一種基于RFID的自動(dòng)化倉庫管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

莫建華

（32603部隊(duì)，四川成都 610057）

基于RFID 技術(shù)的自動(dòng)化倉庫管理信息系統(tǒng)是指采用射頻識(shí)別技術(shù)替代通常意義上的條形碼、二維碼等識(shí)別技術(shù)，通過射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物數(shù)據(jù)信息的識(shí)別采集，即經(jīng)由入庫處、出庫處的射頻識(shí)別讀寫器對(duì)貨物的數(shù)據(jù)信息予以自動(dòng)識(shí)別和采集，并以設(shè)備采集的貨物的數(shù)據(jù)信息作為軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，綜合管理貨物的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)跟蹤和動(dòng)態(tài)化的處理，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)字化、規(guī)范化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化的管理控制，提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的高效性、靈活性。

1 系統(tǒng)功能需求

（1）根據(jù)資源協(xié)調(diào)的相關(guān)原則，以射頻識(shí)別技術(shù)等技術(shù)手段為基礎(chǔ)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)在倉儲(chǔ)管理、協(xié)調(diào)等各個(gè)方面的優(yōu)勢。

（2）在貨物進(jìn)行入庫操作過程中，當(dāng)貨物處于入庫操作暫存區(qū)時(shí)，充分地利用射頻識(shí)別技術(shù)手段，和加密算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的射頻識(shí)別電子標(biāo)簽的自動(dòng)化識(shí)別和采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物數(shù)據(jù)的錄入，并且需要盡可能地精簡手工錄入操作步驟，高效地完成貨物相關(guān)的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)至中間件的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，便于自動(dòng)化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的管理和控制。

（3）在入庫、出庫等操作過程中，運(yùn)用射頻識(shí)別技術(shù)手段，并利用加密算法，實(shí)現(xiàn)入庫、出庫相關(guān)操作業(yè)務(wù)的自動(dòng)化，同時(shí)協(xié)調(diào)中間件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理操作。

（4）采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、查詢等方面的優(yōu)勢，保證自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的一致性、便利性、穩(wěn)定性和可靠性。

（5）需要設(shè)計(jì)自動(dòng)化倉庫匹配的倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)，通過與中間件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、射頻識(shí)別讀寫器網(wǎng)絡(luò)的交互，保證管理員、用戶通過可視化的軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的管理控制工作。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

以射頻識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1。

圖1 基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖1可知，自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)由立體化倉庫、入庫出庫模塊、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、客戶端程序等部分組成。立體化倉庫由一排排的貨架構(gòu)成，貨架按行、列、層進(jìn)行歸類劃分貨架貨位編號(hào)，在自動(dòng)化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中以貨架的貨位編號(hào)為貨物分配存儲(chǔ)位置，并由自動(dòng)化堆垛機(jī)、智能小車根據(jù)貨物編號(hào)和貨位編號(hào)完成貨物在入庫、出庫操作中的具體動(dòng)作。入庫出庫模塊由射頻識(shí)別讀寫器、入庫處、出庫處、入庫暫存區(qū)、出庫暫存區(qū)等部分組成，入庫和出庫時(shí)通過射頻識(shí)別讀寫器完成對(duì)貨物的識(shí)別，貨物的相關(guān)數(shù)據(jù)信息由通信鏈路傳送至現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并由現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒇浳飻?shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，供倉庫管理系統(tǒng)分析和處理。應(yīng)用程序運(yùn)行于現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物數(shù)據(jù)信息的識(shí)別、采集等操作。因此，應(yīng)用程序就是貨物自動(dòng)識(shí)別與采集軟件，負(fù)責(zé)對(duì)射頻識(shí)別讀寫器（RFID 讀寫器）網(wǎng)絡(luò)的訪問，通過射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的數(shù)據(jù)信息的識(shí)別采集，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物信息的數(shù)字化。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的核心，為倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化的分析、管理倉庫提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問通過系統(tǒng)中間件進(jìn)行封裝處理，自動(dòng)貨物識(shí)別與采集軟件和自動(dòng)化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)都通過中間件完成對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問和相互的數(shù)據(jù)交互操作。管理系統(tǒng)為用戶管理倉庫提供服務(wù)，與客戶端程序配合使用，為用戶提供可視化的交互接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉庫的管理控制，從而實(shí)現(xiàn)高效的倉儲(chǔ)管理。

