融合RFID 技術的智慧倉儲管理系統(tǒng)設計

王東升，王中訓，高陽

（1.煙臺大學 光電信息科學技術學院，山東煙臺 264005；2.煙臺中科新智有限公司，山東 煙臺 264006）

5G 時代的到來，使倉儲管理的智能化、數(shù)字化成為可能。倉儲管理是現(xiàn)代智慧物流的重要組成部分，一套優(yōu)秀的智慧倉儲方案可極大提高物資管理效率[1]，并提高企業(yè)競爭力。而將RFID 技術應用到倉儲管理中，正是提升物流倉儲管理效率的不二之選。

現(xiàn)階段，受網(wǎng)絡技術的限制，國內智慧倉儲發(fā)展還處于初級階段[2]，許多研究人員與企業(yè)，目前都在積極探究智慧倉儲。宋紀恩團隊提出亟需建立現(xiàn)代智慧倉的觀點，并對此智慧倉的整體架構、建設功能做出了闡釋[3]；連茜平對智慧物流背景下的中小企業(yè)倉儲規(guī)劃難點進行了分析[4]。

在探討分析了用戶的實際需求之后，文中在物料存儲作業(yè)中，引入RFID 物料管理條碼解決方案，對倉庫的到貨檢驗、入庫、出庫、調撥移庫移位、先入先出、庫存盤點、批次可追溯性等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行自動化條碼管理，使倉庫管理數(shù)字化、流程透明化，實現(xiàn)真正意義上的“智慧倉儲”。

1 相關技術介紹

1.1 WMS

倉儲管理系統(tǒng)(Warehouse Management System,WMS)是倉儲管理信息化的具體形式，它結合了眾多知名企業(yè)的實際情況和管理經(jīng)驗，能夠準確高效地管理跟蹤客戶訂單、采購訂單以及對倉庫進行綜合管理。WMS 的目標是整個倉庫的收貨、上架、庫存管理、揀貨、發(fā)運達到快而準，通過掃描目標物料條碼提高精準度，真實反映倉庫的實時庫存[5]。

將WMS 正確應用到企業(yè)倉庫管理中，加強企業(yè)之間信息的交流和共享，增加庫存決策信息的透明性、可靠性和實時性，正是WMS 所要幫助企業(yè)解決的問題。WMS 系統(tǒng)管理示意圖如圖1 所示。

圖1 WMS系統(tǒng)管理示意圖

1.2 RFID

射頻識別技術（Radio Frequency Identification,RFID）是自動識別技術的一種，其通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體進行續(xù)寫，從而達到識別目標和交換數(shù)據(jù)的目的。

在Web 端與PDA 端進行數(shù)據(jù)交互時，采用RFID標簽識別技術，可實現(xiàn)遠距離讀取、非接觸識別、快速讀取、同時處理多個標簽數(shù)據(jù)等操作。RFID 技術的高頻識別技術能夠直接影響信息傳輸速度，可以幫助企業(yè)操作員做好物料識別工作，切實滿足企業(yè)的實際需求，為顧客提供優(yōu)質服務[6]。

近幾年，RFID 技術的不斷成熟，必定會給眾多企業(yè)掀起一股數(shù)字化管理的熱潮，也會憑借其獨特優(yōu)勢廣泛應用于各個領域[7]。

2 智慧倉儲管理系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)架構

文中Web端系統(tǒng)采用的框架是SpringBoot框架[8]，該框架是Java 平臺上的一種開源應用框架，可提供具有控制反轉特性的容器。最重要的是，SpringBoot框架有兩個非常獨特的策略：開箱即用和約定優(yōu)于配置。并且，SpringBoot 通過集成各種優(yōu)秀的J2EE Web 框架，不僅實現(xiàn)了各層的松散耦合，還可以創(chuàng)建獨立的應用程序，減少構建配置[9]。

