摘 要：在現(xiàn)有倉庫管理中引入RFID技術(shù)，對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、調(diào)撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的數(shù)據(jù)采集，保證倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時準(zhǔn)確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。
第一章 概述
倉庫管理在企業(yè)的整個管理流程中起著非常重要的作用，如果不能保證及時準(zhǔn)確的進(jìn)貨、庫存控制和發(fā)貨，將會給企業(yè)帶來巨大損失，這不僅表現(xiàn)為企業(yè)各項管理費用的增加，而且會導(dǎo)致客戶服務(wù)質(zhì)量難以得到保證，最終影響企業(yè)的市場競爭力。
傳統(tǒng)的倉庫管理，一般依賴于一個非自動化的、以紙張文件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來記錄、追蹤進(jìn)出的貨物，完全由人工實施倉庫內(nèi)部的管理，因此倉庫管理的效率極其低下，所能管理的倉庫規(guī)模也很小。
隨著計算機的應(yīng)用普及，目前大多數(shù)企業(yè)的倉庫管理數(shù)據(jù)資料已開始采用計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理，但數(shù)據(jù)還是采用先紙張記錄、再手工輸入計算機的方式進(jìn)行采集和統(tǒng)計整理。這不僅造成大量的人力資源浪費，而且由于人為的因素，數(shù)據(jù)錄入速度慢、準(zhǔn)確率低。
隨著企業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展，倉庫管理的物資種類機數(shù)量在不斷增加、出入庫頻率劇增，倉庫管理作業(yè)也已十分復(fù)雜和多樣化，傳統(tǒng)的人工倉庫作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集方式已難以滿足倉庫管理的快速、準(zhǔn)確要求，嚴(yán)重影響了企業(yè)的運行工作效率，成為制約企業(yè)發(fā)展的一大障礙。
基于RFID的倉庫管理系統(tǒng)是在現(xiàn)有倉庫管理中引入RFID技術(shù)，對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、調(diào)撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的數(shù)據(jù)采集，保證倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時準(zhǔn)確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。通過科學(xué)的編碼，還可方便地對物品的批次、保質(zhì)期等進(jìn)行管理。利用系統(tǒng)的庫位管理功能，更可以及時掌握所有庫存物資當(dāng)前所在位置，有利于提高倉庫管理的工作效率。
采用RFID技術(shù)后，將為企業(yè)帶來以下效益：
（1） 節(jié)省人工采集數(shù)據(jù)成本；
（2） 自動化的倉庫管理作業(yè)，提高工作效率；
（3） 減少管理成本和人為差錯；
（4） 更精確的進(jìn)、銷、存控制；
（5） 增進(jìn)合作伙伴關(guān)系；
（6） 快速響應(yīng)顧客需求，擴大產(chǎn)品銷售量。
據(jù)自動識別中心會員Accenture咨詢公司分析，采用RFID可以：
＊ 減少庫存10～30%；
＊ 庫存空間利用率提高20%；
＊ 降低勞動力成本10～40%；
＊ 加快揀貨、送貨速度10%；
＊ 減少因偷盜、保管不善造成的損失50%；
＊ 增加銷售額2～10%；
＊ 運輸成本降低2～13%。
＊ 發(fā)運準(zhǔn)確度達(dá)到95%(托盤運輸?shù)墓究梢猿^ 99.9% 的準(zhǔn)確度)；
＊ 計費性退貨減少80%；
第二章 RFID技術(shù)簡介
2.1、RFID技術(shù)
RFID是Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識別。
RFID技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)，它是通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它能對相距幾厘米到幾十米范圍內(nèi)的物體進(jìn)行識別，而且可以批量讀取、可識別靜止和運動狀態(tài)下的物體、設(shè)備、車輛和人員，從而成為了自動識別領(lǐng)域一顆耀眼的新星。
條形碼是一種已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛的自動識別技術(shù)，但RFID與之相比優(yōu)勢非常明顯：
（1）快速掃描
每次只能有一個條形碼受到掃描；RFID讀器可同時辨識讀取數(shù)個RFID標(biāo)簽。
（2）體積小型化、形狀多樣化
