物流技术2009年第28卷第4期(总第199期
1引言
目前,国内物流中心大多采用条码扫描技术作为仓库管理中货物流和信息流同步的载体。但是随着企业对信息化要求的不断提高,条码技术由于存在信息无法更改、存储容量小、读取信息不方便等缺点已无法满足要求。RFID(Radio Frequency Identification射频识别技术以其非接触、可重复使用、快速扫描、读取方便快捷、数据容量大、使用寿命长等优点在物流仓储行业获得越来越多的重视[1]。本文研究在仓库管理信息系统中引入RFID技术,实现货物的先进先出,电子货位管理,作业流程监控管理,以期解决条形码带来的不足,从而在数字化和信息化的基础上最大限度提升仓库管理信息系统效益。
2系统功能及结构设计
基于RFID的数字化仓库是在现有仓库管理中引入RFID 技术,对信息的准确性和流程的自动化要求非常高,需要实现对仓库各个作业环节的数据进行自动化的数据采集和保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性,确保及时准确地掌握库存的真实数据,合理保持和控制仓库库存。
2.1系统构成
系统由硬件设备及软件功能模块两方面组成,主要思想即在仓库管理信息系统中实现一维条码和RFID相结合。托盘贴RFID电子标签,利用RFID电子标签可重复使用、数据
容量大、无需人工介入等优点,以提高仓库自动化水平和实现基于托盘的整存整取;货物贴一维条码,利用一维条码成本明显低于RFID电子标签的优点以降低成本,实现基于货物的零存零取和货物追踪。一维条码和RFID相结合,不仅可以取得对仓库数据信息的精确掌控也可以降低系统实现的成本。
2.1.1系统硬件构成。基于RFID的数字化仓库管理系统的体系结构决定系统应至少具有以下硬件设备[2-3]:
①主控系统。包括主控计算机、出/入库口的RFID识读器、组盘区RFID读写器等。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、组盘区RFID读写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以及叉车进行连接。
③叉车及车载平板电脑。车载平板电脑上安装叉车导航子系统用于货位导航。车载导航系统通过无线网络与服务器进行连接。
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、环形分拣线、堆垛机以及WinCC监控系统,可实现自动化的货物托盘上/下架。
仓库硬件设备布置图如图1所示,图中显示了主要硬件设备的布置位置和硬件之间的通信链路。
2.1.2系统软件功能模块构成。基于RFID的数字化仓库管理系统功能的是对传统仓库管理系统的功能实现和扩展,包括以下功能:入库管理、电子货位管理、出库管理、货物组盘等[4]。系统总体结构如图2所示。
①入库管理。实现货物入库操作,可完成入库单据的录入、
基于RFID的数字化仓库管理系统的设计与实现
王建维,谢勇,吴计生
(华中科技大学系统工程研究所,湖北武汉430074
[摘要]针对传统仓库管理中存在的数据信息采集不够准确、自动化程度不高的问题,以RFID技术为核心,结合货物一维条码,设计了一种基于RFID的仓库管理系统,实现了自动化的入库管理、实时库存管理、出库管理。
[关键词]RFID;仓库管理;电子标签;一维
[中图分类号]TP391.44;F715.6[文献标识码]A[文章编号]1005-152X(200904-0130-03 Design&Implementation of Digital Warehouse Management System Based on RFID
WANG Jian-wei,XIE Yong,WU Ji-sheng
(The Research Institute of Systems Engineering,HUST,Wuhan430074,China
Abstract:Aiming at the problems existing in data information acquisition and automation level of traditional warehouse management and combining with1D barcode technology,the paper designs a warehouse management system based on RFID technology so as to realizing the
automated warehousing input/output management and real-time inventory control.