3 系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)流程

3.1 總體業(yè)務(wù)流程

穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)需要規(guī)劃細(xì)致的處理流程，包括貨物入庫、入庫信息采集、入庫審核、存儲(chǔ)、調(diào)節(jié)、出庫訂單、出庫審核、出庫等操作流程。各流程分別由入庫處、管理處、出庫處進(jìn)行管控操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程的管理。

3.2 入庫管理流程

3.2.1 物資到貨時(shí)具備RFID標(biāo)簽

（1）如果到庫的貨物已經(jīng)具備了匹配的RFID 電子標(biāo)簽，則自動(dòng)化立體存儲(chǔ)管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別貨物信息，并且生成待入庫貨物的入庫申請(qǐng)單。

（2）申請(qǐng)入庫人員檢查自動(dòng)生成的入庫申請(qǐng)單是否有問題，或者存在的問題是否在允許誤差范圍以內(nèi)。如果沒有問題或者在允許范圍以內(nèi)，則提交入庫申請(qǐng)單。入庫審核人員進(jìn)行入庫申請(qǐng)單的具體審核工作。

（3）如果入庫申請(qǐng)單審核通過，系統(tǒng)按預(yù)制的算法為每一個(gè)貨物分配存儲(chǔ)的庫位，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳送至倉庫管理的智能小車、自動(dòng)堆垛機(jī)等搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，并由搬運(yùn)機(jī)構(gòu)完成貨物的具體入庫操作，同時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)更新中心數(shù)據(jù)庫的貨物倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

3.2.2 物資到貨時(shí)未具備RFID標(biāo)簽

（1）如果到庫的貨物不具備匹配的RFID 電子標(biāo)簽，則將貨物放入庫暫存區(qū)，由相關(guān)入庫工作人員根據(jù)貨物的數(shù)據(jù)信息制作匹配的電子標(biāo)簽，并手動(dòng)的生成入庫申請(qǐng)單。

（2）入庫單申請(qǐng)人員提交入庫申請(qǐng)單，由入庫審核人員審核入庫申請(qǐng)單的貨物數(shù)據(jù)信息，如有問題則需人工處理，如無問題則由系統(tǒng)為貨物分配存儲(chǔ)的貨位。

（3）自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)將通過的入庫申請(qǐng)單提交至入庫執(zhí)行搬運(yùn)操作的智能小車、自動(dòng)堆垛機(jī)等搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，完成貨物的具體入庫操作，同時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)更新中心數(shù)據(jù)庫的貨物存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

3.3 出庫管理流程

出庫流程相對(duì)入庫流程來說較為簡單，由于庫存的物資都已具備了RFID 標(biāo)簽，所以只需要由申請(qǐng)人提交出庫申請(qǐng)單，然后經(jīng)審核人員審核同意，經(jīng)辦人即可對(duì)要出庫的貨物進(jìn)行索引庫位，然后執(zhí)行出庫操作，更新庫存數(shù)據(jù)即可完成。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性、互操作性和兼容性，便于同其他倉庫相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成和功能擴(kuò)展。在技術(shù)體制上支持JAVA 技術(shù)范疇，在部署模式上實(shí)現(xiàn)B/S 模式。采用支持JavaEE 的軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，對(duì)已有系統(tǒng)改造和中間件應(yīng)對(duì)外提供Web 服務(wù)和構(gòu)件。

系統(tǒng)應(yīng)提供可視化的用戶交互接口，數(shù)據(jù)庫要兼容支持主要國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)金倉或達(dá)夢等，對(duì)于自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)，由于其對(duì)運(yùn)行效率極為看重，所以在開發(fā)底層的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)處理等相關(guān)的中間件時(shí)，同時(shí)采用了C++軟件語言進(jìn)行開發(fā)，并將C++開發(fā)的相關(guān)程序封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫。

4.2 軟件總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，以降低對(duì)客戶端的要求，提高靈活性。倉庫管理服務(wù)器軟件負(fù)責(zé)提供相應(yīng)服務(wù)及與客戶端交互、同時(shí)協(xié)調(diào)與RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)的通信、管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉庫管理相關(guān)的功能。

