基于RFID的仓储业务运作研究(正文).doc
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山东交通学院课程设计
摘要
RFID是一种新型的信息技术，可以实现数据与信息非接触快速传送。
RFID技术的优点使其在物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集、交换和频繁改变数据内容的场合有很大的发展潜力与前景。
本文针对传统的物流仓储管理存在的缺陷，利用RFID技术来解决传统物流仓储管理存在的问题，满足当前物流仓储管理的需要。
由于传统仓储从入库开始到出库为止的入库验收作业、在库盘点作业、在库查询、出库分拣作业等全过程都是依靠人工手动完成的，这种运作模式已经越来越不能适用现代化物流仓储业的发展，而RFID技术在物流仓储的运用上正好解决了这一问题，它在物流仓储中的运用可以提高物品入库验收效率、实现在库物品快速查询、减少物品在库盘点时间、提高物品出库分拣效率。
关键词：
RFID，物流仓储，安全，改进建议
1
目录
1RFID技术的介绍 1
1.1无线射频识别系统的组成与基本原理 1
1.2RFID技术的优势 2
1.3RFID技术与物流仓储管理 3
2RFID在仓储中运用的需求分析 4
2.1传统仓储的分析 4
2.2传统仓储操作的缺点分析 5
3RFID在物流仓储业务流程中的应用 6
3.1RFID在物流仓储中运用的系统构造 6
3.2基于RFID的仓储业务流程分析 6
3.3RFID在物流仓储中运用的安全性分析 8
4RFID技术在国内仓储业务中的应用 9
4.1RFID在我国物流行业应用中存在的问题 9
4.2RFID技术在国内仓储业应用较少的原因分析 9
4.3RFID技术在国内仓储业应用前景分析 10
5我国仓储业关于RFID技术的应用前景 11
5.1RFID技术在物流仓储业中的推行 11
5.2仓储业务应用RFID技术的建议 11
设计体会及改进意见 12
参考文献 13
I
1RFID技术的介绍
1.1无线射频识别系统的组成与基本原理
RFID技术是20世纪90年代兴起的一种非接触式自动识别技术，它以无线通信技术和存储技术为核心，伴随着半导体、大规模集成电路技术的发展而逐步形成。
与其他识别技术一样，无线射频系统也是由信息载体和信息获取装置组成的。
其中装载识别信息的载体是标签（在部分系统中也称为应答器、射频卡等）；获取信息的装置称为读写器（在部分系统中也称为问询器、收发器等）。
标签与读写器之间利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信，实现数据交换，从而达到识别目的。
射频识别系统的工作过程是这样的：
读写器在一个区域发射能量形成电磁场，射频标签经过这个区域时检测到读写器的信号后发送储存的数据，读写器接受射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性已达到识别的目的。
一个典型的可应用RFID系统一般由标签、读写器和应用系统几部分组成。
（1）标签标签相当于条形码技术中的条形码符号，用来存储需要识别传输的信息，它是RFID技术的核心。
标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟及存储器等组成。
如图1.1所示。
电池
天线
控制（CPU）
调制器
编码发生器
时钟
存储器
图1.1无线射频标签的构成
（2）读写器读写器基本功能就是提供与标签进行数据的途径。
另外，读写器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。
根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，读写器的复杂程度有显著的不同。
但通常读写器由天线、射频模块、读/写模块组成。
