基于RFID 條碼的鋼板堆場管理研究

全先江，吳佰勝，顧松柏

（中船重工信息科技有限公司，江蘇 連云港 222000）

引言

目前國內(nèi)各工廠的鋼板堆場管理的基本現(xiàn)狀是手工作業(yè)或半手工作業(yè)操作，鋼板堆場存放的鋼板品種多、量大、周期長（6-12 個月）；堆場的環(huán)境惡劣，鋼板表面易腐蝕、生銹，鋼板的標(biāo)識、跟蹤困難，并且大部分船廠沒有對堆場進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃。普遍存在以下問題：（1）堆場缺少科學(xué)、合理的規(guī)劃；（2）堆場鋼板的存放較亂，不規(guī)范；（3）堆場鋼板賬目不清；（4）堆場鋼板查找、定位困難、翻板頻次多；（5）鋼板相關(guān)信息無法有效快速跟蹤；（6）鋼板堆場手工或半手工作業(yè)操作存在安全隱患。

條碼技術(shù)作為當(dāng)今自動領(lǐng)域識別的一項(xiàng)主流識別技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、物流、圖書管理、倉儲、工業(yè)生產(chǎn)過程控制和交通等領(lǐng)域[1]。通過對鋼板堆場目前的管理現(xiàn)狀分析，結(jié)合條碼技術(shù)輸入快、可靠性高、采集信息量大靈活實(shí)用和易于推廣等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對鋼板堆場進(jìn)行科學(xué)編碼，一物一碼，出入庫使用條碼掃描槍進(jìn)行掃描出入庫。同時以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計開發(fā)鋼板堆場管理系統(tǒng)，通過工廠的實(shí)地驗(yàn)證，達(dá)到了鋼板的科學(xué)管理、實(shí)時監(jiān)控、資源優(yōu)化及信息共享的效果。

1 鋼板堆場管理業(yè)務(wù)流程

圖1 鋼板堆場管理流程

目前鋼板的倉儲模式主要由兩種模式，一種自動化立體倉庫進(jìn)行倉儲，一種就是傳統(tǒng)的地面堆垛式倉儲。鋼板管理為每個工廠必不可少的一個部分，其業(yè)務(wù)流程大致可分為入庫、出庫、基礎(chǔ)管理、盤點(diǎn)等業(yè)務(wù)。由于鋼板的重量大，所以鋼板的運(yùn)輸需要借助運(yùn)輸設(shè)備來完成，堆放管理方式也不同于一般的貨物管理，精細(xì)管理難度較大。其業(yè)務(wù)流程主要如圖1 所示。

（1）讀取鋼板入庫基本信息，可以通過excel 導(dǎo)入，也可以和上游信息化系統(tǒng)對接。

（2）讀取后，進(jìn)行條形碼綁定，實(shí)現(xiàn)一物一碼，掃描鋼板條碼可以得到鋼板信息。

（3）現(xiàn)場可以掃描條碼，進(jìn)行推薦垛位進(jìn)行入庫。對于現(xiàn)場切割產(chǎn)生的余料，同樣可以掃描余料條碼進(jìn)行入余料庫操作。入庫成功后，更新庫存。

（4）對于庫存，可以繪制鳥瞰圖、查看鳥瞰圖、庫存總覽以及查詢鋼板。

（5）根據(jù)發(fā)布用料的請料單作為出庫的依據(jù)，根據(jù)最短路徑和先進(jìn)先出自動推薦最佳板材進(jìn)行出庫。

對于盤點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)部盤點(diǎn)是通過系統(tǒng)賬目和實(shí)物進(jìn)行盤點(diǎn)出盤盈盤虧，根據(jù)最終實(shí)物更新系統(tǒng)賬目。

2 鋼板堆場管理系統(tǒng)條碼選型

目前最為常見的條形碼和二維碼標(biāo)簽，能夠?qū)⑵渥鳛殇摪宓奈ㄒ簧矸輼?biāo)識貼在鋼板上用以標(biāo)記鋼板[2]。這種標(biāo)簽多為不干膠粘貼的方式，通常以二維碼加上數(shù)字碼的形式進(jìn)行展現(xiàn)（見圖2）。

其優(yōu)點(diǎn)是成本較低，不需要回收利用。缺點(diǎn)是對鋼板堆疊方式有要求，需要做到鋼板相對整齊，以免鋼板陷入很深，無法掃描條碼情況，盤點(diǎn)需要逐個讀取，效率較低。

圖2 不干膠標(biāo)簽

UFH 頻段RFID 技術(shù)是一種超高頻的射頻識別技術(shù)，它能夠通過遠(yuǎn)距離感應(yīng)掃描獲取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)資料。通過RFID 能夠直接與標(biāo)簽上板材信息的規(guī)格、材質(zhì)、厚度、爐批號等數(shù)據(jù)匹配并綁定，傳給數(shù)據(jù)庫，掃描RFID時相應(yīng)信息被自動調(diào)出（見圖3）。

這種通過WIFI 利用PDA、RFID 標(biāo)簽等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行管理是鋼板管理系統(tǒng)很重要的亮點(diǎn)和基礎(chǔ)支撐模塊，實(shí)現(xiàn)對鋼板的唯一標(biāo)識，一個標(biāo)簽伴隨鋼板的全生產(chǎn)流程。同時使用PDA 對條形碼進(jìn)行掃描，與原有市場上有的其他應(yīng)用模式相比，這種將系統(tǒng)和信息采集媒體合為一體的模型，實(shí)時確認(rèn)鋼板信息，大大提升了企業(yè)鋼板物流效率和避免了出錯率。

