仓储管理中RFID系统的研究与设计

　　文章编号:100124373(2007)0620092204

仓储管理中RFID系统的研究与设计

杜亚江,　雷斌,　高博,　蒋兆远

(兰州交通大学机电技术研究所,甘肃兰州　730070)

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摘　要:以某制造企业成品仓库管理系统为例,采用电子标签和条形码相结合的模式,设计了仓库管理中RFID系统的总体框架和系统组成,并详细设计了生产部RFID系统、叉车RFID系统和监控工作站RFID系统等3部分的工作流程.通过实际应用,比较分析了RFID技术在仓储管理中的优势.关键词:射频识别;仓储管理;制造企业

中图分类号:TP302.1　　　　　文献标识码:A

　　近年来,物流业得到了快速的发展,处于物流中心环节的仓储系统,也随之加快了发展步伐.随着计算机技术和自动化技术的快速进步,仓储系统已向自动化、智能化方向发展.射频识别(RadioFre2quencyIdentification,RFID)技术作为新一代自动识别技术,其具有的显著优势,在仓储管理中的应用得到了广泛的关注.RFID在本质上是识别物品的手段,它被认为将最终取代现今应用非常广泛的条形码技术,成为识别物品的最有效方式.RFID技术的主要优点有[1]:1)快速扫描;2)读取方便快捷;3)数据容量大;4)使用寿命长;5)应用范围广;6)可重复使用;7)更好的安全性;8)动态实时通信;9)体积小型化、形状多样化.RFID技术在国外仓储管理中已经有了广泛的应用,主要用于货物标签的识别,如INTERNATIONALPAPER(IP)开发了采用无线射频识别技术(RFID)的仓储追踪系统(WTS)[2].文献[3]设计了电子标签在供应链中应用的方案.在国内,应用RFID技术的仓储管理系统还不多见,主要集中于第三方物流企业,如深圳白沙物流于2005年率先将RFID技术应用于仓储管理中[4].本文以某制造企业成品仓库管理系统为例,设计了仓库管理系统中RFID系统的总体框架、系统组成和工作流程.

的自动识别技术,其工作原理是利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的.

典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件四部分构成,如图1所示[5].

图1　RFID系统组成图

Fig.1　RFIDsystemcompositiondiagram

1.2　仓储管理中应用RFID技术的模式

1　仓储管理中RFID系统总体框架设计

1.1　RFID系统及其组成

RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术是20世纪90年始兴起的一种非接触

3收稿日期:2007205223

目前仓储管理系统中应用RFID技术主要有两种模式,一种模式是用电子标签全部替代条形码;另一种模式是将电子标签和条形码结合使用.本文所设计的仓储管理系统中应用RFID技术,主要是为了提高仓储管理的效率和准确性,对产品的跟踪并没有很高要求.因此,为了节约仓储管理的成本,本文所设计的仓储管理系统中将电子标签和条形码结合使用,托盘上使用电子标签,产品包装上仍然使用条形码.1.3　仓储管理中RFID系统的总体设计

本文所设计的仓库主体是重力式立体货架,入库作业由堆垛机完成,出库作业由人工操作叉车完成.重力式货架两侧设有散货货架,散货货架用于存储小批量货物和拣选出库剩余货物.系统网络结构图如图2所示.

作者简介:杜亚江,男(192),甘肃兰州人,副教授.

第6期杜亚江等:仓储管理中RFID系统的研究与设计93

图2　系统网络结构图Fig.2　Networkstructureofthesystem

　　该仓库管理具有以下特点:1)产品品种比较固定;2)大多数产品批量较大;3)企业有ERP系统,产品基本信息和货物出库信息能够从ERP系统中获得;4)客户相对比较固定.