RFID不需要為讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)，更適合往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以方便嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上；
（3）抗污染能力和耐久性
傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。
（4）可重復(fù)使用
現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標(biāo)簽內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)可以動態(tài)的更新，可以回收并多次使用。
（5）穿透性和無屏礙閱讀
條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬和非透明的材質(zhì)，進(jìn)行穿透性通信，不需要光源，讀取距離更遠(yuǎn)。但不透過金屬等導(dǎo)電物體進(jìn)行識別。
（6）數(shù)據(jù)的記憶容量大
一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大容量可儲存2到3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)MegaBytes。隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對標(biāo)簽所能擴充容量的需求也相應(yīng)增加。
（7）安全性
由于RFID承載的是電子信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變編造，安全性更高。
2.2、RFID系統(tǒng)
最基本的RFID系統(tǒng)由三大部分組成：
（1） 電子標(biāo)簽（Tag）
電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器，一般由耦合元件（天線）及專用芯片組成。
電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，每個標(biāo)簽具有唯一電子編碼（ID號），而且標(biāo)簽一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中，RFID標(biāo)簽通常貼在不同類型、不同形狀的物體表面，甚至嵌入到物體內(nèi)部，因此會根據(jù)需要做成不同形狀（見下圖）。
（2） 閱讀器（Reader）
讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別物體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取標(biāo)簽信息被傳到電腦上進(jìn)行下一步處理。
（3） 天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。
天線是一種以電磁波形式把無線電收發(fā)機的射頻信號接收或輻射出去的裝置。
2.3、RFID的工作原理
閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入天線輻射場時，產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息，被閱讀器讀取并解碼后發(fā)送至電腦主機進(jìn)行有關(guān)處理。
2.4、RFID的應(yīng)用
射頻識別可以用來跟蹤和管理幾乎所有物理對象，因此可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，典型應(yīng)用包括：
（1） 供應(yīng)鏈與物流管理
（2） 生產(chǎn)制造與裝配
（3） 行李、郵件和包裹處理
（4） 身份識別、防偽、門禁和防盜系統(tǒng)
（5） 文檔追蹤/圖書館管理
（6） 交通管理與城市規(guī)劃
（7） 服務(wù)體驗與CRM
（8） 空間定位與跟蹤
（9） 普適計算
第三章 系統(tǒng)方案
3.1對象和任務(wù)
3.1.1倉庫管理對象
倉庫管理的主體是倉庫管理員，其管理對象包括：
（1）庫存品：放在倉庫中保管的物品，它是倉庫管理的根本對象；庫存品按存在形式分為：托盤、箱體和散裝三種形式，限于目前RFID還不適合管理到每一個細(xì)小的單件物品，因此使用RFID管理物品的單位是整箱和整個托盤（含大件單品）；
（2）庫位：倉庫中用來擺放庫存物品的、在空間上互不重疊的區(qū)域，一般一個庫位可以擺放多個庫存品；也可以一個較大的庫存品占用幾個庫位。
（3）庫管設(shè)備：用于倉庫管理的設(shè)備，如叉車、手推車等；在大型、繁忙倉庫中需要對這些設(shè)備進(jìn)行合理調(diào)度、實時定位，以提高設(shè)備的利用率。
3.1.2倉庫管理的作業(yè)任務(wù)
倉庫管理的主要作業(yè)任務(wù)有：
（1） 入庫（進(jìn)貨檢驗）
（2） 出庫（揀選）
（3） 移庫（補貨）
（4） 盤庫
（5） 根據(jù)需要，產(chǎn)生各種庫存報表
