#RFID自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)解決措施

1、RFID 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)解決方案1 企業(yè)如何選擇倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化 倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化的效益是顯而易見(jiàn)的：自動(dòng)化能夠加快處理速 度，提高精確度，降低勞動(dòng)力成本，提高可靠性，達(dá)到庫(kù)房面積和空間的更有效利 用。但是，這些優(yōu)勢(shì)并不是免費(fèi)得來(lái)的。自動(dòng)化需要很昂貴的成本投入，只有通過(guò)運(yùn) 營(yíng)成本的節(jié)減才能收回投資。這并非一朝一夕之功，需要從中長(zhǎng)期綜合考 慮。 1.1 倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化的優(yōu)劣 一般說(shuō)來(lái)，自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng) (AS RS 每小時(shí)能在每個(gè)巷 道運(yùn)送 40 50 個(gè)托盤(pán)，這和巷道的高度和寬度、托盤(pán)的物理特性、貨架高低間距等因 素相關(guān)。如果升降機(jī)需要更換巷道，單次轉(zhuǎn)換的時(shí)間和轉(zhuǎn)換頻率會(huì)影響作業(yè)速度。 輕 型貨架可用來(lái)存放貨

2、箱，通過(guò)自動(dòng)存儲(chǔ)，每小時(shí)可以在每巷道內(nèi)存取80 100 個(gè)貨箱。盡管如此，通過(guò)一些專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，還可進(jìn)一步提高作業(yè)速度。如果設(shè)備和產(chǎn)品物 理特性允許，又有加大倉(cāng)庫(kù)作業(yè)量的現(xiàn)實(shí)需要，每次作業(yè)可以搬運(yùn)兩個(gè)或是更多的貨 箱。 高速分揀機(jī)每小時(shí)可以完成 2 萬(wàn)次揀選，一些制造商甚至宣稱(chēng)有更高的揀選速 度。但務(wù)必要注意，處理速度和物件大小、重量及物件特性密切相關(guān)。當(dāng)RF(射頻 終端上安上條形碼瀏覽器，并和 WMS 連接時(shí)，利用 RF 終端就可以提高揀選速度。盡管 很難確切地說(shuō)出 RF 終端對(duì)庫(kù)房作業(yè)改善的幅度，但這種改善很容易就能被看出來(lái)，揀 貨員的作業(yè)活動(dòng)得到了更多監(jiān)督，揀貨更加精確，揀貨過(guò)程中還能獲得

3、更多的實(shí)時(shí)信 息。 RFID 標(biāo)簽在貨物追蹤上更具優(yōu)勢(shì)。想象一下，一個(gè)托盤(pán)上承載20 個(gè)貨箱，每個(gè)貨箱里面都是不同的貨物。利用 RFID ，這些貨物的信息一次就能掃描完畢，而條形碼 則需要逐個(gè)掃描才能確定貨物的性質(zhì)，掃描速度被極大地提高了。除了上面提到的能感受到的益處外，自動(dòng)化還可以減少工傷和貨損、改善公司形象、降低對(duì)操作工的依 賴(lài)，尤其是庫(kù)房里有特殊需要、操作工短缺的時(shí)候。但是，與此同時(shí)，自動(dòng)化也有缺 點(diǎn)：對(duì)變化的貨物吞吐量和貨物種類(lèi)缺乏彈性、冗長(zhǎng)的項(xiàng)目實(shí)行周期、項(xiàng)目實(shí)行中間 服務(wù)質(zhì)量的下降等。 可以看出，自動(dòng)化帶來(lái)了更高的 物流 作業(yè)水準(zhǔn)，同時(shí)也帶來(lái)了更 多的執(zhí)行成本。因此，所有的優(yōu)劣條件

