基于RFID技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)①

摘 要：RFID（無線射頻識別技術(shù)）作為一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，近年來被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的倉儲從入庫到出庫的整體過程全部需要人工進(jìn)行，導(dǎo)致作業(yè)時(shí)間較長，員工工作效率低，在過程中容易出現(xiàn)高錯(cuò)誤率以及很難實(shí)現(xiàn)信息及時(shí)傳送，而射頻識別在倉儲方面的應(yīng)用能夠有效解決這些問題。本文針對傳統(tǒng)倉儲管理中存在的人工成本高，工作效率低，盤點(diǎn)周期長等問題提出了基于無線射頻識別技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方案，研究表明射頻識別技術(shù)應(yīng)用于倉儲管理系統(tǒng)中能夠?qū)}庫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，同時(shí)，對于大量的數(shù)據(jù)信息能夠做到自動(dòng)化處理，從而有效利用倉儲空間，節(jié)約企業(yè)成本。

關(guān)鍵詞：RFID 倉儲管理 設(shè)計(jì) 優(yōu)化

中圖分類號：F253.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-0298（2018）06（b）-018-02

數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展給射頻識別技術(shù)提供了廣泛的前景，未來射頻識別可能會(huì)應(yīng)用在社會(huì)上的多個(gè)領(lǐng)域，甚至在國家政府部門會(huì)被廣泛利用，并能夠有效解決產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化問題。同時(shí)，射頻識別技術(shù)以安全性以及低成本等優(yōu)勢使得其商業(yè)價(jià)值被逐漸發(fā)揮出來，以供應(yīng)鏈為主體的射頻識別系統(tǒng)更是得到重視，具體來說，從商品采購、倉儲、生產(chǎn)、配送、物流、銷售等環(huán)節(jié)都是基于供應(yīng)鏈上的業(yè)務(wù)。在供應(yīng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，需要隨時(shí)掌握供應(yīng)鏈的物流信息和商品信息才能發(fā)揮其最大的效益，但在實(shí)際過程中，由于各個(gè)環(huán)節(jié)常常處于松散狀態(tài)，很多信息隨著位置和時(shí)間而發(fā)生變化，導(dǎo)致企業(yè)對很多信息的控制能力大幅度降低，甚至?xí)斐梢恍┎槐匾膿p失。射頻識別技術(shù)能夠解決供應(yīng)鏈上資料輸入輸出，業(yè)務(wù)控制以及信息追蹤等問題。RFID是一種可讀寫技術(shù)，標(biāo)簽以無線傳播的方式向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)信息，通過射頻信號識別目標(biāo)對象來獲取有關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)信息的快速收集，同時(shí)由于頻射識別標(biāo)簽可以重復(fù)使用，因此近年來該技術(shù)的發(fā)展前景越來越好。

