超高频RFID技术在仓储管理中的运用

　　摘要：在激烈的市场竞争压力下， 传统的以人工记录为主或者以条形码为主的仓库管理手段已经不能满足企业的发展要求。超高频RFID技术作为一种成熟先进的技术， 具有远距离、群读、低成本和低功耗等优势， 可以便捷地对仓库货物的出入库、移库、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集， 保证物流与供应链管理各个环节数据输入的速度和准确性， 使企业在对仓储物资的管理上更加高效、准确、科学。本文通过分析仓储管理的现状， 介绍了一套超高频RFID仓库管理系统， 重点讨论了该系统在智能仓储管理中的应用。

　　关键词：UHF RFID技术； 仓储管理； 物联网；

　　Abstract：Under the pressure of fierce market competition, the traditional warehouse management methods based on manual records or barcodes cannot meet the development requirements of enterprises. As a mature and advanced technology, Ultra High Frequency RFID Technology has the advantages of long-distance, group reading, low cost and low power consumption, which can conveniently facilitate the automated data collection in the process of inventory input, output, transfer, stocking, and other operations. UHF RFID can ensure the speed and accuracy of data input in all aspects of logistics and supply chain management, which makes the inventory management more efficient, accurate and scientific for enterprises. In this manuscript, we introduced a set of UHF RFID warehouse management system by analyzing the current situation in this field, focusing on the application of the system in intelligent warehouse management.

　　Keyword：UHF RFID technology; warehouse management; internet of things （IOT） ;
 

　　0 引言

　　仓储在物流系统中起着缓冲、调节、平衡的作用， 是物流的中心环节之一， 同时也是配送的前提与保障。近些年， 条形码技术、ERP系统、WMS系统的广泛应用， 大大提升了仓管库管理的自动化水平。但是企业在激烈的市场竞争压力下， 还需要寻求新的技术手段， 提高仓库管理的效率， 减少资源浪费， 降低经营成本。

　　1 仓储管理面临的问题与挑战

　　在早些年的仓库管理中， 以每个仓库管理者自行制定编码规则为主， 基本是人工进行记录和统计， 库房管理难以做到帐面数量和实物数量相符。库房管理人员工作量大， 工作强度高， 速度慢、效率低。尤其是采用手工数据记录， 出差错的概率高。各类库房操作数据记录在各种不同的账本中， 查询统计很不方便。正因为没有准确的实时数据， 采购计划管理的准确性和预见性都不强。近些年， 条形码开始成为产品标识的主要手段， 但条形码仍存在许多无法克服的缺点：只能读取而不能写入数据、需要对准、一次只能读一个、容易破损。

　　随着信息技术的不断进步， 仓库管理的手段和工具也在逐步涌现。降低整体仓储成本、实现仓储全程可视、对仓储进行风险预警和管控、更精准地预测需求、实现跨区域的仓储协作整合是目前仓储管理面临的“五个核心挑战”。在新的经济发展形势下， 企业的市场竞争压力越来越大， 如果没有高效的仓库管理手段， 企业的库存业务运营将付出很高的人力、物力、时间成本， 造成各方面资源的浪费。因此， 建立一整套先进的仓储管理系统， 已成为企业提高生产效率、降低成本的重要环节。

　　2 超高频射频识别 （RFID） 技术介绍

　　超高频RFID是UHF Radio Frequency Identification的缩写， 即超高频无线射频识别， 是一种无源的非接触的自动识别技术， 其基本原理是利用射频信号和空间耦合 （电感或电磁耦合） 或雷达反射的传输特性， 实现对被识别物体的自动识别。RFID以标签为载体， 与读写器进行通信接入到网络平台， 实现人、设备与系统的智能互联， 并可以通过管理平台实现数据分析与业务洞察。UHF RFID是可擦写的， 使用时不需对准， 同时可读取多个。正是由于UHF RFID具备远距离、低成本和低功耗方面的优势， 已成为物联网的核心技术， 在多个行业中实现了广泛应用。

