RFID干货专栏｜48 智能仓储物流管理

RFID干货专栏概述

经过20多年的努力发展，超高频RFID技术已经成为物联网的核心技术之一，每年的出货量达到了200亿的级别。在这个过程中，中国逐步成为超高频RFID标签产品的主要生产国，在国家对物联网发展的大力支持下，行业应用和整个生态的发展十分迅猛。然而，至今国内还没有一本全面介绍超高频RFID技术的书籍。

为了填补这方面的空缺，甘泉老师花费数年之功，撰写的新书《物联网UHF RFID技术、产品及应用》正式出版发布，本书对UHF RFID最新的技术、产品与市场应用进行了系统性的阐述，干货满满！RFID世界网得到了甘泉老师独家授权，在RFID世界网公众号特设专栏，陆续发布本书内容。

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8.3智能仓储物流管理

智能仓储物流的应用非常多，包括机场行李管理、货物分拣、仓储管理、冷链管理、周转箱管理、托盘管理等，这些应用中的需求和管理方式类似。因此本节主要针对机场行李管理、货物分拣、仓储管理这三个有代表性的应用重点讲解。

8.3.1机场行李系统

随着国内经济改革开放的不断深入，国内民航事业获得了空前的发展，机场进出港旅客数量不断增加，行李吞吐量随着到了一个新的高度。而行李的处理对大型机场而言一直是一项庞大而复杂的工作，特别是不断发生的针对航空业的恐怖袭击也对行李的识别与追踪技术也提出了更高的要求。如何管理堆积如山的行李及有效提高处理效率是航空公司面临的重要问题。

01、背景

早期的机场行李管理系统通过条形码标签对旅客行李进行标识，在输送过程中，通过对条码的识别来达到对乘客行李的分拣处理。全球航空公司的行李追踪系统发展到现在，已经相对比较成熟，然而，在托运行李差异很大的情况下，条形码的识别率很难超过98%，这意味着航空公司要不断投入大量的时间和精力进行人工操作，将分拣的行李运送到不同的航班上。同时，因条码扫描对方向性要求高，这对机场工作人员在进行条码包装时也增加了额外的工作量。单纯使用条形码对行李进行匹配分拣，是一件需要耗费大量时间与精力的工作，甚至有可能导致航班的严重延误。提高机场行李自动分拣系统的自动化程度和分拣准确性，对保护公众出行安全，减少机场分拣人员工作强度，提高机场整体运行效率，具有重要意义。

超高频RFID技术被普遍认为是21世纪最具发展潜力的技术之一，是既条码技术之后，引起自动识别领域变革的一项新技术。其具有的非视距、远距离，对方向性要求不高，快速精准的无线通讯能力，被越来越多的聚焦在机场行李自动分拣系统。最终在2005年10月，IATA（国际航空运输协会）一致通过决议，将UHF（超高频）RFID绑带式标签作为航空行李标签的唯一标准。为应对旅客行李对机场输送系统处理能力提出的新的挑战，超高频RFID设备开始被越来越多的机场使用到行李系统中。

02、系统架构

超高频RFID行李自动分拣系统，是给每一个乘客随机托运的行李上粘贴电子标签，电子标签中记录旅客个人信息、出发港、到达港、航班号、停机位、起飞时间等信息；行李流动的各个控制节点上，如分捡、装机处、行李提取处安装电子标签读写设备。当带有标签的信息的行李通过各个节点的时候，阅读器会读取这些信息，传到数据库，实现行李在运输全流程中的信息共享和监控，其系统架构如图8-11所示。

图8-11行李自动分拣系统架构

03、系统流程

从机场出发的旅客在出发值机柜台办理行李托运，工作人员根据旅客登机牌完成托运登记并打印行李标签，将行李标签安装在行李上后放入行李输送机。传送带上安装有超高频RFID阅读器，当行李通过采集通道时，其相关信息即被采集并上传给输送机控制系统，输送机控制系统根据得到的信息即可将行李正确的分拣到对应航班的行李房格口槽。最后搬运工将对应航班的行李转送到行李箱，经牵引车运上飞机货舱。

如图8-11所示，机场行李自动分拣系统采用超高频RFID技术，通过电子标签标识行李。即便对多个高速运动的行李，都可以同时识别，并自动分拣，无须人工干预，操作快捷方便。采用RFID技术机械化率可到99.9%以上，这就意味着从技术上将大大减少行李丢失、迟运、错运的可能。同时，超高频RFID能工作在各种恶劣的环境中。这样就能够加强旅客的行李安全，大大的减少其差错率和其它问题。

