基于RFID技术的智能仓储管理系统设计

仇皓麟++刘阳++张坤++耿璐++杨茗超++杨金玥

摘 要：在传统的仓储管理中，企业通过人工进行库存管理，存在管理成本高和工作效率低等问题。该文提出了基于RFID的智能仓储管理系统，利用RFID技术对货物进行实时定位，优化货物的入出库管理，实现了货物的自动盘点，根据大数据分析货物历史运行轨迹，提供货物最佳摆放位置，提高了企业的仓储工作效率，实现了企业的智能化仓储。

关键词：智能仓储 RFID 管理系统

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0094-02

仓储在企业的物流系统中具有重要的地位。在传统的仓储系统中，货物通过人工进行入出库管理，利用手工方式进行货物数量和位置的查询，严重影响仓储管理效率。随着物联网技术的不断发展，利用RFID技术进行物品的定位，可以实时确定货物的位置，仓储管理人员可以实时对货物的入出库、移动和盘点等操作进行控制和管理。RFID通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，实现了非接触方式的数据通信。贴上电子标签的货物，可以实现对货物信息进行远程和非接触式的管理，实现货物信息智能管理。在仓库定位系统中，将仓库空间进行区域划分，利用GIS系統对仓库和货物进行可视化管理，实现货物运行轨迹的查询，对货物运行轨迹进行大数据分析，根据构建的货位利用率的热力图，进行货位的优化调整。

1 系统架构

基于RFID技术的智能仓储管理系统的架构分为3层，第一层为RFID识别层，包含手持移动的RFID阅读器和固定的门式RFID阅读器，手持移动的RFID阅读器主要应用于随机盘点和单货物定位等操作，固定门式RFID阅读器主要应用于仓库的入库和出库，提高大批量货物进出的效率；第二层为应用服务器，部署仓储管理系统的业务应用程序；第三层为数据层，部署数据库服务器，保存整个系统的数据。

为了保证仓储业务的安全性、降低网络的通信量、减少服务器的负担，系统采用C/S和B/S混合的结构。在仓储的具体业务中，采用的是C/S结构，手持移动的RFID通过无线方式连接到应用客户端，固定门式的RFID通过USB连接到应用客户端；系统部署基于B/S结构的Web服务器，实现仓储数据的远程访问和公共信息查询与发布，系统架构如图1所示。

2 系统设计方案

2.1 系统整体设计

基于RFID的智能仓储管理系统是采用了RFID电子标签技术，为仓库内每一个货物分配一个RFID标签，标签记录了货物的条形码和体积等信息，当货物通过仓库的入口和出口时，通过RFID阅读器获取货物的信息，实现了自动入出库管理。同样在仓库内的各个货架之间部署一些RFID阅读器，管理员通过RFID手持终端可以对仓库内的货物进行盘点，并将货物的变化情况提交到服务器的数据库中，实时进行货物库存的自动化统计，确保能够及时精准地掌握仓库存储的真实数据，合理地调节和控制仓库的库存。通过RFID和GIS技术可以对货物和货位进行精确定位。利用基于GIS的数据可视化技术显示库位热力图，并对库位结构进行优化，以实现库位负载的均衡，避免库位通道拥塞，减少出入库、查询及盘点的时间，进而提高仓储作业效率。

2.2 系统主要功能设计

基于RFID的智能仓储管理系统主要包括入库管理、出库管理、库存管理和系统管理4大模块。

2.2.1 入库管理

（1）由于仓储货物种类繁杂，完全靠仓储企业内部自行生成分类编码工作量巨大，而且货物分类编码需要体现出货物的类别、单体的重量、体积、大小型号、是否是贵重物品和化学物理性质是否稳定等信息，因此使用商品自身的条形码标签和自定义分类编码作为货物的最终编码。自定义分类编码主要记录货物单体的长、宽、高及其他的必要信息，货物的类别、数量和型号等信息由入库管理员进行录入。

（2）将产生的RFID标签粘贴在货物表面，货物经过固定门式RFID阅读器时，管理员会将该货物的类别、数量、型号和出入频率等信息录入系统数据库，系统会根据货物的体积等因素自动寻找该货物的最佳摆放位置。

