RFID技術在智能倉儲系統中的應用綜述

關鍵詞：倉儲管理；RFID；信息化

0引言

隨著物流行業的迅猛發展和供應鏈的日益復雜化，傳統手動操作已經無法滿足高效、準確和安全的倉儲管理需求。因此，深入研究和應用新興信息技術成為提升倉儲管理效率和質量的關鍵。

智能倉儲系統是一種基于先進信息技術和自動化設備的倉儲管理系統，它通過集成多種智能設備和傳感器，實現對倉庫內貨物的自動化運輸、存儲、分揀和監控，從而實現倉儲作業的智能化和自動化管理。相較于傳統的倉儲系統，智能倉儲系統能夠大幅提高倉庫操作效率，降低人力成本和錯誤率，提升貨物追蹤能力和安全性。

進入21世紀以來，針對射頻識別（radiofrequencyidentification，RFID）技術的研究備受矚目，且已經取得了顯著進展。該技術的應用給倉儲行業帶來了全新的管理模式，國內外學者對RFID技術在倉儲中的應用研究集中于如何利用該技術提高倉庫的操作效率，主要關注監控和跟蹤物品的位置和狀態、實現自動化流程以及提高貨物轉運效率等方面。本文主要從倉儲作業、倉儲系統優化兩個方面闡述RFID技術如何提高倉庫的操作效率，同時探討RFID技術在智能倉儲系統中的挑戰并對未來RFID技術在智能倉儲系統中的發展趨勢進行展望。

1基于RFID技術的倉儲作業

為了提高倉儲管理的效率和安全性，引入了一些先進的技術，如條形碼和近場通信技術。其中，條形碼技術存在易復制、易受潮、不防污、易損壞、不易保存等缺點[1]。RFID技術在倉儲管理系統中的應用彌補了條形碼等技術的不足，并且因其容量大、效率高、可自動化管理等優勢獲得廣泛關注。符仁余[2]指出RFID的應用改變了過去粗放式的倉庫管理方式，并且強調RFID倉儲管理系統的最終目標是以少量庫存和最快周轉率來適應顧客需要。張根林等[3]構建了倉儲中心的系統結構模塊（圖1），采用RFID技術后，貨物的入庫和出庫時間得以縮短，倉儲效率明顯提高。

1.1貨物進出倉庫作業

RFID技術在貨物入庫中的應用主要集中于以下3點：一是對讀寫器進行優化，實現對貨物的跟蹤；二是獲取貨物信息，自動識別并記錄；三是對信息進行處理，確保貨物正確入庫。在這個階段RFID讀寫器的布局和設備選擇直接決定了操作效能。和智靈等[4]設計了一款自動煙葉等級識別錄入器，將其安置于煙葉收購線的過磅區域，實現了RFID讀取、RFID卡號重復核對和模擬鍵盤輸出等功能，在對煙葉等級自動錄入的同時降低RFID讀寫設備的有效讀取距離，以防止誤讀未上秤的RFID等級牌。Zhao等[5]提出了一種基于RFID技術的倉庫門戶進出登記方法和雙標簽模式，高效、準確地實現了貨物進出倉庫追蹤和管理，具有較高的應用價值。將讀寫器錄入的信息進行后臺歸納處理，通過倉庫管理系統增強倉庫貨物存儲的可視化。王東升等[6]利用RFID技術結合Web端提出了一種智慧倉儲管理系統，商品入庫流程如圖2所示，在創建新商品時可以直接選擇一個或多個儲位，并將其與儲位信息關聯。在商品入庫階段，系統會自動判斷此入庫商品所綁儲位是否在目標貨架對應儲位中，若是，則可以直接入庫；否則，會給出提示，讓用戶決定是否可以入庫。