一個規(guī)范的SpringBoot 項目包括實體層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務邏輯層和控制層。實體層主要是屬性對象，供其他層調用對象；數(shù)據(jù)層主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作；業(yè)務邏輯層主要負責開發(fā)業(yè)務功能；控制層主要調用業(yè)務邏輯層的接口，直接輸出結果到對應的前臺。

2.2 系統(tǒng)功能

該智慧倉儲管理系統(tǒng)是由Web 端與PDA 端協(xié)同操作的。

Web 端具有以下功能。

1）新建倉庫、貨架、儲位；

2）新建商品：為便于商品后期的入庫管理，新建商品時會綁定一個或多個儲位；

3）新建入庫單：在新建入庫單時，系統(tǒng)會智能提醒入庫商品綁定儲位是否存在于目標倉庫儲位中，目的是讓用戶有更好的使用體驗，也使商品的入庫選擇有更多的可能性；

4）新建出庫單：在新建出庫單時，系統(tǒng)會自動篩選出所選倉庫中空閑的商品。如果用戶填寫的出庫數(shù)量超出庫存數(shù)量，系統(tǒng)會彈出提示框提醒用戶，并顯示出此商品的庫存數(shù)量，讓用戶可以有目標地重新更改出庫數(shù)量；

5）商品調撥：在新建調撥單據(jù)時，系統(tǒng)會自動捕獲此商品所有庫存儲位，并向用戶展示每個儲位的庫存數(shù)量。若填寫的調撥數(shù)量大于所選目標儲位的庫存空閑數(shù)量，那么系統(tǒng)也會給出提醒，方便用戶選擇；

6）商品盤點：用戶可自行決定盤點倉庫、貨架或儲位下的商品，選擇之后，前臺頁面會顯示詳細的盤點明細；

7）條碼拆箱：可將生成的任務條碼，根據(jù)需要，拆分成所需要商品數(shù)量的新條碼；

8）條碼打?。河脩粼诖蛴r，可自行決定是一物多碼還是多物一碼。

PDA 端主要用于現(xiàn)場作業(yè)，并與商品的RFID 標簽進行數(shù)據(jù)交互，以實現(xiàn)Web 端提交的任務單據(jù)。其主要功能有出入庫管理、商品調撥、商品盤點。

系統(tǒng)具體實現(xiàn)的功能模塊如2 所示。

圖2 系統(tǒng)具體實現(xiàn)的功能模塊

3 數(shù)據(jù)庫設計

該系統(tǒng)采用PL/SQL 數(shù)據(jù)庫。建立數(shù)據(jù)庫是為了實現(xiàn)不同部門之間、不同地區(qū)之間的數(shù)據(jù)共享，所存儲的數(shù)據(jù)之間不僅有各自鮮明的獨立性，也有著關聯(lián)性與組織性[10]。系統(tǒng)開發(fā)完成之后，用戶可直接在前臺界面進行數(shù)據(jù)操作，達到與后臺數(shù)據(jù)庫直接進行數(shù)據(jù)交互的目的。

下面以入庫表為例展示數(shù)據(jù)表結構。入庫表包括主表和子表，主表以入庫單號、倉庫編號、貨架編號為主；子表以商品名稱、批次、入庫數(shù)量為主，二者呈一對多結構，一條主表數(shù)據(jù)可以對應多條子表數(shù)據(jù)，即允許一條入庫單據(jù)，可以對多種貨物的入庫進行處理，有效提高工作效率。主表和子表的數(shù)據(jù)結構分別如表1、表2 所示。

表1 入庫單主表

表2 入庫單子表

4 智慧倉儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 Web端實現(xiàn)

Web 端前端采用輕量級的漸進式Vue 框架，它的核心庫只關注視圖層，基于數(shù)據(jù)驅動和組件化的思想構建前端頁面，運行效率高、簡單易操作，是目前前端框架的首選[11]。而系統(tǒng)后端采用的是SpringBoot框架，嚴格遵循實體層-數(shù)據(jù)層-業(yè)務邏輯層-控制層的開發(fā)思想。