根据该仓库管理的以上特点,本系统中RFID系统设计了3部分,如图2中线框标注部分,分别是生产部PC+RFID读写器(简称“生产部RFID系

)、统”叉车触摸屏+RFID读写器+条码扫描仪(简

)和监控工作站+RFID阅读器称“叉车RFID系统”

(简称).各部分的功能分“监控工作站RFID系统”

别是:1)生产部RFID系统.本部分完成入库货物所在托盘标签中货物信息的写入任务.2)叉车RFID系统.本部分的任务有四个,一是货物入库时读取托盘标签中的货物信息,并将托盘入库的货位地址写入托盘标签;二是货物出库时读取托盘标签中货物和货位信息,以确认出库货物和出库货位是否正确;三是将拣选剩余货物信息和货物入库信息写入托盘标签中;四是更新库内搬移托盘的货位信息.3)监控工作站RFID系统.本部分的任务是读取输送机入口处待入库托盘的货位地址,并将货位地址发送给下位PLC.

2.1　生产部RFID系统.

产品在生产部装入托盘后,包装员通过生产部PC和RFID读写器将托盘上的货物信息写入托盘上的电子标签中.货物信息包括产品编号、批次号、生产日期、包装员等.托盘标签信息可以设置批量写入,第一次输入好信息后,可以连续写多个条码.2.2　叉车RFID系统.

进行入库操作时,装好货物的托盘被叉车叉起后,叉车上的RFID读写器读取托盘上的电子标签信息,并将读到的信息发送的叉车触摸屏,系统根据托盘上货物信息,自动分配一个货位给该托盘,操作员确认货位后系统将该托盘的货位信息发送给RFID读写器,RFID读写器将托盘货位信息写入托盘电子标签.如果托盘放入重力式货架区时,系统生成一条入库指令,如果叉车工一次叉取两个托盘,系统可以顺次生成两条入库指令;如果托盘放入散货区时,系统不生成入库指令.RFID系统在入库操作时的工作流程框图如图3所示.

进行整盘出库操作时,叉车工根据系统提示的货位叉取托盘,RFID读写器读取托盘上的电子标签的信息,如果读到的信息和系统需要的信息一致时,RFID读写器向系统发送确认信息,系统完成出库操作.如果读到的信息和系统需要的信息不一致时,RFID读写器向系统报错.系统具体工作过程框图如图4所示.

2　RFID系统的工作流程

本系统中RFID系统包括3部分,各部分的工作流程如下:

94兰州交通大学学报(自然科学版)第26卷

图3　叉车RFID系统在入库操作时的工作流程

Fig.3　WorkingprocessofforklifttruckRFIDsysteminstoring

图4　叉车RFID系统在整盘出库操作时的工作流程Fig.4　WorkingprocessofforklifttruckRFIDsysteminplatefulex2warehouse

　　进行拣选出库操作时,叉车工根据系统提示的货位取下托盘,用条码扫描仪扫描要出库的货物,再选择剩余货物的入库地址,将剩余货物放到指定的位置,最后通过RFID读写器更新托盘标签信息.系

统具体工作流程框图如图5所示.

进行库内搬移操作时,叉车工将需要搬移的托盘移到目的位置,通过RFID读写器更新托盘标签信息.

图5　叉车RFID系统在拣选出库操作时的工作流程

Fig.5　WorkingprocessofforklifttruckRFIDsysteminpickingex2warehouse

2.3　监控工作站RFID系统

该部分RFID阅读器被安装在输送机的入口处,

当待入重力式货架区的托盘放到输送机时,RFID阅读器读取托盘上电子标签中的货位信息,并将读到的

信息发送给监控工作站,监控工作站将托盘入库信息发送给PLC,由PLC控制输送机和堆垛机,将托盘放入指定位置.系统具体工作流程框图6所示.

