基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐘曉英

(惠州市技師學(xué)院 廣東 惠州 516023)

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和物流業(yè)務(wù)的日益復(fù)雜化,倉(cāng)儲(chǔ)管理作為供應(yīng)鏈管理中的重要環(huán)節(jié),面臨著越來(lái)越高的要求[1]。傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理方式往往依賴人工操作,存在人為錯(cuò)誤、信息不準(zhǔn)確、效率低下等問(wèn)題,難以滿足現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理的需求。然而,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)作為一種新興的管理方式,在實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)高效、安全管理方面表現(xiàn)出了巨大的潛力[2]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為連接物理世界和數(shù)字世界的技術(shù)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)傳感器、設(shè)備、物體等在互聯(lián)網(wǎng)上的互相連接和通信,實(shí)現(xiàn)了物品之間的智能化交互和信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理和應(yīng)用[3-4]。在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、庫(kù)存信息等的精準(zhǔn)監(jiān)控和管理,從而提高倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率、準(zhǔn)確性和安全性。例如,通過(guò)傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)溫濕度、光照等環(huán)境因素,預(yù)警可能的異常情況[5];通過(guò)射頻識(shí)別(radio frequency identification,RFID)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的實(shí)時(shí)追蹤和管理[6-8];通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控[9-10]。這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)具有了更強(qiáng)大的功能和優(yōu)勢(shì)。

本論文旨在通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究,為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化的倉(cāng)儲(chǔ)管理提供有力的支持。因此,提出了一種全新的基于RFID技術(shù)的存儲(chǔ)管理架構(gòu)。首先介紹了本系統(tǒng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的設(shè)計(jì)思想,然后包括RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車(chē)載終端系統(tǒng)、RFID中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng)和服務(wù)器等六大部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并研究了該管理系統(tǒng)中的RFID部署情況,最后對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)做了分析與討論。

1 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路如圖1所示,該系統(tǒng)分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。三個(gè)關(guān)鍵層級(jí)分別具有不同的作用和功能,共同協(xié)作實(shí)現(xiàn)智能化的倉(cāng)儲(chǔ)管理。

圖1 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路示意圖

感知層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最底層,負(fù)責(zé)通過(guò)各種傳感器和設(shè)備對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、貨物信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控。在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,感知層包括了RFID閱讀器、車(chē)載終端和Wi-Fi等設(shè)備。RFID閱讀器負(fù)責(zé)讀取物品上攜帶的RFID標(biāo)簽,實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的唯一標(biāo)識(shí)和追蹤。通過(guò)RFID技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物在入庫(kù)、出庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)等環(huán)節(jié)的自動(dòng)識(shí)別和記錄,提高倉(cāng)儲(chǔ)管理的準(zhǔn)確性和效率。車(chē)載終端為安裝在物流車(chē)輛上的終端設(shè)備,通過(guò)GPS、傳感器等技術(shù),實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的位置、速度、狀態(tài)等信息,并與倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。車(chē)載終端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物在運(yùn)輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理,提高物流運(yùn)輸?shù)目梢暬妥粉櫺浴i-Fi技術(shù),用于在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)建立無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),連接感知層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互。通過(guò)Wi-Fi技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)各個(gè)設(shè)備之間的無(wú)線通信和協(xié)同工作。

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中間層,負(fù)責(zé)連接感知層和應(yīng)用層,實(shí)現(xiàn)感知層設(shè)備和應(yīng)用層功能的數(shù)據(jù)傳輸和交互。在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)層包括了互聯(lián)網(wǎng)和RFID中間件。作為連接全球的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)與車(chē)輛之間、不同系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和交互,實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)倉(cāng)庫(kù)的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。RFID中間件負(fù)責(zé)處理RFID閱讀器采集到的RFID標(biāo)簽信息,將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式,并與應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。RFID中間件可以實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽信息的解析、過(guò)濾、存儲(chǔ)和傳輸,為應(yīng)用層提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用層是智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的最上層,也是系統(tǒng)的核心層,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)功能和管理操作。在系統(tǒng)中,應(yīng)用層包括了入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、盤(pán)點(diǎn)管理、儲(chǔ)位管理、人員管理、系統(tǒng)管理和Wi-Fi室內(nèi)定位等功能。

2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)圖1所示的思路,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

系統(tǒng)包括RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車(chē)載終端系統(tǒng)、RFID 中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng)和服務(wù)器六部分。

