基于RFID的白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)探討

唐永清 陳濤 張超 張懷山 林遠(yuǎn)康

摘要：介紹了RFID技術(shù)原理，提出了基于RFID技術(shù)的白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)工作流程和管理系統(tǒng)功能模塊，并以白酒產(chǎn)品實(shí)例對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)貨架規(guī)格和廠房尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，最后對(duì)白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行了展望，為白酒行業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

Abstract： Civil Engineering Major in higher vocational colleges is to cultivate applied talents of the society， with the constant improvement of project information management， raising the level of information technology in civil engineering students is to adapt to the inevitable requirement of building the new normal development in our country. Based on the value of the application of information technology in the Civil Engineering Major in higher vocational colleges， this paper expounds the present situation of information technology in the application of Civil Engineering Major in higher vocational colleges， and puts forward some countermeasures to improve the application of information technology in Civil Engineering Major in higher vocational colleges. Finally， it discusses the effect of information technology in higher vocational colleges.

關(guān)鍵詞： 白酒；RFID；立體倉(cāng)庫(kù)

Key words： liquor；RFID；dimensional warehouse

中圖分類號(hào)：F270.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）20-0283-03

0 引言

隨著工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，人力成本的不斷上升，各大白酒企業(yè)在提高品牌效應(yīng)的同時(shí)均在嘗試向自動(dòng)化、智能化釀造轉(zhuǎn)型升級(jí)，向智能釀造工廠目標(biāo)靠近，以提高生產(chǎn)效率、降低成本。灌裝生產(chǎn)線的優(yōu)劣直接關(guān)系著企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、食品安全、生產(chǎn)效率及企業(yè)效益[1]，與灌裝生產(chǎn)線配套的成品酒倉(cāng)庫(kù)和包材倉(cāng)庫(kù)直接影響整個(gè)灌裝廠的效率。白酒行業(yè)屬于傳統(tǒng)行業(yè)，整體自動(dòng)化水平較低，對(duì)現(xiàn)有工藝改進(jìn)和優(yōu)化，充分發(fā)揮機(jī)械化和自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)資源的合理化配置[2-4]，是各大酒企共同的目標(biāo)。同時(shí)，在工業(yè)4.0和人口紅利消失的新時(shí)代，傳統(tǒng)的白酒制造模式面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，基于RFID的白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)是提升灌裝廠整體效率的有效途徑?；赗FID技術(shù)，設(shè)計(jì)白酒灌裝生產(chǎn)線匹配的中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)，提出了中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)工作流程，并對(duì)立體庫(kù)貨架和廠房尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，為白酒行業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)包含電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和應(yīng)用系統(tǒng)[5]。電子標(biāo)簽由芯片、天線及耦合元件組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，用于儲(chǔ)存相應(yīng)的商品信息[6]。讀寫(xiě)器由射頻接口、控制系統(tǒng)及耦合元件組成，采用射頻信號(hào)以空間耦合方式進(jìn)行無(wú)接觸信息傳輸，實(shí)現(xiàn)讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽中對(duì)應(yīng)的商品信息，并通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)接收信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別商品信息的目的[7-8]。

RFID技術(shù)中所衍生的產(chǎn)品大概有三大類：無(wú)源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品[9-11]。無(wú)源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早，也是發(fā)展最成熟，市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。無(wú)源RFID產(chǎn)品不需要供電電源，減少了后期的維護(hù)成本，因此白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)優(yōu)選無(wú)源RFID。

2 立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)概況

白酒灌裝廠中轉(zhuǎn)立體倉(cāng)庫(kù)是配合灌裝生產(chǎn)線使用，由成品酒倉(cāng)庫(kù)和包材倉(cāng)庫(kù)組成，主要用于包材和成品酒的中轉(zhuǎn)。由于包材立體庫(kù)和成品酒立體庫(kù)相似，該處以成品酒立體倉(cāng)庫(kù)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)和理論計(jì)算。假設(shè)灌裝線產(chǎn)能20000p/h，根據(jù)貨車運(yùn)輸?shù)闹苻D(zhuǎn)時(shí)間以及每天的生產(chǎn)量，成品酒的暫存期定為七天。以節(jié)約占地面積，合理利用土地資源，盡量避免安全事故的發(fā)生為原則，并且以包材與成品酒的暫存天數(shù)為依據(jù)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，且本倉(cāng)庫(kù)采用RFID技術(shù)。

基于RFID的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)：在立體倉(cāng)庫(kù)出入口安裝 RFID讀寫(xiě)設(shè)備。當(dāng)貨物進(jìn)入設(shè)備信號(hào)覆蓋區(qū)域，附著在貨物上的電子標(biāo)簽產(chǎn)生感應(yīng)電流，并將貨物信息發(fā)送到 RFID 讀寫(xiě)器。RFID 讀寫(xiě)器將信號(hào)解碼后，傳送到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的出庫(kù)、入庫(kù)、直接裝車自動(dòng)化管理。

