基于RFID技术的仓储管理系统的优化与设计①

摘 要：RFID（无线射频识别技术）作为一种非接触式的自动识别技术，近年来被广泛应用于社会生产的各个领域。传统的仓储从入库到出库的整体过程全部需要人工进行，导致作业时间较长，员工工作效率低，在过程中容易出现高错误率以及很难实现信息及时传送，而射频识别在仓储方面的应用能够有效解决这些问题。本文针对传统仓储管理中存在的人工成本高，工作效率低，盘点周期长等问题提出了基于无线射频识别技术的系统设计及优化方案，研究表明射频识别技术应用于仓储管理系统中能够对仓库进行实时监控管理，同时，对于大量的数据信息能够做到自动化处理，从而有效利用仓储空间，节约企业成本。

关键词：RFID 仓储管理 设计 优化

中图分类号：F253.4 文献标识码：A 文章编号：2096-0298（2018）06（b）-018-02

数字信息技术的发展给射频识别技术提供了广泛的前景，未来射频识别可能会应用在社会上的多个领域，甚至在国家政府部门会被广泛利用，并能够有效解决产品的标准化问题。同时，射频识别技术以安全性以及低成本等优势使得其商业价值被逐渐发挥出来，以供应链为主体的射频识别系统更是得到重视，具体来说，从商品采购、仓储、生产、配送、物流、销售等环节都是基于供应链上的业务。在供应链运转过程中，需要随时掌握供应链的物流信息和商品信息才能发挥其最大的效益，但在实际过程中，由于各个环节常常处于松散状态，很多信息随着位置和时间而发生变化，导致企业对很多信息的控制能力大幅度降低，甚至会造成一些不必要的损失。射频识别技术能够解决供应链上资料输入输出，业务控制以及信息追踪等问题。RFID是一种可读写技术，标签以无线传播的方式向客户端发送数据信息，通过射频信号识别目标对象来获取有关信息，从而实现信息的快速收集，同时由于频射识别标签可以重复使用，因此近年来该技术的发展前景越来越好。

地处浙江省永嘉县的瓯北镇以其泵阀产业的迅速崛起被称为“中国泵阀之乡”。永嘉泵阀产业由家庭工业阶段、二次创业阶段发展到现在的创新创业阶段，产品在质量和规模上都有了显著变化，产品被大量应用于国内的大型企业如上海宝钢、中国一汽、大庆油田等，并走出国门远销东南亚、欧美等国家，瓯北已经成为了我国最重要的泵阀制造基地之一。但2013年永嘉泵阀产业的发展进入了瓶颈期，国内外订单大幅减少，生意开始变得萧条，导致部分企业资金运转困难甚至破产倒闭。究其原因主要有企业质量意识淡薄，品牌竞争力不强，管理体系跟不上，属劳动密集型行业等。近年来随着国际市场需求的萎缩及国内市场竞争的加剧，这些问题更加凸显。反观国内那些精细化管理已经形成规范的企业，成本质量可控、交货及时，其市场份额反而有所提升。在工业4.0、全球化的背景下，永嘉的泵阀企业必须加快转型升级以适应市场变化。仓储管理是企业管理的重要组成部分，良好的库存管理对提高企业效率、减少企业资金压力意义重大。将RFID技术应用于阀门等企业的仓储管理系统中，能快速实现企业对库存物品的出库、入库及盘点等操作，从而有效地对仓库流程和仓库空间进行管理，更重要的是促进公司的管理模式从经验管理到依靠精确的数字分析管理、实时管理的转变，加速企业资金周转，提升供应链响应速度，增强企业的整体竞争能力。

1 RFID系统构成及原理

RFID是一种通信技术，通过发射无线频射信号来自动识别目标并读取有关信息，可以实现非接触识别、一次识别多个物品及適应各种恶劣的外部环境等[1]。常见的主要部件为电子标签和阅读器，在几厘米至几米范围内都可以利用阅读器发射的无线电波识别出电子标签所储存的信息。由于电子标签的储存量较大，因此它改变了传统条形码的限制，使世界上的任意物品都拥有唯一的标识，当被电子标签贴上之后，从商品生产的流水线到商品出售，再到被消费者购买，整个过程都能够被实时追踪管理。

射频识别技术系统由天线、电子标签、阅读器以及软件系统构成。阅读器也被称为读写器，主要负责与电子标签进行双向通信，同时能够接受来自主机的命令。传统的阅读器比较笨重，而新型的手持式阅读器能够随身携带，并且可以连接到PC客户端，当没有连接时，其内部的程序也可以记录生产线上的信息。天线是能够将射频识别信号传输或发射出去的一种装置。在频射识别系统中电子标签天线用于接收能量，阅读器天线用于发射能量。电子标签是是整个射频识别系统的数据载体，由耦合元件及芯片组成。软件包括中间件和系统应用软件。射频识别中间件是电子标签与应用程序之间通信的媒介，为应用程序读取RFID标签数据提供了一组通用的API，增加了系统的灵活性。RFID应用软件主要用于记录阅读器对于电子标签信息的读写过程，并对收集的信息进行统计、整理。

2 无线射频技术发展现状分析

从国外发展来看，射频识别技术被誉为是近年来最重要的技术之一，而且很多领域利用射频识别技术，该技术在很多国家整体发展速度较快，产品种类众多，比如射频识别技术应用于交通监控，停车场管理，流水线管理等。无线射频技术在物流仓储中尤其被重视，如国际物流巨头UPS、DHL、Fedex都在大力推广试验无线射频技术，以期提升其物流能力。

