1 引 言
目前，國內物流中心大多采用條碼掃描技術作為倉庫管理中貨物流和信息流同步的載體，但是隨著企業對信息化要求的不斷提高，條碼技術由于存在信息無法更改、存儲容量小、讀取信息不方便等缺點已無法滿足要求。RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別技術以其非接觸、可重復使用、快速掃描、湊取方便快捷、數據容量大、使用壽命長等優點在物流倉儲行業獲得越來越多的重視川。本文研究在倉庫管理信息系統中引入RFID技術，實現貨物的先進先出，電子貨位管理，作業流程監控管理，以期解決條形碼帶來的不足，從而在數字化和信息化的基礎上最大限度提升倉庫管理信息系統效益。
2 系統功能及結構設計
基于RFID的數字化倉庫是在現有倉庫管理中引入RFID技術，對信息的準確性和流程的自動化要求非常高，需要實現對倉庫各個作業環節的數據進行自動化的數據采集和保證倉庫管理各個環節數據輸入的速度和準確性，確保及時準確地掌握庫存的真實數據，合理保持和控制倉庫庫存。
2.1 系統構成
系統由硬件設備及軟件功能模塊兩方面組成，主要思想即在倉庫管理信息系統中實現一維條碼和RFID相結合。托盤貼RFID電子標簽，利用RFID電子標簽町重復使用、數據容量大、無需人工介人等優點，以提高倉庫自動化水平和實現基于托盤的整存整取;貨物貼一維條碼，利用一維條碼成本明顯低于RFID電子標簽的優點以降低成本，實現基于貨物的零存零取和貨物追蹤。一維條碼和RFID相結合。不僅可以取得對倉庫數據信息的精確掌控也可以降低系統實現的成本。
2.1.1 系統硬件構成。基于RFID的數寧化倉庫管理系統的體系結構決定系統應至少具有以下硬件設備：
①主控系統。包括主控計算機、出/入庫口的RFID識讀器、組盤區RFID讀寫器等。主控計算機通過數據線或無線網絡與出/入庫口的RFID識讀器、組盤區RFID讀寫器以及服務器進行連接。
②服務器。服務器通過無線網絡連接器與主控機以及叉車進行連接。
③義車及車載平板電腦：車載平板電腦上安裝叉車導航子系統用于貨位導航。車載導航系統通過無線網絡與服務器進行連接。
④手持單元。包括一維條碼掃描槍和移動RFID識讀器。一維條碼掃描槍用于貨物一維條碼的讀取操作，通過有線(或無線)網絡與主控計算機連接。移動RFID識讀器用于讀取托盤RFID標簽信息，用于庫存盤點。
⑤倉庫設施。自動化立體倉庫，包含貼有RFID電子標簽的托盤、環形分揀線、堆垛機以及WinCC監控系統，可實現自動化的貨物托盤上/下架。
倉庫硬件設備布置圖如圖1所示，圖中顯示了主要硬件設備的布置位置和硬件之間的通信鏈路。
圖1 倉庫硬件設備布置圖
2.1.2 系統軟件功能模塊構成。基于RFID的數字化倉庫管理系統功能的是對傳統倉庫管理系統的功能實現和擴展，包括以下功能：入庫管理、電子貨位管理、出庫管理、貨物組盤等。系統總體結構如圖2所示。
圖2 系統主功能模塊
①入庫管理。實現貨物入庫操作，可完成人庫單據的錄入、修改、刪除，入庫貨位自動分配、手動分配，已分配貨位單據指令發送等作業。
②出庫管理。和入庫管理類似。實現貨物出庫操作，可完成出庫單據的錄入、修改、刪除，出庫貨位自動分配、手動分配，已分配貨位單據指令發送等作業。
③電子貨位圖管理。主要用來奩詢和顯示倉庫貨位存儲狀況及進行可視化的貨位調整操作，包括庫區適時庫存貨位信息顯示、貨物(托盤)的庫存地址查詢、調整等操作。
④貨物組盤。實現貨位入/出庫托盤組盤操作。本倉庫管理信息系統支持非整托盤入，出庫，所以入/出庫作業需要組盤功能模塊以實現入庫組盤、出庫拆盤的操作。組盤功能模塊主要實現了讀寫托盤RFID標簽信息(主要是一維條碼信息)、托盤貨物調增/減、組盤撤銷等功能。
