倉庫的設計與研究

李亮

摘 要：倉庫作業是物流環節中最重要的一環，改革開放以來，我國的社會經濟不斷發展，倉儲過程中進出貨物的種類、數量在不斷的增加，導致了倉庫作業中人力資源的投入加大、倉庫管理的難度增加、資金占用等問題的發生。在新的物流體系中為了適應時代發展的要求，倉庫進行信息化設計已經迫在眉睫，而計算機技術和自動化技術的發展恰恰為這種變革提供了內在支持，以RFID、Zigbee為代表的新技術正在對倉儲系統進行著深刻的改變。本文將首先對我國目前的倉儲情況進行具體分析，然后在結合RFID技術和Zigbee網絡技術對倉庫的信息化設計進行簡要的介紹，以期能為我國倉儲物流行業的發展提供些許的幫助。

關鍵詞：倉庫信息化；RFID技術；Zigbee網絡；設計；研究

物流是企業運作中非常重要的一環，與企業的利潤有著密切的聯系，從成本角度分析物流大約占商品最終成本的三成左右，而倉儲管理則至少要占物流總成本的一半以上，由此可見倉儲管理在物流當中的重要地位，也由此可以看出倉儲管理的有效性將直接關系著企業的發展。

1 對我國倉儲的分析

1.1 我國倉儲的現狀

改革開放以來我國的經濟一直處于飛速的發展之中，特別是近幾年電商活動的逐漸火熱，為我國的物流產業帶來了強烈的需求，使得我國物流產業的規模不斷變大。據有關數據表明，我國的社會物流總花費已經從90年代初期的5000億元左右增至現在的4萬億元以上，物流規模擴大了6倍以上，年平均增幅約為15%，這遠遠高于約4.1%的國民經濟增速，由此可見我國物流行業的火爆。倉儲作為物流管理中最重要的一環，直接關系著物流的效率和效益，盡管在我國物流的發展過程中倉儲管理已經得到了較大的發展，但是與歐美等發達國家相比仍有較大差距。例如，美、日等發達國家都已在倉儲領域實現了高度的信息化、機械化以及自動化，在歐美企業的物流企業中堆垛機、升降機、叉車、傳送帶、AVG小車等機械的應用已經相當普遍，倉庫作業也進行了流水線式控制，極大的提高了倉儲作業的準確性和效率。而我國雖然在倉儲領域有了較大的發展，實現了倉儲系統化，但信息化、自動化、機械化水平還是很低，與發達國家差距不小。

1.2 我國倉儲遇到的問題

目前我國的倉儲管理成本較高，而且效率較低，嚴重影響了我國倉儲行業的發展。經過筆者分析發現導致這些問題出現的原因主要有以下幾點：部分倉儲空間閑置，倉庫的存儲空間并沒有得到充分的利用，導致浪費情況的發生；作業流程不順暢，在倉庫作業中作業流程時間長，流程存在重復，不成規范，導致效率低的情況的發生；倉庫區域設置復雜，倉庫進行設計時結構不合理，各區域之間設置復；機械化程度低，硬件投入不多，貨物運輸時大多需要人力資源。

1.3 解決措施

為了實現我國倉儲管理效率的提升，降低倉儲管理的成本，可以從兩方面對倉儲管理進行改進。一是企業要大規模的引進機械設備，提高硬件水平，例如，企業可引進高架叉車、堆垛機、自動分揀機、自導向搬運車等機械設備，降低倉儲人員的勞動強度，加強倉庫管理的效率和水平；另一方面，則是建立完善的倉儲管理系統，引進信息化模式，藉此來降低倉庫管理中的失誤，加強倉儲管理的效率，而且，鑒于我國倉儲管理現狀，借鑒國外成熟的物流經驗，通過信息技術來實現我國倉儲管理的信息化已經是我國未來倉儲發展的必然選擇。

2 RFID技術

RFID（Radio Frequency Identification，RFID）即射頻識別技術，是一種非接觸性的自動識別技術，主要是通過射頻信號與空間耦合及傳輸特性來實現靜止或移動物體的自動識別及數據交換的識別技術。

2.1 RFID的組成部分

一般來說，RFID系統由兩部分組成，RFID應答器和RFID閱讀器，應答器也可以認為是一種電子標簽是RFID技術的核心部分，也稱為射頻標簽，RFID系統的數據載體。閱讀器則是用來讀、寫標簽信息的設備，其一般包括發送器、接收器、收發器和控制模塊等部分，根據攜程度閱讀器還可以分為固定閱讀器與手持閱讀器兩種。

