核电项目物资管理贯穿核电建设的整个生命周期。在核电项目中, 物资成本占总投资成本的60%左右, 是核电站建设的基础[1]。仓库管理是核电项目物资管理中一个重要的环节。对仓库进行有效的管理, 可以提高施工效率、降低施工成本, 从而加快现场施工进度、缩短建设工期。传统仓库管理采用手工或半手工的处理方式, 效率低下, 不但耗时长, 不能跟踪、定位货物, 而且由于物资数量大, 很容易出错。这种管理方式已经不能很好地满足核电项目物资管理的发展需要。

RFID (无线射频识别, Radio Frequency Identification) 技术是一种基于射频通信的非接触式自动识别技术。1948年, 哈里·斯托克曼发表的一篇名为“利用反射功率的通讯”的文章, 为RFID技术奠定了理论基石[2]。目前, RFID技术已经广泛应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制等领域[2,3]。本文将RFID技术运用到核电项目物资仓库管理中, 以期解决传统管理方式的弊端。

RFID系统主要由电子标签、读写器和后端应用系统组成。常见的电子标签分为无源标签和有源标签两种。无源标签也称为被动标签, 标签内部不需要电源。有源标签也称为主动标签, 标签自带电源。读写器有手持式和固定式两种, 一般由射频模块 (发送器和接收器) 、控制单元以及天线组成[4]。后端应用系统主要包括服务器及相关软件。

RFID电子标签上有可擦写的存储器, 用来储存物资识别码或其它物资信息。首先将物资信息编码写进电子标签, 再把电子标签安装在相对应的物资或托盘上, 利用无线射频信号来识别物资, 无需精确对位, 就可以获取物资相关信息数据[5,6]。

当存储有物资信息的电子标签进入读写器感知范围内时, 如果是被动标签, 则通过感应读写器发射的无线电波产生的感应电流能量向读写器发送存储在芯片中的物资信息;如果是主动标签, 则由标签主动发送某一频率的信号到读写器。读写器收到标签信号并进行解码, 识别出电子标签代表的物资信息, 并将数据发送到后端应用系统。后端应用系统根据逻辑运算判断该电子标签的合法性, 并做出相应的处理和控制, 发出指令信号以控制执行机构的动作。在物资仓库管理系统中, 后端应用系统一般安装专用的软件, 用来实现物资仓库的管理操作, 如:入库、出库、盘点、查询、调拨信息、客户、货品出库、订单数据统计分析输出、报表生成以及打印各种报表等操作。RFID技术原理总结如图1所示。

在核电项目物资仓库中, 不仅管理的材料种类繁多, 而且各类材料的规格型号也各不相同。物资经常移动, 需要系统能够及时反馈出物资库位地址。对有效期比较短的物资, 应该遵守先进先出原则, 避免造成物资过期。另外, 还需要满足仓库管理的准确、高效、快捷的要求。

图1 RFID技术原理  下载原图

RFID仓库管理系统包含入库业务、出库业务、盘点管理等业务功能, 通过综合批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理和动态库存管理等, 实现对仓库业务的物流和成本进行有效控制和跟踪。在保证生产的前提下, 最大限度地降低原材料、备品备件库存, 实现完善的核电项目物资仓库管理。

RFID仓库管理系统主要由数据采集部分、控制管理应用部分及仓库其他设施部分所组成。数据采集部分主要包括RFID电子标签、RFID读写器、RFID天线、RFID手持终端、RFID桌面式发卡器等, 主要用来实现数据采集和物资跟踪。控制管理应用部分主要包括工作站、服务器及相关软硬件设备, 主要用来完成数据库的处理工作。仓库其他设施部分主要有货架、托盘、堆垛机、叉车等设备。从功能模块上, 将管理系统主要分为系统管理、仓库管理、申请管理等部分。在仓库管理中, 重点包括入库、出库、盘点、查询、申请及系统管理等部分。RFID仓库管理系统示意图总结如图2所示。

