RFID倉庫管理系統的設計與實現

徐智廣 周杏櫻 黎云鳳

摘 要針對大中型企業發展中的倉庫管理瓶項，引用RFID相關技術實現倉庫管理系統信息化，實現可視化庫位管理解決企業倉庫管理的混亂現象，設計了一套規范的倉庫業務流程，實現了倉儲入庫、出庫、庫存盤點等自動化管理。

【關鍵詞】RFID倉庫 倉庫管理系統 信息化系統 電子標簽

1 引言

在企業的發展到達一定高度和規模的時候，對倉庫里規格繁多產品，常規的倉儲管理模式難以有效實現貨物的“先進先出”的原則，倉庫貨物堆積久了之后數量越大也就更容易出錯，然后演變成越來越難管理，這將嚴重影響企業的生產運作，成為制肘企業發展的一大障礙。

RFID（Radio Frequency identification）是一種利用射頻通信實現非接觸式自動識別的技術，RFID標簽分為有源和無源二種類型，無源的電子標簽有效識別距離在10米左右，其體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、多目標識讀、非可視識別、移動識別、定位及長期跟蹤管理。

利用RFID技術實現倉儲管理信息化，使RFID標簽與產品結合，對倉儲的入庫、出庫、調撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業環節的數據進行快速準確的數據采集。提高倉庫管理過程的效率、正確率，確保倉庫管理各個環節數據的準確性以及可追溯性，確保企業及時準確地掌握庫存的真實數據，合理保持和控制企業庫存，實現貨物“先進先出”的原則，提高倉儲周轉效率，減少運營資金的占用，及早發現和處理庫存積壓產品，使凍結的倉庫資產變成現金，減少由于倉儲淘汰所造成的成本損失，是使企業提高生產效率的重要環節，同時能提高對客戶服務的質量，提高企業的市場競爭力，最終為企業帶來經濟效益。

2 系統的結構與組成

RFID工作原理如圖1所示。

RFID系統由：RFID電子標簽、RFID讀寫器（天線+控制器）、計算機服務器這三要素構成。RFID電子標簽由可保存大量數據的IC芯片及天線構成，而RFID讀寫器與計算機服務器通過以太網連接，因此計算機服務器可在遠程發出指令，使RFID讀寫器對保存在RFID芯片中的數據讀取或擦寫。

因此RFID倉庫管理系統可劃分為三層結構體系，第一層為數據采集層：對自動采集的數據信號進行預處理并發送給服務器；第二層為數據處理層：服務器對信息數據進行篩選過濾處理并寫入數據庫；第三層為系統應用層：通過客戶端軟件進行管理倉庫系統。

系統由軟件和硬件組成，其結構體系決定系統至少具有以下的軟硬件設備：

2.1 系統硬件組成

2.1.1 RFID系統

包括RFID標簽（無源型），RFID天線，RFID讀寫器，RFID發卡器等。

2.1.2 RFID手持終端（PDA）

RFID手持終端（PDA）讀取距離范圍為1-2米，可以讀取或擦寫RFID標簽信息，其搭配的觸屏相當于一臺掌上電腦，可掃描顯示產品信息，實現入庫、出庫、調撥、移庫移位、查詢等操作功能，通過WiFi網絡實時與系統服務器進行數據交換。

2.1.3 人機交互HMI

人機交互HMI是一臺觸屏工業平板電腦，安裝系統管理軟件，指示倉庫現場操作人員進行操作。

2.1.4 叉車

用于搬運貨物。

2.1.5 倉庫設施

包括倉庫場地庫位劃分及庫位標簽分配、貨架標簽分配、倉庫區域WIFI網絡信號覆蓋。

2.1.6 服務器

服務器通過無線網絡在遠程控制系統的三層結構體系。

2.2 系統軟件組成

本系統采用微軟Visual Studio 2012應用程序開發平臺，系統模式為C/S模式（客戶端/服務器），使用C#語言編程，數據庫采用MYSQL 5.7免費版本，應用層平臺兼容微軟Windows XP以上的操作系統，RFID手持終端（PDA）操作系統為WINCE 6.0。

3 系統主要功能

3.1 庫存管理

對企業的供應商、經銷商、倉庫、庫位進行精細管理；管理成品的庫存，包括庫存記錄、調撥、配貨、盤點、退貨或報廢等；可以根據自行設定各類物品庫存報警閥值，當庫存低于或高于閥值時則自動報警；對庫存數據的相關指標進行多樣化的統計分析，為公司領導做出決策提供準確的依據，分析統計包括數據表、圖表、多維分析、數據層層鉆取等。