3.2總體設(shè)計
3.2.1基本思路
（1）給每一庫位貼電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽稱為庫位標(biāo)簽。在進(jìn)行庫房管理作業(yè)時，讀取該標(biāo)簽編號，就可判定當(dāng)前作業(yè)的位置是否正確。
（2）在物品入庫時，給每個庫存管理物品貼電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽為貨物標(biāo)簽。貼放標(biāo)簽的物品應(yīng)該是整托盤、整箱或便于安裝標(biāo)簽的大件物品。在進(jìn)行庫房作業(yè)時，讀取標(biāo)簽的編號，確定作業(yè)物品是否正確。為了節(jié)省運行成本，貨物標(biāo)簽設(shè)計成可重復(fù)使用。在貨物出庫時取下，送到入庫處再重新使用。
（3）架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，覆蓋整個倉庫作業(yè)區(qū)，所有作業(yè)數(shù)據(jù)實時傳輸。在叉車上安裝固定無線數(shù)據(jù)終端，手工作業(yè)人員配手持式無線數(shù)據(jù)終端。無線數(shù)據(jù)終端具有接受作業(yè)指令、確認(rèn)作業(yè)位置與作業(yè)貨物是否準(zhǔn)確、返回作業(yè)實況等功能。
（4）使用自動導(dǎo)引車AGV（Automatic Guided Vehicle）作為平臺，在上面安裝RFID識讀器、控制設(shè)備、無線通信設(shè)備。安裝識讀器設(shè)備的AGV車，每天在設(shè)定時間自動對庫房進(jìn)行盤點，并把盤點結(jié)果傳輸給系統(tǒng)管理中心。
3.2.2系統(tǒng)架構(gòu)
倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計采用如下三層架構(gòu)：
第一層是采集（Capture），主要是通過射頻識別設(shè)備以及其它自動識別設(shè)備采集數(shù)據(jù)，包括庫位標(biāo)簽、貨物標(biāo)簽、無線數(shù)據(jù)終端、AGV車等；
第二層是移動（Movement），即通過無線通信技術(shù)，把采集來的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù)據(jù)庫，包括無線接入設(shè)備和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
第三層是管理（Management），對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服 務(wù)器等設(shè)備和倉庫管理系統(tǒng)軟件。
3.3系統(tǒng)構(gòu)成
倉庫管理信息系統(tǒng)由三部分組成：
（1） 倉庫管理中心子系統(tǒng)
負(fù)責(zé)倉庫管理數(shù)據(jù)庫的集中管理與維護(hù)，負(fù)責(zé)進(jìn)貨計劃、出庫計劃的制定和指令下達(dá)；打印生成各種管理報表。
（2） 倉庫管理現(xiàn)場子系統(tǒng)
發(fā)行入庫標(biāo)簽、進(jìn)行實時庫存管理（庫位管理）、通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)布倉庫管理作業(yè)指令。
（3） 倉庫管理執(zhí)行子系統(tǒng)
完成入庫、出庫、移庫、盤庫等作業(yè)具體操作，并返回執(zhí)行實況。
3.4系統(tǒng)信息流
系統(tǒng)的信息流程如下：
3.5作業(yè)流程
3.5.1庫位標(biāo)簽的制作與安裝
除非庫位調(diào)整或標(biāo)簽損壞，一般庫位標(biāo)簽只需制作安裝一次。操作步驟如下：
＊ 先對庫位進(jìn)行編碼
＊ 使用倉庫管理現(xiàn)場子系統(tǒng)計算機和RFID讀寫器把庫位編碼等信息寫入電子 標(biāo)簽；
＊ 使用標(biāo)簽打印機，在紙標(biāo)簽上打印庫位編碼文字和條碼信息；
＊ 把紙標(biāo)簽貼在電子標(biāo)簽上生成庫位標(biāo)簽；
＊ 把庫位標(biāo)簽安裝到庫位上。要求安裝牢固，以防脫落；并要求標(biāo)簽盡量統(tǒng)一安裝在庫位正下方的支撐橫梁上。
3.5.2入庫作業(yè)流程
入庫作業(yè)流程見下圖：
（1）收貨檢驗
重點檢查：
＊ 送貨單與訂貨單是否一致；
＊ 實到貨物與送貨單是否一致；
如果不符拒絕接收。
（2）制作和粘貼標(biāo)簽
具體方法如下：
＊ 采用選定的物品編碼方案對入庫物品進(jìn)行編碼；
＊ 制作貨物標(biāo)簽：把編碼信息寫入電子標(biāo)簽，同時打印紙質(zhì)標(biāo)簽（方便人工校核），再把紙質(zhì)標(biāo)簽和電子粘合在一起就成為貨物標(biāo)簽。
＊ 在庫存品上固定標(biāo)簽：考慮到目前標(biāo)簽成本較高，為了方便電子標(biāo)簽的回收，一般采用懸掛的方式把標(biāo)簽固定到物品上。如果不回收則可以采用粘貼方式固定。
（3） 現(xiàn)場計算機自動分配庫位，并逐步把每次操作的庫位號和對應(yīng)物品編號下載到無線數(shù)據(jù)終端（手持終端或叉車終端）上；