图8-12行李自动分拣系统

另外，每一个阅读器可以通过网络与服务器连接，在行李托运的各个环节，都能有效的记录跟踪监控，及时的掌握整个过程，动态的进行管理，管理人员完全可以根据此统计的数据查看各个环节的情况，达到有针对性的管理，从整体上提高机场行李托运管理的信息化和智能化。

04、系统关键技术

航空行李自动分拣系统应以实现最大的效率、安全性、可靠性、易于维护为目标，在整个系统中，数据采集尤为关键。

高速的数据采集为满足机场日益增长的旅客行李数量，特别是大中型机场，输送机的传送速度日趋高速化。更高的传送速度对阅读器的采集速度有更高的要求。

稳定性：航空机场行李自动分拣系统全年365天，每天24小时连续运行，阅读器设备必须满足该环境下的稳定运行。

可靠性：行李分拣系统必须准确的获取到每一件行李的信息才能正确的完成分拣，这就要求阅读器设备必须有非常高的可靠性，对每一件行李信息都能准确采集。

兼容性：行李自动分拣系统的核心控制部分一般采用PLC。为达到高速准确分拣的目的，PLC如何获取到阅读器设备采集到的数据也非常关键，这也就要求阅读器设备必须能与PLC兼容。支持指令集控制的阅读器设备可以与PLC良好的兼容。

由于行李具有多样性，电子标签很容易受到环境影响和位置影响导致识别率下降。解决方案有两种，一种方案为采用两个阅读器天线对同一个位置分时采集，此时可以使用任意形式的标签；另一种方案为采用3D标签（见4.3.6节），此时无论阅读器天线的极化方向如何，都有较好的识别效果。前者设备投入略有增加，后者标签成本略有增加。

对于传送带上的识别过程，需要保证一定的识别效果，标签贴在行李上一致性不同，需要有足够的功率保证；同时又要控制识别范围，环境比较复杂，通过反射后很容易识别到旁边或远处的行李标签。因此需要制作一个小的屏蔽环境识别（类似6.1.1的屏蔽箱），或采用RSSI处理的方式识别（5.4.2节的“顶点”识别）。

05、系统优势

除了行李管理应用，超高频RFID的机场系统还有一些其他的应用点。使用超高频RFID机场系统的优势主要体现在以下十点：

解决行李丢失问题，提供更优质的服务；超高频RFID在航空行李运输系统中的应用，概述起来就是在机场登记柜台处给行李安装上射频识别标签，在柜台，行李传送带和货舱处分别安装上射频识别阅读器器。这样系统就可以全程追踪行李，直到行李到达旅客的手中。解决了以往出现的行李丢失问题。

货物的仓储管理：超高频RFID技术可在货箱上做电子标签，记录摆放位置、产品类别、日期等，而透过在货品上电子标签的EPC，则可根据每个产品特有的编码，随时掌握货品状态、位置、是否有丢失、配送的地方，以便仓储管理。

运输过程与货物的追踪：可以实时、准确、完整地记录及追踪产品运行情况，可以全面高效地加强从产品的生产、运输到销售等环节的管理、并提供各种完善易用的查询、统计、数据分析等功能。每个货物都可在网络内部设置完整的信息，货物追踪和管理的内容、线路和日志便可以一目了然。

节省了机场的管理成本，提高了工作效率：行李误送现象常会出现，而航空公司每年必须花一笔费用去处理这些问题；因此整个航空运输系统以及相关物流公司都希望尽快找到彻底的解决方法。超高频RFID技术可为航空公司减少这笔沉重的费用。

尽可能减低飞机的意外风险：首先能减低飞机维修错误的风险，在巨大的飞机检修仓库内，经过专业培训的高级机械师每天都要花费大量的时间查阅日志，寻找飞机上合适的配件，他们使用这种过时的，低效率的方式寻找配件进行维修的方法不但会经常犯错误，而且浪费了大量的宝贵时间。在飞机部件上使用电子标签，能快速、准确地显示部件的相关资料，帮助航空公司更迅速、准确地更换有问题的部件。从而节省了很大的人力、物力。而在飞机位置上安装电子标签，飞机管理人员可以清楚了解到每个位置上的救生衣都是否到位，避免遇到紧急情况时错误发生。

