ＲＦＩＤ在制造業物流管理信息系統的應用

[摘要] 本文搭建了基于RFID的制造業物流管理信息系統框架，設計了MES和WMS中幾個物流環節在應用RFID后的基本業務操作流程，并說明了流程改進后的優勢，最后闡述了RFID的應用前景。

[關鍵詞] 射頻識別生產執行系統庫存管理系統

一、引言

射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）是在1940年出現的，首先應用于軍隊和一些對識別系統有特殊要求的組織。由于其較高的執行運作成本和缺少相關的技術標準，沒有馬上應用到商業領域，直到1980年這項技術才被引進到了商業領域。

本文把RFID的數據采集系統與MES（Manufacturing Execution System）、WMS（Warehouse Management System）相結合應用到制造業物流各個環節，從而優化了其物流流程；給出了從采購到銷售全過程的物流管理信息系統基本結構；設計了應用RFID的基本業務操作流程，實現流程中數據的自動收集。

二、基于RFID的物流管理信息系統

基于RFID的物流管理信息系統可以幫助制造業實現對各種資源的實時跟蹤，及時完成生產用料的補給和生產節拍的調整。從而提高資源的追蹤、定位和管理水平，提升制造業自動化水平和整體效率。它的硬件構成為電子標簽、RFID讀寫器、RFID中間件、管理系統服務器、管理系統工作站。

電子標簽:分為主動式電子標簽、被動式電子標簽和半自動式電子標簽。主動式電子標簽帶有電源可以在讀寫器范圍以外處于休眠狀態，進入讀寫器作用范圍內被激活，也可不間斷的發送信號，作業范圍20米～100米;被動式電子標簽使用調制散射方式發射數據， 它必須利用讀寫器的載波來調制自己的信號，作業范圍幾英寸到30英尺。

RFID讀寫器:分為固定式讀寫器和便攜式讀寫器。固定式讀寫器是最常用的，由于體積、電源、功耗等方面的要求，采用固定式安裝，主要用于倉庫和車間的門禁來確認入庫貨物的數量、批號，還有應用在車間，對每個車間的用料情況進行實時監控。便攜式讀寫器是固定式讀寫器的有力補充，它能滿足野外作業、近距離、移動識別、低能耗等要求，主要用于庫位的確定和日常庫存的盤點；UWB讀寫器屬于固定式讀寫器，主要用于倉庫對內部設備進行定位和追蹤。

RFID中間件：目前提供RFID中間件平臺的廠商主要有IBM、Microsoft、Oracle、SAP、Sun 等。RFID 中間件主要包括兩層次功能：第一個層次是為后兩個層次提供改善RFID在互聯網上性能和功效的服務；第二個層次是負責與RFID硬件設備之間的通信，對RFID 讀寫器所提供的數據進行過濾、整理；

三、基于RFID制造業物流管理信息系統的應用

RFID在制造業物流信息系統中應用的優勢主要體現在兩方面:首先，RFID可以在制造業生產物流中發揮巨大作用，其可以自動識別生產物流各個環節中物料、半成品、產成品的位置和狀態，并把這些信息迅速、準確的傳送到MES。其次，提高制造業物流信息系統采集信息的準確性，簡化出入庫的流程，及時了解庫存貨物狀況，保證貨物的盤點更加精確、迅速。

1.RFID對貨物識別和跟蹤進行實時監控。生產執行系統MES能通過信息的傳遞對生產命令下發到產品完成的整個生產過程進行優化管理。當工廠中有實時事件發生時，MES能及時對這些事件做出反應、報告，并用當前的準確數據對它們進行約束和處理。MES以過程數學模型為核心，連接實時數據庫或非實時的關系數據庫，對生產過程進行實時監視、診斷和控制，完成單元整合和系統優化，在生產過程層（而不是管理層）進行物料平衡，安排生產計劃，實施調度、排產及優化。MES著重動態管理，需要收集生產過程中的大量實時數據，根據現場變動進行調整。而RFID恰恰能快速、準確的作完成大量實時數據的收集工作。因此我們可以通過RFID和MES的結合，對各個生產環節進行實時控制，保證生產的順利進行。通過安裝在各個車間的固定讀寫器實時讀取各個車間內物料的消耗情況，并把數據傳輸到數據庫中，MES根據對數據的實時監控，來對各個車間工作地點下達指令，進行調度。當各個生產車間的物料降到了預先設置的臨界點時，MES會對WMS發出補料指令，倉庫可以根據指令對生產車間進行補給。從而大大提高了制造業物流管理信息系統的信息化、自動化程度。并且能對各個車間的用料情況進行實時監控，來實現對整個生產流程的節拍調控，提高整體效率。

2.RFID提高倉庫作業能力，簡化流程。假設供應商都采取RFID技術，并且貨物的容器或托盤都有RFID標簽。那么我們可以RFID應用在收貨、入庫流程圖和揀貨、出庫流程中的三個方面:出入庫信息的確認;日常庫存的盤點;倉庫設備的實時監控。

(1)把RFID門禁系統用于出入庫信息的確認，采用固定讀寫器和手持讀寫器聯合使用，手持讀寫器用于對貨位及托盤信息的讀取，固定讀寫器來實現對貨物信息和托盤信息的確認。兩種讀寫器的應用不僅可以在運動中實現對多目標的識別，提高出入庫的效率，還可以實現對貨物及托盤容器的狀態的監控。

(2)日常庫存的盤點，采用手持讀寫器，通過對標準化、單元化包裝上標簽的讀取，來完成日常盤點，不僅可以節約人力成本，還可以提高準確率和盤點效率。

(3)倉庫設備的實時監控，采用的是UWB讀寫器，通過UWB讀寫器可以確定設備在倉庫的位置和當前的狀態，便于對貨物進庫后，貨位與搬運工具線路的選取。同樣可以提高入庫效率，并降低設備的運作成本。

四、結論及發展前景

本文把RFID和制造業物流管理信息系統結合起來，使RFID完成MES、WMS的數據收集、整理，改進了傳統制造業的物料補給和倉庫管理流程，實現對物流各環節信息的實時監控與跟蹤，從而在降低了成本的同時還提高了生產效率，為制造業帶來顯著收益。

參考文獻:

Magnus Holmqvist， Gunnar Stefansson. mobile RFID——A Case from Volvo on Innovation in SCM .Proceedings of the 39th Hawaii International Conference on System Sciences.2006.1～10

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。