2.2 成品酒倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

包裝好的成品酒根據(jù)ERP系統(tǒng)下達(dá)的入庫(kù)作業(yè)指令或直接裝車指令自動(dòng)進(jìn)入成品酒倉(cāng)庫(kù)或直接裝車。

2.2.1 成品酒入庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)流程

①上一級(jí)ERP系統(tǒng)下達(dá)入庫(kù)作業(yè)單，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)獲取指令，入庫(kù)管理模塊對(duì)成品入庫(kù)作業(yè)單（如成品入庫(kù)單編號(hào)、貨物名稱、數(shù)量等）等信息自動(dòng)識(shí)別、分析和處理。

②自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)成品入庫(kù)作業(yè)單對(duì)巷道式堆垛機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，巷道式堆垛機(jī)根據(jù)指令將空托盤(pán)從貨架取出，利用有軌穿梭小車將空托盤(pán)轉(zhuǎn)運(yùn)至傳送帶并傳送至入庫(kù)站臺(tái)。

③成品進(jìn)入立體倉(cāng)庫(kù)后，安裝在入口的RFID讀寫(xiě)器對(duì)成品的電子標(biāo)簽進(jìn)行批量讀取，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)將實(shí)際驗(yàn)收的成品信息與成品入庫(kù)作業(yè)單的成品信息進(jìn)行核對(duì)。若出現(xiàn)不符，則自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)分流機(jī)發(fā)出指令，并將成品輸送至裝車輸送線。核實(shí)無(wú)誤后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)分流機(jī)發(fā)出指令，將成品輸送至機(jī)械手處，機(jī)械手根據(jù)指令將成品碼在托盤(pán)上。

④碼垛后的成品經(jīng)過(guò)輸送機(jī)進(jìn)入入庫(kù)輸送線，并輸送至有軌穿梭小車處。

⑤自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)指揮調(diào)度有軌穿梭小車并將成品托盤(pán)輸送至相應(yīng)的巷道式堆垛機(jī)站臺(tái)。

⑥自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)將按照一定的原則分配一個(gè)固定的貨位，并通知巷道式堆垛機(jī)，把成品托盤(pán)堆放到指定的貨位，完成成品入庫(kù)。

⑦成品入庫(kù)作業(yè)完成后，RFID 讀寫(xiě)器將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成信息更新。電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)也隨之更新（寫(xiě)入操作時(shí)間）。同時(shí)，各設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)更新。

2.2.2 成品酒出庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)流程

①上一級(jí)ERP系統(tǒng)下達(dá)成品出庫(kù)作業(yè)單，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)獲取指令，出庫(kù)管理模塊對(duì)成品出庫(kù)作業(yè)單（如成品出庫(kù)單編號(hào)、貨物名稱、數(shù)量等）等信息自動(dòng)識(shí)別、分析和處理。

②自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)成品出庫(kù)作業(yè)單對(duì)成品倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存貨位進(jìn)行查詢，向巷道式堆垛機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，巷道式堆垛機(jī)根據(jù)指令從指定巷道中提取成品托盤(pán)，并送往巷道口。

③自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)調(diào)度有軌穿梭小車到巷道口取貨，并將成品轉(zhuǎn)運(yùn)至出庫(kù)輸送線，成品通過(guò)輸送線輸送至出庫(kù)站臺(tái)。安裝在出庫(kù)輸送線上的RFID讀寫(xiě)器對(duì)成品與托盤(pán)的電子標(biāo)簽進(jìn)行批量讀取，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)將實(shí)際出庫(kù)的成品信息與成品出庫(kù)作業(yè)單的成品信息進(jìn)行核對(duì)。若出現(xiàn)不符，則自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)會(huì)輸出提示信息，并將成品托盤(pán)經(jīng)輸送機(jī)輸送至入庫(kù)站臺(tái)處，檢測(cè)回庫(kù)。同時(shí)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)將重新調(diào)配相同的成品托盤(pán)出庫(kù)，以進(jìn)行補(bǔ)缺。核實(shí)無(wú)誤后，利用一臺(tái)機(jī)械手將托盤(pán)上的成品卸至裝車輸送線上，自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)發(fā)出指令，空托盤(pán)回傳至成品區(qū)。

④自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)向裝車輸送線上的分流機(jī)發(fā)出指令，分流機(jī)根據(jù)指令將成品分配至伸縮式傳送帶上，利用裝箱機(jī)器人與液壓升降臺(tái)將成品裝在貨車上。

⑤成品出庫(kù)作業(yè)完成后，RFID讀寫(xiě)器將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成信息更新。電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)也隨之更新（寫(xiě)入操作時(shí)間）。同時(shí)，各設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)更新。

