基于RFID技術(shù)的煙草物流管理中倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解

0 引言

隨著卷煙生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，煙草企業(yè)通過(guò)采用新設(shè)備和技術(shù)改造來(lái)不斷提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。建立現(xiàn)代化的物流管理系統(tǒng)，對(duì)于煙草企業(yè)來(lái)說(shuō)，也起到十分重要的作用。在煙草物流管理中引入條碼技術(shù)，可以極大地提高煙草的生產(chǎn)效率，同時(shí)提高成品煙庫(kù)存管理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，使得煙草行業(yè)的生產(chǎn)、銷售管理的自動(dòng)化水平上了一個(gè)新的臺(tái)階。但是，傳統(tǒng)的條碼系統(tǒng)也具有明顯的缺點(diǎn)，如易污染、折損、需要停止等待逐個(gè)掃描，出入庫(kù)時(shí)掃描工作量大、效率低下，存在漏掃、誤掃的缺陷等。而且，目前煙草管理的許多環(huán)節(jié)仍采用手動(dòng)信息錄入方式，庫(kù)存盤點(diǎn)效率低下，整個(gè)煙草管理流程中的信息化程度不高，因此，現(xiàn)有條件已無(wú)法滿足煙草企業(yè)發(fā)展壯大的需求。

為適應(yīng)國(guó)家煙草行業(yè)“一號(hào)工程”需求，實(shí)現(xiàn)成品煙的生產(chǎn)、管理、配送環(huán)節(jié)全流程的信息追蹤管理，有些煙草企業(yè)已經(jīng)針對(duì)RFID技術(shù)在煙草物流管理中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并且提高了效率，但是，RFID技術(shù)在煙草企業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理中依然處于初步階段，并沒(méi)有充分將RFID技術(shù)與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)密切結(jié)合，很難實(shí)現(xiàn)煙草物流的自動(dòng)化管理。因此，有必要利用RFID技術(shù)來(lái)提升煙草行業(yè)中的生產(chǎn)和數(shù)字化管理水平。

本文主要基于RFID技術(shù)，研究了煙草物流管理中倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并利用該技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、存儲(chǔ)速度快以及非可視性讀取等優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了目前煙草企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理中入庫(kù)、在庫(kù)管理、出庫(kù)等流程中所面臨的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的條碼技術(shù)相比，基于RFID技術(shù)可以提高管理效率和數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高整個(gè)物流過(guò)程的信息化管理程度。

1 RFID技術(shù)介紹

射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency Identification），又稱為電子標(biāo)簽，它是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電信號(hào)來(lái)識(shí)別特定目標(biāo)并讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。作為新型的非接觸式識(shí)別技術(shù)，RFID技術(shù)具有安全性高、讀取速度快、穿透性強(qiáng)和存儲(chǔ)空間大等特點(diǎn)，在資產(chǎn)管理、定位、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成，圖1所示是RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1中，標(biāo)簽一般由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，可附著在物體上用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；通過(guò)天線可在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)；讀寫器是讀寫標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；中間件可銜接RFID設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)軟件，是將RFID硬件和應(yīng)用軟件結(jié)合在一起的媒介；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，從而控制過(guò)程的自動(dòng)完成。

通過(guò)將RFID技術(shù)應(yīng)用于煙草物流管理系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行煙草信息的采集與關(guān)聯(lián)、商業(yè)入庫(kù)、出庫(kù)以及倉(cāng)庫(kù)盤點(diǎn)等管理功能。

2 RFID技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)主要圍繞卷煙入庫(kù)管理、在庫(kù)管理、出庫(kù)管理等核心業(yè)務(wù)展開，用于對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤、監(jiān)測(cè)、追溯，使得信息透明、過(guò)程可控，實(shí)現(xiàn)物流與信息流的整合。

2．1 煙草物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)架構(gòu)

