基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

1、設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程論文基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究摘要：針對(duì)目前效率不高的人工管理和半自動(dòng)化管理下的倉(cāng)儲(chǔ)管理狀態(tài)，以RFID技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)基于RFID的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)管理自動(dòng)化和智能化。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，給出了系統(tǒng)架構(gòu)和功能模塊，通過(guò)無(wú)線射頻技術(shù)自動(dòng)采集倉(cāng)儲(chǔ)人庫(kù)、分揀、盤(pán)點(diǎn)、出庫(kù)等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞，提升倉(cāng)儲(chǔ)管理水平。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)；倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)；RFID技術(shù)中圖分類號(hào)：0224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStudy on Application Automatic Warehouse Management System Based on RFI

2、DAbstract: based on the current efficiency is not high under the artificial management and half automation management of warehouse management state of the RFID technology as the core, design of automated warehouse management system based on RFID, warehouse management automation and intellectualizati

3、on. On the system requirements analysis, system architecture and function module are given, through radio frequency technology, automatic collection, sorting, take inventory, warehousing, outbound data, realize the data real-time transmission, enhance the level of warehouse management.Key words: aut

4、omatic stereoscopic warehouse; Warehouse management system; RFID technology1 引言自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是一種高效率、大容量，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主，采用高層立體貨架和成套搬運(yùn)方式的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。RFID(射頻識(shí)別，Radio Frequency Identification)是一種無(wú)線自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它與傳統(tǒng)的條碼技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)越性。將RFID技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，不僅可以提高立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的效率，還可以提高物資的管理水平，減少錯(cuò)誤率。本文詳細(xì)闡述了介紹自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和RFID技術(shù)，然后基于RFID技術(shù)設(shè)計(jì)了自動(dòng)

5、化立體倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠高速、準(zhǔn)確地傳遞貨物信息，還能夠在一定程度上降低物資管理成本、增加整體效益，同時(shí)也為RFID技術(shù)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理的應(yīng)用中提供了有效的解決方案。1 自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是現(xiàn)代物流技術(shù)的核心，它集高架倉(cāng)庫(kù)及規(guī)劃、管理、機(jī)械、電氣于一體，是一門(mén)學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。按自動(dòng)化的程度分為五個(gè)階段：1）人工倉(cāng)儲(chǔ)階段，倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程各環(huán)節(jié)的作業(yè)主要靠人工來(lái)完成?？梢悦鎸?duì)面地接觸倉(cāng)儲(chǔ)全過(guò)程，初期的設(shè)施設(shè)備投資少。2）機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階段，作業(yè)人員通過(guò)操縱機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)物品的裝卸搬運(yùn)和儲(chǔ)存等作業(yè)活動(dòng)。機(jī)械化程度的提高大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了裝卸搬運(yùn)的工作質(zhì)量，改善了作業(yè)人員的勞

6、動(dòng)條件。3）自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段，在倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中采用了自動(dòng)輸送機(jī)械、自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)、貨品自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、巷道式堆垛機(jī)等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息自動(dòng)化技術(shù)逐漸成為自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心技術(shù)。4）集成自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段，將倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程各環(huán)節(jié)的作業(yè)系統(tǒng)集成為一個(gè)有機(jī)結(jié)合的綜合系統(tǒng)，貨品的倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程幾乎不需要人的參與，完全實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)的自動(dòng)化。5）智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段，人工智能技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)向智能化方向發(fā)展。系統(tǒng)可以完全自動(dòng)的運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，自動(dòng)地向人們提供許多有價(jià)值的參考信息1。目前智能化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段還處于初級(jí)發(fā)展階段，在這一技術(shù)領(lǐng)域還有大量的工作需要人們?nèi)プ?，具有廣闊的發(fā)展空

