射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是自动识别技术的一个分支。其作为一种新兴的非接触式自动识别技术,近年发展十分迅速,推广应用逐渐普及,目前在门禁、交通、零售、仓储、防伪、物流等很多行业或领域应用越来越广泛,民用航空业也不例外。RFID技术已在航材库存、航材维修、运输包裹或行李自拣管理等多个方面都有应用案例。

目前中航工业随着信息化建设的推进,以及对信息系统对数据采集的要求越来越高。借助于RFID技术的应用,可提高与航空装备相关的航材、设备及人的识别效率和准确率,促进了管理的信息化和自动化水平的提升,从而降低人力和管理成本,提升企业的经济效益和社会效益。RFID技术在航空装备全寿命周期管理中的应用具有广阔的前景。

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是20世纪90年代开始兴起的一种非接触的自动识别技术,它利用射频信号及其空间耦合和传输特性,实现无接触信息传递,并通过所传递的信息达到识别静止或移动物品的目的。

RFID读写器通过天线发送出一定频率的射频信号,标签进入读写器的电磁场作用区域后,接收该信号,并凭借感应电流所激发的能量发送出存储在标签芯片中的产品信息数据(无源标签或被动标签的情形),或主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签的情形);读写器接收该信号,解调并解码后,再送至后台信息系统进行有关数据处理,达到物体识别、信息获取等目的。RFID的实际应用中,电子标签附着在被识别的物体表面或者内部。当带有电子标签的物品通过读写器的识读范围时,读写器自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出来并可以依据需要进行改动,从而实现自动识别物品或者自动读写物品信息的功能。

RFID技术与条码技术都属于自动识别技术,在航空装备的寿命周期中可用于装备标识和信息承载,就技术特点而论,RFID相对条码具有很大优势,详见表1。

RFID识读与人工录入和条码扫描等数据采录方式相比,在效率方面优势显著,以仓库接收物品场景为例,表2给出了它们在效率方面的比较。

随着全球经济和供应链一体化的加快,物流经济也随之蓬勃发展起来。RFID作为前端的自动识别与数据采集技术在数字化物流系统中的各主要作业环节中得到广泛的推广和应用。目前全球市场发展的趋势是每个订单越做越小,但订单的总量越来越多,作业时间越来越短,这就要求供应商提供的货物和服务越复杂精细。由于业务量和业务需求不断的增长和提升,仓储管理作为物流与供应链中的库存控制和调度中心也面临着越来越大的挑战,如何降低存货的投资,加强存货的控制,降低物流和配送的费用,提高空间、人员和设备的利用率,缩短订单的流程和补库的时间,成为每个仓储部门共同关心的问题。

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数字化的仓储不仅要实现对货物的存放功能,还要对库内货物的种类、数量、用途、所属者、存储位置等属性有清晰的标记,存放的货物在供应链中应该有清晰的上下游衔接数据和信息分析等增值服务。基于RFID的数字化仓库管理系统以RFID中间件作为运营平台,由入库、调位、出库等多个流程组成,各个流程相互独立运行又相互联系支撑,最终实现仓库数字化控制和管理的需求。

数字化仓库管理应具备信息追溯能力,在供应商开始生产订单货物到发出订单货物就开始实时掌握货物的基本信息,并要了解供应商生产货物调配状态与实际出货状况。仓库接收到供应商的发货通知,仓库管理人员应把企业信息系统的订货清单导入后台的数据库服务器上,并根据货物的类型选择最适宜的仓库,然后再根据所选的仓库进行货物的库区和储位的分配存储并生成作业指令。

当货物入库时,货物被摆放到工作台上,仓库管理人员根据订货清单逐个检查货品是否合格正确。待检查合格后,仓库管理人员利用手持扫描枪读取货物上的条码信息(包括货物的种类、数量、规格、保证期等),并将条码信息通过无线网上传至后台的数据库服务器上。工人将货物进行打包放置托盘上,然后使用RFID读写器将服务器上被打包货物的条码信息写入RFID标签中,并将标签固定在托盘上,实现了RFID与条码的绑定,相对于条码而言,RFID标签具有耐高温、防水、防磁、容量大、安全性高、可重复使用等特点。最后利用叉车运输托盘和货物进入仓库。

贴有RFID标签的托盘和货物运抵仓库入口时,在仓库入口的读写器可以无线接触式地读取固定在托盘上的RFID标签的信息,并将采集的RFID标签的信息自动传输到后台的数据库上,同时后台的数据库会自动生成入库清单。

叉车司机依据作业指令行驶到指定货架时,读取货架标签ID号码,核对入库货位。当货架标签ID号码和作业指令上的货架标签ID号码一致时,叉车司机将托盘或货物放入货架上,并更新叉车指令列表状态,待后台的数据库服务器接收到信息后,再将货架标签ID号码与RFID标签绑定。

