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基于RFID技术的智能仓储管理系统方案

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2020年4月19日
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基于RFID技术的智能可视化仓储管理系统
一、前 言
现代仓储管理需要运用全新的管理理念，经过对仓储全过程多要素的计划、实施和控制，将运输、仓储、装卸、加工、整理、配送、信息等环节有机地结合，形成完整的供应链，从而为企业提供高效率、多功能、一体化的综合性服务。它对加速经济循环、降低成本、优化资源配置、促进企业结构调整、提高企业经济实力和提高企业竞争力有着十分重要的作用。
在仓储系统设计方面，每个企业的仓储都必须同时实现至少六个不同的作业目标。这些作业目标构成了仓储管理的主要方面，其中包括快速响应、最小变异、最低库存、整合运输、质量，以及生命周期支持等。仓储的核心问题就是仓储管理、货物定位。
传统的仓储管理系统一般使用的是条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理，这些管理方式有着明显的缺点：
² 条码管理，易复制、不防污、不防潮而且只能近距离，可视范围读取；
² 人工录入，工作繁琐，数据量大易出错，增加仓储环节人工成本；
² 手工盘点工作量大，导致盘点周期长，货物缺失或者偷盗不能及时发现；
仓储管理的内容应该包括三个部分：仓储系统的优化布局设计、库存的最优控制、仓储作业精细化操作。这是三个层面的问题，彼此又关系紧密。仓储系统的布局是顶层设计，也是企业供应链设计的核心。就是要把一个复杂纷乱的仓储经过枢纽整合，进而支配以仓库为基地的配送中心。
1、仓储管理需要解决的核心问题
随着制造环境的改变，产品周期越来越短，多样少量的生产方式，对库存限制的要求越来越高，因而必须建立及执行供应链管理系统，借助电脑化、信息化将供应商、制造商、客户三者紧密联合，共担库存风险。仓储管理能够简单概括为8个关键问题：
追：仓储管理应具备资讯追溯能力，前伸至物流运输与供应商生产出货状况，与供应商生产排配与实际出货状况相衔接；
收：仓库在收货时确认进料状况，包括在于供应商送货时，仓库应及时找相关部门查明原因，确认此货物是否今日此时该收进，并仔细清点，缺认无误，方可收进，收货扫描确认时，如系统不接授，应及时找相关部门查明原因，确认此货物是否收进；
查：仓库应具备货物的查验能力，特别管制，严控数量，对于物料储存时限进行分析并设定不良物料处理时限；
储：物料进仓，每一种物料只能有一个散数箱或散数箱集中在一个栈板上，暂存时限自动警示，尽量做到储位(Bin-Location)管制；
拣：拣料依据工令消耗顺序来做，能做到依信号指示拣料则属上乘，拣料时最好做到自动扫描到扣帐动作，及时变更库存信息告知中央调度补货；
发：仓库发料依据工令备拣单发料、工令、备料单与拣料单应三合一为佳，做到现场工令耗用一目了然，使用自动扫描系统配合信息传递运作；
盘：整理打盘始终遵循散板散箱散数原则，对于物料要进行分级分类，从而确定各类物料盘点时间，定期盘点可分为日盘/周盘/月盘；
退：以整包装退换为处理原则，处理时限与处理数量应做到达到整包装即退。
2、基于RFID（射频芯片）的仓储管理带给企业的经济效益
1）传统的仓储管理面临以下几个方面的问题：
² 存货统计缺乏准确性：由于某些条码不可读或者存在一些人为错误，存货统计常常不是十分精确，从而影响到配送中心做出正确决定。
² 单据填写不规范：很多单据没有正确填写，因此很难保证每次都能够将正确数量的所需货物运送到正确的地点。
² 货物损耗：仓储过程中的货物损耗始终是困扰企业的问题，损耗有由于货物存放错了位置引起的，也有货物被偷盗而损失的，还有因为包装或者发运时出错误的。根据一项调查表明，一般企业货物损耗能够达销售量的1.71％。
² 清点货物：传统方法在清理货物时效率很低，而为了及时了解货物的库存状况又需要随时清点，为此需花费大量的人力、物力。
² 劳动力成本：劳动力成本已经成为一个比较严重的问题，统计表明，在整个供应链成本中，劳动力成本所占比重已经上升到30％左右。
现代化的仓储管理需要配备自动化和省力化的物流装备与技术，还应具备现代化的物流管理信息系统和现代化的管理手段，射频芯片技术在配送中心仓储管理中的应用将会带来革命性的变化。基于射频芯片技术的仓库管理系统广泛应用为提高企业的运营效率提供了有效的技术支持。
2）RFID（射频芯片）的仓储管理能为企业带来巨大效益
基于射频识别(Radio Frequency Identification，缩写RFID)的仓库管理系统是在现有仓库管理中引入RFID技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。经过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。利用系统的库位管理功能，更能够及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。
采用RFID技术后，将为企业带来以下效益：
² 节省人工采集数据成本；
² 自动化的仓库管理作业，提高工作效率；
² 减少管理成本和人为差错
² 更精确的进、销、存控制；
² 增进合作伙伴关系；
² 快速响应顾客需求，扩大产品销售量。
据自动识别中心会员Accenture咨询公司分析，采用射频芯片技术能够：
＊ 减少库存10～30%；
＊ 库存空间利用率提高20%；
＊ 降低劳动力成本10～40%；
＊ 加快拣货、送货速度10%；
＊ 减少因偷盗、保管不善造成的损失50%；
＊ 增加销售额2～10%；
＊ 运输成本降低2～13%。
＊ 发运准确度达到95%；
＊ 计费性退货减少80%；
二、系统结构
1、总体流程与结构