7、間。1.1 倉(cāng)儲(chǔ)貨架自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)一般包括貨架、搬運(yùn)機(jī)械、輸送機(jī)、托盤(pán)或貨箱、控制系統(tǒng)、物料識(shí)別系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等設(shè)備。倉(cāng)儲(chǔ)貨架是存儲(chǔ)設(shè)備，是基于包裝、運(yùn)輸、裝卸、分揀、信息管理是物流的六大基本功能。貨架是倉(cāng)儲(chǔ)的主要設(shè)施之一，可以說(shuō)，貨架是現(xiàn)代工業(yè)倉(cāng)庫(kù)、物流中心、配送中心必不可少的組成部分。1）移動(dòng)式貨架：移動(dòng)式貨架易控制，安全可靠。每排貨架有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由裝置于貨架下的滾輪沿鋪設(shè)于地面上的軌道移動(dòng)。其突出的優(yōu)點(diǎn)是提高了空間利用率，一組貨架只需一條通道，而固定型托盤(pán)貨架的一條通道，只服務(wù)于通道內(nèi)兩側(cè)的兩排貨架。所以在相同的空間內(nèi)，移動(dòng)式貨架的儲(chǔ)存能力比一般固定式貨架高得多。2）貨格式貨架

8、：這種貨架最常見(jiàn)，在我國(guó)也比較多，多用于容量較大的倉(cāng)庫(kù)。如以集裝箱為單位存儲(chǔ)的立體倉(cāng)庫(kù)。3）水平或垂直旋轉(zhuǎn)式貨架：這是一種旋轉(zhuǎn)或循環(huán)的存儲(chǔ)裝置，它適合于存儲(chǔ)體積小、重量輕的物品。4）懸臂貨架：多用于存儲(chǔ)長(zhǎng)料，如金屬棒、管等。1.2 巷道式堆垛機(jī)搬運(yùn)設(shè)備是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的重要設(shè)備，它們一般是由電力來(lái)驅(qū)動(dòng)的，通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)貨物從一處搬到另一處。設(shè)備形式可以是單軌的、雙軌的、地面的、空中的、一維運(yùn)行(水平直線運(yùn)行或垂直直線運(yùn)行)、二維運(yùn)行、三維運(yùn)行等。典型設(shè)備有升降梯、搬運(yùn)車、巷道式堆垛機(jī)、雙軌堆垛機(jī)、無(wú)軌叉車和轉(zhuǎn)臂起重機(jī)等2。巷道式堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的運(yùn)輸設(shè)備。巷道式堆垛機(jī)是隨著立體

9、倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)，如圖1-1所示。它的主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來(lái)回穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨物存于貨格；或者相反，取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到巷道口。這種使用工藝對(duì)巷道式堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能方面提出了一系列嚴(yán)格的要求。圖1-1 堆垛機(jī)構(gòu)成示意圖有軌巷道堆垛起重機(jī)通常簡(jiǎn)稱為堆垛機(jī)。它是由叉車、橋式堆垛機(jī)演變而來(lái)的。橋式堆垛機(jī)由于橋架笨重因而運(yùn)行速度受到很大的限制，它僅適用于出入庫(kù)頻率不高或存放長(zhǎng)形原材料和笨重貨物的倉(cāng)庫(kù)。其優(yōu)點(diǎn)在于可以方便地為多個(gè)巷道服務(wù)。目前的AS/RS中應(yīng)用最廣的是巷道式堆垛機(jī)。巷道式堆垛機(jī)由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、裝有存取貨機(jī)構(gòu)的載貨臺(tái)、機(jī)架(車身)和電氣設(shè)備五部分

10、組成。(1)機(jī)架堆垛機(jī)的機(jī)架由立柱、上橫梁和下橫梁組成一個(gè)框架。(2)運(yùn)行機(jī)構(gòu)在堆垛機(jī)的下橫梁上裝有運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和在軌道地軌上運(yùn)行的車輪。(3)起升機(jī)構(gòu)堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速機(jī)、卷筒或鏈輪以及柔性件組成，常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈等。(4)載貨臺(tái)及存取貨機(jī)構(gòu)載貨臺(tái)是貨物單元的承載裝置。對(duì)于需要搬運(yùn)整個(gè)貨物單元的堆垛機(jī)，載貨臺(tái)由貨臺(tái)本體和存取貨裝置組成。(5)電氣設(shè)備電氣設(shè)備主要包括電力拖動(dòng)、控制、檢測(cè)和安全保護(hù)。(6)安全保護(hù)裝置堆垛機(jī)是一種起重機(jī)械，它要在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行。為了保證人身及設(shè)備的安全，堆垛機(jī)必須配備有完善的硬件及軟件的安全保護(hù)裝置，并在電氣控制上采取