作业完成后,仓库管理人员对信息进行核对并提交作业,更新库存信息及货位状态。全部货物入库完毕后,仓库中每一种货物的位置、数量、规格号的信息都可以在后台的数据库服务器中一目了然地查找出来,提高了数据实时性和货物的识别率,实现了仓库状态的可视化管理。

当需要整理货物时,仓库管理人员根据货位调整清单在后台的数据库服务器上生成作业指令。

叉车工人通过无线网络接收货位调整的作业指令,并抵达作业指令指示的货位。当读取货架标签的ID号码与作业指令上的货架标签ID号码一致时,则更新叉车指令列表,并读取货物托盘RFID标签的信息,并将货架标签ID号码通过无线网络反馈给后台的数据库服务器,后台的数据库服务器自动删除货架标签ID号码与货物信息的绑定。

当叉车将托盘和货物运输到作业指令指示的货位后,当读取货架标签的ID号码与作业指令上的货架标签ID号码一致时,则更新叉车指令列表,并将货架标签ID号码通过无线网络反馈给后台的数据库服务器,后台的数据库服务器将货架标签ID号码RFID标签自动绑定。

作业完成后,仓库管理人员对信息进行核对并提交作业,更新库存信息及货位状态。在整个数字化仓库管理中,仓库管理人员可以在后台的数据库服务器上设置货物的最低存储量,当某种货物达不到最低存储量时,后台的数据库服务器会自动地向相关部门发送补货指令。

仓库管理人员在后台的数据库服务器上接收到货物出库通知时,需从企业原有信息系统导出出库清单到后台的数据库服务器上,并将出库的货物信息、货架标签ID号码显示在当前界面上。仓库管理人员根据仓库库存的实际情况信息,按照先进先出的原则选择出货的货位并生成作业指令,再将出货作业指令通过无线网络发送到叉车上。

叉车工人接收到出货的作业指令后,按照作业指令的指示抵达目的货位。当读取货架标签的ID号码与作业指令上的货架标签ID号码一致时,叉车司机依照指令取出货物并确认,更新叉车指令列表。并将读取的货架标签ID号码和托盘RFID标签通过无线网络发送给后台的数据库服务器,后台的数据库服务器将它们解除绑定。

当货物运输到仓库出库时,设置在仓库出口的读写器可以无线接触式地读取固定在托盘上的RFID标签的信息,并将采集的RFID标签的信息自动传输到后台的数据库上,解除RFID信息和货物条码信息的绑定,同时后台的数据库会自动生成出库清单。

全部货物出库完成后,仓库管理人员拆卸托盘上的RFID标签,并对出库清单和预出库清单进行货物信息比较,同时更新库存及货位状态信息。

仓库管理与射频识别技术相结合,利用含有货物信息的RFID标签对仓储各环节实施全过程控制和管理,还可以实时了解每个被管理货物的性质、状态、位置、历史变化等信息,并根据这些信息采用相应的管理对策和措施。

采用RFID数字化仓储可以缩短工作周期,减少人力资源的浪费,并且可以使仓库的所有计划、操作、调度、控制、管理具有实时性和可控性,更加合理有效地利用仓储空间,以准确和高效的方式管理库存,大幅度提高了企业的运营水平和管理质量。

随着国内外航空业的发展,巨大的航空需求使得飞机零部件供应商、整机制造商的产能不断扩大,航空公司规模的扩大和机型的增加,使得航空公司面临着航材管理业务范围扩展,工作分工细化,服务要求更高的严峻形势。

为了满足现代高效航材管理的实际需求,需建立集执行、规范、监控和修正航材管理的整个流程和各个环节的功能强大的航材管理系统。其中,实现及时、准确、方便、适应性强的实时数据采集,是新型航材管理系统高效运转的决定性因素之一,而RFID技术的特点,为解决此问题创造了技术条件。

国外知名航空企业如波音、空客、洛克希德·马丁、汉莎等,在航材管理的一些环节如航材库存管理、物流跟踪等方面,应用或试验了RFID技术。

据了解,目前航材储备占用了航空公司75%～80%的库存资产和20%～25%的流动资金。针对这一情况,为了实现航材更高效地运转,以提高使用率、减少管理维护成本,国外先进航空公司的航材管理已开始在航材管理的仓储和供应环节采用RFID技术。

据悉,波音飞机所使用的零部件有70%是由波音公司的合作伙伴所制造,波音已越来越分不清楚其零部件仓库中哪些是自己制造的。

而有了RFID的自动跟踪和追踪能力以后,波音公司计算由其他国家生产的零部件数量的工作就会变得较为容易,只要跟踪供应商所贴的标签上的信息以及波音公司随后对零件的使用情况就可一目了然。采用这种方法,随零部件的RFID标签还可为使用飞机的航空公司提供有关数据的完整记录。

