RFID在物流领域的应用方案

    概述 深圳市当代通信技术有限公司 ( SHENZHEN DDCT TECHNOLOGY Co.Ltd )是专业从事新一代射频识别系列产品、卫星通信定位导航产品及无线通信系统开发、生产和销售的高新技术企业。

    公司拥有大批射频技术和通信系统技术人才，射频识别核心技术处于国内领先地位。自主开发并形成了RFID、GpsOne、卫星通信、数字射频模块等系列产品。在业内独具极强的产品开发能力，满足不同用户群的产品需求，其持续发展能力正逐步得到加强。

    公司的射频识别设备采用了当今最先进的技术设计方案，使得公司 RFID系列产品的技术性能得到了本质的改进。采用18000-6B、EPC双协议兼容方案，针对无源射频标签，成功解决了远距离、高速移动目标标识物的识别难题，同时在大大降低成本的同时、解决了产品防冲突能力差的致命弱点。产品在确保高技术指标性能的基础上，极大满足低发射功率的绿色环保标准。当代通信的DRF8800、DRF-8900、DRF-6800、DRF-900X系列产品，其各项技术指标在同类产品中均处于业界领先地位。

    在本方案中，针对本公司RFID阅读器产品的特点以及物流业工作流程、特别是仓储特点，有针对性的提出利用公司现有技术的系列解决方案。针对物流中的各个环节,帮助企业的物流管理人员对库存物品的入库、出库、移动、盘点、配料等操作进行全面的控制和管理,有效的利用仓库存储空间，提高仓库的仓储能力，在物料的使用上实现先进先出，最终提高企业仓库存储空间的利用率及企业物料管理的质量和效率，降低企业库存成本，提升企业市场竞争力。

关键词 当代通信 射频设别 绿色环保 物流仓储

一、方案流程

    本方案主要用于配送中心大宗货物的入库、存储、分拣以及出库自动化识别管理，由安装在货物上或托盘周转箱上的射频标签、安装在配送中心流程各环节的射频识别系统、中间件以及WMS软件组成。当贴有标签的目标通过设定的信号采集点时，标签立即发射出具有代表身份特征的射频信号，经系统接收、中间件处理并发送到WMS系统，由WMS系统息发出一系列指令，实现对货物的信息采集、入库存储、定期盘点、分拣出库等功能。

二、方案构成与设计依据

    （一）方案构成要素

    基于RFID的配送中心解决方案由多套射频识别系统、中间件（Middleware）、数据库系统、以及仓库管理信息系统（WMS）组成。其中：
----射频识别系统：由各类型号阅读器构成，主要用于读/写电子标签上的信息。
----中间件：介于阅读器与后端数据库与应用软件中间，提供程序管理、信号过滤与汇集、事件管理、安全管理、网络管理等机制。
----数据库系统：各种数据信息的录入、分析、输出、管理。
----仓库管理信息系统（WMS）：控制流程各环节的动作，完成收货入库管理、盘点调拨管理、拣货出库管理以及整个系统的数据备份、数据查询、数据统计、报表生成、报表管理。

    （二） 方案设计依据

    1、RFID技术特点及优势

    RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。主要有以下几个方面：
 

                         图一DRF-8801A一体化读写器             图二DRF-2218A一体化读写器

读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，采用无源标签时，有效识别距离可达到8米以上；跟据不同型号阅读设备，最大可达距离分别是2米、4米、8米。

识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别；

图三   DRF 8804A一拖四读写器

标签数据可动态更改：利用编程器可以向写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少；

图四 DRF 2810A发卡器

更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；

动态实时通信：标签以与每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

    2、关于RFIDTAG型电子标签的特点说明：

                                 图五      各类无源TAG

    防冲撞技术：与条形码相比，无须直接对准扫描，读写速度快，可多目标识别、运动中识别，每秒最多同时识别50个。
    国际通用的频率：915Mhz ±13MHz
    灵活的内部存储空间：厂家可以根据各自的需要定义各型号产品的存储容量和每个扇区的字节数，而且读写设备可以读取内存配置信息，便于在一个综合应用中操作不同的标签产品。

    数据容量大：数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K；
国际统一且不重复的8字节（64bit）唯一识别内码（Unique identifier，简称UID），其中第1-48bit固定为“EO”。
    可反复读写且扇区可以独立一次锁定，并能根据用户需要锁定重要信息；现有的产品一般采用4字节扇区，内存从512bit﹣2048bit不等。
    使用寿命长（≥10年或读写10万次），无机械磨损、无机械故障，可在恶劣环境下使用。（工作温度：-25度~+70度）
    柔性封装，封装多样化：它的超薄和多种大小不一的外型，使他能封装在纸张、塑胶制品（PVC、PET），可应用于不同场合，也可再层压制卡。

三、工程方案

    针对物流行业的特点，本方案分两部分进行论述：一是仓储管理；其二是物流运输链中运输环节的管理。

   下图为整个物流链管理流程示意图：

图六 食品追踪管理流程图

 （一）仓储、物流配送管理

    1、仓储管理系统的设计思路
    随着业务量的不断增长和客户需求的不断提升，仓储管理也面临着越来越大的挑战，如何降低存货投资，加强存货控制，降低物流和配送费用，提高空间、人员和设备的使用率，缩短定单流程和补库时间，成为了各个仓储部门共同关心的问题。 其中突出的问题可归纳为二