　　3 超高频RFID仓库管理系统建设方案

　　本文介绍的超高频RFID仓库管理系统将对仓库 （例如服装仓库） 进行出入库优化， 建设盘库管理系统和月台管理系统， 并配套开发一套仓库管理系统软件平台。该系统相对于其他类型的识别系统 （条码识别） 最主要的优势在于其可进行非接触式的数据采集和可以对标签进行读/写操作， 具备高识别率、适应性强、抗光线、抗温度、抗湿度、抗灰尘、抗油脂， 抗化学试剂的特点， 适合用于多个行业， 可大大提高货物入库、出库、盘点等效率， 同时对运货车辆进行联动管理， 实现自动识别、信息共享和追踪。

　　3.1 出入库优化

　　出入库优化主要包括：入库管理、在货架上安装超高频RFID标签、叉车改造、托盘出入库管理系统、盘库管理、出库管理等系统的建设。

　　3.1.1 入库管理

　　在仓库的门口安装超高频RFID固定式读写器， 同时根据现场环境部署天线 （比如可以安装上下左右四个天线， 或者采用读写器及天线集成在一起的通道门） , 保证超高频RFID电子标签不被漏读。接到入库单后， 按照一定的规则将货物进行入库， 当超高频RFID电子标签进入超高频RFID固定式读写器的电磁波范围内会主动激活， 然后电子标签与读写器进行通信， 当信息采集完成后， 会与订单进行比对， 核对货物数量及型号是否正确， 如有错漏将采用人工方式进行处理。

　　3.1.2 在货架上安装超高频RFID标签

　　首先根据仓库的货架情况， 使用螺丝或强力两面胶在货架上安装超高频RFID标签， 并将信息登记到仓库管理系统软件平台。标签分为抗金属标签和非抗金属标签， 抗金属标签主要贴在金属的表面 （例如金属货架、金属托盘等） , 非抗金属标签主要贴在非金属的表面 （例如木托盘、塑料托盘、纸箱、帆布袋等） 。标签安装的距离和密度可根据仓库实际情况灵活设定。

　　3.1.3 叉车改造

　　常规的叉车通常只需要安装1个固定式车载超高频RFID读写器， 2个超高频RFID天线和1个Smart Terminal智能操作终端 （WLAN内置， 触摸屏） 。其中固定式超高频RFID读写器和天线的作用是“唤醒”托盘或货架上的超高频RFID标签， 再使用Smart Terminal智能操作终端来确定托盘和货物的位置以及在仓库管理系统软件平台上登记信息。

　　3.1.4 托盘出入库管理系统

　　托盘出入库管理系统是以超高频RFID为基础， 对托盘进行定位管理的系统。结合单品超高频RFID标签， 可形成托盘级或单品级的RFID仓储管理系统。业务流程如下：

　　（1） 安装RFID标签：托盘上安装RFID标签及登记信息。

　　（2） 登录货物信息：托盘上装上货物， 贴上货物明细表， 把货物条形码和托盘上的RFID标签的ID统一之后登录到服务器上。

　　（3） 托盘入库：用叉车托起托盘， 读取托盘上的RFID标签， 移动到货架， 读取货架上的RFID标签， 再把货架上的标签信息和托盘上的标签信息统一之后登录到仓库管理系统软件平台上。

　　（4） 托盘出库：使用叉车上的Smart Terminal来确定货物的位置， 再用叉车托起托盘， 读取托盘上的RFID标签， 将托盘运送到出库通道。

　　3.1.5 出库管理

　　在出库通道上安装固定式RFID读写器， 只允许通行已确认出库的托盘。在通过出库通道的时候， 托盘上的信息会传送到仓库管理系统软件平台上， 如果出库的托盘数量较多时， 可将托盘成批推到仓库门口， 利用出库通道上的固定式读写器与标签通信， 采集RFID电子标签信息， 检查是否与计划对应， 如有错误将尽快进行人工处理。如果出库的托盘数量少， 可以使用手持式超高频RFID终端进行RFID电子标签的信息采集。若数据无误， 最后使用叉车上的Smart Terminal将数据发送到仓库管理系统软件平台， 更新数据库， 完成出库流程。