国内射频识别技术的应用也越来越广泛，比如在煤矿工厂，将工人的安全帽上安装射频识别点的标签，可以有效解决工人安全问题，或在物品运输方面使用该技术，能够做到实时监测物品传输动态，带有射频标签的公交卡、火车票，不需经过传统的验票，只需将票放在读卡器上进行信息识别后就可以进入。在仓储管理中手工数据采集，多标签批量渡区，运动中的数据采集，读取距离等一系列问题都可以通过引入RFID技术加以改善，而且可进一步优化。

3 仓储管理中应用RFID技术设计的必要性

在当前社会生产中由于人们生产与消费的节奏不协调，往往存在很多问题，如物品缺乏或者是过剩等现象，如何能够妥善协调生产与消费或者供求之间的关系，是当前物流仓储环节中急需解决的问题之一。经济水平的发展使得人们的生产方式、需求方式出现多样化，物流由原先的少品种变为多品种，仓库也逐渐由重视保管效率变为重视流通功能的实现，仓储作为物流的关键环节，对于整个物流系统来说既起着缓冲还有调节的作用，同时也对企业生产效益起着重要的作用。

传统的仓储操作大部分基于人工操作完成，主要存在以下问题：（1）仓储中的两大重要环节出入库及盘点主要由人工完成，不仅效率低且差错率很高。入库作为管理过程的第一个大环节，是退换货和经济赔偿的主要依据，需要投入大量的时间、人力逐一核对商品的数量、质量，如出现问题将不能进入验收入库这一环节，从而影响了工作人员把物品入库的效率；（2）庞大的仓库货品数量完全依靠人工进行盘点，耗时且极易出错，使得库存数据得不到及时、有效分析，管理者亦不能合理安排库存量，企业库存成本偏高；（3）货物摆放随意，拣货流程没有规划，导致部分商品长期堆积在仓库得不到有效利用，给企业带来一定的经济损失。

RFID具有读取方便、识别速度快、穿透性强和无屏碍阅读、可重复使用等优点。通过无线射频技术自动采集至出入库、调拨、库存盘点等仓储各个环节的数据，避免了各种人工误操作，保证了企业掌握的是其库存的确切数据，以便管理者合理规划企业库存。

4 基于RFID技术的仓储系统方案设计

项目基于B/S结构设计，在开发技术选型上选择ASP.NET、SQL Server等开发软件，前端开发结合组件开发技术以提高系统开发效率。考虑到全部使用电子标签对于部分企业来说成本还偏高，系统中集成了条码技术可供选择。图1为系统采用的技术方案。

系统功能模块主要包括基础数据管理模块、入库管理模块、出库管理模块、库存盘点管理模块及分析统计模块等。基础数据管理模块主要负责系统基础数据的维护，包括用户信息及对用户的分级管理，货品信息及库位信息等；出入库管理模块主要负责RFID信息的读取，实现货物出入库信息的自动提交及拣货路径的优化；庫存盘点模块用于制定盘点计划，对货物逐一扫描后形成盘点记录；统计模块通过产生各类数据图表让管理者实时了解库存信息。

系统体系结构分为企业应用层、RFID数据服务层、采集与交互层及仓库物理层，四层间的关系，如图2所示。

5 RFID仓储系统优化设计

仓储系统的优化包括硬件、软件两个方面。硬件主要是RFID电子标签在仓储各环节中的应用，通过自动识别大大减少了人为误操作。而软件方面主要包括拣货流程优化算法的应用。通过优化货位确定某一货品最恰当合适的储存位置，结合阀门行业在仓储管理方面的特点，综合考虑货物的使用频率、规格等因素，对不同货物进行分组，从而能够实现最佳的货位布局，掌握库存变化，大大降低仓储成本。优化拣货路径算法，在蚂群算法的基础上综合考虑叉车运行时间参数对算法进行改进，实验结果表明，该算法能显著提高拣货效率。

将RFID技术与仓储管理系统相结合，能够高效完成仓储中的出入库、盘点等操作环节，改进管理效率，将货物在出入库的识别率提高，在实际操作过程中不需开箱就可完成货物的识别过程，极大程度提高工作人员的工作效率，能够让工作人员随时掌握库存的变化，让盘点变得高效，实现对货物的及时、精确管理。

6 结语

射频识别技术能够实现多种货物的同时识别，非接触识别并适用于各种不良环境，在整个仓储管理过程中起着重要作用。本文针对传统仓储管理过程中人工成本高，工作效率低，盘点周期长等一系列问题，设计了适用于阀门等行业的仓储管理系统，并提出系统软硬件优化方案，特别是拣货流程的优化，大大提高了拣货效率。系统为管理者提供了及时、准确的仓储数据，帮助企业实现数字化、精细化管理。

参考文献

[1] 胡晓宇.烟草物联网的建设策略和发展方向研究[J].物流工程与管理，2012，34（7）.

[2] 苏琦，郭彦峰.基于RFID技术的仓储管理系统的优化与设计[J].包装工程，2009，30（6）.

[3] 张丽.基于RFID的仓储管理系统研究与应用[J].物流工程与管理，2014，36（5）.

[4] 王磊.基于MVC模式的仓储管理信息系统的研究与实现[D].吉林大学，2010.

[5] 金凤飞.基于RFID技术的仓储管理系统工作流程优化分析与设计[D].哈尔滨商业大学，2014.

①基金项目：浙江省教育厅一般科研项目“RFID技术下阀门企业WMS仓储管理系统研究”（Y201738803）。

作者简介：项道东（1981-），女，汉族，浙江永嘉人，硕士研究生，温州职业技术学院讲师，主要从事软件技术方面的研究。