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第一章 概述 

    倉庫管理在企業的整個管理流程中起著非常重要的作用，如果不能保證及時準確的進貨、庫存控制和發貨，將會給企業帶來巨大損失，這不僅表現為企業各項管理費用的增加，而且會導致客戶服務質量難以得到保證，最終影響企業的市場競爭力。 

    傳統的倉庫管理，一般依賴于一個非自動化的、以紙張文件為基礎的系統來記錄、追蹤進出的貨物，完全由人工實施倉庫內部的管理，因此倉庫管理的效率極其低下，所能管理的倉庫規模也很小。 

    隨著計算機的應用普及，目前大多數企業的倉庫管理數據資料已開始采用計算機數據系統管理，但數據還是采用先紙張記錄、再手工輸入計算機的方式進行采集和統計整理。這不僅造成大量的人力資源浪費，而且由于人為的因素，數據錄入速度慢、準確率低。 

    隨著企業規模的不斷發展，倉庫管理的物資種類機數量在不斷增加、出入庫頻率劇增，倉庫管理作業也已十分復雜和多樣化，傳統的人工倉庫作業模式和數據采集方式已難以滿足倉庫管理的快速、準確要求，嚴重影響了企業的運行工作效率，成為制約企業發展的一大障礙。 

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    基于RFID的倉庫管理系統是在現有倉庫管理中引入RFID技術，對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、調撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業環節的數據進行自動化的數據采集，保證倉庫管理各個環節數據輸入的速度和準確性，確保企業及時準確地掌握庫存的真實數據，合理保持和控制企業庫存。通過科學的編碼，還可方便地對物品的批次、保質期等進行管理。利用系統的庫位管理功能，更可以及時掌握所有庫存物資當前所在位置，有利于提高倉庫管理的工作效率。

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    采用RFID技術后，將為企業帶來以下效益： 

    （1） 節省人工采集數據成本； 
    （2） 自動化的倉庫管理作業，提高工作效率； 
    （3） 減少管理成本和人為差錯； 
    （4） 更精確的進、銷、存控制； 
    （5） 增進合作伙伴關系； 
    （6） 快速響應顧客需求，擴大產品銷售量。 

    據自動識別中心會員Accenture咨詢公司分析，采用RFID可以： 

    ＊ 減少庫存10～30%； 
    ＊ 庫存空間利用率提高20%； 
    ＊ 降低勞動力成本10～40%； 
    ＊ 加快揀貨、送貨速度10%； 
    ＊ 減少因偷盜、保管不善造成的損失50%； 
    ＊ 增加銷售額2～10%； 
    ＊ 運輸成本降低2～13%。 
    ＊ 發運準確度達到95%(托盤運輸的公司可以超過 99.9% 的準確度)； 
    ＊ 計費性退貨減少80%； 

第二章 RFID技術簡介 

2.1、RFID技術 

    RFID是Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識別。
 
    RFID技術是一種非接觸式自動識別技術，它是通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。它能對相距幾厘米到幾十米范圍內的物體進行識別，而且可以批量讀取、可識別靜止和運動狀態下的物體、設備、車輛和人員，從而成為了自動識別領域一顆耀眼的新星。 

    條形碼是一種已經應用非常廣泛的自動識別技術，但RFID與之相比優勢非常明顯： 

    （1）快速掃描 
    每次只能有一個條形碼受到掃描；RFID讀器可同時辨識讀取數個RFID標簽。 

    （2）體積小型化、形狀多樣化 
    RFID不需要為讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質，更適合往小型化與多樣形態發展，以方便嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上；

    （3）抗污染能力和耐久性 
    傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數據存在芯片中，因此可以免受污損。 

    （4）可重復使用 
    現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽內儲存的數據可以動態的更新，可以回收并多次使用。 

    （5）穿透性和無屏礙閱讀 
    條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬和非透明的材質，進行穿透性通信，不需要光源，讀取距離更遠。但不透過金屬等導電物體進行識別。 