⑤查詢及報表。倉庫管理員通過查詢及報表對系統數據庫中庫存盤存狀態、單據以及貨物、貨位狀態進行管理。其中包括：貨位調整單查詢、出庫單查詢、入庫單查詢等。
⑥基礎數據維護。對本系統中貨物、人員、叉車等信息進行查看、添加、刪除和修改等操作，方便其他功能中對數據使用。
2.2 系統工作流程設計
系統工作流程主要包括入庫作業流程、出庫作業流程及庫存管理作業流程。
2.2.1 入庫作業流程。入庫作業主要步驟如下：
①貨物入庫時，倉庫管理人員人工錄入入庫單據生成電子單據。
②庫管人員在主控機上選擇當前入庫單據明細執行入庫操作，完成入庫貨位分配并生成入庫作業指令。通過無線網發送到服務器上。
③義車收到服務器廣播的入庫作業指令，到組盤處進行貨物組盤。
④組盤完成，叉車執行托盤入庫操作f將托盤放到入庫分揀口)，根據車載平板電腦I二的貨位導航地圖確定貨位地址。
⑤WINCC管理人員運行WINCC系統將入庫分揀口上的托盤放入指定貨位(堆垛機自動運行)。
⑥叉車裝載托盤入庫時通過固定式RFID閱讀器提取標簽信息，進行入庫監控。
⑦叉車司機完成入庫操作確認后，更新叉車指令列表。庫管系統自動更新庫存、貨位狀態以及庫區顯示系統(入庫時間、品牌規格、入庫數量和已完成數量)。
入庫流程如圖3所示。
圖3 入庫流程
2.2.2 出庫作業流程。出庫作業主要步驟如下：
①庫管人員人工錄入出庫單據生成電子單據。
②庫管人員在主控機上選擇當前出庫單據明細執行出庫操作，完成出庫貨位分配并生成出庫作業指令，通過無線網發送到服務器上。
③叉車收到服務器廣播的入庫作業指令，根據車載平板電腦上貨位導航地圖確定貨位地址。
④WINCC管理人員運行WINCC系統將托盤從庫管系統選定的貨位取出。送至指定的出庫分揀口。
⑤叉車從出庫分揀口取出托盤，托盤出庫時通過固定式RFID閱讀器提取標簽信息，進行出庫監控。
⑥如果是非整托盤出庫，則叉車將托盤運載到組盤處進行出庫拆盤操作，出庫拆盤完成，叉車將仍有剩余貨物的托盤放回原貨位。
⑦叉車司機完成出庫操作確認后，更新叉車指令列表。庫管系統自動更新庫存、貨位狀態以及庫區顯示系統(出庫時間、品牌規格、出庫數量和已完成數量)。
出庫流程如圖4所示。
圖4 出庫流程
2.2.3 庫存管理作業流程
①庫內盤點。倉庫管理員接到盤點指令后攜帶手持單元進入庫區時，依次遍歷全部貨位并將所收集到的全部貨品信息與電子貨位圖中庫存信息進行比對。根據盤點結果進行庫內移位、補貨、調撥等操作。
②庫內貨佗調整。倉庫管理員選擇貨物地址調整單據進行庫內貨位調整作業，此作業不對庫存貨物進行增減。在主控計算機的數據庫中，僅處理調整貨物所處的貨位信息，這樣做可以避免貨物出入庫的不便。利用電了貨位網町進行可視化的貨位調整操作。在電子貨位圖界面完成貨位調整后生成貨位調整指令信息發送給服務器，服務器將貨位調整指令通過廣播的方式發送給義車，叉車選擇調整單據在導航系統支持下執行貨位調整作業。
3 系統實現
本系統基于eclipse平臺采用C/S模式開發阿，所有功能模塊都需與數據庫相火聯。主界面采用JAVA語言編程，數據庫采用SQLServer2000。在與數據庫連接過程中，采用idbc技術。本文重點介紹入庫流程的實現。完整的入庫需要實現入庫單管理、入庫貨位分配、入庫指令監控、組盤、叉車導航等功能。
(1)入庫單管理實現。實現紙質單據到電子單據轉換。電子單據是整個系統運行的基礎。本模塊用于將紙質單據生成電子單據，完成入庫單據的錄入、修改、刪除等操作，每個入庫單至少包含如下信息：單據號、入庫時間。每個入庫單可包含多個明細，每一條明細至少包含如下信息：品牌規格、數量、單位等，生成了電子單據，庫管人員就町選擇單據執行入庫操作。