2.2.3 成品酒直接裝車自動(dòng)化物流系統(tǒng)流程

①上一級(jí)ERP系統(tǒng)下達(dá)直接裝車作業(yè)單，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)獲取指令，直接裝車管理模塊對(duì)裝車作業(yè)單（如裝車單編號(hào)、貨物名稱、數(shù)量等）等信息自動(dòng)識(shí)別、分析和處理。

②成品進(jìn)入裝車輸送線后，安裝在裝車輸送線上的 RFID讀寫(xiě)器對(duì)成品的電子標(biāo)簽進(jìn)行批量讀取，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)將實(shí)際裝車的成品信息與直接裝車作業(yè)單的成品信息進(jìn)行核對(duì)。若出現(xiàn)信息不吻合，則自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)發(fā)出提示信息，將成品輸送至緩存區(qū)，并通知相關(guān)人員處理，處理后進(jìn)行裝車或回庫(kù)。核實(shí)無(wú)誤后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)向裝車輸送線上的分流機(jī)發(fā)出指令，裝車輸送線上的分流機(jī)根據(jù)指令將成品分配至伸縮式傳送帶上，利用裝箱機(jī)器人與液壓升降臺(tái)將成品裝在貨車上。

③直接裝車作業(yè)完成后，RFID 讀寫(xiě)器將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成信息更新。電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)也隨之更新（寫(xiě)入操作時(shí)間）。同時(shí)，各設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨時(shí)進(jìn)行信息更新。

2.2.4 參數(shù)計(jì)算

托盤(pán)的選擇：以某品牌酒為例，目前的成品酒一件的尺寸為373mm×265mm×340mm，由于包含十種瓶形，為了便于各種瓶形都能存放于同一個(gè)貨架，因此選擇一件成品酒的尺寸為400mm×300mm×340mm，根據(jù)成品酒的尺寸來(lái)選擇托盤(pán)的類型，每個(gè)托盤(pán)放3×4×3=36件貨物，選擇托盤(pán)尺寸為1200mm×1200mm×150mm。

托盤(pán)總量：以某品牌酒為例，目前成品酒一件的重量為10.7kg，因此，設(shè)每件成品酒的重量為10kg，每小時(shí)生產(chǎn)成品酒20000瓶，即為10t，因此每小時(shí)生產(chǎn)的成品酒大約重為34t，七天的存儲(chǔ)量為34t×22×7=5236t，由于每個(gè)托盤(pán)載重0.36t，則至少需要的托盤(pán)數(shù)為：5236÷0.36=14545個(gè)。

貨架：設(shè)貨架立柱厚度為100mm，托盤(pán)與貨架間隙為50mm，貨物高度為340×3=1020mm且離上層間隙為50mm。

一個(gè)貨格的長(zhǎng)L=100mm+1200mm+50mm+50mm=1400mm，寬B=1200mm+50mm+50mm=1300mm，高H=1020mm+100mm+150mm+50mm=1320mm，貨架如圖1。

成品倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)度：大貨車最長(zhǎng)為17.5m，加上車頭最長(zhǎng)為20m，采用伸縮輸送帶與裝箱機(jī)器人上貨時(shí)，由于裝箱機(jī)器人最大上貨能力為10t/h，則至少需要4輛車才能滿足每小時(shí)生產(chǎn)的成品全部裝車，由于伸縮輸送帶長(zhǎng)度為7m，機(jī)器人需要的長(zhǎng)度為3m，車長(zhǎng)為20m，車預(yù)留距離為3m，此時(shí)4個(gè)貨位裝車至少需要的長(zhǎng)度為：（7+3+20+3）m×4=132m。

貨位數(shù)：由于需要14545個(gè)貨位數(shù)，貨架寬為1300mm，堆垛機(jī)寬為1400mm，一個(gè)堆垛機(jī)對(duì)應(yīng)兩排貨架，考慮7個(gè)堆垛機(jī)時(shí)，則寬度為（1300+1400+1300）mm×7=28000mm?？紤]87列時(shí)，則貨架長(zhǎng)度為1400mm×87=126000mm=121.8m，設(shè)層數(shù)為12層，則貨架總高為：1320mm×12=15.84m，則此時(shí)總貨位數(shù)87×14×12=14616個(gè)>14545個(gè)，滿足七天的存儲(chǔ)量。設(shè)立體倉(cāng)庫(kù)的輸送線長(zhǎng)度為15m，則倉(cāng)庫(kù)總長(zhǎng)為：121.8m+15m=136.8m>132m，滿足四個(gè)裝車位所需長(zhǎng)度，此時(shí)成品倉(cāng)庫(kù)占地面積為：136.8m×28m=3830.4m2。根據(jù)建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范可知，每座高層倉(cāng)庫(kù)最大占地面積為4000m2，最大防火分區(qū)為1000m2，由于每個(gè)堆垛機(jī)對(duì)應(yīng)的占地面積為：4m×121.8m=487.2m2，則在進(jìn)行防火分區(qū)設(shè)置時(shí)，每?jī)蓚€(gè)堆垛機(jī)所在區(qū)域設(shè)置一個(gè)防火墻，總共需要3個(gè)防火墻，設(shè)每個(gè)防火墻長(zhǎng)124m，寬為0.6m，則倉(cāng)庫(kù)的總寬為：28m+0.6m×3=29.8m，成品倉(cāng)庫(kù)主要參數(shù)見(jiàn)表1所示。