基于RFID的煙草物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要是利用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)把電子標(biāo)簽與該電子標(biāo)簽所貼在的托盤上的件煙信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，使電子標(biāo)簽與托盤上的件煙信息所對(duì)應(yīng)，然后通過(guò)采集電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)可獲取整托盤件煙的條碼信息。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

煙草物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的工作過(guò)程是：商業(yè)企業(yè)在卷煙商業(yè)到貨時(shí)，先采集每件到貨件煙的條碼信息，實(shí)現(xiàn)商業(yè)到貨掃描，同時(shí)對(duì)采集到的件煙條碼信息與代表托盤標(biāo)識(shí)的電子標(biāo)簽建立垛信息，把此垛信息壓縮加密后保存在RFID應(yīng)用的電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域中，這樣，托盤上的電子標(biāo)簽ID號(hào)就與碼放其上的件煙條碼信息關(guān)聯(lián)了起來(lái)，然后，件煙與托盤作為一個(gè)整體，以關(guān)聯(lián)好的形式在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)、流通；在企業(yè)內(nèi)部存儲(chǔ)、流通期間，若發(fā)生托盤上件煙變更的情況，則需要更新電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)中電子標(biāo)簽和托盤上件煙條碼信息的垛信息，以保證垛信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性；最后通過(guò)固定式RFID讀寫設(shè)備及地埋式天線采集電子標(biāo)簽信息，并上傳至中央管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)驗(yàn)證后將數(shù)據(jù)解壓形成貨箱條碼信息，從而實(shí)現(xiàn)與一打兩掃商業(yè)到貨掃描系統(tǒng)的對(duì)接。

2．2 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

基于RFID的煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)是以RFID標(biāo)簽作為信息識(shí)別和數(shù)據(jù)采集的信息源，并通過(guò)固定式或手持式RFID讀寫器對(duì)煙草信息進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)垛信息寫入、調(diào)整、出庫(kù)掃碼等功能，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的全過(guò)程貨位管理、作業(yè)指導(dǎo)、庫(kù)存盤點(diǎn)等相關(guān)倉(cāng)儲(chǔ)管理功能，從而使卷煙從入庫(kù)、庫(kù)內(nèi)管理、出庫(kù)等整個(gè)過(guò)程管理的透明化。

2．2．1 件煙到貨管理

在煙草物流過(guò)程中，成品煙從工業(yè)出庫(kù)到商業(yè)入庫(kù)，由于不同品牌的煙草運(yùn)輸方式、打包方式、入庫(kù)數(shù)量存在差異，因此在入庫(kù)時(shí)需要采取零散入庫(kù)的方式。操作人員需要對(duì)每件成品煙上的條碼進(jìn)行掃描，將條碼信息添加至信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后由操作人員將掃描后的件煙進(jìn)行碼垛，再以托盤形式在倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中流通。其煙草入庫(kù)工作流程如圖3所示。

使用固定式或手持式RFID掃描器對(duì)商業(yè)到貨的件煙條碼信息進(jìn)行采集是，條碼信息將傳輸給垛信息生成軟件，條碼信息在垛信息生成軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中按品牌在不同的隊(duì)列中進(jìn)行排隊(duì)，其實(shí)，該系統(tǒng)也可將用戶設(shè)置成不區(qū)分品牌的、按掃描順序?qū)l碼進(jìn)行排隊(duì)。

接著，由人工對(duì)已掃描條碼的件煙進(jìn)行托盤堆垛操作，對(duì)件煙條碼的采集和堆垛操作都必須嚴(yán)格按照固有順序進(jìn)行。

待某個(gè)托盤堆垛完成后，便可運(yùn)送到指定的位置，然后由人工使用手持條碼掃描設(shè)備掃描此托盤中的任意一件件煙，使相應(yīng)的條碼數(shù)據(jù)反饋給垛信息生成軟件，垛信息生成軟件從已掃描的件煙條碼隊(duì)列中找到相應(yīng)的整托盤條碼信息，通過(guò)地埋固定的RFID設(shè)備對(duì)托盤中的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作，建立電子標(biāo)簽和整托盤件煙條碼信息的垛信息，再把此垛信息保存到電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)，以完成電子標(biāo)簽與件煙條碼信息的關(guān)聯(lián)操作，這標(biāo)志著此垛信息的生命周期的開始。事實(shí)上，也可以使用車載RFID設(shè)備，在叉車叉取托盤的時(shí)候使用類似的方法完成電子標(biāo)簽與件煙條碼信息的關(guān)聯(lián)操作。