    （6）數據的記憶容量大 
    一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大容量可儲存2到3000字符，RFID最大的容量則有數MegaBytes。隨著記憶載體的發展，數據容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對標簽所能擴充容量的需求也相應增加。 

    （7）安全性 
    由于RFID承載的是電子信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變編造，安全性更高。  

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2.2、RFID系統 

    最基本的RFID系統由三大部分組成：
 
    （1） 電子標簽（Tag） 
    電子標簽又稱為射頻標簽、應答器，一般由耦合元件（天線）及專用芯片組成。

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    電子標簽是射頻識別系統真正的數據載體，每個標簽具有唯一電子編碼（ID號），而且標簽一般保存有約定格式的電子數據。在實際應用中，RFID標簽通常貼在不同類型、不同形狀的物體表面，甚至嵌入到物體內部，因此會根據需要做成不同形狀（見下圖）。 

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    （2） 閱讀器（Reader） 
    讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取標簽信息被傳到電腦上進行下一步處理。 

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    （3） 天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。 
    天線是一種以電磁波形式把無線電收發機的射頻信號接收或輻射出去的裝置。 

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2.3、RFID的工作原理 

    閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入天線輻射場時，產生感應電流從而獲得能量，發送出自身編碼等信息，被閱讀器讀取并解碼后發送至電腦主機進行有關處理。 

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2.4、RFID的應用 

    射頻識別可以用來跟蹤和管理幾乎所有物理對象，因此可廣泛應用于各行各業，典型應用包括： 

    （1） 供應鏈與物流管理 
    （2） 生產制造與裝配 
    （3） 行李、郵件和包裹處理 
    （4） 身份識別、防偽、門禁和防盜系統 
    （5） 文檔追蹤/圖書館管理 
    （6） 交通管理與城市規劃 
    （7） 服務體驗與CRM 
    （8） 空間定位與跟蹤 
    （9） 普適計算 

第三章 系統方案 

  3.1 對象和任務    

   3.1.1倉庫管理對象    

    倉庫管理的主體是倉庫管理員，其管理對象包括：    

    （1）庫存品：放在倉庫中保管的物品，它是倉庫管理的根本對象；庫存品按存在形式分為：托盤、箱體和散裝三種形式，限于目前RFID還不適合管理到每一個細小的單件物品，因此使用RFID管理物品的單位是整箱和整個托盤（含大件單品）；    

    （2）庫位：倉庫中用來擺放庫存物品的、在空間上互不重疊的區域，一般一個庫位可以擺放多個庫存品；也可以一個較大的庫存品占用幾個庫位。    

    （3）庫管設備：用于倉庫管理的設備，如叉車、手推車等；在大型、繁忙倉庫中需要對這些設備進行合理調度、實時定位，以提高設備的利用率。    

    3.1.2倉庫管理的作業任務    

    倉庫管理的主要作業任務有：    

    （1） 入庫（進貨檢驗）    
    （2） 出庫（揀選）    
    （3） 移庫（補貨）    
    （4） 盤庫    
    （5） 根據需要，產生各種庫存報表    

    3.2.總體設計    

    3.2.1基本思路    

    （1）給每一庫位貼電子標簽，該標簽稱為庫位標簽。在進行庫房管理作業時，讀取該標簽編號，就可判定當前作業的位置是否正確。    

    （2）在物品入庫時，給每個庫存管理物品貼電子標簽，該標簽為貨物標簽。貼放標簽的物品應該是整托盤、整箱或便于安裝標簽的大件物品。在進行庫房作業時，讀取標簽的編號，確定作業物品是否正確。為了節省運行成本，貨物標簽設計成可重復使用。在貨物出庫時取下，送到入庫處再重新使用。     

    （3）架設無線網絡，覆蓋整個倉庫作業區，所有作業數據實時傳輸。在叉車上安裝固定無線數據終端，手工作業人員配手持式無線數據終端。無線數據終端具有接受作業指令、確認作業位置與作業貨物是否準確、返回作業實況等功能。    

