基于RFID技術的智能倉儲管理系統設計

仇皓麟++劉陽++張坤++耿璐++楊茗超++楊金玥

摘 要：在傳統的倉儲管理中，企業通過人工進行庫存管理，存在管理成本高和工作效率低等問題。該文提出了基于RFID的智能倉儲管理系統，利用RFID技術對貨物進行實時定位，優化貨物的入出庫管理，實現了貨物的自動盤點，根據大數據分析貨物歷史運行軌跡，提供貨物最佳擺放位置，提高了企業的倉儲工作效率，實現了企業的智能化倉儲。

關鍵詞：智能倉儲 RFID 管理系統

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0094-02

倉儲在企業的物流系統中具有重要的地位。在傳統的倉儲系統中，貨物通過人工進行入出庫管理，利用手工方式進行貨物數量和位置的查詢，嚴重影響倉儲管理效率。隨著物聯網技術的不斷發展，利用RFID技術進行物品的定位，可以實時確定貨物的位置，倉儲管理人員可以實時對貨物的入出庫、移動和盤點等操作進行控制和管理。RFID通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸，實現了非接觸方式的數據通信。貼上電子標簽的貨物，可以實現對貨物信息進行遠程和非接觸式的管理，實現貨物信息智能管理。在倉庫定位系統中，將倉庫空間進行區域劃分，利用GIS系統對倉庫和貨物進行可視化管理，實現貨物運行軌跡的查詢，對貨物運行軌跡進行大數據分析，根據構建的貨位利用率的熱力圖，進行貨位的優化調整。

1 系統架構

基于RFID技術的智能倉儲管理系統的架構分為3層，第一層為RFID識別層，包含手持移動的RFID閱讀器和固定的門式RFID閱讀器，手持移動的RFID閱讀器主要應用于隨機盤點和單貨物定位等操作，固定門式RFID閱讀器主要應用于倉庫的入庫和出庫，提高大批量貨物進出的效率；第二層為應用服務器，部署倉儲管理系統的業務應用程序；第三層為數據層，部署數據庫服務器，保存整個系統的數據。

為了保證倉儲業務的安全性、降低網絡的通信量、減少服務器的負擔，系統采用C/S和B/S混合的結構。在倉儲的具體業務中，采用的是C/S結構，手持移動的RFID通過無線方式連接到應用客戶端，固定門式的RFID通過USB連接到應用客戶端；系統部署基于B/S結構的Web服務器，實現倉儲數據的遠程訪問和公共信息查詢與發布，系統架構如圖1所示。

2 系統設計方案

2.1 系統整體設計

基于RFID的智能倉儲管理系統是采用了RFID電子標簽技術，為倉庫內每一個貨物分配一個RFID標簽，標簽記錄了貨物的條形碼和體積等信息，當貨物通過倉庫的入口和出口時，通過RFID閱讀器獲取貨物的信息，實現了自動入出庫管理。同樣在倉庫內的各個貨架之間部署一些RFID閱讀器，管理員通過RFID手持終端可以對倉庫內的貨物進行盤點，并將貨物的變化情況提交到服務器的數據庫中，實時進行貨物庫存的自動化統計，確保能夠及時精準地掌握倉庫存儲的真實數據，合理地調節和控制倉庫的庫存。通過RFID和GIS技術可以對貨物和貨位進行精確定位。利用基于GIS的數據可視化技術顯示庫位熱力圖，并對庫位結構進行優化，以實現庫位負載的均衡，避免庫位通道擁塞，減少出入庫、查詢及盤點的時間，進而提高倉儲作業效率。

2.2 系統主要功能設計

基于RFID的智能倉儲管理系統主要包括入庫管理、出庫管理、庫存管理和系統管理4大模塊。

2.2.1 入庫管理

（1）由于倉儲貨物種類繁雜，完全靠倉儲企業內部自行生成分類編碼工作量巨大，而且貨物分類編碼需要體現出貨物的類別、單體的重量、體積、大小型號、是否是貴重物品和化學物理性質是否穩定等信息，因此使用商品自身的條形碼標簽和自定義分類編碼作為貨物的最終編碼。自定義分類編碼主要記錄貨物單體的長、寬、高及其他的必要信息，貨物的類別、數量和型號等信息由入庫管理員進行錄入。

（2）將產生的RFID標簽粘貼在貨物表面，貨物經過固定門式RFID閱讀器時，管理員會將該貨物的類別、數量、型號和出入頻率等信息錄入系統數據庫，系統會根據貨物的體積等因素自動尋找該貨物的最佳擺放位置。