（3）应用系统应用系统包括数据库服务器和其他信息系统。
数据库服务器负责处理读写器传送过来的信息，并进行信息处理，将重要信息存储在数据库中。
其他信息系统根据需要向读写器发送指令，对标签进行相应操作。
RFID技术的基本工作原理是：
阅读器（reader）通过阅读器天线在一定范围的磁场内发出特殊射频信号，若此射频信号被无源射频标签或称被动射频标签（PassiveTag）接收到，射频标签就能凭借感应电流所获得的微量能量发送出存储在芯片中的电子信息，或者由有源射频标签或主动射频标签（ActiveTag）主动发送某一频率的信号，阅读器接收到射频标签的电子信息并解码后，送至计算机网络系统（system）进行有关数据处理。
RFID技术的工作原理图如图1.2所示。
3.识读器采集信息并编码
识读器
（reader）
天线
标签（tag）
2.当标签进入磁场时产生感应电
1.识读器通过天线发送出一 流从而获得能量；向识读器发出
定频率的射频信号 自身编码等信息
计算机系统
4.识读器将信息/数据送至
计算机主机进行处理
图1.2RFID技术的工作原理图
1.2RFID技术的优势
RFID技术最大的特点是非接触高速识别，它以无线方式通信，射频标签不用露出电触点也可以被识读到，所以即使粘贴这种射频标签物品放在包装材料内部也可以被识别出，RFID识别系统还可以同时识别多个射频标签及高速运动的射频标签，这能实现物品流通过程的高效性。
RFID技术的优点具体如下：
（1）RFID阅读器非接触的数据读写（ReadandWrite）功能强
只要通过RFID系统的阅读器（Reader）即可不接触，直接读取信息至数据库内，这比原始通过专门的单证员录入信息具有非常大的优势，并可以将物流处理状态的各种信息写入标签，为下一阶段工序减少很多信息采集时间。
（2）RFID阅读器多读性好
通过RFID阅读器可以一次识读多个RFID射频标签，并且一次性把数据由阅读器传送到计算机网络系统，这种数据采集与对物品的验收速度是条形码一个个扫描采集与验收速度的十数倍，更比传统的利用单据录入的数据采集与查看货物名称来验收物品方法快得多。
通过这种RFID阅读器的多读性，可实现物品的高效快速流通。
（3）RFID射频标签穿透性好
粘贴有RFID射频标签的物品放在包装材料是纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质也能正常地被阅读器识别出来，它具有很好的穿透性，这样可以不用把物品从包装材料中拿出来即可以实现对它识别，迅速且方便。
（4）RFID射频标签储存数据的容量大
RFID射频标签存放的数据比条形码大得多，条形码技术存放的数据只能表示出物品所属的种类，不能表达出每个种类物品的个体，而RFID射频标签所存放的数据却可以详细描述出物品的个体，如：
用RFID技术能区别出两本同一个出版社出的同一种书。
且RFID射频标签的数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物品所需携带的资料量愈来愈大，RFID标签也能扩充容量满足需求。
（5）RFID射频标签适应环境能力强
纸张脏污就可能看不到纸张上写的字，条形码在黑暗环境下条形码扫描器就扫不出条形码的信息，磁卡没有磁性就不能刷卡了，而RFID技术却有很强的环境适应能力，RFID射频标签对水、油和药品等物质有强力的抗污性及对光有很强的免疫力，在脏污的环境下或黑暗的环境之中仍然可以非常容易地采集到射频标签内的电子信息。
（6）RFID射频标签可重复使用
RFID存储的数据为电子数据，存储数据的载体为电子芯片，此芯片具有反复写入功能，所以RFID标签可以重复使用。
如被动式RFID，不需要电池供电，不需要维护保养，重复使用非常方便，可节省材料成本，长期使用RFID技术耗材成本很低。
1.3RFID技术与物流仓储管理
在仓储的存取货物与库存盘点方面使用射频技术。