(1)RFID閱讀器終端系統(tǒng):負(fù)責(zé)在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的感知層,通過(guò)RFID閱讀器終端設(shè)備,對(duì)物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)、讀取和傳輸。RFID閱讀器終端系統(tǒng)通過(guò)與RFID標(biāo)簽的通信,獲取物品的標(biāo)識(shí)信息,并將其傳輸給其他系統(tǒng)組件進(jìn)行處理。

(2)車(chē)載終端系統(tǒng):作為倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的一部分,負(fù)責(zé)在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)對(duì)物品的定位、掃描和信息傳輸。車(chē)載終端系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載設(shè)備,如移動(dòng)終端設(shè)備或車(chē)載RFID設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物品的定位、掃描和信息傳輸,將物品的信息傳輸?shù)狡渌到y(tǒng)組件進(jìn)行處理。

(3)RFID中間件:作為連接感知層和應(yīng)用層的橋梁,負(fù)責(zé)將RFID閱讀器終端系統(tǒng)和車(chē)載終端系統(tǒng)采集到的物品信息進(jìn)行處理、解析和轉(zhuǎn)換,以便應(yīng)用層系統(tǒng)能夠讀取和處理這些信息。RFID中間件在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

(4)Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng):負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)人員和物品的室內(nèi)定位功能。通過(guò)Wi-Fi技術(shù),室內(nèi)定位子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)人員和物品的精確定位和監(jiān)控,為其他系統(tǒng)組件提供實(shí)時(shí)的位置信息。

(5)倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng):作為應(yīng)用層的核心組件,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、盤(pán)點(diǎn)管理、儲(chǔ)位管理、人員管理、系統(tǒng)管理等功能。倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)從感知層傳輸過(guò)來(lái)的RFID信息和Wi-Fi室內(nèi)定位信息進(jìn)行處理和分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物品的管理、操作和監(jiān)控。

(6)服務(wù)器:包括應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,作為整個(gè)系統(tǒng)的核心處理和存儲(chǔ)中心。應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和處理從RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車(chē)載終端系統(tǒng)、RFID中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)和倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯和算法,并向前端界面提供相應(yīng)的服務(wù)接口。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)中涉及的所有數(shù)據(jù),包括物品信息、儲(chǔ)位信息、人員信息、系統(tǒng)配置信息等,以支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和查詢需求。

3 RFID系統(tǒng)部署

在所設(shè)計(jì)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中,RFID技術(shù)具有重要的作用。通過(guò)在物品上附加RFID標(biāo)簽,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的自動(dòng)識(shí)別、定位和追溯,從而提高倉(cāng)庫(kù)管理的精度、效率和安全性。RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)物品的非接觸式識(shí)別,無(wú)須視線和近距離操作,減少了人工識(shí)別的錯(cuò)誤率和工作量。同時(shí),RFID標(biāo)簽可以長(zhǎng)時(shí)間保存信息,具有獨(dú)一無(wú)二的物品識(shí)別碼,可以在整個(gè)供應(yīng)鏈中實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的全生命周期追溯,從而提高物品的管理和溯源能力,為倉(cāng)庫(kù)管理提供了更高的智能化、自動(dòng)化和數(shù)字化水平[11]。RFID部署方法如圖3所示。

圖3 RFID系統(tǒng)部署方法示意圖

該RFID系統(tǒng)在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口的上、左、右處安放3個(gè)RFID閱讀器天線,以確保物資在進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)時(shí),貨物上的RFID標(biāo)簽?zāi)軌虮还潭ㄊ絉FID閱讀器識(shí)別。為了制作新的RFID標(biāo)簽和回收舊標(biāo)簽,系統(tǒng)在倉(cāng)庫(kù)入口處設(shè)置一臺(tái)桌面型RFID讀寫(xiě)器和一臺(tái)射頻標(biāo)簽打印機(jī)。當(dāng)遇到?jīng)]有RFID標(biāo)簽的物資時(shí),可以通過(guò)該打印機(jī)為其制作對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽。在物資的托盤(pán)上,系統(tǒng)采用共用一張RFID標(biāo)簽的方式,將托盤(pán)上的物資信息寫(xiě)入標(biāo)簽中,包括物資編碼、數(shù)量、供應(yīng)商以及批次號(hào)等。倉(cāng)庫(kù)管理員輸入數(shù)量后,物資出庫(kù)時(shí)可以回收并再利用標(biāo)簽,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的追溯和管理。在貨架的每個(gè)儲(chǔ)位上都安裝一個(gè)RFID標(biāo)簽,標(biāo)簽中存儲(chǔ)能夠唯一標(biāo)識(shí)此儲(chǔ)位的編號(hào)。除非標(biāo)簽損壞或者發(fā)生儲(chǔ)位調(diào)整,否則儲(chǔ)位標(biāo)簽只需要制作和安裝一次,減少了標(biāo)簽管理的工作量。系統(tǒng)還配置了RFID中間件系統(tǒng),以便與倉(cāng)儲(chǔ)物資管理信息系統(tǒng)對(duì)接。RFID中間件負(fù)責(zé)將RFID閱讀器和RFID標(biāo)簽的信息進(jìn)行解析和處理,并與倉(cāng)儲(chǔ)物資管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。另外,系統(tǒng)還配置了一臺(tái)RFID手持終端,供倉(cāng)庫(kù)管理人員使用。他們可以通過(guò)該終端隨時(shí)掃描查詢庫(kù)內(nèi)物資的詳細(xì)信息,方便管理人員進(jìn)行庫(kù)存查看、物資調(diào)撥等操作。同時(shí),在叉車(chē)上也配置了一臺(tái)車(chē)載終端,用于物資定位,幫助叉車(chē)司機(jī)選取最佳路線揀取物資,提高了物資揀選的效率和準(zhǔn)確性[12]。