　　3.2 超高频RFID盘库管理系统

　　按照仓库管理的要求， 需要进行定期或不定期的盘点。传统的盘点耗时耗力且容易出错。超高频RFID盘库管理系统是使用超高频RFID读写器对采用超高频RFID标签作为标识的货物进行盘点扫描， 将信息通过无线网络传入后台数据库， 并与数据库中的信息进行比对， 生成差异信息并实时地显示在RFID手持终端上， 供给盘点工作人员核查。在盘点完成后， 盘点的信息与后台的数据库信息进行核对， 盘点完成。在盘点的过程中， 系统通过超高频RFID非接触式读取 （通常可以在10米范围内） 非常快速方便地读取货物信息， 与传统的模式相比， 会大大提高盘点效率和准确性。

　　盘库管理系统包括手动和自动两种方式。手动方式是仓库人员手握手持式超高频RFID读写器， 非接触地对货架上和托盘上的超高频RFID标签进行扫描， 并对接WMS系统盘库工单， 完成手动盘库。自动方式是通过装有超高频RFID读写器的自动循迹小车， 完成自动盘库路径规划、自动循迹和盘库任务。

　　3.3 月台管理系统

　　仓库的一端是装货月台 （1个或多个） , 供1辆或多辆卡车同时装货。在月台的上下方安装超高频RFID天线， 在装货区安装超高频RFID读写器， 并预先在提货的车辆上安装超高频RFID标签。当ERP系统将提货计划发给WMS系统后， WMS系统给出排车计划和出货单， 从出货通道门出货的货物被送到装货区之后， 装货区上的超高频RFID读写器会比对货物和车辆上的超高频RFID标签信息， 确定是否符合排车计划， 若出现错误则迅速安排人工核对， 最后将信息录入仓库管理系统软件平台， 实现对车辆的信息共享和追踪。

　　3.4 仓库管理系统软件平台

　　仓库管理系统软件平台可以和企业的ERP、WMS、MRP等软件系统对接， 对现场传入的数据信息进行记录和处理。具备入库管理、出库管理、库位管理、库存盘点、库存调整、车辆信息共享和追踪管理、历史信息、统计报表、登录权限设置等功能。可以针对不同企业经营产品的属性进行设置， 保证其符合每个企业的个性化需求。也可以对仓库进行位置划分， 可以以仓库、区域、货位等为单位进行划分， 从而对大型的仓库做到更精确管理。同时具有完备的登录程序 （用户名和口令） , 不同的人员赋予不同的权限， 由系统管理员进行设置。各层级仓库管理人员可以针对不同维度的库存信息进行查询或其他相关的业务操作。该软件平台还可以按照时间、数量等要素， 形成统计报表， 明晰周转周期和效率， 从而给企业管理者提供及时准确的库存信息， 为经营决策提供数据支撑。

　　4 智能仓储管理的发展方向

　　如今， 智能化网络信息技术已经实现广泛应用， 智能感知技术也获得了巨大发展， 仓储物流互联网时代已经来临。尤其是机器人相关技术发展很快， 借助于激光导引或磁条感知的智能搬运机器人系统在自动化仓储物流中的应用将会逐年增多。在互联网+、人工智能、物联网技术的推动下， 智能仓储管理将迎来全新的变革。

　　5 结论

　　综上所述， 企业在激烈的市场竞争情况下， 以条形码等作为识别手段的传统仓储管理方法已经不能满足企业的发展要求， 企业迫切需要采取高效的仓库管理手段， 本文介绍的一整套先进的超高频RFID仓储管理系统， 能够弥补传统技术的不足， 及时准确地处理信息， 提高仓储周转率， 从而降低企业经营成本， 提高企业生产力水平。

　　参考文献
　　[1]天津市小蜜蜂计算机技术有限公司。基于RFID技术的智能仓库管理解决方案[OL].[2013-12-09].http://solution.rfidworld.com.cn/2013_11/ebb8ccad328a7459.html.
　　[2]广州晓网电子科技有限公司。UHF超高频RFID在仓储物流行业中的应用[OL].[2018-07-27].http://solution.rfidworld.com.cn/2018_07/4c6bd9a6f4a5d20a.html.