ＲＦＩＤ在再生紡化纖行業物流配送中心的應用

張國華　陳潔余

摘要：通過對寧波大發化纖有限公司廠內物流配送中心的需求分析，提出了基于RFID技術的信息系統解決方案，并將高頻和超高頻RFID設備規劃于同一配送中心管理系統之中，解決了不同設備間相互“串讀”的問題。

關鍵詞：RFID、配送中心、化纖行業、應用

寧波大發化纖有限公司是再生紡化纖生產企業。以回收的PET廢飲料瓶為原料，通過分離、清洗、分揀等廢料處理過程，再經過熔化、過濾、牽引、卷曲等工藝過程，最終生產出高檔的差別化、多功能短纖維。

由于廢塑料貨源多、品種繁雜且不穩定。其水分含量、雜質(PVC、瓶蓋、紙片)含量不同，造成顏色、粘度、熔點等參差不齊，并呈動態變化。同時，隨著近幾年公司業務量的不斷增長和客戶需求不斷提升，物流管理面臨著越來越大的挑戰。特別是在廢PET毛瓶片到凈瓶片的處理流程中，要通過開松、脫圾、剝紙、吹風、分揀、粉碎、清洗等煩瑣的工藝流程，物流控制難度越來越高。如何更快地完成每天重復進行的大批量貨物快速核對、入庫存儲、出庫、復核；如何降低庫存成本、加強庫存控制，提高倉儲空間、人員和設備的使用率；如何在不停業的情況下實現配送中心的自動盤點，已成為該公司迫切需要解決的難點問題。

針對以上問題，本文提出基于RFID技術的再生紡化纖行業物流配送中心系統架構，采用分層的方式進行系統硬件結構設計和軟件結構設計，同時提出一種新的數據采集過濾方法，并通過在寧波大發化纖有限公司管理流程相對較為成熟的二分廠進行試點，驗證了系統方案的正確性和可靠性，進而在整個公司推廣，大大提高了生產效率。

配送中心系統集成設計

1、配送系統硬件結構設計

寧波大發化纖有限公司傳統的物流管理流程包括收貨、入庫、補貨、揀選、分揀、復核、出庫等環節，如圖1所示。物流管理的難點主要集中在原料處理階段和成品生產階段，其中原料處理階段因其處理流程繁雜又成為管理的重中之重。

經過系統調研，在原料處理階段的分揀、粉碎、清洗工作區域，以及成品生產的打包、成品倉庫、裝卸工作區域相應安裝RFID閱讀器，用于數據采集，并傳輸至中心計算機系統進行分析處理。然后根據分析結果指導工作區域采取下一步動作。考慮到配送中心操作中對識別距離的要求，系統應采用超高頻硬件設備。但由于該分廠面積較小，不同工作區域相鄰較近或可能存在重疊區域，如果全部應用超高頻RFID系統，將不可避免地發生不同功能區域之間的“串讀”現象。為了避免因串讀而導致的射頻屏蔽困難。嘗試把高頻(13.56MHz)和超高頻(915MHz)RFID設備統一規劃于系統之中。在數據庫中關聯高頻(UH)和超高頻(UHF)電子標簽數據信息。并通過中間件使之協調工作。

具體來講，在原料的入庫點、清洗好的凈片出庫點及成品物流的各個點，系統采用超高頻閱讀器，可以在大范圍內一次讀取多個電子標簽，以提高配送中心出入庫速度、自動化程度以及庫存準確度。在補退貨時，閱讀器讀取集裝箱或成品包裝箱標簽進行數據庫信息更新，此時系統一次只需讀取一個電子標簽，在補退貨區采用高頻閱讀器避免了串讀。這些部分構成了整個RFID系統中的固定式數據采集終端。

以叉車為載體的移動式RFID數據采集終端在配送中心系統中擔負著重要角色。其作用包括：在叉車終端承載貨物入／出庫時。系統根據入／出貨單和實際入，出貨情況進行復核，并將復核結果反饋給叉車終端，以提示其下一步動作；通過叉車車載RFID閱讀器讀取塑料包裝袋上的貨物標簽，以確認貨物在倉庫中的具體位置，方便事后貨品定位和盤點；可在地面或各出入口安置一系列RFID標簽(地標)，通過讀取地標以確定和跟蹤叉車在配送中心的行駛路線和位置。該移動數據采集系統由RFID閱讀器和顯示終端組成。并通過無線局域網(802.11b／g)和中心計算機實現數據交換。由于移動終端在執行業務操作時只需讀取一個貨物標簽，故移動終端也采用高頻RFID系統，可避免串讀。系統硬件結構如圖2所示。

目前，RFID閱讀器硬件接口通常有串口和網口兩種形式，單套RFID應用系統只需串口就可以滿足需求，而多套復雜應用系統需要網絡接口以便于設備聯網。系統根據不同閱讀器所提供的通訊接口的不同，設計集成多種通訊方式。通過集線器和多串口卡與主機通信。

2、配送系統軟件結構設計

配送系統的軟件結構由前端各個區域的RFID數據采集系統、中間件、以及后端的倉儲管理系統(WMS)構成，如圖3所示。前端的RFID數據采集系統完成對電子標簽數據的采集；中間件把采集到的數據進行加工處理和格式匹配，并且封裝不同頻率設備以及不同的通信方式，提供接口給后端的WMS系統；WMS統一管理配送中心各項業務操作。

