基于射频识别技术的仓库管理.docx
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基于射频识别技术的仓库管理
基于射频识别技术（RFID）仓储管理系统
2011年6月29日
一、前言
仓储在企业的整个供应链中起着至关重要的作用，如果不能保证正确的进货和库存控制及发货，将会导致管理费用的增加，服务质量难以得到保证，从而影响企业的竞争力。
传统简单、静态的仓储管理已无法保证企业各种资源的高效利用。
如今的仓库作业和库存控制作业已十分复杂化多样化，仅靠人工记忆和手工录入，不但费时费力，而且容易出错，给企业带来巨大损失。
我国仓库管理的现状不容乐观，大多数仓库还停留在比较原始的人工管理阶段，通常使用条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理，需要投入大量人力成本来对仓库中货物和进出仓库的车辆、集装箱的信息进行登记管理，这样不但造成人力资源的浪费，而且有较高的出错率。
无线射频自动识别技术（RadioFrequencyIdentification，俗称电子标签）是全球物流领域最新的应用技术，把RFID本身的技术优点与仓库管理的需求相结合，可以很好地解决目前仓库管理中的问题，提高工作效率。
基于RFID自动识别技术的现代化仓库管理系统（WMS）能够有效地对仓库流程和空间进行管理，实现批次管理、快速出入库和动态盘点；帮助仓库管理人员对库存物品的入库、出库、移动、盘点等操作进行全面控制和管理，有效地利仓库的存储空间，提高的仓库的仓储能力。
这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。
此仓储管理系统是基于SQL大型数据库，业务流程模块包括物料管理、入库管理、出库管理、盘点管理和报表查询。
将整个仓储管理系统与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值。
二、系统总体设计
2.1方案概述
1）建立库房规划数据分析模型，支持库房规划。
系统支持对库房基础设施的规划。
利用库房规划分析模型，根据企业的平均库存量、库存周转率等历史数据和计划经营目标，计算出仓储建设的规模，供企业领导者做为仓库基础设施规划的参考依据。
支持对仓库布局和具体货位状态、商品状态的管理。
系统支持对仓库的收货区、储备区、零散区、发货区、物品摆放架位的规划。
根据物品的周转率、物品类别分类、包装形状等数据和属性，确定仓库的布局和物品的摆放位置。
通过系统可以对库房中的货区、架位的物品储存量进行监控。
2）支持与先进的物流设备和技术集成应用。
与先进的物流技术集成应用，提高效率和准确度。
WMS并可以与PDA、RF、电子标签、条码等技术和设备集成应用，自动化采集数据，减少人工操作，提高数据输入效率和准确性，杜绝数据录入差错。
对于物品的分拣下架、出库作业，系统能够利用电子标签等设备指定具体的货位（架位）以及物品的品名、批号、数量等信息，并且可以在上架、分拣等环节与电子标签、RFID、条码等技术结合应用，提高物品出入库的准确性，减少差错率，避免发生损失。
与仓储自动化设备集成应用，减少人工劳动强度。
WMS与导向车、堆垛机等仓储自动化设备集成应用，并与传送带、叉车等自动化搬运工具结合，可以大幅度减少人工劳动强度和人员数量，同时提高作业速度和准确性，增加仓储货物的吞吐量。
3）优化业务流程，提高业务处理效率。
快速响应出入库单。
WMS与企业的业务管理系统一体化，通过业务系统强大的信息处理能力，迅速地完成对订单的处理，WMS可以迅速的提取出入库单据信息，根据制定的作业流程，快速的响应出入库单，下达仓储作业指令，提高业务处理效率和作业指令的下达速度。
优化作业流程、监控作业，提高作业效率。
WMS系统可以根据企业物流中心的货区、货位（货架）的规划以及货物传输方式及传输工具的应用规划，优化作业流程，提高上架入库、分拣下架、拼箱出库、出库复核等作业效率；同时，对仓储作业的过程进行监控，统计分析作业的效率，便于优化作业流程和人员考核。