    （4）使用自動導引車AGV（Automatic Guided Vehicle）作為平臺，在上面安裝RFID識讀器、控制設備、無線通信設備。安裝識讀器設備的AGV車，每天在設定時間自動對庫房進行盤點，并把盤點結果傳輸給系統管理中心。    

    3.2.2系統架構    

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    倉庫管理系統設計采用如下三層架構：    

    第一層是采集（Capture），主要是通過射頻識別設備以及其它自動識別設備采集數據，包括庫位標簽、貨物標簽、無線數據終端、AGV車等；    

    第二層是移動（Movement），即通過無線通信技術，把采集來的數據傳遞到中央數據庫，包括無線接入設備和相關的網絡設備。    

    第三層是管理（Management），對采集的數據進行管理，包括數據庫服務器、網絡服　務器等設備和倉庫管理系統軟件。    

    3.3.系統構成    

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    倉庫管理信息系統由三部分組成：     

    （1） 倉庫管理中心子系統    
    負責倉庫管理數據庫的集中管理與維護，負責進貨計劃、出庫計劃的制定和指令下達；打印生成各種管理報表。    

    （2） 倉庫管理現場子系統    
    發行入庫標簽、進行實時庫存管理（庫位管理）、通過無線網絡發布倉庫管理作業指令。    

    （3） 倉庫管理執行子系統    
    完成入庫、出庫、移庫、盤庫等作業具體操作，并返回執行實況。    

    4.系統信息流    

    系統的信息流程如下：    

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    5.作業流程    

    5.1庫位標簽的制作與安裝    

    除非庫位調整或標簽損壞，一般庫位標簽只需制作安裝一次。操作步驟如下：    

    ＊ 先對庫位進行編碼    
    ＊ 使用倉庫管理現場子系統計算機和RFID讀寫器把庫位編碼等信息寫入電子 標簽；    
    ＊ 使用標簽打印機，在紙標簽上打印庫位編碼文字和條碼信息；    
    ＊ 把紙標簽貼在電子標簽上生成庫位標簽；    
    ＊ 把庫位標簽安裝到庫位上。要求安裝牢固，以防脫落；并要求標簽盡量統一安裝在庫位正下方的支撐橫梁上。    

    5.2入庫作業流程    

    入庫作業流程見下圖：    

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    （1）收貨檢驗    

    重點檢查：    

    ＊ 送貨單與訂貨單是否一致；    
    ＊ 實到貨物與送貨單是否一致；    
    如果不符拒絕接收。    

    （2）制作和粘貼標簽    

    具體方法如下：    

    ＊ 采用選定的物品編碼方案對入庫物品進行編碼；    

    ＊ 制作貨物標簽：把編碼信息寫入電子標簽，同時打印紙質標簽（方便人工校核），再把紙質標簽和電子粘合在一起就成為貨物標簽。    

    ＊ 在庫存品上固定標簽：考慮到目前標簽成本較高，為了方便電子標簽的回收，一般采用懸掛的方式把標簽固定到物品上。如果不回收則可以采用粘貼方式固定。    

    （3） 現場計算機自動分配庫位，并逐步把每次操作的庫位號和對應物品編號下載到無線數據終端（手持終端或叉車終端）上；    

    （4） 作業人員運送貨物到指定庫位，核對位置無誤后把貨物送入庫位（如有必要，修改庫位標簽中記錄的貨物編號和數量信息）；   
    
    （5） 無線數據終端把入庫實況發送給現場計算機，及時更新庫存數據庫。    

    5.3出庫作業流程    

    出庫作業流程見下圖：     

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    （1）中心計算機下達出庫計劃；    
    （2）現場計算機編制出庫指令，并下載到數據終端；    
    （3）作業人員按數據終端提示，到達指定庫位；    
    （4）從庫位上取出指定數量的貨物，改寫庫位標簽內容；    
    （5）貨物運送到出口處，取下貨物標簽；    
    （6）向現場計算機發回完成出庫作業信息；    
    （7）更新中心數據庫。    
     