11、一系列聯(lián)鎖和保護(hù)措施。1.3 控制與管理系統(tǒng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的電氣與電子設(shè)備主要指檢測(cè)裝置、信息識(shí)別裝置、控制裝置、通信設(shè)備、監(jiān)控調(diào)度設(shè)備、計(jì)算機(jī)管理設(shè)備以及大屏幕顯示、圖像監(jiān)視等設(shè)備。(1)檢測(cè)裝置為了實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中各種作業(yè)設(shè)備的控制，并保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，系統(tǒng)必須具有多種檢測(cè)手段能夠檢測(cè)各種物理參數(shù)和相應(yīng)的化學(xué)參數(shù)。對(duì)貨物的外觀檢測(cè)及稱重、機(jī)械設(shè)備及貨物運(yùn)行位置和方向的檢測(cè)、對(duì)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的檢測(cè)和對(duì)設(shè)備故障情況的檢測(cè)都是極為重要的。通過(guò)對(duì)這些檢測(cè)數(shù)據(jù)的判斷、處理為系統(tǒng)決策提供最佳依據(jù)，使系統(tǒng)處于理想的工作狀態(tài)。(2)信息識(shí)別裝置信息識(shí)別設(shè)備是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中必不可少的，它

12、完成對(duì)貨物品名、類別、貨號(hào)、數(shù)量、等級(jí)、目的地、生產(chǎn)廠，甚至貨位地址的識(shí)別。在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中，為了完成物流信息的采集，通常采用條形碼、磁條、光學(xué)字符和射頻等識(shí)別技術(shù)。條形碼識(shí)別技術(shù)在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)用最普遍。(3)控制裝置控制裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行成功的關(guān)鍵。沒(méi)有好的控制，系統(tǒng)運(yùn)行的成本就會(huì)很高，而效率很低。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)內(nèi)所用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備本身必須配備各種控制裝置。這些控制裝置種類較多，從普通開(kāi)關(guān)和繼電器，到微處理器、單片機(jī)和可編程控制器(PLC)，根據(jù)各自的設(shè)定功能，它們都能完成一定的控制任務(wù)。如巷道式堆垛機(jī)的控制要求就包括了位置控制、速度控制、貨叉控制以及方向控制等。所

13、有這些控制都必須通過(guò)各種控制裝置去實(shí)現(xiàn)。(4)監(jiān)控調(diào)度設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的信息樞紐，它在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)部分的運(yùn)行。有的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)使用了很多運(yùn)行設(shè)備，各設(shè)備的運(yùn)行任務(wù)、運(yùn)行路徑、運(yùn)行方向都需要由監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一調(diào)度，按照指揮系統(tǒng)的命令進(jìn)行貨物搬運(yùn)活動(dòng)。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視畫(huà)面可以直觀地看到各設(shè)備的運(yùn)行情況。(5)計(jì)算機(jī)管理設(shè)備計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)(主機(jī)系統(tǒng))是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的指揮中心，相當(dāng)于人的大腦，它指揮著倉(cāng)庫(kù)中各設(shè)備的運(yùn)行。它主要完成整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的賬目管理和作業(yè)管理，并擔(dān)負(fù)著與上級(jí)系統(tǒng)的通信和企業(yè)信息管理系統(tǒng)的部分任務(wù)。一般的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)多采用微型計(jì)算機(jī)為主的

14、系統(tǒng)，對(duì)比較大的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)也可采用小型計(jì)算機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)，運(yùn)算速度越來(lái)越高，微型計(jì)算機(jī)在這一領(lǐng)域中將日益發(fā)揮重要的作用。(6)數(shù)據(jù)通信設(shè)備自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)，它是由眾多子系統(tǒng)組成的。在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中，為了完成規(guī)定的任務(wù)，各系統(tǒng)之間、各設(shè)備之間要進(jìn)行大量的信息交換。(7)大屏幕顯示自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的各種顯示設(shè)備是為了使人們操作方便、易于觀察設(shè)備情況而設(shè)置的。在操作現(xiàn)場(chǎng)，操作人員可以通過(guò)顯示設(shè)備的指示進(jìn)行各種搬運(yùn)、揀選；在中控室或機(jī)房人們可以通過(guò)屏幕或模擬屏的顯示，觀察現(xiàn)場(chǎng)的操作及設(shè)備情況。(8)圖像監(jiān)視設(shè)備工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)是通過(guò)高分辨率、低照度變

