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    RFID技术在自动化立体仓库管理中的应用研究

      信息来源:   发布时间:2021-11-27  点击数:

    1 引言

    自动化立体仓库是高效率、大容量的储存系统, 以计算机控制技术为主, 采用高层立体货架和成套搬运方式的仓库系统。RFID是一种无线自动识别技术, 它与传统的条码技术相比, 具有明显的优越性。将RFID技术运用到自动化立体仓库中, 不仅可以提高立体仓库系统的效率, 还可以提高对物资的管理水平, 减少错误率。本文介绍了RFID技术工作原理和特性, 设计了物资管理的框架和流程, 并对其实际应用进行了分析。为RFID技术在自动化立体仓库管理的应用提供了有效的解决方案。

    2 RFID技术原理及优势

    2.1 技术原理

    RFID技术, 即射频识别技术是一种自动化数据采集工具, 它不仅能够自动搜索产品的相关信息, 还能够迅速传递信息。RFID是由标签、阅读器和天线构成, 通过感应无线电波和微波进行传递, 其工作原理是利用射频信号交变磁场实现传递信息并识别的目的。在这一过程中, 无需人为的干涉, 可以保证信息或数据的时效性和准确性。其工作原理如图1所示:

    图1 RFID技术工作原理图

    图1 RFID技术工作原理图  下载原图


    当标签进入磁场后, 就会由接受解读器发出的射频信号, 然后, 凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的相关产品的信息。此外, 还可以主动发出带有特定频率的信号, 但是必须要求有主动标签。当解读器读取信息后, 进行相应的解码过程, 最后将解码后的信息输送到中央信息系统进行有关的数据处理, 至此, 就完成了整个工作过程。

    2.2 技术优势

    与传统的条形码技术相比, RFID应用于自动化立体仓库中有明显的特点与优势: (1) 可以降低仓储管理的成本, 提高管理效率, 特别是标签可以重复利用, 反复读写; (2) 降低人为的错误率, 由于RFID技术采用集成中间件的方式, 在很大程度上解决了在传输过程中常出现的错误问题; (3) 存储容量大, 且可以一次读取多个信息; (4) 可以实现远距离的信息采集, 尤其解决了立体仓库中高层货架的物资采集信息问题。RFID具有良好的技术特征, 对于要求信息量大和速度快的立体化仓库来说, 不仅能够满足其要求, 还能提高自动化的程度。与条形码技术的比较见表1。


      

    表1 条码和RFID的功能比较  下载原图



    表1 条码和RFID的功能比较

    RFID具有良好的技术功能特性, 能够满足社会经济发展对货物管理的需要。RFID技术是到目前为止, 唯一能够有效标识实体对象的技术, 是信息采集和处理的高新技术和信息标准化的基础。它是实现自动化立体仓库有效化、科学化管理的重要技术手段和工具, 现在已被广泛应用到了生产、零售等各行各业中, 发展前景较好。

    3 自动化立体仓库管理系统设计

    3.1 RFID软件系统设计

    RFID管理系统能够连接RFID设备和自动化立体仓库的管理人员, 是能使工作人员和计算机沟通的基础界面。本系统采用的计算机操作系统为Windows2007或者是Windows2003, 后台数据库管理软件为SQLServer2000, 编程软件为Delphi7.0。其系统功能有系统维护、初始管理、仓库管理、财务管理以及统计、报表的查询。

    3.2 RFID硬件系统设计

    RFID硬件系统是自动化立体仓库的基础设施之一, 其具体由射频标签、读写器、手持机、计算机和无线接收器构成。在产品入库时, 通过计算机在数据库上查询货架号, 给需要入库的产品分配空货架号;之后依据货物的信息制造射频标签, 并将其贴在能够被识别的物体上, 如在产品包装、托盘或集装箱上;最后进行入库。在堆垛机、叉车、出入库口和输送机上安装读写器, 同时在进行数据传输时采用无线通信标准。然后利用手持机对物资进行扫描, 主要是对于局部范围的物资进行扫描进而调整物资, 随后传送其扫描结果的数据并进行核查。在该系统中执行任务时, 射频标签读写数据需要单个读写或是多个读写, 将数据经无线网络传给计算机终端, 最终反馈给自动化立体仓库的管理系统。