2、使用示意图

3、业务流程图

4、便携式RFID示意图

5、车载式RFID示意图

6、入库示意图

7、出库示意图

8、门禁示意图

三、管理系统主要功能
1、功能结构示意图

2、入库管理
操作功能及作业流程如下

² 收货检验
重点检查：送货单与订货单是否一致；到货物与送货单是否一致；如果不符拒绝接收。
² 制作和粘贴标签具体方法如下：
1）先给要入库的原粮、产成品、包装物等货物按照规格进行分类；
2）货物按类分配，管理，每个货物区安装一个标识牌，用来标识货物信息；
3）然后每个标识牌上粘贴一个无源电子标签，对标识牌进行编号，每个标签中存储能够唯一标识此标识牌的ID号码，ID号码对应数据库中该出存储货物的相关信息，信息包括：产品的种类、名称、型号、单位、单价、生产日前、保质期、性能等，而且给每个标识牌编号；
² 作业人员运送货物到指定库位，核对位置无误后把货物送入库位（如有必要，修改库位标签中记录的货物编号和数量信息）；
² 无线数据终端把入库实况发送给现场计算机，及时更新库存数据库。
3、出库管理
操作功能及作业流程如下

² 登陆系统终端，搜索出库货物信息；
² 系统计算机发送出库指令；
² 作业人员PDA接收数据后，按照数据终端提示，到达指定标识牌；
² 从库位上取出指定数量的油管，完成出库任务；
² 改写标识标签内容；
² 向系统计算机发回完成出库作业信息；
² 更新中心数据库。
4、调拨移位管理
操作功能及作业流程如下

² 根据需要，现场计算机编制移库指令，并下载到数据终端；
² 作业人员按数据终端提示，到达指定库位；
² 从库位上取出指定数量的货物，并改写库位标签内容；
² 把货物运到目的库位，货物送入库位，修改库位标签内容；
² 向现场计算机发回移库作业信息；
² 更新中心数据库。
5、盘点管理
操作功能及作业流程如下

能够用作业员手中的PDA对库存标识牌进行扫描，而且将扫描数据实时发送到终端计算机中，监控人员进行盘点统计，做出统计报表。
6、可视化仓库
将仓库信息结合图形技术、FRID技术实现动态图形，对货物进行可视化管理，包括入库、出库、调拨、盘点、查询等操作的可视化展示；同时对货物的变化以动态图形方式进行实时更新，打破以往静态数字形式的仓储管理。
7、检验管理
实时抽检托盘和货架标签信息，检查其比对关系，降低人为操作风险
如果采用托盘形式，将货架标签信息和托盘标签信息进行比对，如放置错误即报警提示；
8、报表管理
实现库存周转分析、仓库利用分析等功能，并可对滞留货品进行报警提示
四、RFID所需的硬件设备
RFID硬件系统由“RFID电子标签(RFID Tag)”、“读写器（天线＋控制器）”、“PC等高级设备”这三要素构成。“RFID Tag”由可保存大量数据的IC芯片及天线构成，根据“PC等高级设备”的指令，保存在RFID芯片中的数据可由“读写器”读取或擦写。
1、RFID电子标签(RFID Tag)
内置全球唯一ID，并拥有96bit/240Bit空间存储用户定制信息；防水，防油污;使用寿命长；读取距离长，标签数据能够加密，且信息防篡改；标签可擦写，可循环利用

2、远距离读写器
采用串口与电脑通信；RFID标签非接触式的进行读取货物信息，准确率为98%。读写距离可达8m，工作频率：900MHz，符合EPC global Gen2 ISO18000-6C标准、符合FCC条例；读取性能可靠，能够在读取器密集环境中工作；标签数据速率高达640Kbps，每秒读取1000个标签；信号接收敏感度 -80dB；

3、便携式短距离读写器
支持协议标准：ISO18000-6B、EPC Class 1、EPC Class 1 GEN 2；最大RF输出功率：30 dBm；识别卡时间：单卡识别小于8ms；读/写卡时间：读每8字节小于5ms，写每4字节小于25ms；通信接口：B型：RS-232、RS485、Wiegand26/34、USB；工作状态提示：蜂鸣器、通信指示灯、电源指示灯、读卡指示灯

4、PC等高级设备
办公用的计算机、服务器，数量依据仓储大小来决定
5、可选设备
1）智能盘点车
可对托盘，以及高层货架的存货进行盘点，一次充电可连续产间断工作8小时，经过Wi-Fi或者是GPRS与系统数据同步，读写距离可达8m，工作频率：900MHz，符合EPC global Gen2 ISO18000-6C标准、符合FCC条例，读取范围大，准确率高。

2）标签打印机，货位货物查找触摸屏，报警灯、手持式读写器
手持读取RFID标签信息，可显示产品信息，读取距离在1-2米，可实现存货移位，查询，分销商店内盘点。可经过WiFi，GPRS网络实时与系统进行数据交换