货物和人员的跟踪、定位：启用了超高频RFID技术后，能在繁多的货物当中正确地指示各货物的具体位置。并能在机场或飞机上指出要寻找的相关人员的具体位置。

应付恐怖袭击和保安作用：通过超高频RFID技术能将黑名单中的人员在通过关卡时发出警告信号，并迅速指示此人的行李所在，以便管理人员能及时准确地找出行李做出相关的工作，更好地防止恐怖事件的发生。每张电子标签皆有一组无法修改、独立的编号，且经过专门的加密。可以管理传感器和闯入侦查设备，例如新建、删除、修改传感器属性和移动传感器。

对机场员工的进出范围授权：机场可以根据每位工作人员的职位、身份对他们的活动范围进行规范，然后把以上资料的电子标签安放在员工的工作卡上。超高频RFID技术可识别该员工是否进入了未被授权的区域内，以便对员工进行更好的管理。

远距离测定位置：超高频RFID技术可在十米的远距离内准确地测定位置，避免传统技术只能在短距离中探测位置的不便。为机场人员在测定物件和人员位置时提供了方便。

具备升级的功能：技术的演变就是不断地提高，应用了现有的超高频RFID技术后，仍会不断地提升及完善。系统具备了升级的功能，能随着超高频RFID技术的提高而提升。

至今国内的多个机场已经实现了基于超高频RFID的行李管理系统，包括北京机场、重庆机场、武汉机场、香港机场等。

8.3.2 货物分拣

电商和物流行业的高速发展，将会使货物的仓库管理面临很大的压力，也意味着需要一个高效率、集中的货物分拣管理。越来越多的物流货物集中仓库已经不满足于用传统的方式来完成繁重复杂的分拣任务。超高频RFID技术的引进使得分拣工作变动自动化、信息化，让所有货物快速找到各自的“家”。

超高频RFID自动分拣系统主要实现方式是在货物上贴电子标签，通过在分拣点安装阅读器设备与传感器，当贴有电子标签的商品经过阅读器设备的时候，传感器识别到有货物过来便通知阅读器开始读卡，阅读器读取货物上标签信息送到后台，由后台控制该货物需要到哪一个分拣口，从而实现自动化分拣货物，提高了准确性与效率。

01、RFID自动分拣步骤

超高频RFID自动分拣的步骤为：

在分拣作业开始前，首先要处理拣货信息，依据订单处理系统输出的分拣单形成拣货资料，采用分拣机自动分拣包裹，提高分拣准确性。

将有关货物及分类信息通过自动分类机的信息输入装置，输入自动控制系统。

自动分拣系统利用计算机控制中心，将货物及分类信息进行自动化处理并形成数据指令传输至分拣作业机。

分拣机利用超高频射频识别技术等自动识别装置，对货物进行自动化分类拣取，当货物通过移栽装置移至输送机上时由输送系统移至分类系统，再由分类道口排出装置按预先设置的分类要求将快递货物推出分类机，完成分拣作业。

02、R自动分拣系统特点

超高频RFID自动分拣的系统特点为：

能连续、大批量地分拣货物。由于采用大量生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，一个常见自动分拣系统可以实现每小时7000到10000件的分拣工作，如用人工则每小时只能分拣150件左右，同时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作8小时。

分拣误差率极低。自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用电子标签，则不会出错。因此，目前自动分拣系统主要趋势是采用射频识别技术来识别货物。

分拣作业基本实现无人化。建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工作人员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。

超高频RFID技术的应用对物流快件处理进行全面优化，以达到快递无纸化、揽件智能化、分拣少人化、派件方便化、成本最低化等，解决目前国内快递行业使用面单的浪费及不环保，人工分拣环节所造成的分拣效率低、速度慢、快件破损、野蛮分拣、成本高、包裹违禁品管控不足、客户信息泄露等问题。

从技术分析，超高频RFID在如此快速的环境中稳定识别每件物品并非易事，一般为了稳定判断当前物品的标签需要识别5次以上，而许多情况下物品通过天线辐射范围的时间仅有0.1秒左右（标签性能差时识别范围变小）。因此该阅读器要实现至少每秒50轮的盘点速度。最好可以通过两个独立区域的天线进行联合运算，最终判断标签的数据与在传送带上的位置信息。

超高频RFID技术将对大批量的包裹及快件的相关物流信息，通过电子标签采集来实现快件的自动，高速分拣。运用超高频RFID技术的同时配以各种信息处理，极大的提高货物分拣的效率，让各种物流打造了高效的管理平台。