下面介紹該系統(tǒng)的若干人性化功能設計，以展示系統(tǒng)的實用性[12]。

1）商品入庫：在新建商品時，可直接選定一個或多個儲位，與儲位信息綁定；在商品入庫時，系統(tǒng)會自動判斷此入庫商品所綁儲位是否在目標貨架對應儲位中，若沒有，則直接可入庫；若有，則會給出提示，讓用戶決定是否可以入庫。這不僅讓用戶有了更多的選擇性，還不會浪費貨架儲位的空閑資源。商品入庫算法流程圖如圖3 所示。

圖3 商品入庫算法流程圖

2）商品出庫：在商品出庫時，為避免操作的復雜性，用戶可直接選取倉庫調取出庫商品，也可以根據(jù)具體需要，點擊倉庫下指定的貨架，獲取商品。在輸入商品出庫數(shù)量時，若輸入數(shù)量大于商品庫存數(shù)量，則會將此商品的空閑數(shù)量提示給用戶，讓用戶可以清楚了解當前商品的庫存數(shù)量，及時更改出庫作業(yè)。商品出庫算法流程圖如圖4 所示。

圖4 商品出庫算法流程圖

4.2 PDA端實現(xiàn)

PDA 端主要在現(xiàn)場與物料包裝上的RFID 標簽做數(shù)據(jù)交互，完成計算機Web 端上傳的商品出入庫、盤點、調撥等單據(jù)作業(yè)。

RFID 電子標簽突出的技術特點是可以單個識別非常具體的物體、可以對多個物體進行識讀、可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)。PDA 端現(xiàn)場操作模型圖如圖5 所示。

圖5 PDA端現(xiàn)場操作模型圖

PDA 端的優(yōu)勢在于簡化了操作，提高了用戶體驗，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

1）在掃描RFID 標簽方面，由于RFID 具有唯一性與穿透性，因此操作員在用PDA 掃描標簽時，不需要一一對應標簽，PDA 可直接在眾多標簽中，自動捕獲所需RFID 標簽，提高了工作效率。

2）當用戶在PDA 上新建商品調撥單據(jù)選擇商品時，系統(tǒng)會根據(jù)此商品的庫存數(shù)量與儲位的空閑數(shù)量，自動推薦來源儲位與調撥目標儲位，用戶可根據(jù)系統(tǒng)推薦填寫單據(jù)，不需要再進行復雜的數(shù)據(jù)對比計算，降低了操作的復雜度。

5 測試

系統(tǒng)開發(fā)完成后，對該系統(tǒng)進行了測試。測試是使用人工或者自動的方式來運行或測定某個軟件系統(tǒng)的過程，目的在于檢驗它是否滿足規(guī)定的需求。測試的主要方法有黑盒測試與白盒測試[13]，黑盒測試即功能測試，按照操作文檔進行正常的測試，測試結果反映了功能運行情況。通過黑盒測試可以查出系統(tǒng)存在的漏洞，也可完善優(yōu)化計算機功能[14]。

在經(jīng)過多次調試與修改調整之后，系統(tǒng)經(jīng)檢驗符合用戶使用需求。最終部分功能檢測結果如表3、表4 所示。

表3 Web端部分功能檢測記錄

表4 PDA端部分功能檢測記錄

6 結束語

系統(tǒng)開發(fā)完成后，將其與RFID 識別技術相結合，形成了一套比較完善的智慧倉儲管理系統(tǒng)。經(jīng)反復測試，系統(tǒng)可正常交付客戶并上線使用。該系統(tǒng)不僅有非常人性化的Web設計，在降低單據(jù)生成錯誤情況發(fā)生的同時，也給予了用戶舒服的使用體驗，而且PDA 端與RFID 標簽數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)，在很大程度上提高了工作效率，優(yōu)化了整個倉儲流程[15]，符合現(xiàn)代大型倉儲管理的基本需求。在后面的工作中，將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，并且在實際應用中，不斷推廣智慧倉儲系統(tǒng)，為社會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益[16]。