2.2 RFID的工作原理

RFID系統的基本工作原理并不是十分復雜的，可以通俗解釋成如下原理：當數字標簽進入閱讀器磁場后，數字標簽接受閱讀器發出的磁場信號，然后憑借感應電流獲得的能量將數字標簽中存儲的信息發出，閱讀器接收到射頻信號后，對信號內的信息進行讀取和解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

2.3 RFID技術的優點

RFID技術具有諸多優點，可適用于多種惡劣環境，可以在灰塵、污染、油漬等惡劣環境中應用；識別方便快速，采用RFID系統進行識別時，無需光源，有效識別距離大，而且還可通過外包裝進行識別；數據容量大，RFID標簽則可根據用戶的需要擴充至幾十K，而最大容量的二維條形碼，最多只能存儲2725個數字；安全性更高，RFID技術可以嵌入在不同的形狀和類型的產品之上，而且還可以為標簽數據的續寫提供密碼保護，有效地防止了“欺騙問題”的產生。

3 Zigbee自組織網絡技術

3.1 Zigbee自組織網絡技術的介

隨著無線自組織網絡的不斷發展，包括紅外、藍牙等許多無線技術都出現在人們的生活中。但在倉庫信息化的設計中這些技術由于延時較高、能耗較高等問題，都不符合倉儲管理的要求，而Zigbee技術的出現恰好的解決了這一問題。Zigbee技術近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率的特點正好滿足倉庫信息化的設計要求。而且Zigbee的網絡層規范是由Zigbee聯盟進行制定的，不僅可以完成自組織網絡、路由維護、路由發現等功能，而且還可以支持多種網絡拓撲結構。總而言之，我們可以將ZigBee看做一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。

3.2 Zigbee的優勢

Zigbee網絡除了具有一般無線自組網絡的優點外，還有著可靠性高、能耗低、價格低、延短、工作容量大以及安全性高等優點。

3.2.1 能耗低

Zigbee網絡的節點工作功率較低、周期短，而且還采用了休眠模式，有效的避免了不必要的能量損耗，不必頻繁的進行充電，在一定程度上減輕了網絡維護的負擔。

3.2.2 可靠性高

由于為通訊業務預留了專用的帶寬，并且采用了碰撞避免機制，所以發送數據之間的競爭被有效的避免了。而且，由于MAC層采用了完全確認的數據傳輸機制，根本上保證了數據傳輸的可靠性。

3.2.3價格低廉

Zigbee協議棧設計簡單，所以其開發與生產的成本就相對較低。一般來說隨著Zigbee產品的產業化的進行，Zigbee通信模塊的價格將會明顯降低，每個Zigbeee通信模塊的價格可能會降到1.5-2美元。

此外Zigebee網絡還具有延時短、大網絡容量、安全性高等優勢，限于篇幅，此處不再贅述。

4 關于信息化的倉庫整體設計

在進行倉庫信息化設計時，要依據RFID技術與Zigbee網絡技術進行設計，設計完成后的綜合系統要包括四個層次的功能層。

4.1 數據采集層

在貨物入庫時對貨物貼上唯一的RFID電子標簽，并通過在每個貨位上的移動識讀節點對該貨架上的每個貨位進行掃描以此來獲取整個貨架上的貨物信息，完成數據采集，并進行初步整理。

4.2網絡通信

此功能層是通過應用每個貨架上的移動識讀節點上的Zigbee節點，來完成自組織形式的自組織網路，并將已進行初步整理的貨架貨物信息發送至位于服務器。

4.3 系統應用層

在此功能層中主要通過貨物信息數據庫服務器和倉庫管理信息系統，對Zigbee無線網路傳送過來的貨位及貨物信息來進行更新和儲存，并提供接口給倉庫管理信息系統，讓其能完成其監控管理的功能。

4.4 功能擴展層

在此功能層中，可通過互聯網讓上游的供貨商與下游的零售商了解倉庫貨物信息，也可以讓企業的管理層對倉庫的運行狀況進行了解，為企業今后的發展決策提供參考。

5 結語

隨著社會經濟的發展，我國物流行業的前景一定會更加光明，更多的機會擺在了物流企業面前。為了獲得更好的發展，在競爭中獲得更加有力的地位，相關企業一定要重視倉庫的設計，積極進行信息化建設，完成倉儲的信息化、機械化進程。

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