15、焦攝像裝置對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中人身及設(shè)備安全進(jìn)行觀察，對(duì)主要操作點(diǎn)進(jìn)行集中監(jiān)視的現(xiàn)代化裝置，是提高企業(yè)管理水平，創(chuàng)造無(wú)人作業(yè)環(huán)境的重要手段3。1.4 貨物尋址技術(shù)立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)尋址就是自動(dòng)尋找存放提取貨物的位置。計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)都具有自動(dòng)尋址的功能。在同一巷道內(nèi)的貨位地址由三個(gè)參數(shù)組成：第幾排貨架，第幾層貨格，左側(cè)或右側(cè)。當(dāng)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)接收到上級(jí)管理機(jī)的存取命令和存取地址后，即向指定貨位的方向運(yùn)行。運(yùn)行中，安裝在堆垛機(jī)上的傳感器不斷檢測(cè)位置信息，計(jì)算判斷是否到位。認(rèn)址裝置由認(rèn)址片和認(rèn)址器組成。認(rèn)址器即某種類型的傳感器。目前常用的是紅外傳感器。發(fā)送與接收紅外光在同側(cè)時(shí)，用反射式的認(rèn)址片，否則用透射式

16、的。傳感器通過(guò)認(rèn)址片時(shí)會(huì)接收到0或1的信息。0表示未接收到紅外光，1表示接收到紅外光。由0，1組成的代碼可以用于地址的判斷。認(rèn)址檢測(cè)方式通常分為絕對(duì)認(rèn)址和相對(duì)認(rèn)址兩種。絕對(duì)認(rèn)址是為每一個(gè)貨位制定一個(gè)絕對(duì)代碼。為此，需要為每個(gè)貨位制作一個(gè)專門(mén)的認(rèn)址片。顯然，絕對(duì)認(rèn)址方法可靠性高，但是認(rèn)址片制作復(fù)雜，控制程序的設(shè)計(jì)也十分復(fù)雜。相對(duì)認(rèn)址時(shí)，貨位的認(rèn)址片結(jié)構(gòu)相同。每經(jīng)過(guò)一個(gè)貨位，只要進(jìn)行累加就可以得到貨位的相對(duì)地址。與絕對(duì)地址相比相對(duì)地址可靠性較低，但認(rèn)址片制作簡(jiǎn)單。編程也較簡(jiǎn)單。為了提高相對(duì)認(rèn)址的可靠性，可以增加奇偶校驗(yàn)。2 射頻識(shí)別技術(shù)RFID最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛

17、機(jī)的“敵我辨識(shí)”系統(tǒng)。RFID應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，并有著廣闊的應(yīng)用前景。射頻識(shí)別技術(shù)已逐漸成為企業(yè)提高物流供應(yīng)鏈管理水平、降低成本、企業(yè)管理信息化、參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)大循環(huán)、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力不可缺少的技術(shù)工具和手段。并將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。2.1 射頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀在20世紀(jì)中，無(wú)線電技術(shù)的理論與應(yīng)用研究是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最重要的成就之一，RFID技術(shù)的發(fā)展可按20年期劃分如下：1）1941-1960年，雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)，開(kāi)啟RFID技術(shù)早期的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。2）1961-1980年，RF

18、ID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，并出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。3）1981-2000年，RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)，RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。4）從2001年至今，標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。RFID技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無(wú)線可讀可寫(xiě)、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的RFID正在成為現(xiàn)實(shí)4。2.2 RFID系統(tǒng)的構(gòu)成RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，RFID系統(tǒng)

19、的組成會(huì)有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來(lái)看，系統(tǒng)一般都由讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)組成。(1)讀寫(xiě)器：它是通過(guò)射頻技術(shù)完成標(biāo)簽信息識(shí)別的一種設(shè)備，并將識(shí)別的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算機(jī)控制中心來(lái)管理。(2)電子標(biāo)簽：電子標(biāo)簽一般被安裝在需要識(shí)別的貨物上，它存儲(chǔ)了關(guān)于貨物需要識(shí)別的所有相關(guān)信息，并被讀寫(xiě)器通過(guò)非接觸的方式來(lái)識(shí)別。(3)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)：它的主要功能是管理利用通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并利用標(biāo)準(zhǔn)接口與讀寫(xiě)器進(jìn)行連接5。如下圖2-1RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖所示。電源時(shí)鐘讀寫(xiě)模塊計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)射頻模塊天線天線控制模塊儲(chǔ)存器射頻模塊射頻識(shí)別標(biāo)簽射頻讀寫(xiě)器圖2-1 RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.3

