基于RFID技術(shù)的后方倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王孟夏 程啟超 劉宇杰/文

基于RFID技術(shù)的后方倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王孟夏 程啟超 劉宇杰/文

針對(duì)部隊(duì)后方倉庫管理中普遍存在的數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確、信息化程度不高問題，本文以RFID技術(shù)為核心，提出了一種基于RFID的后方倉庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)后方倉庫物資數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，提高倉庫工作人員的工作效率。

RFID、后方倉庫、倉庫管理系統(tǒng)

隨著軍事裝備物資的使用頻率與消耗數(shù)量日益增加，部隊(duì)對(duì)于倉庫保障工作的要求越來越高，同時(shí)也帶來倉庫管理工作任務(wù)的增加。當(dāng)前，我軍大部分后方倉庫管理主要采用兩種方式：一是人工管理。這種管理主要是靠手工錄入，每次盤查庫存信息時(shí)必須對(duì)所有的裝備物資進(jìn)行盤查，效率低且出錯(cuò)率高，大量物資積壓，得不到及時(shí)的利用，造成極大資源浪費(fèi)。二是條形碼管理。這種管理方式能提高裝備物資出庫、入庫的速度，提高工作效率，節(jié)約人力資源，但也存在著條形碼易被復(fù)制和被化學(xué)物品腐蝕、數(shù)據(jù)易丟失等缺陷。

針對(duì)當(dāng)前部隊(duì)后方倉庫管理手段不豐富、信息化程度不高的問題，本文借鑒國內(nèi)外RFID技術(shù)的應(yīng)用成果，研究利用基于RFID技術(shù)的后方倉庫管理系統(tǒng)。

一、RFID技術(shù)工作原理

RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)方式進(jìn)行非接觸雙向通信，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象目的并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。它具有無接觸式、大容量、快速、高容錯(cuò)、抗干擾和耐腐蝕、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物流管理領(lǐng)域。通常情況下，RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、天線和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等四部分組成。其工作原理是，當(dāng)標(biāo)簽（無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽）進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者標(biāo)簽（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，解讀器讀取并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，目前已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物流管理領(lǐng)域

RFID在倉儲(chǔ)管理中的主要作用是自動(dòng)采集貨物到貨、入庫、移庫、出庫時(shí)的數(shù)據(jù)，包括貨物名稱、規(guī)格、種類、型號(hào)等等，并自動(dòng)分析貨物的信息，根據(jù)數(shù)據(jù)整合，經(jīng)過技術(shù)手段找到提高倉庫管理效率的方案。其基本原理，如圖1。

二、系統(tǒng)需求分析

部隊(duì)后方倉庫是為了保證部隊(duì)?wèi)?zhàn)時(shí)和平時(shí)物資需求而設(shè)立的，其核心任務(wù)是搞好物資的儲(chǔ)備供應(yīng)。因此，基于RFID的后方倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)圍繞做好儲(chǔ)備物資的管理工作展開。后方倉庫具有儲(chǔ)存物資多、儲(chǔ)存周期長、管理工作困難等特點(diǎn)，基于此，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下三個(gè)主要功能。

1.出入庫管理功能。后方倉庫裝備物資種類較多，數(shù)量較大，出入庫頻繁，需要借助RFID技術(shù)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備物資進(jìn)出倉庫自動(dòng)識(shí)別，達(dá)到精確統(tǒng)計(jì)貨物信息、減輕管理員工作量的效果。

2.庫區(qū)盤點(diǎn)功能。對(duì)庫存物資進(jìn)行盤點(diǎn)是倉庫管理員的工作之一。常規(guī)情況下，倉庫管理員人工盤點(diǎn)，效率低且準(zhǔn)確率不高，需要借助RFID實(shí)現(xiàn)庫區(qū)物資快速盤點(diǎn)。

3.預(yù)警功能。后方倉庫部分裝備物資儲(chǔ)存周期較長，長時(shí)間存放容易損耗物品的使用價(jià)值，要求系統(tǒng)能夠?qū)齑嫖镔Y存放的時(shí)間進(jìn)行預(yù)警。同時(shí)，部分裝備物資的儲(chǔ)存對(duì)溫濕度要求較高，系統(tǒng)也需提供溫濕度預(yù)警功能。

三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)面向部隊(duì)后方倉庫裝備物資的管理自動(dòng)化、信息化而設(shè)計(jì)，主要用于裝備物資出入庫自動(dòng)識(shí)別管理。系統(tǒng)將RFID技術(shù)與管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備物資自動(dòng)識(shí)別和信息化管理，有效、準(zhǔn)確地識(shí)別、采集、記錄和上傳進(jìn)出庫房的裝備物資信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控存放點(diǎn)的溫濕度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備物資存放地點(diǎn)的監(jiān)控，從而建立起部隊(duì)后方倉庫管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）電子標(biāo)簽

鑒于超高頻標(biāo)簽具有傳送數(shù)據(jù)快、閱讀距離大、作用范圍廣、防沖突機(jī)制好、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于倉儲(chǔ)管理中，因此RFID標(biāo)簽選用超高頻段的電子標(biāo)簽。在儲(chǔ)物貨架和貨位上選用金屬標(biāo)簽，減少金屬貨架帶來的識(shí)別影響；在物資包裝箱上選用普通超高頻電子標(biāo)簽，降低成本。

（2）讀卡器

讀卡器主要包括RFID閱讀器、手持終端和定位器三種，通過串行外設(shè)接口與S3C44BOX相連。以ARM11為架構(gòu)的S3C44BOX作為本讀卡器的核心控制器和運(yùn)算器，與RAM和Flash通過地址總線和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連接，讀卡器的結(jié)構(gòu)如圖3。