4、都讓是否采用自動(dòng)化難以抉擇，那么，如何選 擇倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化的可行性呢 ?自動(dòng)化需要很昂貴的成本投入，只有通過(guò)運(yùn)營(yíng)成本的節(jié)減才 能收回投資。這并非一朝一夕之功，需要從中長(zhǎng)期綜合考慮。因此，在選擇倉(cāng)庫(kù)自動(dòng) 化時(shí)應(yīng)該考慮以下幾方面的問(wèn)題。 1.2 選擇倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化項(xiàng)目需要考慮的四個(gè)問(wèn) 題 1 要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行審視，著眼于實(shí)際業(yè)務(wù)需要，而不是為自動(dòng)化而自動(dòng)化。在考 慮自動(dòng)化的時(shí)候，還要考慮與它相配套的手工作業(yè)。事實(shí)上，基本上沒(méi)有哪一個(gè)立體 倉(cāng)庫(kù)是真正的立體倉(cāng)庫(kù)，任何立體倉(cāng)庫(kù)都是自動(dòng)化與手工的結(jié)合。確定項(xiàng)目的時(shí)候，需要建立計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)。一般情況下，需把未來(lái)35 年內(nèi)倉(cāng)庫(kù)的吞吐量、存儲(chǔ)容量、訂單貨物的類(lèi)別等要素考慮進(jìn)

5、去。2 進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，確定自動(dòng)化是否適當(dāng)。根據(jù)庫(kù)房吞吐量和存儲(chǔ)需要，可以確定是否需要自動(dòng)化和自動(dòng)化要達(dá)到的程度。 按照作業(yè)水 平，可以把庫(kù)房作業(yè)分成由低到高的四個(gè)層次：簡(jiǎn)單手工操作 例如托盤(pán)堆垛、貨箱上架、根據(jù)紙定單揀選等；機(jī)器輔助作業(yè) 借助升降機(jī)，把托盤(pán)送上貨架，或用直式輸送機(jī)輔助運(yùn)輸貨箱；簡(jiǎn)單自動(dòng)化作業(yè) 例如，在全托盤(pán)進(jìn)出的庫(kù)房里，利用自動(dòng)起重機(jī)和簡(jiǎn)單的輸送系統(tǒng)；復(fù)雜自動(dòng)化作業(yè) 包括指示燈輔助揀選系統(tǒng)、復(fù)雜的輸送系統(tǒng)、高速分揀系統(tǒng)等。隨著庫(kù)房作業(yè)復(fù)雜程度和庫(kù)房容量的增長(zhǎng)，我們的選 擇也會(huì)跟著變化。例如，當(dāng)庫(kù)房每小時(shí)處理的定單超過(guò) 500 個(gè)時(shí)，自動(dòng)化作業(yè)就被提 上議事日程了。 3 當(dāng)確定有

6、必要實(shí)行自動(dòng)化以后，下一步就要對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行詳 細(xì)的審視。每個(gè)被選設(shè)備的可選特性只需通過(guò) “是否 ”備選框就可以挑選出來(lái)。例如， 對(duì)嚴(yán)格實(shí)行先進(jìn)先出的庫(kù)房來(lái)說(shuō)，單倍深自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)就足夠了，無(wú)須采用雙倍深的 存儲(chǔ)系統(tǒng)或密集的起重機(jī)系統(tǒng)。對(duì)設(shè)備的特性進(jìn)行如此細(xì)致的評(píng)估后，就能理直氣壯 地得出棄用某些設(shè)備的結(jié)論了。 這個(gè)過(guò)程結(jié)束后，可能只有兩三種比較適合的方案留 下來(lái)，進(jìn)而對(duì)剩下的兩三種方案進(jìn)行全面成本比較。比較的時(shí)候要把相關(guān)的成本都考 慮進(jìn)去。例如，在考慮設(shè)備資金投入的基礎(chǔ)上，把占用的空間、操作工的數(shù)量、維修 與保養(yǎng)等都考慮進(jìn)去?？赡馨l(fā)生的具體成本支出包括：設(shè)備占用面積的租金、稅費(fèi)、 水電冷氣、

7、消防設(shè)備、運(yùn)轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)成本和人工成本等。同時(shí)，因?yàn)檫@些支出有的是一次 性支出的，有的是分期支付的，要確切衡量每一種方案的確切年度運(yùn)營(yíng)支出。較為妥 當(dāng)?shù)霓k法是，把與庫(kù)房自動(dòng)化項(xiàng)目相關(guān)的支出根據(jù)設(shè)備的折舊年限和期望的報(bào)酬率進(jìn) 行折現(xiàn)，比較每種方案的折現(xiàn)現(xiàn)金流出，就像住房按揭一樣，把一次性或周期性的成 本支出換算成一定年限內(nèi)的平均支出。 4根據(jù)計(jì)劃階段設(shè)定的作業(yè)環(huán)境參數(shù)和意外 情況，做敏感度分析。通過(guò)分析作業(yè)環(huán)境改變之后，最終選中的方案是否會(huì)發(fā)生改 變，可以發(fā)現(xiàn)方案的潛在缺陷。這時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試就派上用場(chǎng)了。例如測(cè)試自動(dòng) 存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)起重機(jī)發(fā)生故障后對(duì)整體作業(yè)的影響，只需輸入相關(guān)參數(shù)就可以了。 在重