    其一是仓储作业控制问题
    传统的物流系统中，仓储作业一直扮演着最主要的角色，但是在现今生产制造技术及运输系统都已相当发达的情况下，储存作业的角色也已起了质与量的变化。虽然其调节生产量与需求量的原始功能一直没有改变，不过为了满足现今市场少量多样需求的型态，使得物流系统中之拣货、出货、配送的重要性已凌驾在仓储保管功能之上。

    现代仓储不仅要实现对货品的存放功能，还要对库内货品的种类、数量、所有者以及储位等属性有清晰的标记，存放的货品在供应链中应该有清晰的上下游数据衔接。

图七  仓储货物存放示意图

    二是仓储计划管理问题
    目前市场发展的趋势是每个订单越做越小，但订单总量越来越多，作业时间也要求越来越短，客户在要求供应商企业提供越来越复杂精细的产品和服务的同时，所能提供给企业的价格却在不断降低 -- 这是当前供应商面临的共同难题。 

    而现在很多企业的仓库作业中，面对的问题是计划性差、库存不明确、收发货没有预通知，以及库存量的上下限没有自动预警的方法，诸如此类的问题带来了仓储作业实施变革的要求。

    目前在企业应用中，解决上述第1个问题的办法是引入控制技术（条码、无线数据通信、POS机等）用于仓库控制，解决上述第2个问题的办法是引入ERP（企业资源计划）系统用于仓库管理。

    而按通常的实施办法，ERP信息系统和仓库控制系统是在两个不同的（硬件、软件和网络）平台上运行。随之而来的问题是，不同平台之间通话很困难，因为各家平台供应商有自己的标准，因而无法集成。另外，各个平台在自身范围内对业务流程的集成也存在问题。通过IRFID技术将两个系统实现了有机的结合，使企业与企业间实现了信息资源共享，有效地降低了库存的成本。

    2、RFID在库存管理中的应用：
    电子标签因为其具有防冲撞性、封装任意性、使用寿命长、可重复利用等特点，适合应用于现在科学的库存管理系统中。

    现在的库存管理系统通常使用条码标签或是人工库存管理单据书写等方式支持自有的库存管理。但是条码的易复制、不防污、不防潮、读取困难等特点，还有人工书写单据的烦琐性，容易造成人为损失等无法避免的缺点，使得现在国内的库存管理供应链始终存在着缺陷。随着电子标签这一最新科技产品的投入应用，可以从根本上解决上述的问题。

    将电子标签封成卡状，贴在每个货物的包装上或托盘上，在标签中写入货物的具体资料、存放位置等信息。同时在货物进出仓库时可写入送达方的详细资料，在仓库和各经销管道设置固定式或手提式卡片阅读机，以辨识、侦测货物流通。用电子标签支持现今的库存管理系统的优势在于：
    有效管理货物装箱作业；
    信息收集自动化；
    产品来源之核对；
    每阶段制程中产品品质之稽核；
    可更改电子标签上的资料、且无须更改产品包装；
    有效管理装货；
    自动管理结果能更有效完成品质监督；
    可以全程跟踪库存货物的物流情况，将损失和失误降低到最低点。

主要功能:
　　•基本信息设置
　　包含原料、成品、供应商、客户等相关基本信息的管理和系统的权限管理。
　　•仓库管理
　　支持多仓库多区域，按照区位划分来实现仓库空间的充分利用。
　　•入库管理
    入库管理建立与ERP采购计划和到货计划的接口，从物料入库到入库检验和上架进行严格的流程控制。采用自动识别技术加快入库操作，并可根据既定的规则对物料的存放地点(库位)进行指定，做到物料的有序存放。并实现准确的批次管理。
     •进货质量管理
　　无论对生产型企业还是物流型企业，仓库进货的检验工作都是必要的，支持快速的检验录入，并提供对物品和物品来源(如原料供应商)的质量分析。
     •移库管理
　　支持仓库内和仓库间的移库操作。
　　•动态盘点
　　仓库盘点使用手持终端进行实时的批处理操作，盘点速度快，准确度高。支持动态盘点，盘点过程不影响正常的出入库操作，为连续运行的仓库提供准确的动态盘点管理。
    •包装管理
　　提供产品内外包装管理功能，通过设置系统直接生成内外包装条码，员工可操作读写设备直接阅读成品出库。
　　•发运管理
　　系统可接收(或直接输入)发货计划，自动根据发货设置来生成发货位置和数量列表，为员工进行发货指导，配合发货扫描提示，保证所发货物的正确性。
　　•出库管理
　　出库操作根据出库计划指定出库物品的具体位置和数量，采用扫描出库方式提高出库速度和准确度，避免人工操作的失误。
　　•统计分析
　　提供库存周转分析、仓库利用分析等功能，并可对滞留货品进行报警提示。