因为射频标签具有读写与方向无关、不易损坏、远距离读取、多物品同时一起读取等特点，所以它能用来实现自动化的存货和取货等操作，并提高对出入库产品信息的记录采集速度和准确性。
在整个仓库管理中，将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，如指定堆放区域、上架取货和与补货等。
这样，增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，减少库存盘点时的人为失误，同时减少了整个物流中由于商品误置、送错、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗。
在仓储的查询货位方面使用射频技术。
每个货物都贴有射频标签，当货物被装走运往别地时，由另一识读器识别并告知计算中心它被放在哪个拖车上，这样管理中心就可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品，并可自动识别货物，确定货物的具体位置。
2RFID在仓储中运用的需求分析
2.1传统仓储的分析
传统仓储从商品入库到商品出库整个运作过程中都是依靠人工操作来完成，这种操作方法最直接产生的后果是仓储相关信息采集时间长、信息传递速度慢、信息准确性低等缺点，这导致了公司管理层人员无法及时确切了解仓库的库存信息，没有办法对客户的订货要求给出明确及时的答复，直接影响了客户服务质量，这对公司的整体发展非常不利。
（1）仓储管理的任务
①利用市场经济的手段获得最大的仓储资源的配置
②以高效率为原则组织管理机构
③以高效率、低成本为原则组织仓储作业
④以优质服务、讲信用建立企业形象
（2）仓储管理的基本原则
①效率的原则
②经济效益的原则
③服务的原则
（3）物品存放的基本原则
①分类存放
分类存放是仓库保管的基本要求，是保证货物质量的重要于段。
包括不同类别的货物分类存放，甚至需要分库存放；不同规格、不同批次的货物也要分位、分堆存放；残损货物要与原货分开。
对于需要分拣的货物，在分拣之后，应分位存放，以免又混合。
分存还包括不同流向货物、不同经营方式的货物分类分存。
②适当的搬运活性、摆放整齐
为了减少作业时间、次数，提高仓库周转速度，根据货物作业的要求，合理选择货物的搬运活性。
对采用搬运活性高的入库存放货物，也应注意摆放整齐，以免堵塞通道，浪费仓容。
③尽可能码高、货垛稳固
为了充分利用仓容，存放的货物要尽可能码高，使货物占用地面最少面积。
尽可能码高包括采用码垛码高和使用货架在高处存放，充分利用空间。
货物堆垛必须稳固，避免倒垛、散垛，要求叠垛整齐、放位准确，必要时采用稳固方法，如垛边、垛头采用纵横交叉叠垛，使用固定物料加固等。
只有在货垛稳固的情况下才能码高。
④面向通道、不围不堵
面向通道包括两方面意思，一是垛码、存放的货物的正面，尽可能面向通道，以便察看。
货物的正面是指标注主标志的一面。
二是所有货物的货垛、货位都有一面与通道相连，处在通道旁。
以便能对货物进行直接作业。
只有在所有货位都与通道相通时，才能保证不围不堵。
2.2传统仓储操作的缺点分析
由于传统仓储操作所采用的信息技术与物流仓储设备较落后，因此其操作与管理过程中存在很多缺点，如：
入库验收时间长，在库盘点乱且数量不准，出库拣货时间长且经常拣错货，出库货品不能做到先进先出，有些货品会因为不正确的拣货顺序而导致保质期到期不能再用等。
这些问题几乎在每个仓库中都会发生。
另外，传统的仓储物流功能单一，信息化程度低，服务水平和能力不高，很不适应我国社会主义市场经济的新形势和国际经济一体化的发展趋势。
我国传统仓储业大多是计划经济时代的产物，那时它们主要是为本行业的物资或商贸流通企业提供仓储和少量短途运输服务，即从事传统的物流业务，信息化程度低，经营方式粗放，经济效益不佳。
仓储管理社会化程度不高。
即使是同一个企业，有的内部物流资源也不能共用。