RFID技術在貨物出庫中的應用主要集中于以下3點：一是對貨物進行揀選；二是對貨物進行出庫驗證并且監控；三是保證貨物裝載成功。利用RFID技術，倉庫管理員可以快速定位并識別貨物，減少人工搜索的時間。此外，RFID技術還可以與其他智能設備（如自動化輸送線、機器人等）集成，實現高度智能化的出庫管理。貨物揀選要求揀選員根據訂單信息定位貨物位置，選擇最優路線[7]，確保精準選取所需貨物。Marcela等[8]通過解決庫存產品破損和收集產品時間過長的問題來優化揀選性能，取貨和產品搜索時間均減少了20%以上，提高了整體揀選效率和業務績效。同時，RFID技術還能夠用于出庫的驗證和監控。可以將標簽的識別碼與倉庫系統中的出庫清單進行比對，保障貨物的準確性和完整性。通過與安全設備集成，實現貨物防盜和安全管理，一旦有未經授權的貨物離開倉庫，系統會發出警報，從而實現對貨物安全的監控和防護[9]。Fernandez等[10]通過分析貨運港口流程活動圖來識別威脅，為了防止出現盜竊和潛在破壞貨物的現象，任何未經許可嘗試進入建筑物、集裝箱裝卸設備或碼頭區域的行為都會觸發警報并記錄。此外，為確保集裝箱的安全，引入了集裝箱安全設備，以防止其他人員對RFID標簽進行篡改或重新編程。貨物揀選完成后需要為貨物分配裝載車輛，該過程要經過嚴格的計劃和協調，以確保貨物安全及時送達。韓雪娜等[11]設計和基于RFID技術的食品物流車輛管理系統可以根據車載食品安全實用條件劃分優先級，并進行車位引導，實現了物流車輛身份自動識別和物流區車位快速引導。

1.2庫存盤點作業

庫存盤點是對倉庫或庫存中的所有物品進行定期、系統性的核查和記錄，以確認庫存數量和實際存貨的一種管理活動。借助RFID技術，可以迅速掃描整個倉庫，實時讀取每個物品的標簽信息，從而快速準確地確定倉庫中的貨物數量和位置。操作員可以使用激活的手持設備以貨架為單位進行庫存盤點，掃描貨架上的所有貨品包裝箱信息，確認掃描完畢后，手持設備生成貨架盤點信息，并將其寫入貨架標簽，記錄到操作日志，以便核對信息的正確性[12]。Denuwara等[13]研究了RFID技術在服裝行業中的應用，通過對多家服裝公司進行調研，發現使用RFID技術的10家公司銷售額增加，65家公司的庫存準確性提高，降低了勞動力成本，為公司節省了資金。然而，單純的盤點并不足以應對日常庫存管理挑戰，為了更好地控制庫存，將庫存盤點結果與庫存預警系統相結合，實現庫存管理的自動化監控和警報功能，及時發現并解決庫存過剩或短缺的問題。楊永生[14]提出了基于RFID技術的煙草倉儲管理系統，該系統采用.NET作為開發平臺，SQLServer2000作為后臺數據庫，成功實現了庫存清點、庫存預警和質量預警等功能。其中，庫存預警通過設定產品數量警戒線監控庫存，低于設定界限時系統可以警告管理人員關注銷售情況；質量預警則可以提前警示即將到期的產品，協助管理人員及時處理。

2基于RFID技術的倉儲系統優化

通過將RFID技術與物聯網設備集成，可以實現對倉庫內物品的實時監測和追蹤。物聯網設備（如傳感器、智能攝像頭等）可以與RFID讀寫器進行互聯，從而獲取貨物位置、溫度、濕度等信息，提高倉庫作業的安全性。例如，劉劍等[15]以電力物資倉儲管理提質增效為核心目標，論述了物聯網技術在無人值守倉庫中應用的思路和方法，指出無人值守倉庫是物聯網技術、人工智能等各種信息技術的綜合應用，通過RFID、重力感應貨架、人臉識別、倉庫管理系統等技術實現了庫內“人”“機”“料”等核心要素間的無縫銜接，為實現無人值守倉庫高效運行提供解決方案。