 图八  货物出入库管理流程示意图

（二）配送中心管理
1、配送中心流程图

图九   货物配送中心流程图

    根据配送中心流程，在每个托盘、周转箱或货物上固定安装一张电子标签，将托盘或周转箱上的货物信息与电子标签捆绑输入数据库。配送中心的入口处安装DRF-8801A型远距离一体化读写器，阅读出托盘上电子标签所携带的相关信息，并传输到WMS系统，由系统根据货位信息安排入库位置。
    1) 配送中心拣选区域安装DRF-8801A型远距离一体化读写器，把拣选确定后的货物信息读/写入周转箱上的电子标签中。
    2) 配送中心分拣区安装DRF-8801A型远距离一体化读写器，在进行货物分流的同时，实现自动复核出库。
    3) 叉车车体安装DRF-2811A型近距离一体化读写器，识别托盘上电子标签所携带的相关信息，并根据信息做相应操作。
2、配送中心信息流

（三） 针对物流连中车辆的管理
 1、海关码头电子车牌系统：
   数量巨大的货物在港口码头及海关的装卸、进出港、通关，相当大的部分是用车辆作为运输的手段。因此在港口码头及海关往来的车辆众多，且可能属于海关、船公司、船代公司、货代公司、港务局、集装箱场站等不同行业的不同单位，如果不采取统一的措施很难调度管理，给通关及货物的流转带来很大的困难。采用RFID技术来实现的电子车牌管理系统能有效的解决这一问题。
该系统通过对往来的车辆统一管理登记、发放车载电子标签，并在关键的出入监控点安放RFID识读设备，可以使安装电子车牌的监管车辆在通过监控通道时，可以被识别系统准确及时的识别，以完成车辆数据采集的要求。同时采用无线通讯等信息技术将采集到的车辆信息提交管理系统，来完成车辆身份的确认、以及查询和统计，调度等功能。通过应用海关码头电子车牌系统可以有效提高海关车辆通行能力，实时统计监测车辆信息，防止误检、漏检，提高通关效率，同时可以阻止组织偷窃、打击走私等行为。

   2、货物运输调度管理系统：
   车辆调度管理系统是智能物流系统的重要组成部分，采用先进的信息通讯技术，收集道路交通的动态、静态信息，并进行实时地分析，并根据分析结果安排车辆的行驶路线，出行时间，以达到充分利用有限的运输资源，提高车辆的使用效率，同时也可以了解车辆运行情况，加强车辆的管理。
RFID技术可以作为物流调度系统信息采集的有效手段，在车辆调度管理系统中得以应用。比如利用将RFID应用于货场车辆管理系统，可以实现货运车进出场，信息自动、准确、远距离、不停车采集，使调度系统准确掌握运输车辆进出的实时动态信息。通过实施该系统可有效提高流动货物的管理水平，对采集的数据利用计算机进行研究分析，可以掌握车辆运用规律，杜绝物流车辆管理中存在的漏洞。同时，针对特殊群体用户需求，采用本公司研发生产的GpsOne导航通信用户机（gps卫星/暨中国联通CDMA基站定位通信网络-解决在地下车场、隧道等位置的定位），与RFID技术相结合，可以方便的时时在线监控、调度异地车辆，随时掌握物资、人员、及车辆本身状况。

  3、基于RFID的车辆智能称重系统

   通过将称重系统和远距离RFID自动识别技术结合可以实现基于车辆的智能称重系统。该系统在原有称重管理系统上附加了采用远距离RFID自动识别实现的对称重车辆的自动识别功能，并将自动采集到的称重车辆信息合并到称重管理系统中。应用智能称重管理系统可提高称重效率，减少车辆在待检处的停留等待，同时通过车号自动识别和精确计量可有效地防止了人为舞弊给带来的经济损失。此外，系统实施后还大大降低了工作人员的劳动强度和人工称重的失误率。因此基于RFID的车辆智能称重系统实现了识别、计量、监控的完美结合。该系统可以灵活应用到物流运输中非成箱包装物资，例如煤炭类的矿物资、石油类的液态物资等。如在高速路口自动称重以治理超载，在码头等物资集散地可以加快车辆计重速度，减少拥堵等，具有巨大的应用价值。

  四、结束语
    RFID技术的应用，能有效地解决对仓库物资流动有关的信息管理：可以将RFID标签贴于仓库内的托盘、包装箱或元件上，标签内包涵元件规格、序列号等信息，当物资通过安装在预置地点的RFID识读器时，便可以完成库存信息的自动盘点，无线局域网将数据传输到后台管理信息系统中共享，指挥中心便能够得到实时的物资储存信息。整个过程不再需要保管员使用手持条形码扫描器对仓储物资进行逐个扫描，这将大大加快物资在物流供应链中的流通速度，减少人工操作失误，降低管理成本，提高仓库管理的工作效率。同时， RFID的使用可以使仓库能够快速准确地了解自身的库存水平，防止由于货物的耗损和统计差错而可能导致的缺货。有效的支持MRP及ERP系统。更适合以JIT为思想为宗旨的生产物流运营方式。利用 RFID技术还能够快捷准确的从大量物资中迅速定位，找到急需的物品，实现真正意义上的自动、系统化管理。