由于仓储管理落后，仓储设施资源利用率不到40%，导致物流效率普遍低下。
3RFID在物流仓储业务流程中的应用
3.1RFID在物流仓储中运用的系统构造
RFID在物流仓储中运用的系统构造分成两部分：
内部构造和外部构造。
RFID内部构造主要有：
射频标签、标签阅读器、阅读器的天线、RFID手持终端、无线车载手持终端、RFID中间件系统等。
RFID手持终端：
也叫PDA（个人数据助理），主要供仓库现场操作人员使用，可实现数据实时采集与传送的功能。
无线车载终端：
有点类似笔记本电脑，主要供仓库现场操作人员使用，可实现数据实时采集与传送的功能，还可实现现场人员查询物品货位的功能。
RFID中间件系统：
它具有数据采集、排列、转送、封包和过滤等功能，且提供数据流、文件和XML等多种数据交换方式，可以实现与管理信息系统和仿真系统等的平滑连接，使各不同功能包或流程包的数据在整个平台上平滑流动。
它既可以单独支持功能包的数据采集，也可以支持多个功能包同时运转，也是与仿真系统、管理信息系统和ERP系统等外界系统的连接和数据交换平台，是整个系统的运营支撑平台。
RFID外部构造主要包括供信息传输的计算机网络设备，如路由器、无线接入设备、客户端计算机、网络服务器等。
路由器：
连接企业内联网与外联网，进行数据处理、转换和传送。
客户端计算机：
运行系统软件与应用软件，支持扫描器、打印机等外部设备。
无线接入设备：
在有线局域局和无线数据终端之间建立桥接，传递数据。
网络服务器：
应答客户端请求，运行网络操作系统，对存放在后台数据库内
的数据各种操作。
3.2基于RFID的仓储业务流程分析
基于RFID技术的仓储管理系统的具体工作流程如下：
（1）入库业务流程
①仓储管理员通过仓储管理信息系统获取入库作业指令，了解相关业务细节（如入库时间、送货车辆牌号、物品清单等）的有关资料信息。
②系统根据入库物品情况，选择仓库，然后根据所选的仓库进行物品库区和储位的分配，做好接货时间、人员、接货地点和装卸设备的预入库准备。
③物品到待检区时，入库门口的固定RFID读写器读取电子标签中的信息，系统将实际入库信息与预入库信息进行比较，按照一定的逻辑判断验证电子标签信息与入库物品信息是否相符。
若出现错误，则由系统输出提示信息，并由相关业务部门的工作人员解决；如无误，系统将按最佳的存储方式，自动分配库位，并把具体位置下载到无线数据终端通知叉车司机。
④叉车司机运送允许入库的物品到指定的位置，用手持式读写器读写库位标签信息，核对位置无误后把货物送入库位。
⑤入库处理业务结束后通过手持RFID读写器上传数据至数据库，完成对物流管理信息系统相应信息的更新操作。
电子标签中的数据也需要更新即写入该操作的时间，这样做可以实现对物品的追踪。
（2）盘点业务流程
①根据物流管理信息系统盘点计划选择要盘点的仓库，库区等，并制定盘点表，生成盘点清单。
②堆跺机定位到需要进行盘点的货位后，信息系统通过无线网络控制RFID读写器开始读取数据。
RFID读写器通过无线网络将盘点数据传送到信息系统，信息系统计算每个货位上的货物数量的系统统计数量与盘点数量的差异。
③库存管理主要是完成盘点作业，同时还可以进行库存调整管理、库存浏览、货物库存分布查询和储位货物分析等。
图3.1RFID在入库验收过程中的应用
（3）出库业务流程
①仓储管理员通过仓储管理系统获取出库作业指令，了解相关作业细节（如出库时间、接货车辆牌号、物品清单等）的有关资料信息，制定出库计划，编制出库单。
②出库单被下载到叉车车载终端，通知叉车司机到指定库位置，然后用手持读写器读写库位标签，系统确认库位正确后，从库位上取出制定货物。
③分拣。
取出的货物被送上自动分拣设备，安装在自动分拣设备上的自动识别装置在货品运动过程中阅读RFID标签，识别该物品属于哪一个客户订单。
RFID信息系统随即控制分选运输机上的分拣结构把物品拨到相应的包装线上进行包装以及封口。
④出库验证。
