RFID和AGV集成系統(tǒng)在物流配送中心的應(yīng)用研究

□ 郝曉東

(上海市交通學(xué)校，上海 200431)

1 AGV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及技術(shù)實現(xiàn)

AGV系統(tǒng)的幾大部分是車輛本體、驅(qū)動板塊、調(diào)控板塊、通信板塊、安全系統(tǒng)和蓄電充電。車體和相關(guān)機械設(shè)備共同構(gòu)成車輛本體，這是其它零件安裝的平臺。它的驅(qū)動板塊包括車輪、變速、制動和驅(qū)動電機控制電路等。AGV調(diào)控模塊是系統(tǒng)的核心部分，將電機系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合同時能夠處理傳感器信號、控制驅(qū)動器、算法定位、無線通訊和衛(wèi)星地圖。能夠接收中央計算機的指示來實現(xiàn)控制AGV的操作方向及速度、行動或者停下等指令，能夠有效的避開障礙、確保系統(tǒng)運行時的安全。AGV的通信部分是靠著無線通訊運行實現(xiàn)的，它的轉(zhuǎn)向板塊影響著AGV的運行能力，包括有速差轉(zhuǎn)向和前后輪轉(zhuǎn)向。而它的安全保護(hù)系統(tǒng)則是指保護(hù)機器人本身以及工作人員或者車間里的其他設(shè)備的安全。蓄電充電直接影響著機器人的工作時長，要求在續(xù)航在八小時以上并且快充。

2 RFID設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

RFID射頻識別是一種可以多目標(biāo)識別的設(shè)備，它利用了射頻信號和空間耦合傳輸?shù)奶攸c，自動識別目標(biāo)物體并獲取相關(guān)信息。讀寫時間短、讀寫距離跨度大并且不需要光學(xué)可視，最重要的是還能多目標(biāo)的同時識別。RFID技術(shù)有很多優(yōu)點，大大提高了物流行業(yè)的效率。傳統(tǒng)的物流行業(yè)是采用條形碼來表示貨物，人工操作錄入和檢查，效率低，出錯率高，但是RFID的電子標(biāo)示的使用能夠自動多目標(biāo)分類貨物并檢查，提高了效率，降低出錯率。

RFID系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，分別是電子標(biāo)簽、讀寫器和計算機通信。被標(biāo)記識別的貨物信息儲存在RFID的電子標(biāo)簽中。這些信息則可以被讀寫器非接觸式的讀寫出來。讀寫器部分是利用射頻技術(shù)非接觸式的讀寫RFID標(biāo)簽再通過計算機的處理來分類管理記錄。最后一部分是計算機的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要作用是對讀寫獲取的信息進(jìn)行分類并傳輸給其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，起到聯(lián)通共享信息的作用。

3 RFID與AGV控制系統(tǒng)的集成

在RFID系統(tǒng)和AGV的集成中，兩者的控制器應(yīng)該串聯(lián)來實現(xiàn)。并通過相關(guān)的設(shè)備來完成AGV和RFID的功能集成。RFID系統(tǒng)可以通過無線通訊與AGV聯(lián)合，使得RFID的識別數(shù)據(jù)能與AGV的數(shù)據(jù)共同的及時上傳到互聯(lián)網(wǎng)計算機上。這樣的集成相當(dāng)于一個可移動的RFID系統(tǒng)。

4 RFID和AGV的集成系統(tǒng)在配送中心應(yīng)用

4.1 傳統(tǒng)物流配送中心存在的主要問題

物流配送中心是物流系統(tǒng)的核心，它是從流通型的倉庫演變而來的。區(qū)別于一般的倉庫，它包含了九項基本工作：進(jìn)貨、搬運貨物、存儲信息、盤點貨物、訂單處理、挑揀貨物、發(fā)貨以及配送貨物等。

傳統(tǒng)的物流配送中心存在很多問題，因為條形碼的讀取和人工操作會存在問題，所以，物流的存貨統(tǒng)計以及物流的運輸實時就會發(fā)生錯誤，缺乏準(zhǔn)確性，以至于物流配送中心不能及時的做出正確的決策來調(diào)控。在很多訂單的填寫中都很不規(guī)范，這會導(dǎo)致貨物很難準(zhǔn)確的運輸?shù)脚渌忘c，降低了物流配送的效率。還有在貨物盤點的過程中，就需要花費大量的人工和精力，盤點貨物的效率非常低。這些問題都會導(dǎo)致物流作業(yè)的工作效率低下，耗費大量的人工和精力，增加了更多的勞動力成本。

4.2 集成RFID和AGV的解決方案

4.2.1 集成方案的設(shè)計

物流配送中心的工作主要有收貨、貨物入庫、補貨、分揀、審核以及出庫。在出入庫以及分揀的管理系統(tǒng)中，集成系統(tǒng)使用高頻的讀寫器，大面積的同時讀取多個目標(biāo)的電子標(biāo)簽，極大的提高商品的出入庫速度以及配送效率。讀寫器能夠通過互聯(lián)網(wǎng)計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時更新，降低出錯率。

