基于RFID技術的倉儲物資定位系統設計與實現

費揚+杜慶治+王坤侖

前言

目前，傳統的倉儲物資管理采用以手工為主的管理方式，對物資的入庫、在庫以及出庫等信息通過手工記錄來實現管理，不僅過程繁瑣，還極易出現差錯，對所管理物資的位置信息也難以實現實時更新。隨著RFID技術的成熟，越來越多的人開始研究基于RFID技術的倉儲管理系統（WarehouseManagement System，簡稱WMS）。利用RFID技術，可以實現供應鏈及倉儲環境中的貨物識別追蹤和信息獲取，有效提升倉儲管理系統的數據可視性，優化倉儲操作和管理。

1倉儲物資定位模型設計

在區域較大，貨位數量較多且分布密集的倉庫中，將整個倉儲劃分為小區域，并分別標記為A區、B區、……、F區和G區。以A區作為主要研究對象，對其中的物資定位模型進行相關的研究與分析。

先對A區中的貨架進行編碼，再對A區中的每一個貨位進行編碼，對儲位進行編碼的目的是為后繼的管理和定位提供便利，貨架編碼效果如圖1所示，貨位編碼效果如圖2所示。

對整個倉儲環境中的每個庫位都按這種編碼方式進行編碼，那么每個庫位就相當于有了一個唯一的ID。將無線感知裝置固定到每單位入庫物資或托盤的特定位置上，就能將儲位上的貨物或托盤與該ID編號對應起來，同時配合RFID電子標簽進行實時的物資定位。將記錄物資相關信息的載體（RFID電子標簽）與識別這些信息的設備（RFID讀寫器）以及進行數據傳輸的設備（通信模塊）與物資進行綁定，不僅能夠解決倉儲貨位與貨物信息的匹配問題，而且解決倉儲管理過程中的盤點、移庫或移位后的物資定位問題，即在任何操作過程中通信模塊都可以實時自動上傳信息到定位管理系統，具體方案如下：

（1）在RFID讀寫設備中添加通信模塊

在小型讀寫器內加入無線通信模塊，通過無線的方式與定位管理系統進行通信，實現RFID讀寫器在讀取到電子標簽中的信息后將數據實時發送到定位管理系統。

（2）獲取移動目標的位置信息

將地標電子標簽與貨架和貨位建立一一對應的關系，讀取標簽信息就能獲取移動目標的位置信息。物資一般是放在具體的載體上，比如叉車、AGV等，在單位物資或托盤上固定小型RFID讀寫器和電子標簽，在載體通過的通道內放置一定密度的無源電子標簽，通過小型讀寫器時時讀取放置在通道中的地標標簽，實現定位移動中的單位物資或托盤位置的目的。如圖3所示。

（3）獲取靜態目標的位置信息。

靜態目標其實是位于貨位中的單位物資或托盤，將貨位號與單位物資或托盤進行綁定，知道貨位號信息就知道靜態目標的位置信息。將每一個貨位號在恰當的位置上綁定一個RFID無源電子標簽，同時在所有待入庫的單位物資上以適當的間距和位置綁定RFID小型讀寫器與存有單位物資詳細信息的RFID無源電子標簽，當出現移位或移庫時，小型閱讀器會自動識別到物資所對應的貨位號發生了變化，進而自動重新進行綁定。所有的綁定過程無需人工干涉，極大地提高了倉儲物資定位管理的效率[。如圖4所示。

2基于RFID技術的倉儲物資定位系統的設計與實現

2.1定位系統整體架構設計

RFID技術的倉儲物資定位系統主要由三部分構成：數據采集、數據傳輸和數據管理。其中，數據采集主要是利用射頻識別（RFID）技術采集，使用增加WiFi模塊的小型讀寫器采集帶有RFID電子標簽的載體里所存儲的信息。在數據傳輸模塊中，使用WiFi網絡將所有信息通過WiFi模塊實時傳輸。數據管理就是整個倉儲管理系統的核心，系統通過WiFi網絡接收RFID采集設備傳輸過來的所有數據，并對數據進行預處理、分析、存儲等操作，提供給管理員實時的數據管理、查詢、分析等功能。通過數據采集、數據傳輸和數據管理三個模塊的協同遞進工作，最終實現倉儲物資定位的自動化管理工作。系統邏輯架構如圖5所示。