8、大自動(dòng)化項(xiàng)目中，這是很有必要的，在計(jì)算機(jī)上對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試是非常容易的， 當(dāng)進(jìn)入簽約階段，發(fā)現(xiàn)不適合再掉頭就積重難返了。 通過(guò)逐漸縮小選擇范圍的方法， 能把各個(gè)型號(hào)的自動(dòng)化設(shè)備都考慮進(jìn)去。只有通過(guò)這樣徹底的分析，才能選中一個(gè)合 適的自動(dòng)化系統(tǒng)。 1.3 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的實(shí)行與安裝 明顯地，關(guān)于實(shí)行的一個(gè)很重要 的話(huà)題是安裝和調(diào)試需要多長(zhǎng)時(shí)間。建造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)房并進(jìn)行通用設(shè)備安裝通常所 需的時(shí)間不超過(guò)一年。如果能找到適合的建筑用房，工期還會(huì)進(jìn)一步縮短。 但是，全 自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)行就需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間了，通常耗時(shí)最久、也是至關(guān)重要的一步是開(kāi)發(fā) WMS( 倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng) 。不要低估可能耗費(fèi)的時(shí)間，制定不切實(shí)際

9、的時(shí)限。在項(xiàng)目實(shí) 行的過(guò)程中，確保庫(kù)房和物料搬運(yùn)設(shè)備和 WMS 的兼容性是至關(guān)重要的。這個(gè)協(xié)調(diào)任務(wù) 從最初流程設(shè)計(jì)的時(shí)候開(kāi)始，貫穿項(xiàng)目實(shí)行的始終。 信息系統(tǒng)和公司的運(yùn)營(yíng)需求不配 套，最常見(jiàn)的原因往往是，物料搬運(yùn)設(shè)備和 WMS 的不相契合，或是設(shè)計(jì)階段中沒(méi)有完 全摸清公司的運(yùn)營(yíng)需要。還有十分重要的一點(diǎn)是，庫(kù)房布局設(shè)計(jì)可能與你以往的經(jīng)歷 不同。例如，在通過(guò)叉車(chē)進(jìn)行托盤(pán)搬運(yùn)的倉(cāng)庫(kù)里，在有足夠的指示標(biāo)志和隔離物的情 況下，在巷道中設(shè)立連接其間的人行步道是可以的。但是很難想象，在自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng) 里，會(huì)有在巷道中開(kāi)設(shè)連接通道的情況。在項(xiàng)目的早期階段就向技術(shù)專(zhuān)家請(qǐng)教，可以 有效避免相關(guān)錯(cuò)誤的產(chǎn)生。 總之，避免

10、自動(dòng)化項(xiàng)目失敗的工作從項(xiàng)目的制定初期就開(kāi) 始了。做細(xì)致周密的數(shù)據(jù)分析，在作業(yè)目標(biāo)和顧客服務(wù)水平上達(dá)成一致，大家共同努 力，才能確保自動(dòng)化項(xiàng)目的最終成功。 2 RFID 技術(shù)在倉(cāng)庫(kù)管理中的應(yīng)用 隨著 RFID 技術(shù)的迅速發(fā)展，因其不易污染、磨損、劃傷，以及標(biāo)簽本身是無(wú)源件、體積小、耐 用可靠、操作迅速方便等優(yōu)點(diǎn)，正被廣泛地應(yīng)用于公路收費(fèi)、考勤、門(mén)禁、餐廳記賬 及身份識(shí)別等系統(tǒng)中，給人民生活帶來(lái)了前所未有的方便。 目前，倉(cāng)庫(kù)管理主要是基 于相應(yīng)規(guī)范的手工作業(yè)及電腦半自動(dòng)化管理實(shí)現(xiàn)的。其弊病顯而易見(jiàn)，即需要投入大 量人力進(jìn)行規(guī)范物品的放置、定期整理盤(pán)點(diǎn)以及出入庫(kù)登記等工作，這使得倉(cāng)庫(kù)管 理問(wèn)題十分繁