Keywords:RFID;warehouse management;electronic label;1D(one dimension
[收稿日期]2008-12-04
[作者简介]王建维(1985-,男,湖北孝感人,华中科技大学硕士研究生,研究方向:物流与供应链管理、物流信息系统;谢勇(1974-,男,湖北武汉人,华中科技大学控制科学与工程系副教授,博士,研究方向:RFID物流与供应链管理、物流信息系统、决策支持系统和电子市场;吴
计生(1982-,男,安微桐城人,研究员,硕士,研究方向:物流自动化。
网络与信息化
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图1仓库硬件设备布置图
图2系统主功能模块
修改、删除,入库货位自动分配、手动分配,已分配货位单据指令发送等作业。
②出库管理。和入库管理类似,实现货物出库操作,可完成出库单据的录入、修改、删除,出库货位自动分配、手动分配,已分配货位单据指令发送等作业。
③电子货位图管理。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(托盘的库存地址查询、调整等操作。
④货物组盘。实现货位入/出库托盘组盘操作。本仓库管理信息系统支持非整托盘入/出库,所以入/出库作业需要组盘功能模块以实现入库组盘、出库拆盘的操作。组盘功能模块主要实现了读写托盘RFID标签信息(主要是一维条码信息、托盘货物调增/减、组盘撤销等功能。
⑤查询及报表。仓库管理员通过查询及报表对系统数据库中库存盘存状态、单据以及货物、货位状态进行管理。其中包括:货位调整单查询、出库单查询、入库单查询等。
⑥基础数据维护。对本系统中货物、人员、叉车等信息进行查看、添加、删除和修改等操作,方便其他功能中对数据使用。
2.2系统工作流程设计
系统工作流程主要包括入库作业流程、出库作业流程及库存管理作业流程。
2.2.1入库作业流程。入库作业主要步骤如下:
①货物入库时,仓库管理人员人工录入入库单据生成电子单据。
②库管人员在主控机上选择当前入库单据明细执行入库操作,完成入库货位分配并生成入库作业指令,通过无线网发送到服务器上。
③叉车收到服务器广播的入库作业指令,到组盘处进行货物组盘。
④组盘完成,叉车执行托盘入库操作(将托盘放到入库分拣口,根据车载平板电脑上的货位导航地图确定货位地址。
⑤WINCC管理人员运行WINCC系统将入库分拣口上的托盘放入指定货位(堆垛机自动运行。
⑥叉车装载托盘入库时通过固定式RFID阅读器提取标签信息,进行入库监控。
⑦叉车司机完成入库操作确认后,更新叉车指令列表。库管系统自动更新库存、货位状态以及库区显示系统(入库时间、品牌规格、入库数量和已完成数量。
入库流程如图3所示。
2.2.2出库作业流程。出库作业主要步骤如下:
①库管人员人工录入出库单据生成电子单据。
②库管人员在主控机上选择当前出库单据明细执行出库操作,完成出库货位分配并生成出库作业指令,通过无线网发送到服务器上。
③叉车收到服务器广播的入库作业指令,根据车载平板电脑上货位导航地图确定货位地址。
④WINCC管理人员运行WINCC系统将托盘从库管系统选定的货位取出,送至指定的出库分拣口。
⑤叉车从出库分拣口取出托盘,托盘出库时通过固定式RFID阅读器提取标签信息,进行出库监控。
⑥如果是非整托盘出库,则叉车将托盘运载到组盘处进行出库拆盘操作,出库拆盘完成,叉车将仍有剩余货物的托盘放回原货位。
⑦叉车司机完成出库操作确认后,更新叉车指令列表。库管系统自动更新库存、货位状态以及库区显示系统(出库时间、品牌规格、出库数量和已完成数量。
出库流程如图4所示。
2.2.3库存管理作业流程。
①库内盘点。仓库管理员接到盘点指令后携带手持单元进入库区时,依次遍历全部货位并将所收集到的全部货品信息与电子货位图中库存信息进行比对。根据盘点结果进行库内移位、补货、调拨等操作。
②库内货位调整。仓库管理员选择货物地址调整单据进行库内货位调整作业,此作业不对库存货物进行增减。在主控计算机的数据库中,仅处理调整货物所处的货位信息,这样做可以避免货物出入库的不便。利用电子货位图可进行可视化的货位调整操作。在电子货位图界面完成货位调整后生成货位调整指令信息发送给服务器,服务器将货位调整指令通过广播的方式发送给叉车,叉车选择调整单据在导航系统支持下执行货位调整作业。
图3入库流程
图4出库流程
王建维,等:基于RFID的数字化仓库管理系统的设计与实现网络与信息化
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物流技术2009年第28卷第4期(总第199期 3系统实现