4）对作业人员进行规范和管理。
标准化作业，减少人为因素。
WMS系统支持对库房货区、货位（架位）进行细化，并把人员作业与具体的货区和货位（架位）绑定，库房工作人员根据系统的指令进行标准化作业。
通过规范作业，建立标准化作业流程，减少了库房工作人员对经验的依赖，降低了对招聘人员的素质要求，人员替代性强。
监控作业，便于考核。
通过把人员和作业对象绑定，能够管理和监控作业人员的作业状态和作业成绩，帮助企业建立明确的考核、监督机制。
2.2技术特点
⏹采用了目前先进的计算机及网络技术，基于Internet、Intranet以及无线移动网络构建；
⏹大量吸收了现代物流仓储管理技术、供应链管理（SCM）、企业资源管理（ERP）、客户关系管理（CRM）和电子信息处理（EDI）理论中的功能点；
⏹充分考虑了与集装单元设备、搬运设备、自动仓库、堆垛机、电子标签（LSD）、无线射频技术（RFID）等自动化物流设备和无线识别系统，以及GPS等技术的集成应用；
⏹应用运筹学、模糊数学构建了库区规划模型、物品码放规则模型、上架分配模型、分拣调度模型、分拣作业模型等各类业务决策支持模型，用以全面规划仓储管理、优化作业流程，保证企业的核心竞争力；
⏹利用色标、图形等多种方式，展现架位库存状况、物品状态、作业状态等内容，方便数据查询、作业监控和结果反馈，提高作业效率和系统的使用效率。
2.3系统架构
管理系统由硬件系统和软件系统两部分组成
硬件系统：
基于RFID技术的现代化仓库管理系统应当至少具有以下硬件设备
1）主控系统：
包括主控计算机、出，入库口的RFID识读器等。
主控计算机通过数据线或无线网络与出／入库口的RFID识读器以及服务器进行连接。
2）服务器：
服务器通过无线网络连接器与主控机相连。
3）RFID标签：
根据不同的应用需求，采用高频和超高频的产品。
分为仓库货架标签、托盘标签、箱包标签等；放在仓库中保管的物品，它是仓库管理的根本对象；库存品按存在形式分为：
托盘、箱体和散装三种形式，限于目前RFID还不适合管理到每一个细小的单件物品，因此使用RFID管理物品的单位是整箱和整个托盘（含大件单品）。
4）手持单元：
包括一维条码扫描枪和移动RFID识读器。
一维条码扫描枪用于货物一维条码的读取操作，通过有线（或无线）网络与主控计算机连接。
移动RFID识读器用于读取托盘RFID标签信息，用于库存盘点。
5）仓库设施：
自动化立体仓库，包含贴有RFID电子标签的托盘、贴有标签的货架、堆垛机以及监控系统。
软件系统：
基于RFID技术的现代化仓库管理系统是对传统仓库系统功能的实现和扩展，具有以下功能：
1）基本信息管理：
仓储规划（货区、货架）、货架标签、商品存放规则、货架存放商品数量等。
2）作业管理：
入库上架、分拣、出库下架、装箱、复核、作业
监控等。
3）查询：
收货查询、上架查询、货架商品查询、下架查询、作业监控查询、分拣查询、架位存储情况查询等等。
2.4硬件施工
1）在每个仓库门口都配备一个计算机，工作人员操作计算机上的软件，来记录货物的出入库情况。
2）在传送带上安装RFID固定式读写器，读取传送带上的货物的箱标信息。
加上RFID读写器的传送带：
RFID读写器
3）每个仓库配备2台手持式RFID读写器，在少量货物进出仓库时，利用手持式RFID读写器来完成作业；同时，利用手持式RFID读写器来完成仓库盘点作业。
4）每个仓库配备LED大屏幕，用来显示出入库的货物的具体存放位置，方便工作人员上下架。
5）办公楼的客户端与仓库的服务端，以及总的服务器利用网络连接在一起，服务器考虑安装到仓库基地。
2.5作业流程
货物入库流程：
当货物到达后，收货员从系统直接提取到货入库单据或者根据到货清单手工录入生成“收货单”，收货单主要有以下内容：
货物编号、货物名称、入库数量、生产厂商、单据编号等信息；同时安排质检员进行货物的质量抽检。
质检员对到货的商品进行质量抽检，抽检不合格，退回货物；抽检合格，进行货物的标签制作。