（4） 作業(yè)人員運送貨物到指定庫位，核對位置無誤后把貨物送入庫位（如有必要，修改庫位標(biāo)簽中記錄的貨物編號和數(shù)量信息）；
（5） 無線數(shù)據(jù)終端把入庫實況發(fā)送給現(xiàn)場計算機，及時更新庫存數(shù)據(jù)庫。
3.5.3出庫作業(yè)流程
出庫作業(yè)流程見下圖：
（1）中心計算機下達(dá)出庫計劃；
（2）現(xiàn)場計算機編制出庫指令，并下載到數(shù)據(jù)終端；
（3）作業(yè)人員按數(shù)據(jù)終端提示，到達(dá)指定庫位；
（4）從庫位上取出指定數(shù)量的貨物，改寫庫位標(biāo)簽內(nèi)容；
（5）貨物運送到出口處，取下貨物標(biāo)簽；
（6）向現(xiàn)場計算機發(fā)回完成出庫作業(yè)信息；
（7）更新中心數(shù)據(jù)庫。
3.5.4移庫作業(yè)流程
移庫作業(yè)流程如下：
（1） 根據(jù)需要，現(xiàn)場計算機編制移庫指令，并下載到數(shù)據(jù)終端；
（2） 作業(yè)人員按數(shù)據(jù)終端提示，到達(dá)指定庫位；
（3） 從庫位上取出指定數(shù)量的貨物，并改寫庫位標(biāo)簽內(nèi)容；
（4） 把貨物運到目的庫位，貨物送入庫位，修改庫位標(biāo)簽內(nèi)容；
（5） 向現(xiàn)場計算機發(fā)回移庫作業(yè)信息。
3.5.5盤庫作業(yè)流程
盤庫作業(yè)流程如下：
（1） 現(xiàn)場計算機根據(jù)盤庫計劃，向盤庫機器人（裝備有RFID識讀設(shè)備的AGV車）發(fā)出盤庫指令；
（2） 盤庫機器人按照事先設(shè)定的路線和行駛速度行進(jìn)，在行進(jìn)過程中讀取庫位標(biāo)簽和物品標(biāo)簽編碼，如發(fā)現(xiàn)兩者不能互相匹配，則向現(xiàn)場計算機發(fā)出報警提示；
（3） 盤庫機器人按照指定路線行駛一遍后，向現(xiàn)場計算機發(fā)出盤庫結(jié)束信息。
3.6關(guān)鍵問題探討
3.6.1與ERP系統(tǒng)的連接
目前大型企業(yè)都已開始使用ERP系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般包含有倉庫管理子系統(tǒng)。比較簡單的倉庫管理系統(tǒng)僅僅只是一個倉庫管理的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而先進(jìn)的系統(tǒng)已經(jīng)開始采用條碼來自動錄入數(shù)據(jù)。因此引進(jìn)基于FRID技術(shù)的新系統(tǒng)需要對現(xiàn)有系統(tǒng)作充分了解，對可以利用的已有基礎(chǔ)盡量利用，以保證系統(tǒng)的順利實施。
從3.3節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成圖可以看出：FRID倉庫管理系統(tǒng)的特色主要體現(xiàn)在“現(xiàn)場子系統(tǒng)”和“執(zhí)行子系統(tǒng)”兩部分，而“中心子系統(tǒng)”與一般的倉庫管理系統(tǒng)沒有太大的區(qū)別。
3.6.2電子標(biāo)簽的選擇
適合倉庫管理應(yīng)用的電子標(biāo)簽主要是UHF頻段的無源電子標(biāo)簽，這是因為：
a) UHF無源標(biāo)簽的讀寫距離遠(yuǎn)，一般為3～9米；
b) UHF無源標(biāo)簽的芯片價格比較便宜，隨著使用數(shù)量的增加，其價格還會下降；
c) UHF無源標(biāo)簽的體積較小，適合做成各種不同的形式。
3.6.3貼放標(biāo)簽的貨物單元
貨物在倉庫中存放有下列幾種形式：
（1） 單品（Unit or Item）：就是每件商品獨立存放。在倉庫中單獨存放的商品一般是體積較大的物品；
（2） 箱體（Case）：多個商品用一個箱子包裝后存放；
（3） 托盤（Pallet）：多個箱子堆放在一個托盤上，以托盤形式存放；
我們認(rèn)為最適合貼標(biāo)簽的單元在箱體，在箱子上粘貼的標(biāo)簽中記載箱子內(nèi)部物品數(shù)量。大件單品上應(yīng)采用懸掛的方式粘貼標(biāo)簽；如沒有特別需要托盤上不粘貼標(biāo)簽。
3.6.4庫位與貨物編碼方案
＊ 盡量沿用企業(yè)內(nèi)部已經(jīng)使用成熟的編碼方案；
＊ 如果沒有現(xiàn)成的編碼方案，則采用國際標(biāo)準(zhǔn)的物品編碼方案（EAN/UCC）。
3.6.5標(biāo)簽上存儲的信息（格式）
＊ 庫位標(biāo)簽主要存放：標(biāo)簽類別（庫位類）、庫位編號、存放的貨物編碼及數(shù)量；
＊ 貨物標(biāo)簽上主要存放：標(biāo)簽類別（貨物類）、貨物編碼及數(shù)量、入庫時間、批次等。
3.6.6關(guān)于AGV車
用于自動盤庫的AGV車的選用應(yīng)考慮下列問題：
（1） 盡量選用已有的AGV車，有利于調(diào)度、使用與維護(hù)。
（2） 便于在AGV車上安裝自動識別設(shè)備；
（3） 易于自動識別設(shè)備，可隨意控制其行進(jìn)速度、起步、停止、甚至倒退；
（4） 能夠給自動識別設(shè)備提供電源（+24VDC）；
價格盡量低，有利于系統(tǒng)普及應(yīng)用。 