地處浙江省永嘉縣的甌北鎮(zhèn)以其泵閥產(chǎn)業(yè)的迅速崛起被稱為“中國泵閥之鄉(xiāng)”。永嘉泵閥產(chǎn)業(yè)由家庭工業(yè)階段、二次創(chuàng)業(yè)階段發(fā)展到現(xiàn)在的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)階段，產(chǎn)品在質(zhì)量和規(guī)模上都有了顯著變化，產(chǎn)品被大量應(yīng)用于國內(nèi)的大型企業(yè)如上海寶鋼、中國一汽、大慶油田等，并走出國門遠(yuǎn)銷東南亞、歐美等國家，甌北已經(jīng)成為了我國最重要的泵閥制造基地之一。但2013年永嘉泵閥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期，國內(nèi)外訂單大幅減少，生意開始變得蕭條，導(dǎo)致部分企業(yè)資金運(yùn)轉(zhuǎn)困難甚至破產(chǎn)倒閉。究其原因主要有企業(yè)質(zhì)量意識淡薄，品牌競爭力不強(qiáng)，管理體系跟不上，屬勞動(dòng)密集型行業(yè)等。近年來隨著國際市場需求的萎縮及國內(nèi)市場競爭的加劇，這些問題更加凸顯。反觀國內(nèi)那些精細(xì)化管理已經(jīng)形成規(guī)范的企業(yè)，成本質(zhì)量可控、交貨及時(shí)，其市場份額反而有所提升。在工業(yè)4.0、全球化的背景下，永嘉的泵閥企業(yè)必須加快轉(zhuǎn)型升級以適應(yīng)市場變化。倉儲管理是企業(yè)管理的重要組成部分，良好的庫存管理對提高企業(yè)效率、減少企業(yè)資金壓力意義重大。將RFID技術(shù)應(yīng)用于閥門等企業(yè)的倉儲管理系統(tǒng)中，能快速實(shí)現(xiàn)企業(yè)對庫存物品的出庫、入庫及盤點(diǎn)等操作，從而有效地對倉庫流程和倉庫空間進(jìn)行管理，更重要的是促進(jìn)公司的管理模式從經(jīng)驗(yàn)管理到依靠精確的數(shù)字分析管理、實(shí)時(shí)管理的轉(zhuǎn)變，加速企業(yè)資金周轉(zhuǎn)，提升供應(yīng)鏈響應(yīng)速度，增強(qiáng)企業(yè)的整體競爭能力。

1 RFID系統(tǒng)構(gòu)成及原理

RFID是一種通信技術(shù)，通過發(fā)射無線頻射信號來自動(dòng)識別目標(biāo)并讀取有關(guān)信息，可以實(shí)現(xiàn)非接觸識別、一次識別多個(gè)物品及適應(yīng)各種惡劣的外部環(huán)境等[1]。常見的主要部件為電子標(biāo)簽和閱讀器，在幾厘米至幾米范圍內(nèi)都可以利用閱讀器發(fā)射的無線電波識別出電子標(biāo)簽所儲存的信息。由于電子標(biāo)簽的儲存量較大，因此它改變了傳統(tǒng)條形碼的限制，使世界上的任意物品都擁有唯一的標(biāo)識，當(dāng)被電子標(biāo)簽貼上之后，從商品生產(chǎn)的流水線到商品出售，再到被消費(fèi)者購買，整個(gè)過程都能夠被實(shí)時(shí)追蹤管理。

射頻識別技術(shù)系統(tǒng)由天線、電子標(biāo)簽、閱讀器以及軟件系統(tǒng)構(gòu)成。閱讀器也被稱為讀寫器，主要負(fù)責(zé)與電子標(biāo)簽進(jìn)行雙向通信，同時(shí)能夠接受來自主機(jī)的命令。傳統(tǒng)的閱讀器比較笨重，而新型的手持式閱讀器能夠隨身攜帶，并且可以連接到PC客戶端，當(dāng)沒有連接時(shí)，其內(nèi)部的程序也可以記錄生產(chǎn)線上的信息。天線是能夠?qū)⑸漕l識別信號傳輸或發(fā)射出去的一種裝置。在頻射識別系統(tǒng)中電子標(biāo)簽天線用于接收能量，閱讀器天線用于發(fā)射能量。電子標(biāo)簽是是整個(gè)射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，由耦合元件及芯片組成。軟件包括中間件和系統(tǒng)應(yīng)用軟件。射頻識別中間件是電子標(biāo)簽與應(yīng)用程序之間通信的媒介，為應(yīng)用程序讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)提供了一組通用的API，增加了系統(tǒng)的靈活性。RFID應(yīng)用軟件主要用于記錄閱讀器對于電子標(biāo)簽信息的讀寫過程，并對收集的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理。