图2 RFID仓库管理系统示意图  下载原图

在入库之前, 先要根据订货信息制作电子标签。标签信息包括:物资编码、物资名称、规格型号、单价、数量、生产厂家等。同时, 系统根据物资信息预先分配库位地址。

当物资到达现场时, 仓库工作人员逐一检查物资规格、数量等是否与到货通知单一致。检查合格后, 在大件物资上直接贴上电子标签;若是小件物资, 则将电子标签贴在托盘上, 然后根据系统预先分配的库位, 将物资放置在指定库位。

入库后验收完成, 用读写器读取物资电子标签和库位电子标签的信息, 并将其传送到RFID仓库管理系统, 将入库物资信息同库位信息进行绑定, 更新数据库中的库存信息, 同时打印相关单据。

利用RFID仓库管理系统, 材料员通过所在的系统终端发起物资领料申请, 相关负责人员利用仓库管理系统进行审核。物资领料申请得到批准后, 仓库管理系统自动查询库存状态, 按照先进先出原则生成出库单, 并指定需要出库的物资库位地址。仓库工作人员根据仓库管理系统生成的出库单, 在指定库位找到需要出库的物资并用手持读写器扫描物资电子标签 (或托盘电子标签) 及库位电子标签, 读取物资和库位信息, 并传送给仓库管理系统。系统将收到的信息与数据库中出库信息进行比对, 若信息一致则可以将物资出库, 否则发出警告。

出库时, 通过固定在仓库出口处的阅读器自动确认物资已出库, 扫描更新数据库, 并打印相关表格单据。大件物资出库后电子标签可以摘下重复利用;对于小件物资, 则需要修改托盘中剩余物资数量, 并将其传送给管理系统。

仓库盘点可以保证仓库管理系统中所记录的数据与实际库存保存一致。定期的仓库盘点是仓库管理必不可少的工作。传统盘点工作需要核对物资的帐面数、库存数, 统计盘盈、盘亏, 还要定期对库存物资进行帐面处理、对长期积压的物资进行报废处理等, 因此工作流程繁琐、工作量巨大、工作效率低下[7]。

利用RFID仓库管理系统, 仓库工作人员只要手持读写器读取物资及库位电子标签, 物资和库位相关信息就会自动传送给仓库管理系统。系统将收到的信息与数据库中的出库信息进行比对, 生成物资统计报表和差异报表, 并根据需要进行盘盈、盘亏等操作。

将RFID技术应用于核电项目物资仓库管理, 改变了传统通过单据进行数据传递所带来的延迟和数据错误的问题。具体效果有:

(1) 出入库自动化。在入库管理中, 实现了数据的自动采集, 减少了入库时间, 提高了工作效率。在出库管理中, 系统自动生成出库单, 同时指出需要出库的物资的位置, 仓库工作人员可以直接找到库位, 加快了查货、找货、配送速度。由于物资遵循先进先出原则, 减少了物资的损耗和浪费。

(2) 轻松理货。不用考虑是否记得库位上的货物, 不用考虑货物移动后库位位置的正确与否。RFID仓库管理系统能快速查询库位上的货物信息、快速提交理货动作, 轻松解决理货难题。

(3) 精确盘点。在盘点工作中, 工作人员只需扫描相应的电子标签, 由系统自行完成相应工作。缩短了盘点周期, 降低了仓库工作人员的劳动强度, 减少了错误的发生。同时也减少了库存量, 提高了仓库空间的利用率。

(4) 增加仓库透明度。由于利用了网络技术和视频监控技术, RFID仓库管理系统还实现了物资的统一管理与实时共享, 增加了仓库管理的透明度, 减少了物资的丢失。物资的申请、查询、审批等工作都可以直接在网上进行, 加强了施工需用物资的计划性。通过将RFID技术应用于核电项目物资仓库管理, 提高了对施工需用物资库存控制的管理水平。

本文分析了RFID技术的基本原理, 并将RFID技术运用到核电项目物资仓库管理中, 实现了物资信息及库位信息的自动获取, 保证了数据的准确性。利用扫描库位电子标签功能, 可快速地进行物品追踪和数据交换。通过系统数据库管理, 可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。该系统操作简单、安全可靠, 降低了仓库人员的工作强度, 提高了仓库管理的工作效率, 节约了物资仓库运作成本。