3.2 過程管理

通過RFID設備采集倉存過程中各步驟產生的數據，包括：出庫、入庫、移庫、實時盤點，將采集到的基礎數據發送至系統后臺處理并保存到數據庫，用于后續的管理和分析，同時通過PDA、HMI界面進行輸入，將信息和指令記錄到電子標簽；通過RFID技術的支撐和后臺程序的信息儲存與分析，確保整個倉存過程有序、正確的執行。管理員可通過系統后臺，實時查詢和監控各倉庫運行情況，并對異常情況進行分析。

3.3 權限管理

3.3.1 角色管理

系統角色包括：

（1）系統管理員；

（2）站點管理員；

（3）倉庫操作員；

（4）配送操作員；

（5）流水線操作員；

（6）報表分析員；

（7）其他角色（待定）。

系統提供基于角色的訪問控制能力，用戶和角色之間的關系是不斷維護的，每個角色都有各自的權限定義。如果一個用戶被賦予一個角色之后，那么這個用戶就擁有了那個角色所定義的權限。當這個角色的權限定義更改之后，所有被賦予這個角色的用戶也會自動擁有這個角色更改之后的權限。

3.3.2 用戶權限配置

綁定用戶和角色對應的關系。用戶綁定角色后，將擁有該角色的操作權限。一個用戶可以綁定多個角色，一個角色可被多個用戶綁定。

3.4 業務報表

提供簡潔直觀的報表，操作簡單易學，便于操作?？梢栽O計出多種圖表，提供直觀的數據分析。報表數據可導出為常用的Excel格式等?？勺孕性O計或修改打印格式，根據不同的業務需要輸出。提供便利的報表設計器，可根據業務擴展的需要隨時增加新報表，以適應新的業務需求。

報表包括：

（1）存貨周轉速度信息查詢；

（2）物品分類信息查詢；

（3）庫存年、月、日信息查詢；

（4）呆滯庫存信息查詢；

（5）退貨信息查詢；

（6）庫存信息告警報表；

（7）其它自定義報表。

3.5 成品追溯管理

提供成品的追溯管理，當出現某一批貨物出現大量退貨的時候，只需要使用RFID手持終端進行掃描，就可以追溯貨物的原來的出庫信息與入庫信息，并可以根據RFID記錄信息，追溯到關聯生產過程，方便管理人員分析在哪一個生產過程出現問題，提供依據。

提供日常追溯查詢。管理人員只需要使用RFID手持終端進行掃描，點擊查詢就可以快速了解貨物的入/出庫時間，負責進/出倉操作人員，以及箱內產品的詳細信息。

3.6 平臺監控日志

3.6.1 系統工作日志

詳細記錄經系統的運行日志，便于技術人員分析系統運行的狀態以及系統運行過程中產生的錯誤。平臺管理員可以根據時間段、用戶名等查詢用戶的登錄記錄。

3.6.2 操作日志

記錄各系統用戶登錄、注銷登錄信息，記錄系統用戶對平臺的操作明細。平臺管理員可以根據時間段、用戶名查詢用戶發生的操作。

3.6.3 系統異常告警日志

記錄系統各類的異常。

4 系統實施

4.1 入庫流程

4.1.1 規劃倉庫庫位

針對倉庫的實際情況進行規則倉庫庫位，在系統后臺進行倉庫庫位坐標設定，上圖中【編號101】是指一個庫，該庫是由X*X的庫位組成，庫位組成大小是可以自定義，同時可以批量建立庫位坐標實現快速規劃倉庫庫位，也可以單個建立，以適應倉庫場地各種不規則的布局，并按此建立有比例關系的倉庫模型，提供了可視化的倉庫庫位管理。如圖2所示。

4.1.2 貼上標簽

在成品包裝車間，系統針對成品的規格型號對成品進行編碼，然后操作人員先將已編碼的RFID電子標簽貼在成品的外包裝箱上。如圖3所示。

同時對貨架進行編號，貼上RFID標簽，使成品標簽與貨架標簽能數據關聯。

4.1.3 掃描入庫

搬運叉車搬運貨架經過倉庫門前的RFID掃描區，系統自動采集到每個外包大箱的RFID電子標簽的信息，通過對外包大箱成品規格、型號、工藝等進行核對是否為同一類貨物品種。如圖4所示。

當正確掃描完成后，綠燈亮，表示可以通行，此時系統把自動分配庫位的信息在人機交互的平板電腦上顯示，指示操作人員運送到該庫位存放。例：指示搬運101庫的31庫位上，并給出倉庫模型圖指示出101庫的具體位置。