2 無線射頻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

從國外發(fā)展來看，射頻識別技術(shù)被譽(yù)為是近年來最重要的技術(shù)之一，而且很多領(lǐng)域利用射頻識別技術(shù)，該技術(shù)在很多國家整體發(fā)展速度較快，產(chǎn)品種類眾多，比如射頻識別技術(shù)應(yīng)用于交通監(jiān)控，停車場管理，流水線管理等。無線射頻技術(shù)在物流倉儲中尤其被重視，如國際物流巨頭UPS、DHL、Fedex都在大力推廣試驗(yàn)無線射頻技術(shù)，以期提升其物流能力。

國內(nèi)射頻識別技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，比如在煤礦工廠，將工人的安全帽上安裝射頻識別點(diǎn)的標(biāo)簽，可以有效解決工人安全問題，或在物品運(yùn)輸方面使用該技術(shù)，能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)測物品傳輸動(dòng)態(tài)，帶有射頻標(biāo)簽的公交卡、火車票，不需經(jīng)過傳統(tǒng)的驗(yàn)票，只需將票放在讀卡器上進(jìn)行信息識別后就可以進(jìn)入。在倉儲管理中手工數(shù)據(jù)采集，多標(biāo)簽批量渡區(qū)，運(yùn)動(dòng)中的數(shù)據(jù)采集，讀取距離等一系列問題都可以通過引入RFID技術(shù)加以改善，而且可進(jìn)一步優(yōu)化。

3 倉儲管理中應(yīng)用RFID技術(shù)設(shè)計(jì)的必要性

在當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)中由于人們生產(chǎn)與消費(fèi)的節(jié)奏不協(xié)調(diào)，往往存在很多問題，如物品缺乏或者是過剩等現(xiàn)象，如何能夠妥善協(xié)調(diào)生產(chǎn)與消費(fèi)或者供求之間的關(guān)系，是當(dāng)前物流倉儲環(huán)節(jié)中急需解決的問題之一。經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展使得人們的生產(chǎn)方式、需求方式出現(xiàn)多樣化，物流由原先的少品種變?yōu)槎嗥贩N，倉庫也逐漸由重視保管效率變?yōu)橹匾暳魍üδ艿膶?shí)現(xiàn)，倉儲作為物流的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于整個(gè)物流系統(tǒng)來說既起著緩沖還有調(diào)節(jié)的作用，同時(shí)也對企業(yè)生產(chǎn)效益起著重要的作用。

傳統(tǒng)的倉儲操作大部分基于人工操作完成，主要存在以下問題：（1）倉儲中的兩大重要環(huán)節(jié)出入庫及盤點(diǎn)主要由人工完成，不僅效率低且差錯(cuò)率很高。入庫作為管理過程的第一個(gè)大環(huán)節(jié)，是退換貨和經(jīng)濟(jì)賠償?shù)闹饕罁?jù)，需要投入大量的時(shí)間、人力逐一核對商品的數(shù)量、質(zhì)量，如出現(xiàn)問題將不能進(jìn)入驗(yàn)收入庫這一環(huán)節(jié)，從而影響了工作人員把物品入庫的效率；（2）龐大的倉庫貨品數(shù)量完全依靠人工進(jìn)行盤點(diǎn)，耗時(shí)且極易出錯(cuò)，使得庫存數(shù)據(jù)得不到及時(shí)、有效分析，管理者亦不能合理安排庫存量，企業(yè)庫存成本偏高；（3）貨物擺放隨意，揀貨流程沒有規(guī)劃，導(dǎo)致部分商品長期堆積在倉庫得不到有效利用，給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。

RFID具有讀取方便、識別速度快、穿透性強(qiáng)和無屏礙閱讀、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。通過無線射頻技術(shù)自動(dòng)采集至出入庫、調(diào)撥、庫存盤點(diǎn)等倉儲各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，避免了各種人工誤操作，保證了企業(yè)掌握的是其庫存的確切數(shù)據(jù)，以便管理者合理規(guī)劃企業(yè)庫存。