图6　监控工作站RFID系统的工作流程

Fig.6　WorkingprocessofmonitoringworkstationRFIDsystem

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3　RFID系统运行分析

本系统在某制造企业成品仓库管理系统中应用后,有效的提高了仓库管理的效率和水平,和应用条码技术相比,本系统主要有以下优势:3.1　出入库速度快

系统应用条形码时,以该企业为例,根据应用实际,在托盘上应用电子标签,读写一个托盘上货物的时间大概在2～3s之间(包括完成写信息地所有时间),采集数据时操作员不需要下车.而如果应用条形码,一般需要采集三次数据(产品编号、生产批次、托盘编号),加上操作员上下车的时间,大概在10～15s之间.综合考虑叉车从生产部到仓库的运行时间(大概在5～10s之间),仓储系统在托盘上应用电子标签比应用条形码效率要提高2～3倍.3.2　货物出库准确

托盘使用电子标签后,在货物出库时,电子标签存储的托盘货物和货位信息要和系统出库的信息进行比较,只有两者数据一致后才允许出库.通过现场使用,在应用电子标签后,系统地出库准确性能达到100%.3.3　操作方便

系统应用条形码时,托盘货物信息的采集需要叉车工下车操作,货物出库时,叉车工既要操作条码扫描设备,又要操作叉车触摸屏,整个过程操作不太方便.应用电子标签后,除拣选出库外,入库和整盘出库都不需要叉车工下车操作,叉车工只需要在叉车上操作触摸屏.对于叉车工来说,应用电子标签后,操作十分方便,省时省力.3.4　节约运行成本电子标签可重复利用性很好,一般电子标签可重复擦写10万次左右.条形码几乎不能重复利用.

该企业每年大概有5万个托盘入库,仓库货位为2000个,如果使用电子标签,一次性投资购买2200个(适当留一些备用),按每个1元计算,需要2200元.而条形码每年需要5万张,按每张2分计算,需要1000元.系统运行两年时间条形码的费用就和电子标签的费用差不多了.而且随着使用时间的增加,使用电子标签费用不会增加,使用条形码费用会越来越多.显而易见,从长远的角度考虑,电子标签比条形码更省钱.

4　结论

本文以某制造企业成品仓库管理为例,对仓储管理中的RFID系统进行了总体框架设计,详细设计了RFID系统在仓储管理中的工作过程.通过现场的使用的效果来看,在仓储管理中应用RFID系统,可以有效的提高货物的出入库速度和货物出库的准确性,使出入库操作更加方便快捷.同时,从长远考虑,可以节省仓库管理的运行成本.参考文献:

[1]　郑平标,侯海永.RFID技术在仓储管理系统中的应用

[J].铁道货运,2005(12):18221.

[2]　NavasD.RFIDtrackshugerollsofpaperinwarehouse

[J].SupplyChainSystems,2003,23(10):20226.[3]　RobG,CameronB.Designofultra2low2costUHF

RFIDtagsforsupplychinaapplications[J].IEEECommunicationsMagazine,2004(8):45246.

[4]　孙朝政,朱喜成.射频识别技术在仓储物流中的应用

[J],沿海企业与科技,2005,12(70):1792180.

[5]　颜涛,寇卫东,肖玉霞.基于RFID技术的仓储管理系

统优化设计[J].金卡工程,2005,9(12):33236.

ResearchandDesignofRFIDSysteminWarehouseManagement

DuYajiang,　LeiBin,　GaoBo,　JiangZhaoyuan

(MechanicalandElectricalTechnologyInstitute,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)

Abstract:Basedonthefinishedproductwarehousemanagementsystemofmanufactureenterprise,thecom2binativemodeofelectronictagsandbarcodeisadopted,thegeneralframeworkandcomposingofRFIDsys2teminwarehousemanagementisdesigned,andtheworkingprocessoftheRFIDsystemoftheproduction,theRFIDsystemofandtheforkliftandtheRFIDsystemofthemonitoringcomputeraredesignedinde2tail.Withthepracticalapplication,acomparativeanalysisoftheadvantageofusingRFIDwithotherauto2recognitiontechnologyinwarehousemanagementismade.Keywords:RFID;warehousemanagement;manufactureenterprise