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        倉儲管理信息化及其 RFID 室內定位技術應用

          信息來源:   發布時間:2021-07-15  點擊數:

        我國的GDP已躍居世界第二, 成為名副其實的經濟大國, 經濟的高速發展帶動了國內物流事業的大發展, 倉儲是物流領域十分重要的一個環節, 倉儲管理水平如何直接關系到整個物流行業的經濟效益和社會影響。倉儲管理信息化是物流管理信息化的重要組成部分, 隨著物流技術的迅速發展, 現代倉儲管理信息化已進入快車道發展時期。

        2014年9月, 國務院印發了《物流業發展中長期規劃》 (2014—2020年) 文件, 文件中明確了物流業的發展戰略, 指出“加強北斗導航、物聯網、云計算、大數據、移動互聯等先進信息技術在物流領域的應用”。國家的重視極大地推動了物聯網等技術在物流行業中的應用與發展, 其中最典型的就是無線射頻識別技術 (簡稱RFID技術) 的應用。RFID技術是一種非接觸式自動信息獲取技術, 特點是非接觸、快速、精準、大容量、高環境適應性等, 它的出現與推廣改變了倉儲管理的管理模式, 實現了倉儲管理信息化的飛躍, 倉儲管理無論在信息獲收、傳輸、處理與應用各方面達到了前所未有的高度, 特別是RFID室內定位技術的應用, 給大型倉儲管理中的貨物實時定位查找提供了一種實用手段, 有效地提高了大型倉儲管理的效率。

        1 RFID與室內定位技術

        1.1 RFID技術

        RFID (無線射頻識別) 技術是一種典型的自動識別技術, 它利用無線電信號空間耦合原理, 實現非接觸信息自動獲取電子標簽內信息, 在防碰撞技術支持下, 可以實現多標簽的信息讀寫, 并且具備高速運動目標的準確識別與讀寫能力, RFID系統使用快捷方便, 特別適合惡劣環境下的信息自動采集。RFID系統一般由電子標簽 (Tag) 、讀寫器 (Reader) 、天線和中間件組成, 電子標簽存儲的信息容量較大, 可以存儲ID和一定數量的物品信息, 比較適合倉儲貨物的信息標識, RFID中間件是完成RFID設備接入應用系統的軟件, 主要完成讀寫器管理、數據采集和系統指令傳達, 讀寫器通過串口或網口等多種方式與上位機通信實現數據交換。

        RFID基本工作原理:首先由RFID讀寫器發出無線電信號, 使得有效范圍內的電子標簽被激發, 激發后的電子標簽通過發射相應的無線電信號回送出電子標簽內的相關信息, 完成信息的交互, 控制信息和標識信息通過接口與上位機通信。電子標簽有無源、有源和半無源三大類, 系統的工作頻率分微波、超高頻、高頻和低頻。

        1.2 室內定位技術

        定位技術的應用現在已十分普遍, 各種基于位置服務 (LBS) 的App已被大眾所接受和廣泛使用, GPS和北斗導航定位已深入人心, 但是這些定位技術應用的最大特點或者說最大缺點就是適合于室外定位, 由于無線電波的傳播特性導致無線信號無法穿透障礙物, 因此無法做到室內有效正常工作。室內定位技術是在衛星導航定位應用成熟后的進一步延伸和發展, 已成為定位技術應用研究的一熱門領域, 應用前景十分廣泛。經過科研工作者的不懈努力, 室內定位技術發展十分迅速, 目前國內主要采用的技術有A-GPS、紅外、超聲波、光跟蹤、超寬帶、射頻識別 (RFID) 等多種技術。這些技術應用的成熟案例不少, 特別是基于RFID技術的室內定位應用日趨成熟, 結合RFID電子標簽的信息標識和自動獲取能力, 在物流倉儲信息化中得以極大的重視與應用。

        2 倉儲管理信息化

        2.1 信息化管理發展與必要性

        倉儲作為物流作業過程中的很關鍵一節點, 其重要性不言而喻, 早期, 由于經濟發展水平的限制, 物資還不十分豐富, 物流行業處于低層次發展, 倉儲空間與物品種類和數量都不大, 對倉儲管理要求不高, 一般的手工管理基本上都能較好完成, 但隨著我國的改革開放, 特別是近十幾年的高速經濟發展, 形勢發生了質的變化, 物流信息化已成為國家發展戰略。

        倉儲管理的發展從手工作業到現在的信息化、智能化和自動化的一個進程。傳統的倉儲管理大多依靠人工作業的一個低效率過程, 以紙張文件為載體來記錄、跟蹤貨物的進出信息, 這種管理模式的缺點是:工作量大、容易出錯、作業能力有限、效率低下等;隨著計算機時代的到來, 倉儲管理進入了初級信息化時代, 大多采用了人工加計算機的管理模式, 倉儲物資信息數字化與紙質記錄并存, 相對提高了工作效率;隨著計算機網絡技術和國際互聯網的成熟應用, 倉儲信息化管理進入了無紙化的新時代, 實現了倉儲管理的網絡化;現在, 大數據、云計算特別是物聯網技術的應用, 倉儲信息化管理進入了嶄新的時代, 完全徹底地解決了倉儲管理從信息的自動錄取、傳輸、處理到應用的智能化、自動化。隨著企業規模的不斷發展, 倉庫的容積越來越大, 存儲物資的種類與數量也在不斷增加, 進出倉庫的頻率更是指數級提升, 倉儲作業已十分復雜和多樣化, 傳統的和早期的計算機化管理模式已不可能完成倉儲管理, 嚴重影響了企業的運行工作效率, 成為經濟發展新瓶頸, 現代倉儲信息化管理成為必由之路。