自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)是基于RFID 技術(shù)的倉庫管理數(shù)據(jù)處理中心，是倉儲(chǔ)管理控制的邏輯控制核心。系統(tǒng)通過中間件訪問底層的射頻識(shí)別讀寫器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID 電子標(biāo)簽的讀寫操作，服務(wù)器軟件底層需要調(diào)用多個(gè)中間件動(dòng)態(tài)鏈接庫程序，從而實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別讀寫器網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)化立體倉庫管理系統(tǒng)上層之間的耦合，以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)之間的通信。

自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)為用戶提供便捷的可視化交互窗口，以供用戶進(jìn)行操作以及呈現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，為用戶管理分析倉儲(chǔ)系統(tǒng)提供便利。

自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)需要具備視圖選擇、入庫管理、出庫管理、庫存管理、統(tǒng)計(jì)查詢、報(bào)表管理、系統(tǒng)設(shè)置等細(xì)化的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理在不同需要時(shí)的具體功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化、數(shù)字化的高效管理控制。

4.3 貨物自動(dòng)識(shí)別與采集軟件的實(shí)現(xiàn)

基于射頻識(shí)別技術(shù)的自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)中，保證通過射頻識(shí)別技術(shù)自動(dòng)的識(shí)別和采集貨物的數(shù)據(jù)信息是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和管理自動(dòng)化的前提。自動(dòng)貨物識(shí)別與采集軟件通過對(duì)射頻識(shí)別讀寫器網(wǎng)絡(luò)的控制，獲得第一手的貨物數(shù)據(jù)信息，為自動(dòng)化立體倉庫管理系統(tǒng)提供用于動(dòng)態(tài)分析、管理的貨物數(shù)據(jù)信息。

貨物自動(dòng)識(shí)別與采集軟件實(shí)現(xiàn)貨物的數(shù)據(jù)信息識(shí)別、數(shù)據(jù)信息的采集及保存工作，同時(shí)要和中間件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)做好對(duì)接，以供自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)訪問控制。貨物自動(dòng)識(shí)別與采集軟件重點(diǎn)由讀取射頻識(shí)別電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息、寫入射頻識(shí)別電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息等構(gòu)成。

入庫管理功能模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)入庫操作進(jìn)行管理，其中包括提交貨物的入庫申請(qǐng)單、審核入庫申請(qǐng)單、入庫操作進(jìn)度查詢等部分。

工作區(qū)中有添加貨物和移除貨物按鈕，用于控制添加或移除申請(qǐng)單中的待入庫貨物信息，中間的入庫貨物信息顯示了申請(qǐng)入庫貨物的一些基本信息，下面是填寫該申請(qǐng)單的申請(qǐng)人和申請(qǐng)時(shí)間及提交申請(qǐng)按鈕。在編輯入庫申請(qǐng)單添加貨物時(shí)，點(diǎn)擊添加貨物按鈕，客戶端應(yīng)用軟件將打開貨物添加的子窗口，在子窗口中用戶可以通過自動(dòng)化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的中間件程序訪問底層的RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而控制RFID 讀寫器實(shí)現(xiàn)貨物的識(shí)別和采集功能，實(shí)現(xiàn)貨物電子標(biāo)簽信息自動(dòng)生成，用戶只需要確認(rèn)貨物是否正確即可，如果無誤則在用戶確認(rèn)后貨物信息自動(dòng)添加至申請(qǐng)入庫貨物信息表中，如果添加后發(fā)現(xiàn)貨物信息有誤則可以直接選中貨物點(diǎn)擊移除貨物即可。完成待入庫貨物的入庫申請(qǐng)單后，用戶只需確認(rèn)提交即可，審核人可對(duì)貨物是否有誤進(jìn)行檢查，無誤后將對(duì)貨物進(jìn)行存儲(chǔ)貨位的分配工作。待入庫的貨物經(jīng)過入庫申請(qǐng)單的提交、審核、庫位分配等工作后，貨物交由倉儲(chǔ)管理的智能化搬運(yùn)堆垛設(shè)備進(jìn)行入庫的具體操作。