垛信息生成軟件把成功寫入電子標(biāo)簽的件煙條碼信息傳輸給商業(yè)到貨掃描軟件，在完成商業(yè)到貨的業(yè)務(wù)需求關(guān)聯(lián)操作后，叉車將把托盤運(yùn)輸至倉(cāng)庫(kù)內(nèi)相應(yīng)的區(qū)域盤。

最后是掃描完成確認(rèn)單據(jù)。針對(duì)沒(méi)有一維條碼的進(jìn)口煙，一般不能通過(guò)條碼掃描設(shè)備來(lái)采集件煙條碼信息。為了使之能使用電子標(biāo)簽與整托盤的件煙信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，需要人為地在系統(tǒng)中定義進(jìn)口煙的特殊代碼，在碼垛時(shí)，人工錄入進(jìn)口煙的產(chǎn)地、品牌、數(shù)量等信息，由系統(tǒng)自動(dòng)生成定義好的指定數(shù)量的件煙條碼，再利用系統(tǒng)生成的條碼與電子標(biāo)簽建立垛信息。在實(shí)際操作中，應(yīng)該要求進(jìn)口煙不能混裝在一個(gè)托盤中，對(duì)于不同性質(zhì)的件煙必須分開碼垛，以便于管理。在到貨量過(guò)大及固定RFID系統(tǒng)故障時(shí)，可以使用移動(dòng)RFID設(shè)備作為后備方式來(lái)完成電子標(biāo)簽與件煙條碼信息的關(guān)聯(lián)操作，操作方式與固定RFID設(shè)備類似。具體流程圖如圖4所示。

2．2．2 件煙在庫(kù)管理

對(duì)于已建立了垛信息的托盤在企業(yè)內(nèi)部的倉(cāng)儲(chǔ)、流通中若發(fā)生托盤上件煙變更的情況，需要把新的垛信息更新到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域中，以保證垛信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性。詳細(xì)的操作流程如圖5所示。

針對(duì)發(fā)生件煙變更的托盤，應(yīng)首先使用移動(dòng)RFID讀寫設(shè)備掃描托盤上的電子標(biāo)簽，部署在移動(dòng)RFID設(shè)備上的垛信息更新軟件通過(guò)解析電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)，將獲得與該電子標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的所有件煙條碼信息。

然后，再使用一維條碼掃描設(shè)備采集調(diào)整的件煙條碼信息，垛信息更新軟件將根據(jù)原有的垛信息自動(dòng)生成新的垛信息。

再把新的垛信息通過(guò)移動(dòng)RFID讀寫設(shè)備保存到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域中，即可完成垛信息的更新操作。圖6所示是垛信息更新流程圖。

2．2．3 件煙領(lǐng)用管理

在建立和更新電子標(biāo)簽與件煙條碼的垛信息時(shí)，需要把電子標(biāo)簽與件煙條碼的垛信息壓縮并加密，通過(guò)RFID讀寫設(shè)備把壓縮加密后的數(shù)據(jù)寫入到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)域中。在使用電子標(biāo)簽與件煙條碼的垛信息時(shí)，需要使用RFID讀寫設(shè)備從電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域中讀出先前壓縮加密的數(shù)據(jù)來(lái)解密解壓縮，在使用完畢垛信息后，需要銷毀垛信息，然后清空電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域數(shù)據(jù)即可。

根據(jù)客戶的需求信息，打碼到條件煙掃描軟件獲得領(lǐng)用信息，生成領(lǐng)用單據(jù)，操作工人領(lǐng)用件煙后，在分揀之前，還需要采集待分揀的件煙信息。針對(duì)按托盤領(lǐng)用的情況，還要增加整托盤電子標(biāo)簽掃描的方式。