20、RFID的技術(shù)原理與工作流程1.RFID的技術(shù)原理一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器與電子標(biāo)簽也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份組成，其基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。如下圖2-2 RFID技術(shù)原理圖所示。以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來(lái)看大致上可以分成：感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較

21、高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫(xiě)裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，應(yīng)答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無(wú)源單元6。收發(fā)模塊控制模塊通信模塊計(jì)算機(jī)天線天線收發(fā)模塊控制模塊儲(chǔ)存器射頻卡讀寫(xiě)器圖2-2 RFID技術(shù)原理圖2.RFID的技術(shù)流程射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作流程如下：(1)讀寫(xiě)器將無(wú)線電載波信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射天線向外發(fā)射；(2)當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工

22、作區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，將自身信息的代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；(3)系統(tǒng)的接收天線接受電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀寫(xiě)器；讀寫(xiě)器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)解碼，送往后臺(tái)的電腦控制器；(4)電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照電腦的指令動(dòng)作；(6)通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接起來(lái)，構(gòu)成總控信息平臺(tái)，根據(jù)不同的項(xiàng)目可以設(shè)計(jì)不同的軟件來(lái)完成要達(dá)到的功能7。3 基于RFID的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)分析3.1 系統(tǒng)需求分析根據(jù)對(duì)實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)管理流程的分析，基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)地從RFID

23、標(biāo)簽中采集數(shù)據(jù)，將收集到的信息經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLAN傳輸給中央服務(wù)器，并根據(jù)服務(wù)器的計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)地完成貨物的統(tǒng)計(jì)、物流的追蹤以及貨物最合理的擺放。具體需求分析如下：(1)自動(dòng)地、精確地更新各種信息。當(dāng)貨物出人庫(kù)，需要更新時(shí)，只需通過(guò)手持無(wú)線數(shù)據(jù)采集器或進(jìn)出口RFID閱讀器讀取相應(yīng)RFID數(shù)據(jù)即可完成貨倉(cāng)的更新；或者通過(guò)查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，找到相應(yīng)型號(hào)的貨物進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新即可。(2)查詢和追蹤貨物信息。登錄系統(tǒng)軟件終端，搜索將要查詢貨物的具體信息，將搜索到的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇DA，從而可以輕易找到標(biāo)識(shí)牌，進(jìn)行貨物的追蹤8。(3)動(dòng)態(tài)分配貨位。登錄系統(tǒng)軟件終端，查詢貨位信息，根據(jù)貨位倉(cāng)儲(chǔ)空間信息，實(shí)現(xiàn)貨物的

24、動(dòng)態(tài)分配，從而最大限度地利用倉(cāng)儲(chǔ)空間。(4)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)盤(pán)點(diǎn)。通過(guò)手持無(wú)線數(shù)據(jù)采集器或智能盤(pán)點(diǎn)推車讀取標(biāo)識(shí)牌上的無(wú)源標(biāo)簽，進(jìn)行貨物的統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)返回系統(tǒng)終端進(jìn)行處理和盤(pán)點(diǎn)；登陸系統(tǒng)終端，隨機(jī)搜索某一種類的貨物，獲取此貨物的相關(guān)信息，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞殖諴DA上，工作人員可根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)找到相應(yīng)貨位，完成倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部隨機(jī)抽查盤(pán)點(diǎn)工作。(5)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。通過(guò)手持無(wú)線數(shù)據(jù)采集器對(duì)倉(cāng)庫(kù)標(biāo)識(shí)牌進(jìn)行讀取，獲取信息，傳輸?shù)较到y(tǒng)終端，可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)匯總，做出統(tǒng)計(jì)報(bào)表9。3.2 系統(tǒng)構(gòu)架分析基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)采用C/S和B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合先進(jìn)的高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得倉(cāng)庫(kù)的計(jì)劃、操作、調(diào)度、