另外，將RFID技術與機器人技術結合，可以實現自動化的物流和倉庫作業，機器人可以使用搭載RFID讀寫器的機械臂或自動導引車（automatedguidedvehicle，AGV）快速識別貨物，并自動完成貨物的搬運、分揀和入庫等任務。Liu等[16]結合RFID技術提出的資源管理系統可以利用實時反饋的貨物信息，制定機器人最優作業策略，大大提高了工作效率，然而，機器人擁塞問題仍需進一步調整和優化。Ngo等[17]探討了AGV在物流倉庫環境中的應用，強調了AGV的路徑規劃以及機器人在倉庫和裝配線環境中的應用，其涉及AGV平臺的研究和開發，包括設計、技術選擇和性能優化。通過對AGV平臺的研究和開發，提高物流倉庫的效率和自動化水平。

3 RFID技術在智能倉儲系統應用中面臨的挑戰

3.1 成本與技術限制

雖然RFID設備的成本在過去幾年有所下降，但對于需要大量設備的智能倉庫管理系統，仍存在不小的經濟壓力。對于一些中小型企業，購置RFID標簽、讀寫器和相關基礎設施，以及系統的集成和維護成本等超出了其經濟負擔能力。因此許多企業在考慮采用RFID技術時，需要謹慎權衡投資回報與實際需求之間的關系[18]。

盡管RFID技術在倉儲物流領域的發展迅速，但在特定環境中，如大規模倉庫，RFID技術應用仍然存在一些技術限制。讀寫器覆蓋范圍小、標簽讀取精度低等問題可能影響RFID系統的性能。此外，不同廠商生產的RFID設備可能存在兼容性差異，增加了系統的集成難度。

3.2環境干擾

倉儲的復雜環境給RFID系統的可靠性帶來了挑戰。倉庫通常包含大量的金屬、混凝土或其他反射性材料，這些材料可能導致RFID信號的反射、衍射和多徑傳播，進而影響標簽的讀取效果[19]。特別是在高密度貨物存儲或堆垛架區域，可能存在大量的金屬干擾，降低了RFID系統的工作性能。另外，在現代倉儲場景中，大量的電子設備和通信設施會使用相似的頻段，這可能使RFID設備在通信時受到其他信號的干擾，進而導致信號丟失、標簽讀取失敗或者系統性能下降。此外，標簽之間的相互干擾也是一個需要考慮的問題。當多個標簽同時被讀取時，可能會發生碰撞和數據沖突，進而影響系統穩定性和數據準確性，因此需要使用合適的技術和算法來解決標簽之間的干擾和讀取問題。

3.3數據安全與隱私保護

數據泄漏風險是一個關鍵挑戰。首先，智能倉儲系統在使用RFID標簽跟蹤物品的過程中會涉及大量的敏感數據，如貨物信息、位置信息等。如果不采取適當的安全措施，這些數據可能會被黑客或未經授權的人訪問和竊取，從而增加商業機密和客戶隱私的泄漏風險[20]。其次，RFID數據的傳輸可能面臨數據被篡改的風險。由于RFID技術使用無線信號進行數據傳輸，這使得數據在傳輸過程中可能被篡改。黑客可能會利用這個漏洞來篡改或偽造物品的信息，進而導致倉儲系統的混亂和物流路徑的錯誤。最后，在智能倉儲系統中應用RFID技術時，可能會暴露個人和企業的敏感信息。例如，某些物品可能具有特殊的標識，可以從中推斷出與用戶或企業相關的信息。因此，確保個人和企業的隱私權不被侵犯也是至關重要的。

4結語與展望

RFID已經成為倉儲管理的重要工具，其在存儲管理、裝載車輛管理等方面的應用，能夠提高物流可視性，提升庫存管理效率。倉儲領域全面信息化管理是未來發展的趨勢，但是目前RFID技術在倉儲行業的應用仍受成本、標準、技術等方面的制約，還未普及，仍需要繼續改進與優化。隨著技術的進步和創新，在RFID技術的發展過程中會不斷出現新的解決方案和技術改進，以提高系統的實用性，目前還需發掘RFID技術的更多應用潛能，充分發揮其價值。