(2)入庫貨物分配實現。實現貨物倉庫庫存地址的分配。在入庫貨位分配模塊選擇入庫單明細進行貨位分配，入庫貨位可進行自動分配或者手動分配，系統默認自動分配，分配根據設計的既定原則(先進先出、分類存放等)進行，由后臺數據庫存儲過程完成貨位地址分配。本模塊將貨物位置最優化，可以減少貨物搬運的成本，降低貨物在存儲過程及搬運過程中的損耗，從而提高效益。入庫貨位分配主界面如圖5所示。
圖5 貨位分配主界面
(3)入庫指令監控實現。實現對作業指令的實時狀態的監控。已分配貨位單據選擇生成指令或者直接在貨位分配界面生成指令將進入入庫指令監控界面。以對作業指令進行實時監控(入庫門的RFID識讀器返回托盤標簽信息)。在入庫指令監控界面將指令信息發送給服務器(服務器廣播指令信息給叉車以完成組盤和入庫操作)。本模塊可讓庫管人員對已分配貨位的作業信息以及入/出庫口的托盤信息進行監控，提高整個作業進程管理的可視化程度
(4)入庫組盤實現。實現零散貨物入庫到托盤入庫的轉換。支持非整托盤入/出庫，實現人庫組盤、出庫拆盤的操作。組盤功能模塊實現讀寫托盤RFID標簽信息、托盤貨物調增/減、組盤撤銷等功能：依靠人工手持條碼掃描槍掃描貨物一維條碼，系統根據條碼從后臺數據庫獲取貨物品牌規格等信息，實現可視化的托盤貨物組盤操作。完成寫托盤RFID標簽信息后，系統更新后臺數據庫中托盤ID與入庫羊據號、貨物條碼、數量等關聯信息(便于以后追溯貨物源和操作人員核對作業)。本模塊是零散貨物入/出庫的必需環節，利用RFID技術極大地提高了貨物信息數據采集的自動化程度，確保系統準確地掌握貨物的真實數據。組盤模塊主界面如圖6所示。
圖6 組盤模塊主界面
(5)叉車貨位導航子系統實現。實現對入庫貨位地址的導航顯示。本系統安裝在叉車車載平板電腦上，主要界面是電子貨位圖，用于叉車出入庫及貨位調整作業中貨位導航，導航系統接受服務器以廣播的方式發送的指令，根據指令查詢電子貨位以可視化的方式顯示入庫貨位地址、出庫貨位地址及貨位調整中的起始地址、目標地址。本模塊的實現可方便叉車司機查找貨位，防止出現對錯誤貨位的操作并且節省貨位查找時間，提高了入庫作業效率。
4 結束語
本系統采用RFID加上貨物一維條碼的方案，這是現階段RFID在倉庫管理系統應用中一個比較實用的方法。倉庫管理系統應用RFID技術后可取得較好的效果，主要表現在：①節省人工成本：電子貨位圖和入/出庫口RFID有效降低了傳統人工檢查、查賬的勞動量;②極大地提高對出入庫貨物信息記錄采集的準確性：貨物組盤模塊RFID可以避免傳統人工組盤時清點錄人貨物時的人為錯誤，提升貨物信息記錄采集的準確性;③可隨時顯示當前庫存狀態：庫區電子貨位圖可實時顯示庫存狀態，避免人工清點和檢查;④實現貨物動態出入庫管理：入/出庫口RFID可對出入庫口貨物進行實時監控，避免人工檢查，節省核對時間;⑤易操作性的界面設計將降低陣存管理的難度：電子貨位圖有效地提高了庫內盤點和庫內貨位調整效率，叉車貨位導航子系統提高了叉車司機作業效率。設計存在的不足為沒有實現管理信息系統與監控系統的連接，堆垛機的運行需要人工介入，如何實現倉庫管理信息系統與組態軟件WINCC的通信，從而使PLC控制器控制軌道輸送機、堆垛機執行相應的操作是系統未來改進的目標。
本系統為筆者團隊為華中科技大學控制系物流自動化實驗室開發的演示系統，主要用于RFID相關應用科研及教學演示，對于RFID在倉庫管理系統中的應用有一定的借鑒價值。