2.2定位系統的詳細設計

基于RFID技術的倉儲物資定位系統主要由RFID物資定位管理子系統、RFID標簽管理子系統和數據采集子系統組成，通過RFID技術實現對倉儲物資的入庫、上架、盤點、下架、移庫、移位、出庫等各個環節的數據進行快速準確地采集，對庫存的真實情況能夠及時準確地把握，有效的提高了倉儲物資管理效率。

該系統軟件的主要功能模塊主要包括：系統管理、入庫管理、在庫管理、出庫管理和物資信息管理五個部分。軟件系統的總體功能架構如圖6所示。

（1）系統管理

系統管理主要是對發貨通知和訂貨信息以及合同等相關材料進行管理，下達相關指令給其他模塊，并且對所有的異常或警報進行統一管理；也會對倉儲中的硬件設施進行設置、維護及更新。

（2）入庫管理

對進入庫區的貨物進行入庫登記，進行相關RFID電子標簽的粘貼以及RFID無線感知裝置的固定，然后進行貨位分配并執行入庫指令，完成入庫。

（3）在庫管理

所謂在庫管理，是對儲存在倉庫中的物資進行管理維護的過程。主要包括貨物清點、貨物移庫、貨物移位以及對貨位的管理幾部分。

（4）出庫管理

在收到出庫通知或調撥單時，需要對物資的出庫流程進行管理，如果待出庫物資需要從箱件或托盤中拆零，將在此處進行相關的管理操作。

（5）物資信息管理

該模塊的主要功能是對整個倉儲物資定位管理的過程中所產生的信息進行管理，主要包括信息的查詢和信息的修改。其中信息的查詢包括入庫信息查詢、在庫信息查詢和出庫信息查詢等功能，信息的修改包括信息的添加、刪除、更新。

2.3系統的實現

倉儲物資定位管理系統主要是五大功能模塊，分別是系統管理、入庫管理、在庫管理、出庫管理和物資信息管理。管理人員登入系統進入系統主界面，如圖7所示，點擊相關項可進入詳細功能頁面。

以在庫管理模塊為例，重點介紹對在庫管理的移庫和盤點功能。

在庫存管理中點擊移庫選擇需要移庫的產品信息，在彈出對話框中選擇讀取方式和將移至庫位的信息，點擊完成，操作界面如圖8所示。

在庫存管理中點擊盤點選擇需要盤點的產品信息，在彈出對話框中選擇讀取方式點擊完成，選擇RFID的讀取方式，在盤點中就可以看到當前數量和總數量，操作界面如圖9所示。

3系統測試

系統測試主要在電腦上進行，通過WiFi網絡來監測系統的可行性，在電腦上登陸系統進入系統主界面對五大模塊進行驗證。以貨物移位為例，在實驗室對貨物移位進行驗證。測試主要是針對核心環節中的幾個關鍵點，比如：RFID無線感知裝置在啟動與休眠狀態下是否能自動對相關數據（貨物標簽信息）的讀取；在移庫或移位后重啟RFID無線感知裝置，能否對新的庫區庫位進行重新綁定，自動更新相應數據。

實驗設備主要包括2個貨架、2組通道讀寫設備、RFID手持設備以及若干RFID無線感知裝置和標簽。在A、C兩區分別放置一個貨架，在各自區域通道上分別放置一組通道讀寫設備，調整RFID無線感知裝置的讀寫頻率，確保讀取貨物標簽信息不受其他標簽干擾。RFID無線感知裝置在工作狀態下讀取貨物或托盤上的電子標簽和貨位電子標簽。倉儲物資定位系統的服務器將兩個電子標簽信息綁定作為定位依據，以備查詢和調用。在RFID無線感知裝置休眠狀態進行移位，首先，確定目標庫位；再次，手持設備讀取目標貨物標簽信息，更新托盤標簽信息，重啟RFID無線感知裝置；最后，移動貨物至目標貨位，用手持設備讀取新的托盤標簽信息，完成貨物移位。登陸系統后發現庫存管理中的貨物的當前貨位是目標貨位，說明貨物移位后系統獲取的定位信息是正確的。測試結果表明該系統能自動采集數據，準確獲取貨物的定位信息，提高倉儲管理效率。

4結論

利用RFID定位技術開發設計的基于RFID技術的倉儲物資定位管理系統可以有效地解決物流管理中的信息采集自動化問題，提高了倉儲作業效率，實現貨物、叉車的實時定位，從而達到整個倉庫運作管理及時、準確、高效的目的。endprint