如果掃描不正確，則紅燈亮，系統將錯誤信息下置到人機交互的平板電腦上顯示，操作人員按提示處理后，再重新進入RFID掃描區直到能正確掃描。

“RFID掃描區”由多個RFID天線組成，保證無掃描死角，利用防碰撞算法保證不會臟讀，即一個RFID標簽不會被讀成了重復的多個。

4.1.4 放至庫位

搬運叉車根據平板電腦的指示來到101庫，將貨架搬運到101庫的31庫位上。如圖5所示。

4.1.5 庫位關聯，完成入庫

如圖6所示。

將貨架放到101庫的31庫位后，使用RFID手持終端根據屏幕的提示，掃描該貨架編碼和庫位編碼進行入庫校對，如圖7所示。

當系統校檢正確后，本次入庫操作完成，如系統校驗不正確，則按系統提示一步一步進行排除問題。

4.2 出庫流程

4.2.1 出庫單

管理人員根據銷售貨物清單的規格和數量生成出庫單，由負責出庫的執行人員到倉庫根據出庫單提貨。

在倉庫提貨的時候，系統根據出庫物品的規格類型及數量，自動計算同類物品中最先進入倉庫作為優先出庫，即按“先進先出”的原則，也可以按自定義要求手動指定庫位。

系統軟件按比例顯示模擬的倉庫庫位，對庫位的存放日期使用從淡黃色到深紅色的過渡如圖8所示。例如空庫位使用灰色，存放了半個月內的庫位使用黃色，半個月到三個月內使用金黃色，三個月以上使用紅色顯示。顏色與存放時間的關系，可以進行自定義。使用不同顏色來顯示庫位可以更友好、更直觀地幫助倉庫管理員實行“先進先出”的原則。

在得到出庫的計劃庫位后，人機交互的平板電腦的屏幕上的庫位將不斷閃爍顯示。

出庫是執行入庫的逆過程。

4.2.2 掃描庫位關聯

操作人員使有RFID手持終端（PDA）到達該庫位掃描貼在該貨架任意二箱貨物上的RFID電子標簽信息和該貨架的標簽信息以及掃描該庫位的位置信息，然后發送到服務器進行自動校驗，當確認無誤后PDA收到服務器的反饋提示可以出貨。如圖9所示。

4.2.3 掃描出庫

搬運工到指定的庫位使用叉車運貨物出庫，然后通過指定出貨的RFID掃描區通道，系統會自動掃描出庫貨架上各箱貨物的RFID電子標簽信息并發送給服務器與出庫單進行校對，如果校驗正確，則平板電腦提示該貨架可以出庫，綠燈亮可以通行。如圖10所示。

如果檢驗出現問題，則按系統的提示進行解決。

任何未得到服務器允許出貨物品，如果經過了該RFID掃描區通道則進行聲光報警并且系統進行事件日志記錄，本項功能在裝有RFID掃描區域內實現。

4.3 移庫

移庫是指把已存放在某個庫位貨物轉移到另一個貨位，倉庫管理人員使用RFID手持終端（PDA）掃描需要移庫的貨架上二箱貨物的電子標簽信息以及掃描貨架的標簽信息，然后按RFID手持終端（PDA）提示把該貨架轉移到另一個庫位上，最后管理人員按要求掃描該貨架上任意二箱貨物的電子標簽信息、貨架信息和已移動到的庫位條碼信息進行核對。

4.4 庫存盤點

管理人員需要使用RFID手持終端（PDA）在倉庫的區域內走動一圈，這樣可以在二米左右的范圍內讀取到倉庫內各個庫位貨架上各個大箱的電子標簽信息，核對實時盤點數與數據庫中的統計是否一致。

也可以使用裝有蓄電池的盤點用手推車，通過增強RFID天線的功率，實現大范圍內掃描。

5 結束語

使用RFID技術的倉庫管理系統具有以下的優點：如可視化的倉庫庫位，真正實現倉庫的“先進先出”原則；減少人力成本提高生產效率，及時配貨發貨提高物流運送環節速度；標準化倉庫操作流程提高企業管理水平等。

通過實際的軟硬件測試本系統能正常運作，能實現RFID倉庫管理系統的優點，但RFID設備價格過高以及企業自身的信息化應用程度是制約企業對RFID倉庫管理系統應用的關鍵，無源RFID定位技術還不成熟，現階段貨物在倉庫的移動監測和定位到庫位還需要人為干預，現階段要實現全自動定位需要大幅增加成本。而隨著科技和經濟的發展，RFID的價格及技術問題終會解決，未來RFID倉庫管理系統可以更智能。

參考文獻

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[2]凌云，林華.RFID在倉庫管理系統中的應用[J].中國管理信息化，2009，12（3）：43-46.

作者簡介

徐智廣（1978-），男，廣西壯族自治區梧州市人。現為梧州市自動化技術研究開發院工程師。主要研究方向為計算機信息化、軟件開發、電氣自動化。

作者單位

梧州市自動化技術研究開發院 廣西壯族自治區梧州市 543000