11、瑣，浪費(fèi)大量時(shí)間。因此，把 RFID 技術(shù)應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)管理比較理想，這也 是 RFID 技術(shù)一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。 2.1 基于 RFID 技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng) 基于 RFID 技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)物品出入庫(kù)控制、物品存放位置及數(shù)量統(tǒng) 計(jì)、信息查詢(xún)過(guò)程的自動(dòng)化，方便管理人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)和掌握物資流動(dòng)情況。為 達(dá)到方便、快捷、安全、高效等要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。1 系統(tǒng)組成 基于 RFID 技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)硬件包括：主機(jī)、打印機(jī)、出入庫(kù)讀寫(xiě)器、位置讀寫(xiě)器、移動(dòng)讀 寫(xiě)器、 RS-485 接口卡、電動(dòng)控制門(mén)、報(bào)警檢測(cè)裝置等。其中主機(jī)安裝了管理軟件，通 過(guò) RS-485 接口卡與出入庫(kù)讀寫(xiě)器及所

12、有的位置讀寫(xiě)器相連接并對(duì)它們進(jìn)行控制，如 設(shè)置權(quán)限、讀取記錄及統(tǒng)計(jì)查詢(xún)等；位置讀寫(xiě)器記錄物品的放置，出入庫(kù)讀寫(xiě)器控 制電動(dòng)控制門(mén)、采集物品出入庫(kù)記錄等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 12.6 所示。本系統(tǒng)使用 RFID 電子標(biāo)簽作為物品的標(biāo)識(shí)，存儲(chǔ)其型號(hào)、生產(chǎn)日期、數(shù)量等資料。本系統(tǒng)管理軟件是在 Windows 98 環(huán)境下，采用 VB 6.0 開(kāi)發(fā)的，主要包括：系統(tǒng)設(shè) 置、入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、物資管理以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理五大模塊。 系統(tǒng)設(shè)置包括密碼修 改、倉(cāng)庫(kù)區(qū)域、讀寫(xiě)器地址、串口及報(bào)警規(guī)則設(shè)置等功能； 出入庫(kù)管理包括讀寫(xiě) 電子標(biāo)簽，添加、刪除記錄，生成報(bào)表等功能； 物資管理包括物資定位、盤(pán)點(diǎn)、統(tǒng)計(jì) 及生成報(bào)表等

13、功能； 數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行瀏覽、查詢(xún)、排序等操作，只能修改或 編輯部分信息，如損壞程度、備注等，無(wú)權(quán)添加或刪除任何記錄。2 系統(tǒng)主要功能及其實(shí)現(xiàn) (1 物資定位 物品進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)中的某區(qū)域時(shí)需經(jīng)過(guò)該區(qū)的位置讀寫(xiě)器，讀 寫(xiě)器記錄此物品，由邏輯電路判斷出物品進(jìn)出方向，如圖 12.7 所示。主機(jī)接收記錄及 進(jìn)出標(biāo)識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改。若物品進(jìn)入某區(qū)，就在數(shù)據(jù)庫(kù)中將記錄添加到該區(qū)； 反之則刪除記錄。這就實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)物資的實(shí)際位置與主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息一一對(duì)應(yīng)， 為管理人員查詢(xún)、點(diǎn)驗(yàn)、尋找物資帶來(lái)了很大的方便。(2 出入庫(kù)管理 物資出入庫(kù)登記是倉(cāng)庫(kù)管理中的重要環(huán)節(jié)。一旦物品種類(lèi)、數(shù)量 過(guò)多，工作量就很大，而