4 基于RFID技術(shù)的倉儲系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

項(xiàng)目基于B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在開發(fā)技術(shù)選型上選擇ASP.NET、SQL Server等開發(fā)軟件，前端開發(fā)結(jié)合組件開發(fā)技術(shù)以提高系統(tǒng)開發(fā)效率。考慮到全部使用電子標(biāo)簽對于部分企業(yè)來說成本還偏高，系統(tǒng)中集成了條碼技術(shù)可供選擇。圖1為系統(tǒng)采用的技術(shù)方案。

系統(tǒng)功能模塊主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、入庫管理模塊、出庫管理模塊、庫存盤點(diǎn)管理模塊及分析統(tǒng)計(jì)模塊等。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)，包括用戶信息及對用戶的分級管理，貨品信息及庫位信息等；出入庫管理模塊主要負(fù)責(zé)RFID信息的讀取，實(shí)現(xiàn)貨物出入庫信息的自動(dòng)提交及揀貨路徑的優(yōu)化；庫存盤點(diǎn)模塊用于制定盤點(diǎn)計(jì)劃，對貨物逐一掃描后形成盤點(diǎn)記錄；統(tǒng)計(jì)模塊通過產(chǎn)生各類數(shù)據(jù)圖表讓管理者實(shí)時(shí)了解庫存信息。

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為企業(yè)應(yīng)用層、RFID數(shù)據(jù)服務(wù)層、采集與交互層及倉庫物理層，四層間的關(guān)系，如圖2所示。

5 RFID倉儲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

倉儲系統(tǒng)的優(yōu)化包括硬件、軟件兩個(gè)方面。硬件主要是RFID電子標(biāo)簽在倉儲各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，通過自動(dòng)識別大大減少了人為誤操作。而軟件方面主要包括揀貨流程優(yōu)化算法的應(yīng)用。通過優(yōu)化貨位確定某一貨品最恰當(dāng)合適的儲存位置，結(jié)合閥門行業(yè)在倉儲管理方面的特點(diǎn)，綜合考慮貨物的使用頻率、規(guī)格等因素，對不同貨物進(jìn)行分組，從而能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的貨位布局，掌握庫存變化，大大降低倉儲成本。優(yōu)化揀貨路徑算法，在螞群算法的基礎(chǔ)上綜合考慮叉車運(yùn)行時(shí)間參數(shù)對算法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能顯著提高揀貨效率。

將RFID技術(shù)與倉儲管理系統(tǒng)相結(jié)合，能夠高效完成倉儲中的出入庫、盤點(diǎn)等操作環(huán)節(jié)，改進(jìn)管理效率，將貨物在出入庫的識別率提高，在實(shí)際操作過程中不需開箱就可完成貨物的識別過程，極大程度提高工作人員的工作效率，能夠讓工作人員隨時(shí)掌握庫存的變化，讓盤點(diǎn)變得高效，實(shí)現(xiàn)對貨物的及時(shí)、精確管理。

6 結(jié)語

射頻識別技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種貨物的同時(shí)識別，非接觸識別并適用于各種不良環(huán)境，在整個(gè)倉儲管理過程中起著重要作用。本文針對傳統(tǒng)倉儲管理過程中人工成本高，工作效率低，盤點(diǎn)周期長等一系列問題，設(shè)計(jì)了適用于閥門等行業(yè)的倉儲管理系統(tǒng)，并提出系統(tǒng)軟硬件優(yōu)化方案，特別是揀貨流程的優(yōu)化，大大提高了揀貨效率。系統(tǒng)為管理者提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的倉儲數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化管理。

參考文獻(xiàn)

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①基金項(xiàng)目：浙江省教育廳一般科研項(xiàng)目“RFID技術(shù)下閥門企業(yè)WMS倉儲管理系統(tǒng)研究”（Y201738803）。

作者簡介：項(xiàng)道東（1981-），女，漢族，浙江永嘉人，碩士研究生，溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事軟件技術(shù)方面的研究。