物品被运送到出库口处，手持移动设备扫描验证货物信息，核对无误后按要求进行准许出库操作并进行装车作业。
装车时要注意是否有货损情况发生，若有要立即向相关单位的业务部门的工作人员报告，并按其提出的处理意见进行处理。
⑤出库完毕，完成对系统相应信息的更新操作。
电子标签中的数据也需要更新。
图3.2基于RFID技术的仓储管理的流程
3.3RFID在物流仓储中运用的安全性分析
RFID技术是当今社会非常先进的一项技术，它已经应用在很多方面，给社会经济的发展起到了越来越重要的作用。
但就像其它任何一项技术一样，RFID也有它的弱点，它一方面提高了社会的工作效率与管理效率，另一方面也给社会带来一些负面的影响，如在物流仓储里使用RFID技术，可以在任何时候都能追踪到贴有标签的物体的位置，但是对于谁有访问权，它就没法控制。
这样，公司的物品资料信息就可能被对手窃取，这对本公司的发展来说是非常不利的。
在运用RFID技术过程中存在一些问题。
（1）RFID系统本身的安全问题
（2）RFID标签数据传输的安全问题
（3）RFID的加密并非绝对安全
（4）标签本身的访问安全问题
（5）阅读器内部的安全风险
（6）RFID使用标准的开放问题
4RFID技术在国内仓储业务中的应用
4.1RFID在我国物流行业应用中存在的问题
从普遍调查来看，全球应用RFID遇到的困难主要有三个方面。
一是成本偏高，这是影响推广的首要因素;二是标准，不论是频率标准、编码标准，还是应用标准都不统一；三是需要还不够迫切。
国内应用市场的问题与国外基本相似。
市场需求方面，中国企业对于应用RFID不积极的首要原因是本企业得不到什么收益；跨国公司认为应用RFID带来的好处主要是提高整个供应链管理水平、降低成本，主要差别是供应链的基础和观念。
从RFID在我国物流领域的应用来看，尽管企业在物流管理上实现了信息化，管理水平登上一个新的台阶，但是许多企业在应用RFID的过程中还存在一些问题，主要表现为三个方面：
（1）缺乏统一的标准体系
企业所构建的管理系统大都是为本身自用的，基本上是本企业或单位就可以实现完全控制。
企业各自构建一套设备、频率、操作和编码标准体系，彼此是封闭的，缺乏相互联系。
（2）政府在RFID上的推动作用还没有得到很好的体现
RFID的优势是建立在信息共享机制之上的，信息共享的链条越长，RFID就越有用武之地。
而信息共享的背后是利益的共享，即供应链机制。
因此，可以说培养RFID的市场是一个培养供应链的过程，也就是我国产业的集约化过程，这就需要政府引导企业实现这一过程。
（3）企业自身如何根据自身需要构建系统
尽管电子标签的成本已经明显降低，但对于相当一部分企业来说，特别是在领域内应用案例相对较少的情况下，RFID这种新贵射频技术还是很难让人欣然尝试的。
大部分企业为了节约成本，并不打算对全部管理过程应用RFID，而是采用“条形码+电子标签”的方式进行管理，这就使企业面临着如何根据自身实力和管理需求来构建系统的问题。
4.2RFID技术在国内仓储业应用较少的原因分析
RFID标签的价格制约了它的广泛应用。
要获得行业内广泛应用，标签的价格必须降到一定的范围之内，在大规模生产的情况下RFID标签生产成本最低能降到5美分。
RFID系统的成本中占最主要因素的是大量使用的RFID电子标签，RFID市场大幅成长需要低廉的电子标签推动才有可能完成。
国内外在降低标签成本上的发展趋势是缩小芯片面积；标签成本的关键是所用芯片的大小。
显然，在某种工艺下，功能越简单的电路其面积越小。
硅电路中一个门的成本大约为千分之一美分，如果全球一年生产的商品数量超过5000亿，在标签上每增加一个门电路就要多耗费超过500万美元的成本。
成本居高不下阻碍了RFID在物流管理方面的应用，搭建RFID系统需要的初期投资较大，而作为消耗品的标签，其成本仍然在几个美分的量级，还没有低到可以附着在较低价值的产品上的程度，这阻碍了RFID在超市等大规模物流行业的应用。