14、且容易出錯(cuò)，可能造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)或企業(yè)財(cái)產(chǎn)的損失。系統(tǒng)本 著謹(jǐn)慎小心的原則，采用人工檢查和自動(dòng)化辦公雙重管理。出入庫(kù)管理子系統(tǒng)的工作流程如圖 12.8 所示。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是物資出入庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的添加刪除同步，并最 終生成報(bào)表，大大減少了管理人員的工作量。需要說(shuō)明的是，該系統(tǒng)中的出入庫(kù)讀寫(xiě)器與位置讀寫(xiě)器類(lèi)似，裝配有兩個(gè)紅外線(xiàn)接 收器用來(lái)判斷是入庫(kù)操作還是出庫(kù)操作。另外，正常情況下，電動(dòng)擋板是在人工指令 和出入庫(kù)讀寫(xiě)器指令相 “與”的控制下工作的，在讀寫(xiě)器工作異常時(shí)可人為強(qiáng)制打開(kāi)或 合上。 (3 物資清點(diǎn) 在倉(cāng)庫(kù)管理中，定期進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)是必不可少的工作。本系統(tǒng)還配置 了移動(dòng)讀寫(xiě)器，工作人員手持它在倉(cāng)庫(kù)中巡視

15、一圈即可迅速完成物資清點(diǎn)任務(wù)。具體 流程是：分區(qū)域進(jìn)行；讀寫(xiě)器讀取 RFID 電子標(biāo)簽的信息，輸送到主機(jī)作為記錄存入新 數(shù)據(jù)庫(kù)；一個(gè)區(qū)域讀取完畢后，主機(jī)進(jìn)行該區(qū)域的新舊數(shù)據(jù)庫(kù)比較并記錄結(jié)果；進(jìn)入 下一區(qū)域重復(fù)以上過(guò)程。倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)結(jié)束后，生成物資統(tǒng)計(jì)報(bào)表和差異報(bào)表，便于及時(shí) 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 3 接口通信設(shè)計(jì) 主機(jī)通過(guò) RS-232 串行口或 RS-485 串行接口卡 (聯(lián)網(wǎng) 與出入庫(kù)讀寫(xiě)器、位置讀寫(xiě)器及移動(dòng)讀寫(xiě)器相連。 (1 讀寫(xiě)器接口協(xié)議 命令 應(yīng)答格式 “長(zhǎng)度 命令字 地址 參數(shù) 校驗(yàn)數(shù)”，其中，長(zhǎng)度為從 “命令字 ”到“校驗(yàn)數(shù)”的字節(jié) 數(shù)，地址分配如下：主機(jī)地址為 00H ，出入庫(kù)讀寫(xiě)器地址為

16、FFH ，位置讀寫(xiě)器地址 為 01 F0H ，移動(dòng)讀寫(xiě)器地址為 FEH ；校驗(yàn)為偶校驗(yàn)。 串口參數(shù)波特率為 9600 ，8 位， 1 位停止位，無(wú)校驗(yàn)。 (2 接口函數(shù) 系統(tǒng)采用 Windows API 通信接口函數(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)主機(jī)與各讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)通信。 4 系統(tǒng)安全性分析 隨著 RFID 技術(shù)的迅速發(fā) 展，各個(gè) RFID 電子標(biāo)簽生產(chǎn)廠家為用戶(hù)提供的安全體系也越來(lái)越完善。首先，每張標(biāo) 簽的序列號(hào)都是惟一的，在生產(chǎn)過(guò)程中已被固化，不可以更改。在通信安全上采用符 合 ISO 9798 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 3 次互感校驗(yàn)技術(shù)，以對(duì)電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的合法性進(jìn)行相互 校驗(yàn)；在數(shù)據(jù)通信上采用 DSA 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)不被非法修改。在讀寫(xiě) 控制上采用授權(quán)方式，即讀寫(xiě)設(shè)備必須先獲得 “設(shè)備授權(quán)標(biāo)簽 ”的授權(quán)后才能讀寫(xiě)本系統(tǒng) 的電子標(biāo)簽，而電子標(biāo)簽的初始化又必須經(jīng)過(guò)上級(jí)授權(quán)標(biāo)簽的授權(quán)，并且只能在指定 的授權(quán)設(shè)備上進(jìn)行。因此，授權(quán)方式不存在密碼被破解問(wèn)題，只要保證授權(quán)標(biāo)簽不被 盜用，即可保證系統(tǒng)的安全性。 因此，正確規(guī)范 RFID 電子標(biāo)簽的管理制