為保證各項信息采集的可靠性，在充分發揮硬件特性的前提下，系統從軟件上采用多次讀取方式以進一步克服電子標簽漏讀現象，確保以后用于所有數據處理的數據源的完整性。從表1可知，配送中心的不同業務環節需采集的數據信息各不相同，如何區分不同類型標簽，從而過濾無用數據信息，是系統軟件結構設計的關鍵。經分析，解決方案有如下幾種：

(1)不同類型的標簽以不同頻率的設備讀取。這種方法數據處理速度快，但成本較高；

(2)采用同種頻率標簽。規定標簽UID范圍作為不同類型的標簽。這種方法簡單易用，但系統可擴展性差；

(3)采用同種頻率標簽，在標簽的數據塊中設置標志符加以區分。這種方法硬件投入成本低，操作方便，同時，此方法不受標簽協議標準的限制，既可用于ISO類型標簽，也可用于EPC類型標簽。但由于需讀取標簽數據塊信息，所以標簽讀取速度稍低。

綜合考慮各種因素，筆者認為第三種方法最為恰當，雖然標簽讀取速度略有犧牲。但對于通常配送中心的物流速度而言不會構成負面影響。一般情況下，ISO電子標簽內部存儲容量為2048bits，被分成2.56個操作；庫存管理模塊完成原材料或成品查詢、盤點操作；出庫管理模塊完成出庫方案選擇、出庫復核和定制訂單操作；資源管理模塊完成叉車管理、原料處理半成品管理等操作；報表管理模塊對入庫管理、庫存管理、出庫管理和叉車管理過程中使用和產生的數據表格進行定制、查詢、修改和刪除等管理操作。系統運行時，WMS首先對入庫區域采集的數據進行分析和統計，完成收到貨品的貨位分配。并通過顯示終端指導叉車完成貨品的正確入庫，WMS同時對其他區域的RFID系統上傳的信息進行相關操作，實現貨物單品、集裝

箱、塑料包裝袋以及叉車的高效管理。

配送中心操作流程模擬

1、RFID配送中心試點

為支持此項研究，在大發公司二分廠建立了一個小型配送中心。其基本物流設備包括加工貿易貨架、一般貿易貨架、可變速傳輸線以及叉車等，并依據配送中心典型布局設置了出入口、分揀區、吹風區、洗料區、補退貨區、倉儲區、裝卸區等功能區域。按照本文的系統設計思想，在各個RFID通道配置了相應的RFID設備，并分別與中心計算機相連進行數據通訊。其中為節省設備資源，出入庫區域用同一設備的不同天線分別用于入庫和出庫操作。

總體來看，系統設備選型靈活、兼容性好。其中，庫存區域和補退貨區域的RFID閱讀器采用TCP／IP方式和中心計算機通訊，出入庫區域和分揀等區域的PFID閱讀器采用RS232串口方式和中心計算機通訊，車載RFID閱讀器通過RS232串口方式與車載計算機相連，再通過無線局域網實現與中心計算機的通訊。

配送系統運行之前預先在包裝袋、集裝箱、成品、倉儲單元、叉車等物流單元分別貼附電子標簽，并在標簽內寫入相應代碼以進行快速識別。當物流單元經過各個RFID通道時，系統進行數據采集，并將采集到的數據傳輸到WMS進行過濾、比對和分析，最后相應對中心系統或移動終端做出反饋或指令，從而對入庫、庫存、盤點、補退貨、分揀、出庫等基本業務進行統一調度管理。

配送中心的全部作業流程都在WMS的統一調配之下運行。入庫時，加載了標簽的貨品通過收貨RFID系統，WMS系統根據當前倉儲情況分配貨物堆放區域，同時采集記錄貨品、集裝箱、包裝袋上標簽信息。車載RFID系統確認貨品進入正確的區域后，主機和叉車終端相互通信。完成入庫操作。進行盤點作業時，分布在各個區域的RFID系統實時采集數據信息，并與數據庫信息進行核對，以提供準確的庫存查詢。當相應區域的貨品量低于設定的最低值時，系統提示進行補貨作業。供應部門及時進行貨品調配并完成數據更新，提供最新的庫存信息。配送中心根據訂單進行出庫時，WMS系統自動生成出庫方案。貨品直接經出庫RFID系統采集信息后到指定區域，WMS系統根據訂單標簽信息統一復核完成出庫操作。

2、配送系統試驗結果

WM5系統是整個配送中心的心臟，統一控制管理著配送中心各個業務流程，實現配送中心的連續自動入庫、貨位分配核對、庫存實時查詢、補貨及時報警、出庫方案生成、自動分揀分流、出庫自動復核，以及相關報表的管理。

在該系統中，各個業務流程所涉及的數據采集全部通過RFID技術實現。測試表明，與傳統的條碼支持的配送系統相比較，應用基于RFID技術的配送中心，其庫存透明度和準確率大大提高，可以根據需要實時對各個區域的貨物進行盤點；出入庫實現自動貨物訂單復核，提高配送精度；數據采集速度快，實現不停頓的自動出入庫，解決了條碼系統中由于對單個貨品逐一掃描而造成的效率瓶頸，同時也驗證系統所采用的電子標簽數據信息過濾方法的可靠性。

綜上所述，本文論述的再生紡化纖行業RFID配送中心以配送中心的實際流程為模板，系統同時集成高頻和超高頻設備，免除電磁屏蔽的困擾。系統對RFID技術的應用雖然是面向配送中心，但只要有數據采集和自動識別的場合都有RFID技術的用武之地，同樣適用于供應鏈中的其他環節。相信隨著技術的不斷成熟以及硬件成本的進一步降低，RFID技術必將在該行業得到更廣泛的應用。