标签制作是根据单据制作该批次入库物品的电子标签，将入库物品的编号、名称、规格、数量、生产厂商、标签序列号等信息写入到无源电子标签中。
（例如：
入库单据上是100顶军帽要入库，实际到货是10箱军帽，每10顶军帽一箱，则需要制作标签10个，系统中的最小容量的标签就是按每箱或每包来制作的，不建议按每件制作货物单件标签）
标签制作完成后，贴到货物上，由装卸人员用相应的托盘来码放货物，等一个托盘码放完毕后，用手持式读写器扫一下托盘的条码和货物的电子标签，进行容器和货物的绑定。
完成托盘标签和货物标签的关联后，管理系统进行架位分配（分配规则由企业自己确定），由工作人员将托盘送入仓库中，按管理系统指定分配的货架，存放货物。
入库流程图如下所示：
货物出库流程：
收货员从系统直接提取货物出库单据或者根据出库清单手工录入生成“出货单”，出货单主要有以下内容：
货物编号、货物名称、出库数量、领用单位、单据编号等信息。
工作人员根据出货单，在主控系统中完成出库货位分配，然后到仓库中拣货，最后到仓库门口，用读写器读写出库的货物的箱标，记录出库信息，完成所有的扫描后，由仓库管理人员确认出库货物无误后，将出库记信息保存到系统中。
出库流程图如下所示：
库存盘点流程：
仓库工作人员根据实际情况，编辑盘点计划表，并打印出表格。
盘点人员手持计划表，到仓库中进行盘点。
盘点时：
利用手持式RFID读写器，读取待盘点货物的电子标签信息，同时，人工核实该箱的实际剩余数量，将人工核实的数据，对照计划表，填写到对应的实存数量一栏中，如果实存数量与标签中的记录数量不符合，则通过手持式RFID读写器，修改电子标签中的包装数量。
盘点完成后，将计划表中的实存数量，对应填写到系统里的计划表中，确定保存，则自动更正后台数据库里的货物的库存数量。
流程图如下图所示：
2.6与现有ERP系统的整合
考虑到现有使用中的ERP系统，本系统将与ERP系统的开据出入库单据的模块结合在一起，将原创读取ERP系统的数据库，从中获取入库单/出库单的明细，传输到本系统的仓库段，显示到主控机器中，方便工作人员生成收货单或拣货单。
具体流程如下：
1）远程连接ERP系统的本地数据库，从中找到存储出入库单据的表，读取数据，传输到WMS系统的仓库端，显示到主控机器上。
2）仓库工作人员根据获取到得出入库单据，生成对应的收货单/拣货单。
3）根据单据，安排入库事宜或者出库事宜。
三、系统功能
本系统利用电子标签对每一个需要管理的对象在其管理周期内进行标记管理。
管理人员利用本系统可以实时了解掌控每个被管理对象（物品）的性质、位置、历史变化等信息，并根据这些信息采取相应的管理对策和措施，达到提高使用单位的运营水平和管理质量的目的。
根据需求，系统包含了若干模块：
系统管理、出入库管理、仓库管理、报表中心，仓库电子平面图。
3.1系统管理
相关系统设置以及系统用户信息和权限，包括物品编码设置，物品类别设置、部门设置、人员设置、权限设置等。
1）物品编码设置：
设置仓库存放物品的编号，具体规则参考仓库原有实际的物品编码规则。
2）物品类别设置：
对仓库存放的每一种类物品设置类别代码。
3）部门设置：
设置使用本系统的人员的所属部门。
4）人员设置：
设置使用本系统的人员信息。
5）权限设置：
对使用本系统的操作人员划分菜单权限。
3.2出入库单管理
主要实现对入库单和出库单的管理，包括编辑入库单、编辑出库单、入库单查询、出库单查询等。
1）编辑入库单
选择需要入库的物品，填写生产商、入库数量，生成入库单，提交后由领导审核通过后，经网络传输到仓库的主控计算机中。
2）编辑出库单
查询仓库的库存信息，选择需要出库的物品，填写出库数量、领用单位，生成出库单，提交后经领导审核通过后，经网络传输到仓库的主控计算机中。
3）入库单查询
查询所有的入库单明细信息。
4）出库单查询
查询所有的出库单明细信息。
3.3仓库管理
主要实现物品的货架规划、收货上架、出货下架、货架物品查询、库存查询、库存盘点、标签制作等。