（3）如果系统计算的摆放位置正确无误，分拣员根据系统提供的摆放位置，将货物摆放到货架上，货架上的RFID阅读器采集该货物的电子标签，并将货物信息与货架位置进行绑定。

（4）如果系统计算的摆放位置不合理，则分拣员利用手持RFID阅读器进行扫描，当系统读到的电子标签尚未与货架进行绑定时，说明该电子标签的位置与货架是不合理的，系统将再次进行摆放位置的计算，直到找到该货物的最佳摆放位置。

2.2.2 出库管理

（1）根据出库申请单的货物信息，系统根据RFID标签直接定位所需货物的位置，并将包含出库的货物、数量和货架位置等信息，以出库单的形式发送给分拣员，分拣员根据出库单取货物。

（2）货物取出时，系统会将该货物的信息做预取标志，表示该货物已经从货架上取出，但尚未正式出库。

（3）当货物经过固定门式RFID阅读器时，系统会根据货物上的电子标签从系统数据库中读取该货物的详细信息，管理员将出库申请单和货物信息进行核对，正确无误后系统会做正式出库操作，更新货物的数量和当前货架空余空间，打印出库单，最后回收货物上的RFID电子标签。

2.2.3 货物盘点

利用RFID技术可以实现定期对货物进行可视化自动盘点，首先选择盘点区域，通过RFID标签阅读器读出所有货架库位货物的数量、分布情况、货架的空闲情况等信息，并与当前的数据库中数据进行比对和更新。通过盘点可以实现货物的库存调整、库存分布查询和货位分析等，为货物的入库提供最优分配库位和货架信息，提高了仓储效率。

3 系统的关键技术

3.1 货物的定位

货物的精准定位是智能仓储的核心技术，通过对整个仓库进行区域划分（A—Z—a—z/1-n），便于对货物进行区域性定位，并通过货物入库时录入数据库的信息，帮助仓库管理员更快地确定位置。

我们将仓库进行（A—Z—a—z/1-n）区域划分，选用915 MHz无源RFID电子标签，通过金属封装方式，为每件货物写入各自的唯一身份RFID标识，并记录该货物的体积，选取超高频段的RFID读写器（13.56 MHz），通过无线网络与电脑数据库相连接，利用RFID技术读取仓库内的所有电子标签信息，并在服务器端进行数据分析，寻找该货物最佳的摆放位置，实现仓储行业货物的可视化管理。

3.2 仓储的优化

3.2.1 入库优化

系统会根据货物的体积自动计算当前货架剩余空间的大小，并且统计货物入库出频率，货物入库时，将仓库中单个货位信息的长、宽、高与所放货物的长、宽、高进行比较，计算出能放进货物数量的最优值，若货物不能整组进行放置，再将货物与其他有空余的货位进行比对，尽量保证零散的货物集中放置。

3.2.2 出库优化

货物出库时，以“少零”为原则，统计出库的货物腾出空货位，将零散的货物按货物的物理信息均匀放置，保证取货时效率达到最优。

3.2.3 货位优化

利用RFID电子标签实现了对单个货物入出库的全程管理，通过覆盖整个仓库各个通道上的阅读器实时采集货物的变化轨迹，并传送到计算机系统。根据货物历史轨迹进行大数据分析，利用基于GIS的数据可视化技术显示库位热力图，对库位结构进行优化。根据在某段时间段内货物的流通性、货物的体积来确定存储位置，并将高分拣密度的货物放置在最佳的取货区，减少根据传统的人工经验所带来的错误。

4 结语

基于RFID智能仓储管理系统结合了RFID、大数据分析和GIS技术，改变了传统仓储管理中人工的货物入出库、货物的定位、盘点和统计的管理方式，提高了企业仓储的入库和出库的流转速度，保障了仓库货物数量和位置等信息的准确性，降低了人力、物力和物流的成本，提高了企业仓储的工作效率，所以基于RFID的智能仓储管理系统是现代化企业仓储管理的重要发展方向。

参考文献

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