物流系統(tǒng)中的第一步,也是RFID開(kāi)始介入的第一個(gè)環(huán)節(jié)，需要絕對(duì)保證這個(gè)環(huán)節(jié)中的信息和RFID標(biāo)簽的準(zhǔn)確性與安全性。

（4)完成信息錄入后,使用閱讀器進(jìn)行信息確認(rèn)，檢查RFID標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)的信息是否和物品信息一致。同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，顯示每一件物品的RFID標(biāo)簽信息錄入的完成時(shí)間和經(jīng)手人。為保證RFID標(biāo)簽的唯一性，可將相同產(chǎn)品的信息進(jìn)行排序編碼，方便相同物品的清查。

3.入庫(kù)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)物流系統(tǒng)的入庫(kù)有3個(gè)基本要素是嚴(yán)格控制的：經(jīng)手人員、物品、記錄。這個(gè)過(guò)程需要耗費(fèi)大量的人力、時(shí)間，并且一般需要多層多次檢查才能確保準(zhǔn)確性。在RFID的入庫(kù)系統(tǒng)中，通過(guò)RFID的信息交換系統(tǒng)，這3個(gè)環(huán)節(jié)能夠得到高效、準(zhǔn)確的控制。在RFID的入庫(kù)系統(tǒng)中，通過(guò)在入庫(kù)口通道處的閱讀器(Reader)，識(shí)別物品的RFID標(biāo)簽，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到相應(yīng)物品的信息并自動(dòng)輸入到RFID的庫(kù)存管理系統(tǒng)中。系統(tǒng)記錄入庫(kù)信息并進(jìn)行核實(shí)，若合格則錄入庫(kù)存信息，如有錯(cuò)誤則提示錯(cuò)誤信息，發(fā)出警報(bào)信號(hào)，自動(dòng)禁止入庫(kù)。在RFID的庫(kù)存信息系統(tǒng)中，通過(guò)功能擴(kuò)展，可直接指引叉車(chē)、堆垛機(jī)的設(shè)備上的射頻終端，選擇空貨位并找出最佳途徑，抵達(dá)空位。閱讀器確認(rèn)貨物就位后，隨即更新庫(kù)存信息。物資入庫(kù)完畢后，可以通過(guò)RFID系統(tǒng)打印機(jī)打印入庫(kù)清單,責(zé)任人進(jìn)行確認(rèn)。

4.庫(kù)存管理環(huán)節(jié)

物品入庫(kù)后還需要利用RFID系統(tǒng)進(jìn)行庫(kù)存檢查和管理，這個(gè)環(huán)節(jié)包括通過(guò)閱讀器對(duì)分類(lèi)的物品進(jìn)行定期的盤(pán)查，分析物品庫(kù)存變化情況；物品出現(xiàn)移位時(shí)，通過(guò)閱讀器自動(dòng)采集貨物的RFID標(biāo)簽，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到相對(duì)應(yīng)的信息，并將信息自動(dòng)錄入庫(kù)存管理系統(tǒng)中，記錄物品的品名、數(shù)量、位置等信息，核查是否出現(xiàn)異常情況，在RFID系統(tǒng)的幫助下，大量減少傳統(tǒng)庫(kù)存管理中的人工工作量，實(shí)現(xiàn)物品安全、高效的庫(kù)存管理。由于RFID實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入的自動(dòng)化，盤(pán)點(diǎn)時(shí)無(wú)需人工檢查或掃描條碼，可以減少大量的人力物力，使盤(pán)點(diǎn)更加快速和準(zhǔn)確。利用RFID技術(shù)進(jìn)行庫(kù)存控制，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確掌握庫(kù)存信息，從中了解每種產(chǎn)品的需求模式及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)貨，改變低效率的運(yùn)作情況，同時(shí)提升庫(kù)存管理能力，降低平均庫(kù)存水平，通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的庫(kù)存控制有效降低庫(kù)存成本。

5.出庫(kù)管理環(huán)節(jié)

在RFID的出庫(kù)系統(tǒng)管理中,管理系統(tǒng)按物品的出庫(kù)訂單要求，自動(dòng)確定提貨區(qū)及最優(yōu)提貨路徑。經(jīng)掃描貨物和貨位的RFID標(biāo)簽，確認(rèn)出庫(kù)物品，同時(shí)更新庫(kù)存。當(dāng)物品到達(dá)出庫(kù)口通道時(shí)，閱讀器將自動(dòng)讀取RFID標(biāo)簽，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出相對(duì)應(yīng)的信息，與定單信息行對(duì)比，若正確即可出庫(kù)，貨物的庫(kù)存量相應(yīng)減除；若出現(xiàn)異常，倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)出現(xiàn)提示信息，方便工作人員進(jìn)行處理。

6.堆場(chǎng)管理環(huán)節(jié)

物品在出庫(kù)到貨物堆場(chǎng)后需要定期進(jìn)行檢查，而傳統(tǒng)的檢查辦法耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。在RFID系統(tǒng)幫助下，堆場(chǎng)尋物的檢查便捷很多。使用UHF的高頻射頻系統(tǒng)可對(duì)方圓10 米的RFID標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，RFID系統(tǒng)的閱讀器首先將同批物品的RFID標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)調(diào)出數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽信息；然后將這些信息與數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)行對(duì)比，查看堆場(chǎng)中的各類(lèi)物品是否存在異常。

四、結(jié)語(yǔ)

時(shí)下，“物聯(lián)網(wǎng)”被看作是推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要?jiǎng)恿?，其核心技術(shù)RFID也備受關(guān)注。RFID技術(shù)具有非接觸、自動(dòng)識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)，在物流管理中具有廣泛的應(yīng)用。然而RFID的發(fā)展仍然面臨諸多問(wèn)題，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施成本以及信息安全等問(wèn)題都構(gòu)成了RFID全面應(yīng)用的主要障礙。當(dāng)統(tǒng)一的RFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)被制定出來(lái)、RFID的實(shí)施成本降低到可以接受的程度、RFID可能導(dǎo)致的信息安全問(wèn)題得以解決后，RFID將在包括物流在內(nèi)的眾多行業(yè)迎來(lái)一個(gè)全球范圍內(nèi)高速發(fā)展的春天。