        2.2 現代倉儲信息化管理

        現代倉儲信息化管理系統主要是解決傳統倉儲管理存在的諸多問題, 達到全面提升倉儲管理智能化與自動化水平, 給予企業節約生產成本和增強企業競爭力。它采用RFID技術、計算機技術、通信與網絡技術等信息化手段, 對倉儲物資的管理實現自動化標識、庫存與物資定位、物資調撥、自動化盤點、實時報表統計等一系列自動化操作與管理。其中, RFID電子標簽具備的非接觸式標識與讀取信息技術在倉儲信息化中占據十分重要的角色。

        基于RFID技術的倉儲管理系統主要采用電子標簽作為信息存貯來標識物體, 實現對倉庫貨物進行檢驗、出入庫、調撥、移庫移位、盤點等環節的數據進行自動化的數據讀寫, 達到對倉儲貨物狀態的實時動態掌握, 確保倉儲貨物、貨位及其他相關因素的合理配置, 提高倉儲管理的整體工作效率和經濟效益。倉儲管理系統實現以下主要功能:非接觸式自動精確地更新各種信息;查詢和跟蹤貨物信息;貨位查詢并動態分配貨位, 有效利用倉儲空間;實現人力與貨物資源的動態調控;倉儲物資的綜合盤點;倉儲物資查找自動化和統計報表的自動匯總與生成等。倉儲管理系統由三部分組成:一是信息管理子系統。負責進出庫貨物計劃制訂和下達, 數據庫信息的維護與管理, 各種報表的匯總與生成;二是現場管理子系統。負責各類電子標簽管理, 庫存與庫位調控, 發布作業指令;三是管理執行子系統。完成出入庫、移庫、盤庫等作業操作, 并實時上報執行結果信息。

        3 RFID室內定位技術應用

        3.1 RFID定位技術

        RFID電子標簽具有對倉儲貨物電子標識的能力, 也同時具備室內所標識物體的定位功能?;赗FID技術的室內定位按定位對象可分兩種方式:一是標簽定位, 也就是使用一個或幾個讀寫器對標簽目標定位;二是讀寫器定位, 也就是利用若干個標簽對讀寫器對象的定位。相對來說讀寫器定位應用較少, 主要以標簽定位應用研究居多, 在倉儲管理系統中采用標簽定位技術來對貨位和貨物的定位應用。標簽定位技術依據采用測量技術不同, 又可以分“接收信號強度方法” (RSSI) 、“到達角度方法” (AOA) 、“到達時間方法” (TOA) 和“到達時間差方法” (TDOA) 四種。以上四種方法的具體應用各有特點, 依應用條件不同而不同。

        3.2 倉儲管理中的應用

        現代倉儲管理已顯得比較復雜和繁重。物流行業的大發展對大型倉儲的需求越來越多, 大型倉庫的面積與容積都比較大, 貨柜貨架眾多, 貨物種類多并且數量大, 這些導致了倉儲管理的復雜性, 其中貨物與貨位的尋找就會變得困難, 特別是發生錯位錯放的情況下, 如何快速尋找到錯位的貨物有時顯得十分重要。在倉儲環境下的定位一般分兩種情況:一種是靜態定位;另一種是動態跟蹤定位。倉儲貨物具有物品位置變化大和種類流動快的顯著特點。根據貨物品種的不同對RFID定位電子標簽也有重要影響, 相應的定位技術也有各自的要求。

        倉庫存貯物品的種類有其隨意性, 但RFID電子標簽對一些物品相對敏感, 如金屬制品。因此電子標簽的選擇很重要, 對于一般的倉儲來說, 選擇標簽定位系統在成本管理方面顯得有較好的優勢, 目前無源標簽的應用使得定位系統的成本進一步得以降低, 技術上也基本成熟應用。在充分研究倉儲環境因素及系統成本考量情況下, 現代倉儲貨物與貨位定位系統可采用基于無源信號指紋識別 (RSSI) 定位方案來實現。無源RSSI定位系統由RFID標簽、天線、讀寫器和相應的軟件組成?;凇靶盘栔讣y”的定位方法包括三個方面:部署場地規劃、信號指紋庫采集、信號指紋匹配。首先是對部署場地進行規劃。即確定每臺接收機 (天線, RFID閱讀器) 所處的位置并進行記錄。在部署接收機之后, 需要進行信號指紋的采集 (訓練階段) 。具體方法是對需要定位的區域進行網格化, 采集網格位置處的“指紋”, 并存入數據庫中。在整個信號指紋庫采集工作完成之后, 系統便可以得到區域任意位置的信號指紋。在信號指紋匹配階段, 位置服務器首先確定貨物所處的母區, 即大致位置。然后根據接收到該標簽的接收機編號, 以及接收機接收到信號的強度在位置服務數據庫中進行匹配。最終返回相應的地理位置信息作為該貨物所在的實時位置。

        4 結論

        物流技術的發展十分迅速, 倉儲管理已從人工方式快速進入了智能化、自動化的時代, 物聯網、大數據、云計算機等技術的發展與應用, 給倉儲管理信息化增添了無限的可能。本文對現代倉儲管理信息化建設作了一些探討, 簡要論述了RFID技術在倉儲管理中的應用, 特別針對RFID室內定位技術在倉儲管理中應用做了一些分析, 室內定位技術的應用前景十分廣闊, 相信隨著對RFID室內定位技術的深入研究, 必定會在將來的物流管理中得到更多的關注與重視。

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