波音公司的一个零部件制造工厂,尝试使用了RFID技术对入库零部件进行管理。该厂原有特定的员工专门负责零部件的接收,由接收员工逐一对到货零部件上的条码信息进行扫描,仅数据录入这一项就需要占用大量的时间,而且出错的情况较为普遍。波音公司尝试使用RFID技术对入库零部件进行管理,其做法是:在装运铝板的车上贴上RFID标签,由于标签带有唯一的识别码,当它经过装有RFID阅读器和天线的出入口时,员工即可在几秒钟的时间内检测到材料运到货情况,阅读器便可以通知电脑系统下达另一指令,系统可以自动与供应商进行结账。在这个花费16 000美元的RFID系统付诸实施的前6个月,仅劳动力成本一项便为波音节省了29 000美元。

根据相关报道,国内研制的“基于RFID的航材管理系统”是以RFID为核心技术,结合Open GL等多项技术,通过选用适当的抗金属RFID标签,作为真正的数据载体来解决航材识别问题。利用RFID标签记录的库位数据信息、航材数据信息与管理系统相结合,实现航材仓储、盘点、调拨、分析等多种功能以及航材仓储的可视化管理,可有效提高航材仓储的管理效率。

“基于RFID的航材管理系统”不仅实现数字化仓储,同时又整合了涉及航材管理的机务、计划、送修、采购、报关、检验等环节,把所有数据集中到航材信息库中统一管理,可为用户提供及时、准确和完整的数据信息,实现了航材信息在多部门之间共享和航材一体化管理模式。通过对航材数据的方便、快捷、准确采集,实现了航材信息和管理行为的可追溯性,为航材管理部门提供了准确的航材动态信息。

随着技术的不断发展,航空装备制造业发生了根本性的变化,中航工业洪都公司作为一家航空主机制造单位,同样面临着用户需求多样化、装备质量要求逐年提高,生产车间多型号、混线生产情况增多等难题,因此对公司仓储系统的精细化管理提出了更高的要求。

目前洪都公司仓储系统出入库管理,运用一套物资管控系统与人工记录并行的管理模式,并对物资进行细化存储区域,这就导致存在以下几个问题:

a)由人为因素造成库存航材、成品、在制品实际存放地点与记录不相符,使得查找时费力甚至找不到,这种情况明显减低了工作效率,增加了人力成本,还容易发生差错。

b)很多精密工具需要定期校验精度,需要控制库存工具的校验到期日期;部分耗材存有质保期,需要监控存储周期。

c)由于采购航材需要一定的提前期,这个提前期需要统计库存航材库存情况制定的,这就需要管理者实时监控仓储系统中各项航材库存情况。

通过公司现有的物资管控系统结合RFID技术应用,希望解决公司以下困境:

a)通过RFID技术,实现现场的数据采集、管理、检索、存档和统计,各种物资管控信息动态地反映现状,使物资管理者能及时、准确、全面地了解仓储情况。管理层完全掌握主动性,当某一环节出现问题后,可以通过RFID技术辅助管理,达到准确规范运作。

b)利用读写器可快速自动地读取RFID标签对应的物资信息,从而明显改进物资管理,提高工作效率(尤其在需要开启包装(箱)的情形下),降低人力成本,减少人为差错发生。

c)利用RFID技术可对关键耗材进行监控,自动识别进入受控耗材的信息并智能处理,当耗材快到保质期进行报警,实现对自动监控。

d) RFID标签可存储记忆大容量数据,可以使用RFID标签存储详尽的关于航材、成品、自制品的大量参数信息,方便各类人员精确查询,此外,RFID的读取距离大、可视线外读取等特点可使物料的维护更加容易操作。

e)通过RFID技术结合严格的领料控制,合理计算材料余量,控制每批产品的材料用量与标准成品的偏差,结合看板拉动,可以极大地改善线边物料余量和空间位置。对于仓库、车间在制品等快速盘点,很有必要使用条码管理,可以大大缩短盘点时间和查找速度。

仓储RFID技术管理流程图见图1。

RFID技术相对人工识读录入、条码技术具有显著技术优势,尤其是其抗污损性强、非接触式读写方式、穿透性好等优点非常适合航空装备某些特定场景的应用特点,能有效解决当前航空装备全寿命周期管理中遇到的一些识别效率和准确率的问题,此外,RFID技术的应用还可促进当前航空装备管理业务流程改进和工作强度降低,以及促进信息化和自动化水平的提升。

图1 仓储RFID技术管理流程图