（3）如果系統計算的擺放位置正確無誤，分揀員根據系統提供的擺放位置，將貨物擺放到貨架上，貨架上的RFID閱讀器采集該貨物的電子標簽，并將貨物信息與貨架位置進行綁定。

（4）如果系統計算的擺放位置不合理，則分揀員利用手持RFID閱讀器進行掃描，當系統讀到的電子標簽尚未與貨架進行綁定時，說明該電子標簽的位置與貨架是不合理的，系統將再次進行擺放位置的計算，直到找到該貨物的最佳擺放位置。

2.2.2 出庫管理

（1）根據出庫申請單的貨物信息，系統根據RFID標簽直接定位所需貨物的位置，并將包含出庫的貨物、數量和貨架位置等信息，以出庫單的形式發送給分揀員，分揀員根據出庫單取貨物。

（2）貨物取出時，系統會將該貨物的信息做預取標志，表示該貨物已經從貨架上取出，但尚未正式出庫。

（3）當貨物經過固定門式RFID閱讀器時，系統會根據貨物上的電子標簽從系統數據庫中讀取該貨物的詳細信息，管理員將出庫申請單和貨物信息進行核對，正確無誤后系統會做正式出庫操作，更新貨物的數量和當前貨架空余空間，打印出庫單，最后回收貨物上的RFID電子標簽。

2.2.3 貨物盤點

利用RFID技術可以實現定期對貨物進行可視化自動盤點，首先選擇盤點區域，通過RFID標簽閱讀器讀出所有貨架庫位貨物的數量、分布情況、貨架的空閑情況等信息，并與當前的數據庫中數據進行比對和更新。通過盤點可以實現貨物的庫存調整、庫存分布查詢和貨位分析等，為貨物的入庫提供最優分配庫位和貨架信息，提高了倉儲效率。

3 系統的關鍵技術

3.1 貨物的定位

貨物的精準定位是智能倉儲的核心技術，通過對整個倉庫進行區域劃分（A—Z—a—z/1-n），便于對貨物進行區域性定位，并通過貨物入庫時錄入數據庫的信息，幫助倉庫管理員更快地確定位置。

我們將倉庫進行（A—Z—a—z/1-n）區域劃分，選用915 MHz無源RFID電子標簽，通過金屬封裝方式，為每件貨物寫入各自的唯一身份RFID標識，并記錄該貨物的體積，選取超高頻段的RFID讀寫器（13.56 MHz），通過無線網絡與電腦數據庫相連接，利用RFID技術讀取倉庫內的所有電子標簽信息，并在服務器端進行數據分析，尋找該貨物最佳的擺放位置，實現倉儲行業貨物的可視化管理。

3.2 倉儲的優化

3.2.1 入庫優化

系統會根據貨物的體積自動計算當前貨架剩余空間的大小，并且統計貨物入庫出頻率，貨物入庫時，將倉庫中單個貨位信息的長、寬、高與所放貨物的長、寬、高進行比較，計算出能放進貨物數量的最優值，若貨物不能整組進行放置，再將貨物與其他有空余的貨位進行比對，盡量保證零散的貨物集中放置。

3.2.2 出庫優化

貨物出庫時，以“少零”為原則，統計出庫的貨物騰出空貨位，將零散的貨物按貨物的物理信息均勻放置，保證取貨時效率達到最優。

3.2.3 貨位優化

利用RFID電子標簽實現了對單個貨物入出庫的全程管理，通過覆蓋整個倉庫各個通道上的閱讀器實時采集貨物的變化軌跡，并傳送到計算機系統。根據貨物歷史軌跡進行大數據分析，利用基于GIS的數據可視化技術顯示庫位熱力圖，對庫位結構進行優化。根據在某段時間段內貨物的流通性、貨物的體積來確定存儲位置，并將高分揀密度的貨物放置在最佳的取貨區，減少根據傳統的人工經驗所帶來的錯誤。

4 結語

基于RFID智能倉儲管理系統結合了RFID、大數據分析和GIS技術，改變了傳統倉儲管理中人工的貨物入出庫、貨物的定位、盤點和統計的管理方式，提高了企業倉儲的入庫和出庫的流轉速度，保障了倉庫貨物數量和位置等信息的準確性，降低了人力、物力和物流的成本，提高了企業倉儲的工作效率，所以基于RFID的智能倉儲管理系統是現代化企業倉儲管理的重要發展方向。

參考文獻

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