此外，RFID在应用中普遍存在上游投资而下游受益的现象，投资者与受益者不一致也阻碍了双方的合作，如沃尔玛强推RFID受阻，主要是因为这需要供应商投入大量成本，但不能给他们带来相应的回报。
因此，产业链上下游创立协同联盟，构建合理的利益转移机制是解决这一问题的办法。
4.3RFID技术在国内仓储业应用前景分析
仓储是物流中不可缺少的一环，在整个物流过程中发挥着重要作用。
仓储是生产中原材料、半成品、成品的缓冲池，为生产的持续稳定进行提供保障，实现生产和运输的经济性。
同时，仓储可以克服生产者和消费者之间的时间和空间差异，支持企业的物流策略，提高客户服务水平，并降低物流成本。
可以说离开了仓库的支持，就不可能有高效率低成本的物流服务。
现行的仓储物流，大部分采用条码作为仓储管理智能化的方式，虽然其智能化程度比以前大大提高，但仍需要耗费大量的人力物力投入到仓储物流中。
现在如果将RFID系统与现行的条码系统相结合，可有效解决与仓库及货物流动有关的信息管理，不但可增加一天内处理货物的件数，还可以查看这些货物的一切流动信息。
将条码与RFID技术相结合，也是RFID在现阶段应用的一种方式。
可以将条码贴在物品上，射频电子标签贴在存放物品的托盘或叉车上，电子标签存放托盘或叉车上所有物品的信息，阅读器则安置在仓库的进出口。
每当物品进库时，阅读器自动识别电子标签上面的物品信息，并将信息存储到与之相连的管理系统中；当物品出库时，同样由阅读器自动识别物品信息，并传送到管理系统，由系统对信息进行出库处理。
5我国仓储业关于RFID技术的应用前景
5.1RFID技术在物流仓储业中的推行
RFID作为自动识别系统中的一种非常具有发展潜力的技术，可以快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化，在物流仓储业显示出了很大的潜力。
RFID技术可以有效应用于供应链管理，解决库存过高、货品在运送过程中易损坏、仿冒品不易辨识等问题；同时通过得到商品包装的RFID标签上记录的商品序号、日期、价格等信息实现信息共享，让供应商、厂商、批发商、零售商之间资源有效分配，提高对市场需求的快速反应能力。
通过RFID的技术引入物流仓储业，将供应链管理提高到一个新的层次，从而能够有效降低库存，提高商品周转率，减少需求预测误差，增强企业市场竞争能力。
5.2仓储业务应用RFID技术的建议
（1）积极参与国际标准制定，建立统一的RFID系统
当今全球企业间的竞争，已经超越了技术、成本和管理等领域的单项角逐，而是纷纷把标准作为战略制高点。
我国不能只停留在“中国制as造”，而应积极推进“中国创造”；不应只是采用国际标准，还应积极参与世界标准的共同制定与推进。
我国企业应充分借鉴国外的先进技术和经验，广泛和深入地开展国际合作，在互利多赢的原则下积极参与国际标准的制定，并采用国际标准，建立统一的RFID系统。
（2）政府带动企业，推动RFID的交流与研究
政府有关部门应积极推动RFID相关技术标准的研发与应用，建立具有世界领先技术的应用试点项目；通过成立RFID应用与推广产业联盟等形式，在国家有关部门领导下，与有关生产厂商、科研单位、使用部门共同努力，推出具有特色的产品与技术；积极推动国内企业和有关单位在RFID硬件、软件和应用等领域开展广泛的国际交流。
（3）适应时代要求，积极推动RFID的应用
企业是否应引入RFID主要看三方面：
一是服务时间要求，二是准确率要求，三是成本要求。
从成本角度来说，现阶段我国劳动力成本低，RFID的成本似乎要高很多，但是市场竞争对服务时间和准确率不断提出更高的要求，企业必须要平衡费用和效率间的关系，仅靠增加人力来满足需求一方面不可能从根本上提高效率，另一方面长期的人工成本也是巨大的。
所以引入RFID进行管理才是企业提高效率、降低成本的关键。
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