25、控制和管理全部具有實(shí)時(shí)性，提高倉(cāng)儲(chǔ)管理效率與準(zhǔn)確率，確保倉(cāng)儲(chǔ)各業(yè)務(wù)流程高效運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)由前端硬件設(shè)備和后臺(tái)管理系統(tǒng)兩部分組成。前端硬件設(shè)備包括電子標(biāo)簽發(fā)行設(shè)備和電子標(biāo)簽識(shí)別模塊。電子標(biāo)簽發(fā)行設(shè)備由RF1D打印機(jī)和標(biāo)簽制作管理軟件組成，通過(guò)標(biāo)簽制作管理軟件為倉(cāng)庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)貨物、庫(kù)位、貨架生成唯一的電子標(biāo)簽，并自動(dòng)完成信息寫(xiě)人和標(biāo)簽打印工作。因標(biāo)簽不良而導(dǎo)致信息無(wú)法寫(xiě)人時(shí)，RFID打印機(jī)會(huì)在標(biāo)簽表面自動(dòng)打印圖案，以防止不良標(biāo)簽的誤用。電子標(biāo)簽識(shí)別采集設(shè)備主要包括手持式無(wú)線數(shù)據(jù)采集器、固定式RFID閱讀器和智能盤(pán)點(diǎn)推車。采集設(shè)備自動(dòng)讀取有效距離范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過(guò)WLAN將數(shù)據(jù)傳輸至倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)移

26、動(dòng)數(shù)據(jù)終端與倉(cāng)儲(chǔ)管理應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)信息的輸入、更新、統(tǒng)計(jì)等功能。后臺(tái)管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心理部分，由用戶終端、具有信息實(shí)時(shí)處理能力的中央服務(wù)器和分布在倉(cāng)庫(kù)核心區(qū)域的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)服務(wù)器組成10。中央服務(wù)器負(fù)責(zé)日常業(yè)務(wù)處理，倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)服務(wù)器負(fù)責(zé)與采集設(shè)備通訊，將采集設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并插人到中央服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可通過(guò)Internet訪問(wèn)管理系統(tǒng)。管理員PC查詢PC報(bào)表單證打印機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器庫(kù)房PC條碼標(biāo)簽打印機(jī)無(wú)線手持?jǐn)?shù)據(jù)終端車載終端圖3-1 RFID技術(shù)原理圖4 基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)客戶管理基于RFID倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)系統(tǒng)管理基本數(shù)據(jù)管理財(cái)務(wù)管理RFID動(dòng)態(tài)管理統(tǒng)計(jì)分析庫(kù)

27、存管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理產(chǎn)品賬務(wù)管理庫(kù)存帳務(wù)管理入庫(kù)管理盤(pán)點(diǎn)管理出庫(kù)管理報(bào)損管理庫(kù)存帳務(wù)管理倉(cāng)庫(kù)管理貨物管理設(shè)備管理員工管理基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)通過(guò)利用RFID技術(shù)強(qiáng)化企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)功能，優(yōu)化作業(yè)流程，靈活配置項(xiàng)目，為客戶提供更好的管理和數(shù)據(jù)分析依據(jù)。本文通過(guò)對(duì)基于RFID倉(cāng)儲(chǔ)流程的優(yōu)化分析，將系統(tǒng)功能劃分為六大模塊：系統(tǒng)管理、基本數(shù)據(jù)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、RFID動(dòng)態(tài)管理、統(tǒng)計(jì)分析和財(cái)務(wù)管理。如圖4-1所示。圖4-1 基于RFID倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)(1)系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理模塊主要包括以下功能：l)合同管理。通過(guò)此項(xiàng)功能，管理合同的查詢、增加、修改和作廢等內(nèi)容。2)角色管理。通過(guò)此

28、功能可以將系統(tǒng)具體的權(quán)限關(guān)聯(lián)到指定的角色中，通過(guò)角色與權(quán)限關(guān)聯(lián)，并將角色與具體的操作員關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作員的權(quán)限管理。3)預(yù)警管理。包括倉(cāng)庫(kù)容量預(yù)警、庫(kù)存貨物量預(yù)警和保質(zhì)期預(yù)警。根據(jù)不同的倉(cāng)儲(chǔ)類型，對(duì)倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存預(yù)警條件進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控。(2)基本數(shù)據(jù)管理l)客戶管理。通過(guò)此項(xiàng)功能，可以增加、修改和刪除客戶信息。2)員工管理。通過(guò)此項(xiàng)功能，可以增加、修改和刪除員工信息。3)倉(cāng)庫(kù)管理。通過(guò)此項(xiàng)功能，可以對(duì)倉(cāng)庫(kù)的名稱、承重能力、容積、類別、成本費(fèi)用等信息進(jìn)行添加、修改和作廢功能的處理。4)儲(chǔ)位管理。包括儲(chǔ)位類型管理、儲(chǔ)位規(guī)則管理和儲(chǔ)位預(yù)約。5)貨物管理。包括貨物類別維護(hù)和貨物檔案管理。通過(guò)貨物類別維護(hù)可