針對(duì)逐件領(lǐng)用的件煙，可使用一維條碼采集設(shè)備，根據(jù)領(lǐng)用單據(jù)進(jìn)行件煙條碼的采集。而針對(duì)整托盤領(lǐng)用的件煙，則需要把整托盤件煙運(yùn)送到指定位置，再打碼到條件煙掃描軟件并使用地埋固定RFID系統(tǒng)掃描電子標(biāo)簽，以獲得電子標(biāo)簽的ID號(hào)，再解析電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)，獲取到與其相關(guān)聯(lián)的所有件煙條碼信息，這相當(dāng)于一次性掃描了整托盤的件煙信息，以此方式來(lái)實(shí)現(xiàn)打碼到條的整托盤件煙領(lǐng)用掃描。

也可以使用車載RFID設(shè)備，在叉車又取托盤的時(shí)候，使用類似的方法完成電子標(biāo)簽的掃描。

系統(tǒng)在電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)域中清除此垛信息，就標(biāo)志著此垛信息的生命周期結(jié)束。

掃描完成的件煙即可等待分揀。在領(lǐng)用量過(guò)大及固定RFID系統(tǒng)故障時(shí)，可以使用移動(dòng)RFID設(shè)備作為后備方式完成電子標(biāo)簽的掃描操作。操作方式與固定RFID設(shè)備類似。解析垛信息流程如圖7所示。

3 系統(tǒng)性能分析

煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)以RFID技術(shù)為核心，通過(guò)全程跟蹤倉(cāng)儲(chǔ)物流整個(gè)作業(yè)流程，可以初步實(shí)現(xiàn)全面感知、全程控制的信息化管理，提升煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流管理水平。與傳統(tǒng)的基于條碼技術(shù)的管理模式相比較，以RFID技術(shù)為核心的煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可將整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)管理過(guò)程與RFID技術(shù)密切結(jié)合，覆蓋至倉(cāng)儲(chǔ)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠有效完成從掃碼、垛碼、入庫(kù)、庫(kù)內(nèi)管理到出庫(kù)等各種業(yè)務(wù)操作，進(jìn)而改進(jìn)倉(cāng)儲(chǔ)管理模式，提升管理效率；

（2）提高了成品卷煙的出入庫(kù)過(guò)程中的識(shí)別率，避免了重復(fù)性開箱，依次掃描條碼信息的繁瑣，節(jié)省了人工成本，而且RFID技術(shù)可以同時(shí)快速識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽信息，提高出入庫(kù)效率；

（3）利用RFID技術(shù)的非可視性讀取特點(diǎn)，在庫(kù)存管理過(guò)程中，可以縮減盤點(diǎn)周期，并且通過(guò)庫(kù)位RFID標(biāo)簽和托盤標(biāo)簽，可以及時(shí)地記錄托盤貨物的變更信息，提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存的可視化管理；

（4）采用RFID技術(shù)可以簡(jiǎn)化分揀操作流程，增強(qiáng)煙草分揀系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，大幅度提高分揀效率和準(zhǔn)確率，減少人工成本。

4 結(jié)語(yǔ)

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究的重要方向，在煙草物流領(lǐng)域中，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將是一項(xiàng)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文提出把RFID技術(shù)應(yīng)用于煙草倉(cāng)儲(chǔ)管理過(guò)程，可以提高入庫(kù)時(shí)的掃碼效率，節(jié)省人工成本，實(shí)現(xiàn)煙草產(chǎn)品以托盤方式出入庫(kù)時(shí)對(duì)托盤貨物信息的快速采集與關(guān)聯(lián)。相比于傳統(tǒng)的管理模式，提高了管理效率，降低了整個(gè)過(guò)程的勞動(dòng)強(qiáng)度，可使倉(cāng)儲(chǔ)管理的自動(dòng)化、信息化水平進(jìn)一步提高。