1 關(guān)于RFID技術(shù)

RFID技術(shù)即射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequency Identification,RFID),該技術(shù)的原理是在閱讀器與標(biāo)簽之間建立非接觸式的數(shù)據(jù)通信,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效識(shí)別,主要是通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信,對(duì)記錄媒體(電子標(biāo)簽或射頻卡)加以讀寫(xiě)來(lái)識(shí)別目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[1]。通過(guò)表1當(dāng)前我國(guó)典型物流系統(tǒng)項(xiàng)目中自動(dòng)化立體庫(kù)與傳統(tǒng)物流倉(cāng)庫(kù)的成本構(gòu)成對(duì)比,不難看出RFID技術(shù)在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用需求。

RFID技術(shù)所表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì),能為表1中物流倉(cāng)儲(chǔ)各方面具體管理要求提供更為先進(jìn)的技術(shù)支持,同時(shí)能滿足上述多項(xiàng)內(nèi)容的管理需求,因此可通過(guò)應(yīng)用RFID技術(shù)設(shè)計(jì)物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),提升物流倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率及反應(yīng)速率,推動(dòng)物流行業(yè)的發(fā)展[2]。

2 RFID技術(shù)支持下的物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能需求分析

通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)物流倉(cāng)儲(chǔ)管理工作的自動(dòng)化,其具體應(yīng)用功能需求應(yīng)包括基礎(chǔ)信息模塊、原材料模塊、倉(cāng)庫(kù)管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、出/入庫(kù)模塊及RFID識(shí)別采集模塊幾方面[3]。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)包括總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)3部分。

總體架構(gòu)設(shè)計(jì)中多將重力式立體貨架作為擺放貨物的主要載體,一般利用叉車(chē)或堆垛機(jī)進(jìn)行貨物入庫(kù)工作,出庫(kù)時(shí)則以叉車(chē)搬運(yùn)為主。這種方法適用于大宗且體積較大貨物的搬運(yùn),對(duì)于零散、小批量貨物的存儲(chǔ),則需要在重力式立體貨架兩側(cè)設(shè)置散貨貨架[4]。若基于RFID技術(shù)進(jìn)行物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),需保證整個(gè)系統(tǒng)及管理流程能夠高效運(yùn)行,管理操作簡(jiǎn)便快捷,能夠準(zhǔn)確錄入/采集貨物出入庫(kù)信息。

技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)是圍繞RFID技術(shù)構(gòu)建的技術(shù)應(yīng)用體系。由于該技術(shù)具有非常強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,在性能及效率上也顯著超過(guò)傳統(tǒng)手持掃描方式,因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可通過(guò)將RFID讀寫(xiě)器安裝在倉(cāng)庫(kù)各個(gè)區(qū)域,來(lái)滿足物流倉(cāng)儲(chǔ)管理的需求。這種讀寫(xiě)器能夠?qū)崿F(xiàn)貨物電子標(biāo)簽信息的高速讀取,并將讀取到的信息傳輸至中樞處理系統(tǒng),經(jīng)處理系統(tǒng)處理之后再上傳至管理系統(tǒng)。之后,管理系統(tǒng)會(huì)通過(guò)獲得的高精度數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)管理需求,以更新貨物出入庫(kù)信息。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)囊括智能管理、盤(pán)點(diǎn)管理、入庫(kù)管理及出庫(kù)管理4部分內(nèi)容。其中:入庫(kù)管理包括貨物錄入、貨物規(guī)格管理、信息查詢修改、供貨商管理4方面功能;盤(pán)點(diǎn)管理僅需囊括數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)計(jì)算兩方面功能;出庫(kù)管理應(yīng)囊括出庫(kù)貨物錄入、貨物查詢、貨物規(guī)格3方面功能;智能管理則在上述功能的基礎(chǔ)上,提供初始化設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、用戶管理及倉(cāng)庫(kù)管理的功能支持[5]。

2.3 RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)算法優(yōu)化及部署

進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)部署之前,需要先設(shè)計(jì)并完善整個(gè)系統(tǒng)的定位算法。由于物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜,無(wú)論是采集過(guò)程中的人員走動(dòng)、場(chǎng)景布置內(nèi)容更替還是溫濕度變化,都會(huì)在一定程度上產(chǎn)生信號(hào)強(qiáng)度值(ReceivedSignalStrengthIndication,RSSI)不確定的問(wèn)題。對(duì)此,需要通過(guò)應(yīng)用限幅濾波器屏蔽采集誤差產(chǎn)生的大脈沖干擾,保證算術(shù)平均濾波算法的正常運(yùn)行,而算術(shù)平均濾波算法是通過(guò)以平均運(yùn)算方式計(jì)算N次采樣后的被測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)隨機(jī)噪聲對(duì)定位干擾的有效控制。其具體計(jì)算方式:

該算法的改進(jìn)需要先計(jì)算被測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差,并將之作為信號(hào)強(qiáng)度值的波動(dòng)程度,之后為這一標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置閾值。在標(biāo)準(zhǔn)差處于閾值范圍內(nèi)的情況下,由于此時(shí)信號(hào)強(qiáng)度值波動(dòng)程度較小,可直接采用上文公式計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度值的算術(shù)平均值;若其標(biāo)準(zhǔn)差超過(guò)閾值范圍,代表此時(shí)信號(hào)強(qiáng)度值波動(dòng)程度較大,則其算術(shù)平均值求解方式如下所示:

式中采樣結(jié)果超過(guò)RSSIavg均值記為avg1,采樣結(jié)果不超過(guò)RSSIavg數(shù)據(jù)均值記為avg2。

經(jīng)上述算法調(diào)整優(yōu)化之后,可以確定限定幅度及算術(shù)平均濾波處理能夠降低隨機(jī)性誤差因素對(duì)貨物定位信號(hào)采集產(chǎn)生的影響,也能顯著提升定位算法的運(yùn)行效率。

完成以上算法優(yōu)化之后,可開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)部署。

在部署方式上,需要在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口的上方及左右兩側(cè)各放置3處RFID閱讀器天線,在貨物進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)時(shí)經(jīng)該閱讀器識(shí)別貨物電子標(biāo)簽。在此基礎(chǔ)上,需要在倉(cāng)庫(kù)入口位置設(shè)置高精度射頻標(biāo)簽打印機(jī)1臺(tái),已確認(rèn)擁有RFID標(biāo)簽的貨物可正常放入,無(wú)RFID標(biāo)簽的貨物,則需要由打印機(jī)獲取貨物信息(包括庫(kù)存、代碼、貨號(hào))并打印標(biāo)簽,將標(biāo)簽固定在貨物外包裝表面,并將貨物詳細(xì)參數(shù)錄入到系統(tǒng)中,在貨物出庫(kù)或更改倉(cāng)儲(chǔ)狀態(tài)之后回收標(biāo)簽。除此之外,所有貨架均需設(shè)置對(duì)應(yīng)的RFID,以均值顯示方式顯示貨架的位置序號(hào),且RFID系統(tǒng)應(yīng)與庫(kù)存商品信息建立關(guān)聯(lián)。最后,通過(guò)安裝RFID系統(tǒng)操作末端,使倉(cāng)儲(chǔ)管理人員可經(jīng)RFID核對(duì)庫(kù)房中的貨物存儲(chǔ)情況。

3 基于RFID技術(shù)的物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

(1)貨物信息管理模塊:該模塊負(fù)責(zé)管理各項(xiàng)與貨物相關(guān)的基本信息及有關(guān)信息,包括但不限于貨物的生產(chǎn)日期、有效期、生產(chǎn)商、品名、類(lèi)別、價(jià)格、基本倉(cāng)儲(chǔ)要求及注意事項(xiàng)等,管理人員對(duì)貨物信息的任何調(diào)整皆可通過(guò)該模塊實(shí)現(xiàn)。

(2)出/入庫(kù)管理模塊:此模塊分為入庫(kù)管理及出庫(kù)管理兩方面,貨物抵達(dá)倉(cāng)庫(kù)之后需先由管理人員錄入貨物具體信息,并核對(duì)其信息在電子標(biāo)簽及RFID中的完備程度與準(zhǔn)確度,并將之與入庫(kù)單中的信息逐一仔細(xì)對(duì)比,確認(rèn)信息一致后,制作電子標(biāo)簽并將標(biāo)簽內(nèi)容添加至U盤(pán)中,同時(shí)在電子標(biāo)簽中標(biāo)注與貨物有關(guān)的具體信息,經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑送入倉(cāng)庫(kù),由連接的RFID閱讀器掃描電子標(biāo)簽并將掃描數(shù)據(jù)上傳至管理系統(tǒng)中,管理系統(tǒng)在獲取貨物信息的同時(shí)形成貨物入庫(kù)時(shí)間信息并存儲(chǔ)。出庫(kù)時(shí)其他操作基本不變,但在貨物出庫(kù)掃描完成之后需在標(biāo)簽中更新貨物狀態(tài),標(biāo)識(shí)為“已出庫(kù)”,記錄在案并回收對(duì)應(yīng)標(biāo)簽。

(3)貨物庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)模塊:在對(duì)貨物進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)時(shí),倉(cāng)儲(chǔ)管理人員需手持RFID機(jī)庫(kù)便攜盤(pán)點(diǎn)設(shè)備逐個(gè)掃描貨物的電子標(biāo)簽,應(yīng)用RFID識(shí)別標(biāo)簽中的各項(xiàng)信息并將之與盤(pán)點(diǎn)單、物資管理單等信息加以比對(duì),完成清點(diǎn)并確認(rèn)無(wú)誤后,將盤(pán)點(diǎn)時(shí)間、過(guò)程及結(jié)果信息錄入到管理系統(tǒng)中。若盤(pán)點(diǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)信息與盤(pán)點(diǎn)單不一致,則需在系統(tǒng)中向上追溯,查詢上次盤(pán)點(diǎn)結(jié)果及時(shí)間區(qū)間中其他管理工作執(zhí)行情況,共同分析導(dǎo)致貨物信息偏差的原因。

(4)貨物室內(nèi)定位模塊:通過(guò)系統(tǒng)確定貨物存儲(chǔ)位置的定位坐標(biāo),并將之呈現(xiàn)在電子地圖中,由倉(cāng)庫(kù)管理人員結(jié)合終端設(shè)備定位貨物坐標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

信息技術(shù)及RFID技術(shù)為物流倉(cāng)儲(chǔ)管理效率與精度的提升提供了可靠技術(shù)支持,對(duì)推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。研究中嘗試基于RFID技術(shù),設(shè)計(jì)了一整套用于物流倉(cāng)儲(chǔ)管理的系統(tǒng)并加以實(shí)現(xiàn),能夠通過(guò)提升物流管理效能幫助企業(yè)獲取更多經(jīng)濟(jì)效益。