    4 自动化立体仓库管理系统的应用

    本文以常州市国邦物流有限公司为例, 研究该公司的自动化立体仓库系统的实际应用情况。在物资进入该公司的仓库前, 将物资的名称、编号、数量、年限等关于该项物资的详细信息以一定格式的电子数据存储在射频标签内。然后将该标签贴于物资的包装、托盘或集装箱等能够被识别的物体上。标签和读写器对于货物的出入库和货位移动等信息进行记录和处理的工作。针对该公司的立体化仓库, 将这些物资的信息传到数据库, 使管理中心能够及时的了解物资的具体情况以实现自动化的管理。该公司选用800MHz-900MHz的频率, 参数按照18000-6的短程通讯空间接口和立体化仓库数据规范。手持机能够和数据库进行通讯, 具体的自动化仓库管理系统结构图如图2所示:


    图2 常州国邦自动化立体仓库物资管理系统结构图

    图2 常州国邦自动化立体仓库物资管理系统结构图  下载原图


    在货物即将进入公司仓库时, 需要把相关的货物信息写入标签, 之后将其贴在装有货物的集装箱上, 然后再将货物入库。在这一过程中, 读写器会在感应区域内读取标签上的信息, 并自动将信息输入数据库。而在货物即将出库的操作过程中, 首先需要用手持机查询货物的具体位置, 在出库的过程中, 读写器会自动将出库信息输送到数据库内, 最后将货物送出库房。整个货物出入库的过程, 全部实现了自动化的操作和管理。而工作人员只需用手持机进行日常的盘点工作即可, 这样既提高了工作的效率, 还大大减少了出错率。在这个过程中, 手持机发挥了重要的作用, 读写器识别货物的流程如图3所示。

    5 自动化立体仓库管理系统的功能分析

    由上述可知, 常州市国邦物流有限公司的自动化立体仓库管理系统功能主要由业务管理、标签管理和RFID采集组成。其中, 业务管理是指RFID对仓库物资管理的优化, 体现了自动化立体仓库系统的特征;标签管理是指标签可以读写和回收利用的特点, 这不仅可以降低成本, 还可以提高整个物流运作的效益;RFID采集则是在货物出入库和位置移动的时候, 对货物信息的采集和处理, 并传送给数据库的过程, 它是整个系统的基础和关键。这三个功能之间互相联系, 共同构成自动化的管理系统。具体如图4所示。而针对该公司将RFID技术应用于自动化立体仓库管理系统中的应用分析就是对其进行功能分析。

    图3 读写器识别货物流程图

    图3 读写器识别货物流程图  下载原图


    图4 自动化立体仓库物资管理系统功能图

    图4 自动化立体仓库物资管理系统功能图  下载原图


    5.1 系统业务功能分析

    (1) 数据采集。手持机即可以对标签内的数据信息进行采集, 主要是对可见信息的采集, 特别是单件物资的种类、名称、厂家等详细信息。此外, 还可以针对一整箱甚至是一整批货物的信息采集。

    (2) 数据查询。手持PDA可以随时随地对货物的位置、数量、货架等相关信息进行查询。具体来说就是根据具体的需要输入想要查询的条件、编号等词语进而查询到想要的相关信息。

    (3) 数据统计。如果需要对有关货物进行数量统计, 那么就可以导出数据库的货物数据, 进而计算出特定时间内的物资变动情况, 例如现存数量、现存种类等, 并且还可以查询物资报表、货物清单等, 便于资料的共享。

    (4) 物资盘点与检查。工作人员可以利用PDA对货物进行定期盘点与检查, RFID技术能远距离、多标签识别的识别物资, 还能准确查询货物的种类、数量等相关信息。这不仅极大地提高盘点效率, 还能够提升盘点和检查的准确性

    (5) 出入库管理。使用RFID技术的管理系统, 在货物出、入库时都会被自动识别和记录, 同时将数据传入数据库。这样能够完整的记录货物是否在库的情况, 便于管理货物出入库的资料。

    (6) 连接Data Base。自动化的立体仓库物资管理系统可以同仓库存储物资信息的软件进行连接, 将出、入库的信息记录下来, 直接传输到数据库中, 减少了数据人工输入、导入导出过程, 进一步实现数据信息的准确性和及时性。

    5.2 系统性能分析

    (1) 全面性。系统管理过程包含了整个立体化仓库中的各个环节, 并对其进行了设计, 还将货物出库及对物资信息采集等问题加以设计。具有体性、全面性和整体性的特点。

    (2) 时效性。该系统能够及时的掌握信息, 完成工作指令, 时效性是系统能够实施的前提条件。

    (3) 经济性。由于标签可以重复使用, 且年限长达五年左右, 这就在很大程度上降低了成本。除此之外, 运用该系统还可以提高物资的运行效率, 增加经济收益。自动化立体仓库物资管理系统的经济性使得这个系统能够运用到实践当中, 并加以推广。

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