圖1 ：RFID工作原理圖

圖2 ：基于RFID的后方倉庫管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖3 ：讀卡器結(jié)構(gòu)圖

圖4 ：RFID中間件架構(gòu)體系

圖5 ：系統(tǒng)功能模塊

圖6 ：貨物入庫流程圖

圖7 ：貨物出庫流程圖

（3）RFID中間件

RFID中間件是射頻識(shí)別系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g媒介，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供的一組通用應(yīng)用程序接口（API），即可連接到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽情報(bào)的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)用端不需修改也能處理，省去多對(duì)多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。本系統(tǒng)可選取主流廠商BEA的RFID中間件產(chǎn)品。其架構(gòu)體系如圖4，可以清晰獲知系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)流程。

3.系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要功能包括系統(tǒng)管理、基本信息管理、出入庫管理、庫存管理以及查詢功能等，其功能組成如圖5。

該系統(tǒng)的主要功能說明如下：

系統(tǒng)管理和基本信息管理：這兩個(gè)模塊都屬于對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)管理?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)人員信息、貨物信息、貨區(qū)信息的基礎(chǔ)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)角色權(quán)限的變更和系統(tǒng)維護(hù)工作。

出入庫管理：是本系統(tǒng)的核心功能。其中，入庫管理是實(shí)現(xiàn)貨物的入庫操作，包括入庫單的錄入、修改、刪除，入庫貨位的自動(dòng)及手動(dòng)分配等。出庫管理主要實(shí)現(xiàn)貨物出庫任務(wù)的操作，包括出庫單的錄入、修改和刪除，出庫任務(wù)的自動(dòng)及手動(dòng)生成等。移庫管理主要實(shí)現(xiàn)移庫任務(wù)的錄入、修改和刪除。

庫存管理：是對(duì)倉庫現(xiàn)有裝備物資的信息化管理。包括對(duì)倉庫現(xiàn)有庫存的盤點(diǎn)、當(dāng)前貨位的統(tǒng)計(jì)，并提供庫存預(yù)警、過期預(yù)警、溫濕度預(yù)警三大預(yù)警功能。

查詢功能：倉庫管理員通過查詢功能，實(shí)現(xiàn)入庫單、出庫單、移庫單的查詢、貨物查詢、庫位查詢、系統(tǒng)日志查詢等基礎(chǔ)功能。

4.系統(tǒng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)的軍用倉庫管理系統(tǒng)的核心是：在每套裝備或物資的包裝箱上附加電子標(biāo)簽，在各個(gè)庫房的入口、堆垛區(qū)附近設(shè)置RFID讀寫器，使得裝備物資在通過讀寫器時(shí)，讀寫器可以通過電子標(biāo)簽獲得附帶的信息。同時(shí)，在庫房內(nèi)挑選適當(dāng)位置安置溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控倉庫的溫濕度情況。

（1）入庫作業(yè)流程

倉庫管理系統(tǒng)接收到入庫作業(yè)指令后，倉庫管理員了解相關(guān)業(yè)務(wù)資料信息，做好貨物接收準(zhǔn)備。當(dāng)貨物準(zhǔn)備入庫時(shí)，RFID讀寫器自動(dòng)讀取電子標(biāo)簽中的信息，系統(tǒng)自動(dòng)比較實(shí)際入庫信息與預(yù)入庫信息，如信息不符，發(fā)出警告并由相關(guān)業(yè)務(wù)部門工作人員解決，如信息無誤，系統(tǒng)將按照最佳存儲(chǔ)方式自動(dòng)分配庫位，同時(shí)生成入庫單。入庫作業(yè)流程，如圖6。

（2）出庫作業(yè)流程

倉庫管理員獲取出庫作業(yè)指令，了解相關(guān)作業(yè)細(xì)節(jié)，并借助倉庫管理系統(tǒng)制定出庫計(jì)劃，編制出庫單，工作人員依據(jù)出庫單上的方案進(jìn)行出庫作業(yè)。當(dāng)貨物出庫時(shí)，RFID閱讀器自動(dòng)讀取貨物電子標(biāo)簽上的信息，并判斷是否為出庫單中的貨物，貨物順利出庫后，倉庫管理系統(tǒng)刷新庫存清單和出入庫記錄。出庫作業(yè)流程，如圖7。

（3）庫存盤點(diǎn)流程

根據(jù)倉庫管理系統(tǒng)盤點(diǎn)計(jì)劃選擇要進(jìn)行盤點(diǎn)的倉庫或庫區(qū)，并生成盤點(diǎn)清單。系統(tǒng)定位到需要盤點(diǎn)的倉庫或庫區(qū)，借助無線網(wǎng)絡(luò)將盤點(diǎn)指令發(fā)送到RFID讀寫器，讀寫器根據(jù)指令開始讀取數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)中，倉庫系統(tǒng)比較實(shí)際盤點(diǎn)信息與盤點(diǎn)清單之間的差異，生成表格。

四、結(jié)束語

本文以RFID技術(shù)為核心，將重點(diǎn)放在后方倉庫物資的跟蹤與出入庫物資信息的收集上，設(shè)計(jì)了一套基于RFID的后方倉庫管理信息系統(tǒng)，提高了后方倉庫的裝備物資儲(chǔ)存能力，提升了作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)備物資的信息化管理。

作者單位：王孟夏、劉宇杰為空軍勤務(wù)學(xué)院學(xué)員一大隊(duì)一隊(duì)；程啟超為空軍勤務(wù)學(xué)院飛行保障指揮系