    5.4移庫作業流程   
    
    移庫作業流程如下：    

    （1） 根據需要，現場計算機編制移庫指令，并下載到數據終端；    
    （2） 作業人員按數據終端提示，到達指定庫位；    
    （3） 從庫位上取出指定數量的貨物，并改寫庫位標簽內容；    
    （4） 把貨物運到目的庫位，貨物送入庫位，修改庫位標簽內容；    
    （5） 向現場計算機發回移庫作業信息。    
     
    5.5盤庫作業流程    

    盤庫作業流程如下：   
    
    （1） 現場計算機根據盤庫計劃，向盤庫機器人（裝備有RFID識讀設備的AGV車）發出盤庫指令；    

    （2） 盤庫機器人按照事先設定的路線和行駛速度行進，在行進過程中讀取庫位標簽和物品標簽編碼，如發現兩者不能互相匹配，則向現場計算機發出報警提示；    

    （3） 盤庫機器人按照指定路線行駛一遍后，向現場計算機發出盤庫結束信息。    

    6.關鍵問題探討    
    
    6.1與ERP系統的連接    

    目前大型企業都已開始使用ERP系統，該系統一般包含有倉庫管理子系統。比較簡單的倉庫管理系統僅僅只是一個倉庫管理的數據庫管理系統，而先進的系統已經開始采用條碼來自動錄入數據。因此引進基于FRID技術的新系統需要對現有系統作充分了解，對可以利用的已有基礎盡量利用，以保證系統的順利實施。    

    從節系統構成圖可以看出：FRID倉庫管理系統的特色主要體現在“現場子系統”和“執行子系統”兩部分，而“中心子系統”與一般的倉庫管理系統沒有太大的區別。    

    6.2電子標簽的選擇    

    適合倉庫管理應用的電子標簽主要是UHF頻段的無源電子標簽，這是因為：    

    a) UHF無源標簽的讀寫距離遠，一般為3～9米；    
    b) UHF無源標簽的芯片價格比較便宜，隨著使用數量的增加，其價格還會下降；    
    c) UHF無源標簽的體積較小，適合做成各種不同的形式。    

    6.3貼放標簽的貨物單元    

    貨物在倉庫中存放有下列幾種形式：    

    （1） 單品（Unit or Item）：就是每件商品獨立存放。在倉庫中單獨存放的商品一般是體積較大的物品；    
    （2） 箱體（Case）：多個商品用一個箱子包裝后存放；    

    （3） 托盤（Pallet）：多個箱子堆放在一個托盤上，以托盤形式存放；    

    我們認為最適合貼標簽的單元在箱體，在箱子上粘貼的標簽中記載箱子內部物品數量。大件單品上應采用懸掛的方式粘貼標簽；如沒有特別需要托盤上不粘貼標簽。    

    6.4庫位與貨物編碼方案    

    ＊ 盡量沿用企業內部已經使用成熟的編碼方案；    
    ＊ 如果沒有現成的編碼方案，則采用國際標準的物品編碼方案（EAN/UCC）。    

    6.5標簽上存儲的信息（格式）    

    ＊ 庫位標簽主要存放：標簽類別（庫位類）、庫位編號、存放的貨物編碼及數量；    
    ＊ 貨物標簽上主要存放：標簽類別（貨物類）、貨物編碼及數量、入庫時間、批次等。    

    6.6關于AGV車    

    用于自動盤庫的AGV車的選用應考慮下列問題：    

    （1） 盡量選用已有的AGV車，有利于調度、使用與維護。    
    （2） 便于在AGV車上安裝自動識別設備；    
    （3） 易于自動識別設備，可隨意控制其行進速度、起步、停止、甚至倒退；    
    （4） 能夠給自動識別設備提供電源（+24VDC）；    

    價格盡量低，有利于系統普及應用。   

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