RFID和AGV的系統(tǒng)集成可以在貨物出入庫時對貨物的信息進(jìn)行復(fù)核，并將復(fù)核的結(jié)果提交互聯(lián)網(wǎng)計算機。在集成系統(tǒng)讀取貨物電子標(biāo)簽信息時可以及時定位其在倉庫貨架上的具體位置，以便于后期的盤點作業(yè)。同時，可以在倉庫安裝相應(yīng)的RFID的設(shè)備來讀取AGV在物流工作中的具體位置和工作路線。這種集合數(shù)據(jù)的采集是不會串讀并且高效的，是由RFID的讀寫器和顯示系統(tǒng)來完成，并通過無線的通訊設(shè)備來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享交換。

4.2.2 功能模塊實現(xiàn)

AGV的定位是物流配送中心想要解決問題進(jìn)行高效計算機管理的核心步驟。想要定位AGV，就需要通過RFID的定位技術(shù)。RFID通過檢測AGV底部讀寫器發(fā)射的無線電波來用計算機系統(tǒng)分析AGV的狀態(tài)，同時，可以通過定位來測算出它的工作路線圖。也可以在作業(yè)的道路上安裝相應(yīng)RFID標(biāo)簽，當(dāng)AGV通過時則通過集成的讀寫器不斷讀取實時信息來反饋到計算機管理系統(tǒng)中，根據(jù)電子標(biāo)簽的位置來確定AGV的位置以及作業(yè)路線圖。在測算時要注意最短路徑的算法以及周游路徑的算法。

4.2.3 收貨模塊功能實現(xiàn)

當(dāng)送貨單傳輸?shù)郊上到y(tǒng)時，物流配送中心對貨物進(jìn)行定位并生成收貨的命令。當(dāng)貨物到達(dá)物流配送中心后，集成系統(tǒng)及時通過無線網(wǎng)絡(luò)尋找空閑的AGV，并輸入收貨搬運的任務(wù)。當(dāng)AGV將貨物搬運到指定的監(jiān)測點后，集成終端系統(tǒng)上傳相應(yīng)信息。然后，標(biāo)記貨物的具體位置，更新相關(guān)的數(shù)據(jù)。集成終端系統(tǒng)確認(rèn)收貨后，AGV返回其原先的停放位置，然后，利用無線網(wǎng)絡(luò)將信息反饋給中心計算機，重新標(biāo)記AGV的狀態(tài)。

4.2.4 出庫發(fā)貨功能模塊的實現(xiàn)

該模塊功能在于實現(xiàn)貨物的準(zhǔn)確出庫發(fā)貨，具體操作步驟如下：

首先，根據(jù)業(yè)務(wù)的具體要求，計算機系統(tǒng)生成一個相對應(yīng)的操作指令，并根據(jù)事先設(shè)定好的最短路徑算法確定使用哪一輛AGV后，通過無線網(wǎng)絡(luò)對該AGV發(fā)送發(fā)貨任務(wù)指令，待集成終端收到發(fā)貨任務(wù)指令后，固定式RFID讀寫器批量讀取事先搬運至待檢區(qū)貨物的貨物信息，并將貨物信息傳回給計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)收取到貨物運輸信息后，判斷所采集到的信息與系統(tǒng)所發(fā)出的信息是否相一致，若一致，則計算機系統(tǒng)向集成式終端發(fā)送指令，執(zhí)行發(fā)貨操作，與此同時更新計算機系統(tǒng)中有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，AGV執(zhí)行操作完成計算機系統(tǒng)發(fā)出的出庫指令；若不一致，則計算機系統(tǒng)向集成式終端發(fā)送信息錯誤的警報，停止之前的錯誤指令與相關(guān)操作信息，并令A(yù)GV執(zhí)行新的操作指令以完成正確操作。待集成式系統(tǒng)完成操作確認(rèn)發(fā)貨完畢后，AGV返回到原來位置，讀寫器讀出該AGV所停放的位置與狀態(tài)，集成式終端通過無線網(wǎng)絡(luò)向計算機系統(tǒng)發(fā)送該AGV的信息，將該AGV歸入“空閑”狀態(tài)，等待下一次發(fā)貨指令的調(diào)度。

4.2.5 集成解決方案的優(yōu)點

傳統(tǒng)物流公司的發(fā)貨配送模式存在很多缺點，耗費人工的同時耗費更多的精力與成本。而本文所提出設(shè)計的集成FRID和AGV解決方案在經(jīng)過諸多實驗驗證后，體現(xiàn)出了許多傳統(tǒng)配送中心所不具有的優(yōu)點：

①大大縮減了貨物出庫的流程與所需時間，全自動化的設(shè)備可以多目標(biāo)的同時掃描電子標(biāo)識，不需要人工一個個錄入，準(zhǔn)確性高且高效。

②貨物的配送更加準(zhǔn)確，能勾畫出具體的配送路線，并且能實時監(jiān)控配送的情況，減少了錯誤配送的情況。

③顯著提高了作業(yè)效率，并使得配送中心的吞吐量得到提升，服務(wù)質(zhì)量也得以提升，顧客的滿意度增高。

④采用智能自動化的技術(shù)，降低了轉(zhuǎn)運的費用，明顯節(jié)省了成本。

5 結(jié)語

RFID與AGV的自動化集成技術(shù)，無需耗費人工，就可以在配送中心自動完成貨物信息的讀取、搬運分揀以及出入庫。節(jié)約人力資源，更高效的完成物流工作，并且降低出錯率。隨著這種集成系統(tǒng)的發(fā)展，物流配送中心也會越來越完善。