1）货架规划
针对将货物按不同类别摆放在对应的所属货架上，为货架进行编号，且对每排货架的每层架位进行编号，并打印货架标签，内含货架编号和架位编号，除非货架调整或标签损坏，一般标签只需制作安装一次。
货架编号：
对每一排货架进行编号，例如第一排编号为01，第二排为02，以此类推；然后对每一排货架的每一列再次编号，例如第一排第一列编号为0101，第二排第二列为0202，以此类推；最后对每一排每一列货架上的每一层再次编号，例如第一排第一列第二层编号为010102，第二排第四列第二层编号为020402，以此类推。
货架分配规则：
以仓库货物类别为区分，例如军装内货物，分配在第一排、第二排、第三排，军需内货物，分配在第四排、第五排等等。
具体操作如下：
＊ 先对货架和架位进行编码
＊ 使用仓库管理现场子系统计算机和RFID读写器，把货架和架位编码等信息写入电子标签
＊ 使用RFID专用标签打印机，在标签上打印货架和架位编码文字和条码信息
＊ 把标签安装到货架上，要求安装牢固，以防脱落
2）制作货物标签
工作人员根据收货单，制作货物箱标（具体包含信息：
入库物品的编号、名称、规格、数量、生产厂商、收货单号、标签序列号等信息）。
3）收货上架
货物贴好电子标签后，工作人员通过手持式读写器读取标签信息和托盘标签信息，经无线网络或有线网络传输到主控系统中，生成货物入库记录单，保存货物入库明细记录；同时根据架位分配规则（分配规则由企业自己确定），明确将货物放入到准确的货架位置上。
入库货物分配：
实现货物仓库库存地址的分配。
在入库货位分配模块选择入库单明细进行货位分配，入库货位可进行自动分配或者手动分配，系统默认自动分配，分配根据设计的既定原则（先进先出、分类存放等）进行。
由后台数据库存储过程完成货位地址分配。
货物上架：
根据分配到得货架地址，有打印机打印出来，贴到码放货物的容器上（托盘），工作人员根据标签上的货架编号，将货物放到指定的位置。
菜单界面如下图所示：
4）出货下架
工作人员通过读写器读取所有出库货物的标签信息，通过网络传输到主控系统，生成货物出库记录单，保存货物出库明细记录；同时，主控系统根据读取信息，处理出库货物与货架的关联信息，修改货架存放记录。
拣货过程：
根据拣货单，检索待拣物品所在的货架位置，打印机打印出拣货单来，单据上含有物品的货架位置编号。
工作人员根据货架编号，从对应的货架上捡取货物，如果是需要拆箱零取，则必须记录下来拆箱的箱标号。
到仓库门口利用读写器读取出库货物的箱标，记录到本系统中，生成出库明细记录单，如果有零取的物品，则在系统中表示该物品的方式为零取。
所有出库货物记录完成后，确定保存，则系统根据记录的货物箱标，自动从数据库中更新库存量和货架上的货物存储数量以及零取物品的包装箱中的剩余数量。
菜单界面入下图所示：
5）库存盘点
生成盘点计划表，可以利用手持无线射频终端对各存货单元扫描、清点，了解各储位的存货情况，并把数据通过物流中心主机传输到WMS管理系统数据库，进行库存核对。
3.4报表中心
对业务系统中的出入库数据和库存数据进行统计分析，生成相关报表。
1）入库报表
可以查看所有货物的入库明细记录。
可以按年份查、按季度查、按月份查、按日期查。
2）出库报表
可以查看所有货物的出库明细记录。
可以按年份查、按季度查、按月份查、按日期查。
3）库存报表
可以查看仓库中货物的现有库存信息。
3.5电子仓库地图
电子仓库地图管理。
主要用来查询和显示仓库货位存储状况及进行可视化的货位调整操作，包括库区适时库存货位信息显示、货物的库存地址查询、调整等操作。
四、相关系统设备
4.1手持终端读写器
手持终端是一款灵活，易于编程和可扩充的坚固手持终端,增强型工业级PDA。
它是为广泛数据收集需要而设计，满足移动数据采集所需的高性能、牢固和耐用的综合要求，并且本产品拥有良好的用户操作界面。
技术参数
工作频率：
900M
适用距离：
2-3米
通信协议：
基于标准协议的API，包括Windowssockets（WindowsCE.NET）