4 分析與討論

RFID技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用是本系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。通過(guò)RFID標(biāo)簽的應(yīng)用,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的自動(dòng)識(shí)別和追溯,從而提高了物資管理的準(zhǔn)確性和效率。RFID技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理,使管理人員能夠隨時(shí)了解庫(kù)存情況,提高了管理的實(shí)時(shí)性和決策的準(zhǔn)確性。RFID還可以作為手持終端和車(chē)載終端,能為管理人員和叉車(chē)司機(jī)提供了方便的工具,有助于提高操作效率和準(zhǔn)確性。此外,RFID技術(shù)使系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法較為簡(jiǎn)潔和高效。通過(guò)在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口設(shè)置RFID閱讀器天線,以及在物資的托盤(pán)和貨架儲(chǔ)位上安裝RFID標(biāo)簽,實(shí)現(xiàn)了對(duì)物資的全程監(jiān)控和追溯;RFID中間件系統(tǒng)的配置有助于實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽信息與倉(cāng)儲(chǔ)物資管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互和信息的實(shí)時(shí)同步和管理的集中控制。這種實(shí)現(xiàn)方式既減少了復(fù)雜的設(shè)備和系統(tǒng)配置,也保證了信息的準(zhǔn)確傳遞和處理,提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

此外,該系統(tǒng)的應(yīng)用將帶來(lái)多方面好處。首先提高了倉(cāng)庫(kù)管理的效率和準(zhǔn)確性,減少了人工操作和管理的工作量,降低了管理成本。其次實(shí)現(xiàn)了對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追溯,可以提高物資的管理和調(diào)配的靈活性和及時(shí)性,減少庫(kù)存過(guò)多或過(guò)少的情況。最后通過(guò)對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控,還可以減少物資的丟失和損壞,提高了物資管理的安全性和可靠性。

然而,該系統(tǒng)也存在一些潛在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。一方面,該技術(shù)成本較高。RFID技術(shù)的成本較高,包括RFID標(biāo)簽、閱讀器和設(shè)備的采購(gòu)和維護(hù)成本。這可能對(duì)一些中小型企業(yè)和倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用造成一定的經(jīng)濟(jì)壓力。另一方面,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)也是一個(gè)重要的問(wèn)題,包括RFID標(biāo)簽信息的安全傳輸和存儲(chǔ)等。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)在現(xiàn)代物流和倉(cāng)儲(chǔ)管理中扮演著重要角色。本論文通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探討,創(chuàng)新性地提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是基于RFID技術(shù),通過(guò)在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口設(shè)置RFID閱讀器天線,以及在物資的托盤(pán)和貨架儲(chǔ)位上安裝RFID標(biāo)簽,實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。同時(shí),系統(tǒng)還配置了RFID中間件系統(tǒng)、RFID手持終端和車(chē)載終端等設(shè)備,用于解析和處理RFID標(biāo)簽的信息,并與倉(cāng)儲(chǔ)物資管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。該智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)將帶來(lái)多方面的好處,不僅能提高倉(cāng)庫(kù)管理的效率和準(zhǔn)確性,還能減少人工操作和管理的工作量,降低了管理成本,并實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。然而,該系統(tǒng)僅在理論上做了研究,更加具體的實(shí)施方案還有待未來(lái)進(jìn)一步研究。