2.3 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)功能

根據(jù)以上設(shè)計(jì)并結(jié)合本系統(tǒng)所選倉(cāng)庫(kù)模型實(shí)際情況，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)由以下幾個(gè)功能模塊組成（如圖2所示）：系統(tǒng)管理模塊、基本信息模塊、直接裝車模塊、入庫(kù)出庫(kù)管理模塊、庫(kù)存管理模塊、設(shè)備監(jiān)控模塊等。

從安全角度考慮，本系統(tǒng)在界面層中設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，用戶只能獲取權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，從而確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

基本信息主要包括入出庫(kù)信息、設(shè)備信息、貨品信息、貨位信息、客戶信息（公司名稱、公司地址、公司聯(lián)系人、聯(lián)系方式、職務(wù)等）、盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)等。綜合信息包括分析界面，主要面向公司主管，根據(jù)系統(tǒng)庫(kù)存統(tǒng)計(jì)和預(yù)警，研究是否增補(bǔ)庫(kù)存和快速發(fā)貨。

庫(kù)存管理主要是完成盤(pán)點(diǎn)作業(yè)，此外還可以進(jìn)行庫(kù)存調(diào)整管理、庫(kù)存查詢、庫(kù)存統(tǒng)計(jì)和儲(chǔ)位貨物分析等。

2.4 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

①主控制系統(tǒng)。包括電腦主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、出入口RFID讀寫(xiě)器及相應(yīng)的識(shí)別天線、無(wú)線路由器等。電腦主機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)控制器，通過(guò)無(wú)線路由器連接出、入庫(kù)門(mén)口的RFID讀寫(xiě)器、識(shí)別天線。

②倉(cāng)庫(kù)設(shè)施。倉(cāng)庫(kù)設(shè)施包括所處倉(cāng)庫(kù)、貨區(qū)、貨架及每個(gè)貨物存放區(qū)。整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)及附近都被無(wú)線網(wǎng)覆蓋，以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)信息共享。

2.5 消防要求

立體倉(cāng)庫(kù)的消防非常重要，因此必須安裝足夠的消防設(shè)備。除了考慮倉(cāng)庫(kù)本身的防火性能設(shè)計(jì)外，還應(yīng)配備消防安全設(shè)備，以保障倉(cāng)庫(kù)的消防安全。立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)安裝火警自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、煙感報(bào)警器和自動(dòng)噴水滅火消防系統(tǒng)，這些系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)感應(yīng)煙霧、高溫和光輻射，發(fā)出聲光報(bào)警、切斷電源、進(jìn)行卷簾隔絕等。

2.6空調(diào)系統(tǒng)

倉(cāng)庫(kù)空調(diào)系統(tǒng)的作用是使倉(cāng)庫(kù)內(nèi)與室外空氣的循環(huán)流通，調(diào)節(jié)溫度、CO2和 O2的含量，維持作業(yè)人員和保管貨物所需的作業(yè)環(huán)境。立體倉(cāng)庫(kù)尤其要注意防潮、防濕，因此在規(guī)劃立體倉(cāng)庫(kù)時(shí)必須注意倉(cāng)庫(kù)的換氣、通風(fēng)設(shè)施。

3 展望

經(jīng)過(guò)各大酒企的共同努力和中國(guó)制造2025戰(zhàn)略的引領(lǐng)，白酒行業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化釀造已初顯成效，在釀造環(huán)節(jié)已呈現(xiàn)出一批具有典型代表的企業(yè)，個(gè)別酒企已達(dá)到機(jī)械化、自動(dòng)化釀造的水平，突破了傳統(tǒng)釀造的模式。釀造后端灌裝、包裝及原材料和成品酒中轉(zhuǎn)自動(dòng)化程度也有一定提高，采用RFID技術(shù)應(yīng)用于立體倉(cāng)庫(kù)，將進(jìn)一步提高白酒行業(yè)自動(dòng)化、智能化水平，為大規(guī)模個(gè)性化定制奠定技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)還可建立白酒追溯體系，以技術(shù)手段保證食品安全。

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