8.3.3仓储管理

在智能仓储中，为了对仓储货物实现感知、定位、识别、计量、分拣、监控等，主要采用传感器、RFID、条码、激光、红外、蓝牙、语音及视频监控等感知技术，在这些感知技术中最热门的要数超高频RFID技术。

01、智能仓储管理中的优势

智能仓库中使用了超高频技术具有如下优势：

可以进行时效控制：因条形码不包含时效信息，需要附加电子标签于保鲜食品或时效限制商品上，这样就大大增添了工人的工作量，特别是当一个仓库内有不同时效的商品时，逐个阅读商品时效标签是一件极浪费时间和精力的工作。其次，若仓库不能合理安排时效商品的存储顺序，搬运工人未能看到所有时效标签并及时运出较早进库的商品而是选择了后到期的商品，便会使一些库存商品的时效过期而造成浪费和损失。运用超高频RFID系统就可以解决这个问题。可以将货品的时效信息存储于货品电子标签中，使得货品进入仓库时，信息便能自动读出并存入数据库，搬运工人可以通过装于货架上的阅读器或手持阅读器对提示对此类货品进行处理。这样不仅节约了时间，也避免了因食品等过期而造成的损失。

提高工作效率，降低成本：在仓储方面，在使用传统条形码的货物进出仓库时，管理员需要重复地对每一件货品进行搬动、扫描，并且为了便于盘点，货物堆放的密度和高度也受到限制，制约了仓库的空间利用率。如果使用电子标签，在每一件货物进仓时，装于门上的阅读器就已经读取到该货物的电子标签数据，并存入数据库。管理员仅需点击鼠标便可轻松的了解库存，并且可以通过物联网查询货品信息及通知供货商货品已到或缺乏。这样，不但大大节约了人力，提高了工作效率，还提高了仓库的空间利用率，提高了盘点效率，降低了仓储成本；与此同时，生产部门或采购部门还可以根据库存情况及时调整工作计划，避免缺货或减少不必要库存积压。

可防偷窃，降低损失：超高频RFID的电子标签技术，在商品出入库的时候，信息系统可以快速监测出未经许可认定的产品出入并报警。

有效地控制库存管理：当存货与库存清单吻合的时候，我们认为清单是精确的，并且按照清单进行物流管理，但实际上有数据显示，有近三成的清单都存在或多或少的错误，大多数是因为在进行货品盘点时对条形码的误扫。这些失误造成了信息流与货物流的脱节，使得缺货的商品显得充足而没有得到及时的订货，最终损害了商家和消费者的利益。生产商可以通过物联网清楚地监测从产品下线、安装电子标签，进出分销商仓库，直至到达零售端甚至在零售端的销售情况；分销商可以监控库存，保持合理的存货量。超高频RFID系统对信息识别的精准性和高速性，可以减少货品的错误分发和储运，物联网还能有效建立信息共享机制，使物流供应链各方在整个过程中对超高频RFID系统读取的数据进行多方核对，及时地纠正错误信息。

02、推广中的注意事项

在使用这些物联网新技术时，要充分衡量好其中的利与弊，做好应对可能会来自企业内部的一些保守派的反对的准备。

要使仓储管理人员能尽旱掌握好物联网操作技术，就需要对他们进行各种培训，提高其劳动素质，才能更好地为仓储管理服务，提高工作效率。

因为物联网技术还没有大规模普及，技术的不成熟和成本一直居高不下一直是存在的问题，所以企业在使用时要根据自身的实际情况慎重使用。

03、发展趋势

虽然超高频RFID物联网技术在仓储管理中的应用存在一定的劣势和问题，但是综合考虑它的价值还是大于它的弊端的，所以在未来应该可以有较好的发展，相信通过不断的完善会越来越方便快捷，随着感知技术集成应用的发展，这将将成为一个潮流。人们对物品物理性能的日益关注，将推动仓储业各类感知技术的集成应用。

随着RFID技术在仓储业的应用的快速发展，借助物联网技术，可以将独立的智能仓储系统联网，实现互通互联，组成真正的仓储物联网，就是在智能仓储基础上产生新的变革，这会带来仓储信息化的革命。这将完全打破原来物流信息系统的架构，甚至会对物流运作过程中的现代物流技术装备产生巨大的影响，对现代仓储、物流中心的结构带来革命性的变化。