本系统基于eclipse平台采用C/S模式开发[5],所有功能模
块都需与数据库相关联。主界面采用JAVA语言编程,数据库
采用SQLServer2000。在与数据库连接过程中,采用jdbc技术。
本文重点介绍入库流程的实现。完整的入库需要实现入库单
管理、入库货位分配、入库指令监控、组盘、叉车导航等功能。
(1入库单管理实现。实现纸质单据到电子单据转换。电子
单据是整个系统运行的基础。本模块用于将纸质单据生成电
子单据,完成入库单据的录入、修改、删除等操作,每个入库单
至少包含如下信息:单据号、入库时间。每个入库单可包含多
个明细,每一条明细至少包含如下信息:品牌规格、数量、单位等。生成了电子单据,库管人员就可选择单据执行入库操作。
(2入库货物分配实现。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。本模块将货物位置最优化,可以减少货物搬运的成本,降低货物在存储过程及搬运过程中的损耗,从而提高效益。入库货位分配主界面如图5所示。由于使用简单的自动化立体货架,货位比较少,所以本系统采用简单的页面标签标识货位,在大型仓库应用中,可以应用地理信息系统技术绘制大型货位图。
(3入库指令监控实现。实现对作业指令的实时状态的监控。已分配货位单据选择生成指令或者直接在货位分配界面生成指令将进入入库指令监控界面,以对作业指令进行实时监控(入库口的RFID识读器返回托盘标签信息。在入库指令监控界面将指令信息发送给服务器(服务器广播指令信息给叉车以完成组盘和入库操作。本模块可让库管人员对已分配货位的作业信息以及入/出库口的托盘信息进行监控,提高整个作业进程管理的可视化程度。
(4入库组盘实现。实现零散货物入库到托盘入库的转换。支持非整托盘入/出库,实现入库组盘、出库拆盘的操作。组盘功能模块实现读写托盘RFID标签信息、托盘货物调增/减、组盘撤销等功能。依靠人工手持条码扫描枪扫描货物一维条码,系统根据条码从后台数据库获取货物品牌规格等信息,实现可视化的托盘货物组盘操作。完成写托盘RFID标签信息后,系统更新后台数据库中托盘ID与入库单据号、货物条码、数量等关联信息(便于以后追溯货物源和操作人员核对作业。本模块是零散货物入/出库的必需环节,利用RFID技术极大地提高了货物信息数据采集的自动化程度,确保系统准确地掌握货物的真实数据。组盘模块主界面如图6所示。
(5叉车货位导航子系统实现。实现对入库货位地址的导航显示。本系统安装在叉车车载平板电脑上,主要界面是电子货位图,用于叉车出入库及货位调整作业中货位导航,导航系统接受服务器以广播的方式发送的指令,根据指令查询电子货位以可视化的方式显示入库货位地址、出库货位地址及货位调整中的起始地址、目标地址。本模块的实现可方便叉车司机查找货位,防止出现对错误货位的操作并且节省货位查找时间,提高了入库作业效率。
4结束语
本系统采用RFID加上货物一维条码的方案,这是现阶段RFID在仓库管理系统应用中一个比较实用的方法。仓库管理系统应用RFID技术后可取得较好的效果,主要表现在:①节省人工成本:电子货位图和入/出库口RFID有效降低了传统人工检查、查账的劳动量;②极大地提高对出入库货物信息记录采集的准确性:货物组盘模块RFID可以避免传统人工组盘时清点录入货物时的人为错误,提升货物信息记录采集的准确性;③可随时显示当前库存状态:库区电子货位图可实时显示库存状态,避免人工清点和检查;④实现货物动态出入库管理:入/出库口RFID可对出入库口货物进行实时监控,避免人工检查,节省核对时间;⑤易操作性的界面设计将降低库存管理的难度:电子货位图有效地提高了库内盘点和库内货位调整效率,叉车货位导航子系统提高了叉车司机作业效率。设计存在的不足为没有实现管理信息系统与监控系统的连接,堆垛机的运行需要人工介入,如何实现仓库管理信息系统与组态软件WinCC的通信,从而使PLC控制器控制轨道输送机、堆垛机执行相应的操作是系统未来改进的目标。
本系统为笔者团队为华中科技大学控制系物流自动化实验室开发的演示系统,主要用
于RFID相关应用科研及教学演示,对于RFID在仓库管理系统中的应用有一定的借鉴价值。
[参考文献]
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[5]李逢玲,郑飞.基于C/S模式的仓库管理信息系统的设计与实现[J].现
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图6组盘模块主界面
图5货位分配主界面网络与信息化
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