29、以新建、保存和刪除貨物類別。通過(guò)貨物檔案管理可以增加、修改和刪除貨物的詳細(xì)信息，對(duì)貨物檔案進(jìn)行管理11。6)設(shè)備管理。包括消耗類設(shè)備管理、機(jī)械設(shè)備管理和電子設(shè)備管理。對(duì)倉(cāng)庫(kù)設(shè)備的信息進(jìn)行增加、修改和刪除的處理。(3)庫(kù)存管理庫(kù)存管理是系統(tǒng)中最主要的管理模塊，復(fù)雜對(duì)整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)流程進(jìn)行控制，其功能模塊包括：l)入庫(kù)管理。該模塊的主要功能是：根據(jù)采購(gòu)部門(mén)簽訂的合同制造預(yù)入庫(kù)單。根據(jù)預(yù)入庫(kù)單，查詢庫(kù)位空余情況，確定有足夠庫(kù)位，否則推遲入庫(kù)。貨物入庫(kù)時(shí)將貨物明細(xì)單與預(yù)入庫(kù)單核對(duì)，檢查有無(wú)輸入的錯(cuò)誤或遺漏等，貨物的品名，數(shù)量等是否一致，并對(duì)一些錯(cuò)誤進(jìn)行常識(shí)的判斷。2)貨物盤(pán)點(diǎn)管理。包括盤(pán)點(diǎn)計(jì)劃、盤(pán)點(diǎn)單制作、

30、盤(pán)點(diǎn)報(bào)告單制作等功能。通過(guò)此項(xiàng)功能可以進(jìn)行新增、審核、查詢盤(pán)點(diǎn)計(jì)劃等操作。3)異動(dòng)數(shù)據(jù)管理。異動(dòng)數(shù)據(jù)是指表明托盤(pán)在庫(kù)期間承載物品數(shù)量增減的數(shù)據(jù)，主要是針對(duì)在庫(kù)物品不滿一托盤(pán)需要進(jìn)行調(diào)整時(shí)涉及到的一些問(wèn)題。主要處理托盤(pán)中物品數(shù)量增減情況，及時(shí)更新托盤(pán)電子標(biāo)簽中物品的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)更新相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。4)出庫(kù)管理。該模塊最重要的功能是對(duì)出庫(kù)貨物的審核。系統(tǒng)需對(duì)出庫(kù)貨物進(jìn)行仔細(xì)審核，將出庫(kù)通知書(shū)及出庫(kù)通知書(shū)貨物明細(xì)與由掃描儀讀取的貨箱上的貨物標(biāo)簽的條碼信息或商品的條碼信息對(duì)照，看有無(wú)輸入的錯(cuò)誤或遺漏等，貨物的品名，數(shù)量等是否一致等，若一致，則利用設(shè)施設(shè)備及倉(cāng)庫(kù)區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)確定出庫(kù)月臺(tái)，并由叉車完成裝車作業(yè)，將實(shí)際作業(yè)進(jìn)度及其他修正數(shù)據(jù)輸入備用數(shù)據(jù)庫(kù)，作為出庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的加項(xiàng)、庫(kù)存數(shù)據(jù)庫(kù)的減項(xiàng)，并打印出庫(kù)憑證單據(jù)及各類實(shí)際工作報(bào)表12。5)報(bào)損管理。通過(guò)此項(xiàng)功能可以生成貨物報(bào)損單，對(duì)其是否已處理的狀態(tài)進(jìn)行查詢、修改等操作。(4)RFID動(dòng)態(tài)管理。本模塊包括對(duì)待管理的物流對(duì)象基本信息的安裝、植入，同時(shí)利用讀寫(xiě)裝置對(duì)其RFID標(biāo)簽內(nèi)所存儲(chǔ)的信息進(jìn)行跨地域的采集、流通，然后通過(guò)數(shù)據(jù)接口層傳入整個(gè)物流信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。本模塊是整個(gè)RFID物流信