1 关于RFID技术

RFID技术即射频识别技术(RadioFrequency Identification,RFID),该技术的原理是在阅读器与标签之间建立非接触式的数据通信,从而实现目标的有效识别,主要是通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,对记录媒体(电子标签或射频卡)加以读写来识别目标并进行数据交换[1]。通过表1当前我国典型物流系统项目中自动化立体库与传统物流仓库的成本构成对比,不难看出RFID技术在物流仓储管理系统中的应用需求。

RFID技术所表现出的优势,能为表1中物流仓储各方面具体管理要求提供更为先进的技术支持,同时能满足上述多项内容的管理需求,因此可通过应用RFID技术设计物流仓储管理系统,提升物流仓储管理的效率及反应速率,推动物流行业的发展[2]。

2 RFID技术支持下的物流仓储管理系统设计

2.1 系统功能需求分析

通过设计科学合理的物流仓储管理系统,能够实现物流仓储管理工作的自动化,其具体应用功能需求应包括基础信息模块、原材料模块、仓库管理模块、系统设置模块、出/入库模块及RFID识别采集模块几方面[3]。

2.2 系统架构设计

系统架构设计包括总体架构设计、技术架构设计及系统功能设计3部分。

总体架构设计中多将重力式立体货架作为摆放货物的主要载体,一般利用叉车或堆垛机进行货物入库工作,出库时则以叉车搬运为主。这种方法适用于大宗且体积较大货物的搬运,对于零散、小批量货物的存储,则需要在重力式立体货架两侧设置散货货架[4]。若基于RFID技术进行物流仓储管理系统设计,需保证整个系统及管理流程能够高效运行,管理操作简便快捷,能够准确录入/采集货物出入库信息。

技术架构设计是围绕RFID技术构建的技术应用体系。由于该技术具有非常强的环境适应性,在性能及效率上也显著超过传统手持扫描方式,因此在实际应用时可通过将RFID读写器安装在仓库各个区域,来满足物流仓储管理的需求。这种读写器能够实现货物电子标签信息的高速读取,并将读取到的信息传输至中枢处理系统,经处理系统处理之后再上传至管理系统。之后,管理系统会通过获得的高精度数据对标管理需求,以更新货物出入库信息。

系统功能设计应囊括智能管理、盘点管理、入库管理及出库管理4部分内容。其中:入库管理包括货物录入、货物规格管理、信息查询修改、供货商管理4方面功能;盘点管理仅需囊括数据盘点管理、数据计算两方面功能;出库管理应囊括出库货物录入、货物查询、货物规格3方面功能;智能管理则在上述功能的基础上,提供初始化设置、系统设置、用户管理及仓库管理的功能支持[5]。

2.3 RFID数据采集系统算法优化及部署

进行数据采集系统部署之前,需要先设计并完善整个系统的定位算法。由于物流仓储管理系统室内环境复杂,无论是采集过程中的人员走动、场景布置内容更替还是温湿度变化,都会在一定程度上产生信号强度值(ReceivedSignalStrengthIndication,RSSI)不确定的问题。对此,需要通过应用限幅滤波器屏蔽采集误差产生的大脉冲干扰,保证算术平均滤波算法的正常运行,而算术平均滤波算法是通过以平均运算方式计算N次采样后的被测数据,实现随机噪声对定位干扰的有效控制。其具体计算方式:

该算法的改进需要先计算被测数据标准差,并将之作为信号强度值的波动程度,之后为这一标准差设置阈值。在标准差处于阈值范围内的情况下,由于此时信号强度值波动程度较小,可直接采用上文公式计算信号强度值的算术平均值;若其标准差超过阈值范围,代表此时信号强度值波动程度较大,则其算术平均值求解方式如下所示:

式中采样结果超过RSSIavg均值记为avg1,采样结果不超过RSSIavg数据均值记为avg2。

经上述算法调整优化之后,可以确定限定幅度及算术平均滤波处理能够降低随机性误差因素对货物定位信号采集产生的影响,也能显著提升定位算法的运行效率。

完成以上算法优化之后,可开始进行系统部署。

在部署方式上,需要在仓库门口的上方及左右两侧各放置3处RFID阅读器天线,在货物进出仓库时经该阅读器识别货物电子标签。在此基础上,需要在仓库入口位置设置高精度射频标签打印机1台,已确认拥有RFID标签的货物可正常放入,无RFID标签的货物,则需要由打印机获取货物信息(包括库存、代码、货号)并打印标签,将标签固定在货物外包装表面,并将货物详细参数录入到系统中,在货物出库或更改仓储状态之后回收标签。除此之外,所有货架均需设置对应的RFID,以均值显示方式显示货架的位置序号,且RFID系统应与库存商品信息建立关联。最后,通过安装RFID系统操作末端,使仓储管理人员可经RFID核对库房中的货物存储情况。

3 基于RFID技术的物流仓储管理系统实现

(1)货物信息管理模块:该模块负责管理各项与货物相关的基本信息及有关信息,包括但不限于货物的生产日期、有效期、生产商、品名、类别、价格、基本仓储要求及注意事项等,管理人员对货物信息的任何调整皆可通过该模块实现。

(2)出/入库管理模块:此模块分为入库管理及出库管理两方面,货物抵达仓库之后需先由管理人员录入货物具体信息,并核对其信息在电子标签及RFID中的完备程度与准确度,并将之与入库单中的信息逐一仔细对比,确认信息一致后,制作电子标签并将标签内容添加至U盘中,同时在电子标签中标注与货物有关的具体信息,经转运途径送入仓库,由连接的RFID阅读器扫描电子标签并将扫描数据上传至管理系统中,管理系统在获取货物信息的同时形成货物入库时间信息并存储。出库时其他操作基本不变,但在货物出库扫描完成之后需在标签中更新货物状态,标识为“已出库”,记录在案并回收对应标签。

(3)货物库存盘点模块:在对货物进行盘点时,仓储管理人员需手持RFID机库便携盘点设备逐个扫描货物的电子标签,应用RFID识别标签中的各项信息并将之与盘点单、物资管理单等信息加以比对,完成清点并确认无误后,将盘点时间、过程及结果信息录入到管理系统中。若盘点过程中发现信息与盘点单不一致,则需在系统中向上追溯,查询上次盘点结果及时间区间中其他管理工作执行情况,共同分析导致货物信息偏差的原因。

(4)货物室内定位模块:通过系统确定货物存储位置的定位坐标,并将之呈现在电子地图中,由仓库管理人员结合终端设备定位货物坐标。

4 结语

信息技术及RFID技术为物流仓储管理效率与精度的提升提供了可靠技术支持,对推动该行业的发展具有重要现实意义。研究中尝试基于RFID技术,设计了一整套用于物流仓储管理的系统并加以实现,能够通过提升物流管理效能帮助企业获取更多经济效益。