圖3 RFID 標(biāo)簽

優(yōu)點(diǎn)：可以遠(yuǎn)距離讀取，盤點(diǎn)效率高，對鋼板堆疊要求不高，可以允許一定的錯落，可以回收重復(fù)利用。

缺點(diǎn)：初期投入成本較高。

綜上所述我們選擇UFH 頻段RFID 技術(shù)作為鋼板堆場管理系統(tǒng)的條碼載體。

3 基于條碼的鋼板堆場管理功能模塊設(shè)計

鋼板堆場管理是以鋼板的存儲、運(yùn)送和管理作為工作的重點(diǎn)，針對工廠的鋼板堆場現(xiàn)狀，進(jìn)行工藝流程規(guī)劃，并構(gòu)建鋼板堆場自動控制系統(tǒng)和鋼板管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖4 所示。

基礎(chǔ)設(shè)施：包括架構(gòu)堆場管理系統(tǒng)的硬件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，存放鋼板的區(qū)域、場所，為系統(tǒng)運(yùn)行提供保障的安全系統(tǒng)，是構(gòu)建船廠鋼板堆場管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

技術(shù)支撐：為船廠鋼板堆場管理系統(tǒng)運(yùn)行提供支撐，包括實(shí)現(xiàn)與MES、ERP 等應(yīng)用系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)/服務(wù)總線，集成開發(fā)環(huán)境，與其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成接口，為多應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)組件庫，為管理決策提供的數(shù)據(jù)挖掘，各種異常情況預(yù)警的消息機(jī)制等內(nèi)容。

業(yè)務(wù)應(yīng)用：主要是針對工廠鋼板堆場管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，包括堆場作業(yè)系統(tǒng)、鋼板識別系統(tǒng)、鋼板管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：是工廠鋼板堆場管理系統(tǒng)構(gòu)建所需要遵照的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括環(huán)境安全體系要求、安全保密規(guī)范和信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

鋼板堆場管理系統(tǒng)架構(gòu)圖上可以看出整個系統(tǒng)主要由鋼板識別子系統(tǒng)、鋼板管理子系統(tǒng)、鋼板作業(yè)子系統(tǒng)、堆場監(jiān)控系統(tǒng)和物流系統(tǒng)組成。

鋼板堆場管理的流程是由堆場作業(yè)管理發(fā)起，發(fā)起的作業(yè)調(diào)度有鋼板盤點(diǎn)通知、鋼板堆場規(guī)劃通知、鋼板入庫通知、鋼板出庫通知，以及下達(dá)卸料、存放指令和監(jiān)控卸料、存放指令，下達(dá)下料指令和監(jiān)控下料指令。

圖4 鋼板堆場管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

堆場RFID 標(biāo)簽使用流程如下：

（1）當(dāng)鋼板進(jìn)入廠區(qū)，先放到臨時堆放區(qū)，等待RFID貼標(biāo)。

（2）RFID 標(biāo)簽自動發(fā)卡機(jī)從堆場鋼板管理系統(tǒng)中獲取鋼板信息，打印條碼的同時對RFID 標(biāo)簽寫入鋼板信息數(shù)據(jù)，并上傳標(biāo)簽信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定。

（3）對鋼板需要貼標(biāo)的部位進(jìn)行預(yù)處理，方便標(biāo)簽貼標(biāo)。

（4）根據(jù)鋼板厚度不同，對標(biāo)簽進(jìn)行折疊處理，方便將標(biāo)簽的電子芯片和條碼信息顯露在外面。

（5）將RFID 標(biāo)簽貼在處理好的鋼板上。

（6）堆場鋼板管理系統(tǒng)生成堆放區(qū)域信息，吊裝設(shè)備將鋼板運(yùn)送到相應(yīng)的堆放區(qū)進(jìn)行碼垛堆放，并進(jìn)行確認(rèn)，更新庫存信息。

提取流程如下：

（1）堆場鋼板管理系統(tǒng)生成取貨信息，同時吊裝設(shè)備獲取鋼板的位置信息。

（2）吊裝設(shè)備到位后，先確認(rèn)貨位信息，再獲取鋼板的信息。

（3）比對堆場鋼板管理系統(tǒng)的貨物信息，如果不匹配，堆場鋼板管理系統(tǒng)生成鋼板的移位信息，將鋼板移動到新的碼垛位置，并更新庫存信息。

（4）如果鋼板信息匹配，則將鋼板信息回傳給系統(tǒng)，并確認(rèn)，吊裝設(shè)備將鋼板運(yùn)送到傳送帶上，并再次確認(rèn)鋼板信息。

4 結(jié)束語

本文針對當(dāng)前鋼板堆場管理中存在的問題，提出基于條碼技術(shù)進(jìn)行信息化系統(tǒng)設(shè)計，形成基于條碼的鋼板堆場管理系統(tǒng)解決方案，實(shí)現(xiàn)了鋼板堆場的精益化管理。在智能制造2025 的背景下，本研究也可為相應(yīng)軟件研發(fā)提供參考和借鑒，助力建造鋼板堆場的智能化和信息化[3]。