4.4 出庫管理

貨物的出庫管理相關(guān)事項(xiàng)與入庫操作類似，只是由于出庫時(shí)貨物都具備了匹配的電子標(biāo)簽，所以貨物的管理更為方便靈活。貨物的出庫操作需要用戶從中心數(shù)據(jù)庫中查找需要出庫的貨物并將其匯總生成出庫申請(qǐng)單，再由管理者審核通過后，交由倉儲(chǔ)搬運(yùn)堆垛設(shè)備根據(jù)貨物的信息查找搬運(yùn)，進(jìn)行出庫的具體操作完成出庫的全過程。用戶在出庫管理界面內(nèi)完成貨物的出庫申請(qǐng)單編輯和提交、貨物出庫申請(qǐng)單的審核、出庫進(jìn)度的查詢等工作，實(shí)現(xiàn)貨物的智能化、數(shù)字化的出庫操作。

4.5 庫存管理與統(tǒng)計(jì)查詢

自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)中，除了關(guān)鍵的入庫管理、出庫管理外，還需要具有對(duì)倉儲(chǔ)貨物進(jìn)行管理、對(duì)倉儲(chǔ)吞吐量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的功能，以提升對(duì)倉儲(chǔ)管理的數(shù)字化水平，提供倉儲(chǔ)管理的倉儲(chǔ)優(yōu)化能力。因此，自動(dòng)化立體倉庫管理還需要具備庫存管理、統(tǒng)計(jì)查詢、系統(tǒng)設(shè)置等功能。

庫存管理是主要是完成對(duì)庫存貨物的庫存量管理、貨物數(shù)據(jù)信息查詢、庫存量報(bào)警提示等功能。由于貨物的長期存儲(chǔ)必然帶來質(zhì)量的損耗或者性能的衰減，所以要根據(jù)入庫時(shí)間或者生產(chǎn)時(shí)間優(yōu)化貨物的存放時(shí)間，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)需要能夠?qū)ω浳锏拇娣艜r(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，盡量將早入庫的貨物早出庫使用。

統(tǒng)計(jì)查詢功能負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)不同類貨物的庫存量，根據(jù)用戶的篩選要求訪問中心數(shù)據(jù)庫查詢匹配的貨物信息進(jìn)行匯總，并生成匯總表，供用戶分析管理。而查詢功能則用于方便用戶查找符合要求的貨物的數(shù)據(jù)信息，用以分析倉儲(chǔ)中貨物的實(shí)際存儲(chǔ)情況，以提高用戶對(duì)倉儲(chǔ)的掌控能力，保證倉儲(chǔ)的貨物類型均衡。

系統(tǒng)設(shè)置功能則用于管理用戶的權(quán)限、添加新用戶、移除用戶等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中不同崗位人員的職責(zé)分配和權(quán)限分配，以更好地協(xié)調(diào)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提升倉儲(chǔ)系統(tǒng)的高效性、靈活性。

5 結(jié)束語

RFID 作為一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過借助無線射頻，從而不用接觸就能實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽與接收器之間的信息交流，實(shí)現(xiàn)物資識(shí)別，及時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。該技術(shù)應(yīng)用到倉庫管理領(lǐng)域，能有效對(duì)倉儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制。同時(shí)，具有讀取距離大、防水、耐高溫、防電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提升自動(dòng)化立體庫管理水平，主要表現(xiàn)在：①節(jié)省時(shí)間，提高效率；②提高物資識(shí)別準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)跟蹤；③有效提高倉庫的吞吐量，滿足后勤物資保障需求；④降低物資管理所需成本，確保實(shí)現(xiàn)有效的物資監(jiān)管。因此，在自動(dòng)化倉庫管理中利用RFID 技術(shù)進(jìn)行倉儲(chǔ)管理，能夠使倉庫保管員準(zhǔn)確掌握倉儲(chǔ)物資數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)對(duì)出入庫物資數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的實(shí)時(shí)跟蹤，有效提高倉庫吞吐水平。

盡管目前RFID 技術(shù)還有不完善的地方，但隨著RFID 技術(shù)的不斷發(fā)展和基于RFID 系統(tǒng)成本的不斷降低，基于RFID 技術(shù)的自動(dòng)化倉庫管理系統(tǒng)會(huì)越來越廣泛應(yīng)用。