工作环境：
操作温度：
-10度到+50度（14F到122F）
存储温度：
-25度到+60度（-13Fto140F）
湿度：
5-95%RH非凝结状态
其他特征：
彩色触摸显示屏
8.9cm（3.5"）1/4VGA,240x320分辨率的反射型垂直TFT
16位真彩色（64K）
键盘
字符型
左右手皆可操作的人体工程学设计，
可单手操作
背光，高耐久性的硬质键
监视灯和控制器
带音量控制的内置扬声器
LED监视灯监视电池变化
扩展槽口
电源管理
4.2无源电子标签
TF-2022型无源高频电子标签，采用高性能的智能型进口芯片，工作频率为13.56MHz，符合ISO15693标准，储存容量为1024bit，可重复擦写使用。
内部含有防冲突机制，可适合于多标签识别的应用场合。
大规模生产的工艺技术、大批量物流应用，可靠性高等特点。
此外，纸质不干胶的封装方式，可方便地贴于行李袋，包装箱等物品上，轻松实现供应链环节中“即贴出货”的过程，提高物流管理效率。
电子标签物理参数
尺寸：
102mm×152mm
封装材料：
纸质不干胶
电子标签环境参数
工作温度：
-10℃～+70℃
存储温度：
-20℃～+85℃
电子标签性能参数
工作频段：
13.56MHz
符合标准：
ISO15693
读取距离：
0m～1.5m（与读写器配置相关）
典型读取距离：
0cm～10cm（与读写器配置相关）
可用数据区：
1024位
工作模式：
可读写
数据保存时间：
＞10年
可重复擦写次数：
10万次
防冲突机制：
适合于多标签读取
4.3电子标签专用打印机
速度：
10″/sec 8″/sec
打印宽度：
4.1″ 6.6″
RFID智能编码器：
AWID多协议超高频编码器
处理器：
32-bitPowerPC166-MHz
连接接口（标准）：
Serial,Parallel,USB
编程语言：
Zebra,TEC,Intermec,SATO
五、相关问题的解决方法
5.1入库时货物如何定位到存放位置
在货物抽检完成后，进入制作电子标签环节，这个时候，仓库工作人员先到仓库中查看一下垛位的实际存放情况（也可以通过仓库的电子立体地图查看），然后在制作标签时，根据实际到货的数量，选择将该类别货物存放到对应的那个垛位上。
如果该类别货物只有一个对应垛位，那么就只能存放到这个垛位上；如果该类别货物对应有多个垛位的存放位置，则需要选择在那个垛位上存放多少数量的货物。
这样制作标签时，该货物的存放位置就会定位到具体的垛位上，然后写到标签的芯片中，同时，在标签表面也会印刷上该货物的存放位置。
上架人员根据货物标签上印刷的存放位置，将其摆放到指定的垛位上。
5.2出库时实际库存数量少于出库单的计划出库数量
仓库工作人员拣货出库时，发现实际要出库的数量少于出库单上的计划出库数量时，有两种解决方式：
1）电话通知开出库单的仓库管理人员，让其按库存实际数量重新开一张出库单，原来的出库单作废。
2）出库单不作废，将实际出库数量回填到出库单上，出库单据上有两项数量，计划出库数量和实际出库数量，在两项不一致时，我们将该出库单据当-未按计划出库-做处理，在仓库管理人员端显示出来（所有的未按计划出库的单据都显示出来）。
5.3盘点时如何正确核实货物包装箱上的电子标签中的数量与装箱实际数量一致
仓库工作人打印出盘点计划表来，拿着计划表和手持式RFID读写器到仓库中进行盘点，先用手持式RFID读写器读取出货物的电子标签中的信息，核实与货物本身是否一致，然后拆开包装，核实包装数量与标签芯片中记录的数量是否一致，如果不一致，利用手持式RFID读写器来更改标签芯片中的内含信息，同时将盘点出来的实际数量写到计划表中的对应一栏中，盘点完成后，将计划表中的数据，一一对应地填写到系统中，确认保存，系统将自动比照数据库中的库存数量与实际盘点出来的库存数量，不一致的，将用盘点出来的数量替换数据库中的库存数量。
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