RFID技术在仓储管理中的应用研究综述

2021-01-08程新博孙伟奇刘臣宇周斌李琨

环境技术 2021年5期

程新博，孙伟奇，刘臣宇，周斌，李琨

（1.海军航空大学青岛校区学员九大队，青岛 266000；2.海军航空大学青岛校区航材管理教研室，青岛 266000）

引言

随着全球经济一体化进程的不断加速和网络信息时代不断发展，目前各行业的规模都在不断扩大，使得其仓储业务量不断增加，货物出入库的频率也随之加快。传统的仓储管理系统仅仅能够实现对仓储业务的部分流程进行管理，而无法实现仓储货物在出入库、盘点业务全过程中的实时管理。若货物出入库、盘点业务操作仍停留在手工作业模式，那么仓储管理的效率低下将会影响行业经济效益的增加和其规模进一步扩大，因而对具有诸多优势的RFID技术进行研究，将其应用到仓储管理中具有重要意义。

1 RFID技术的研究状况与应用现状

和互联网、通信等许多新技术一样，RFID技术也是最先运用到军事领域的，并且逐渐走向完善，进入大众的视野后被广泛运用到其他领域。RFID技术最先应用于第二次世界大战期间的英国，期初运用在航空领域，用来识别作战中敌方战机与己方战机[1]。上世纪七十年代中期，RFID技术开始进入实践发展阶段，八十年代这项技术逐渐走向成熟，更多领域开始应用这项技术，进入二十一世纪，RFID技术不断发展完善，逐渐商业化并运用到各个领域。在科技飞速发展的今天，RFID技术依靠其独有优势在很多领域都有着广泛的应用。

1.1 国内应用现状及发展趋势

随着RFID技术在全球兴起，我国也紧跟科技发展的风向标，逐渐开始重视并发展RFID技术。2004年及2005年两次举办全球RFID中国峰会，对RFID技术进行跨国学术研讨和技术交流；2005年11月4日，在北京成立了中国RFID产业联盟；2005年12月又成立了电子标签标准工作组，进一步讨论建立RFID标准问题；2006年《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》的发布就此翻开了中国RFID技术发展的新篇章[2]，此后中国的RFID技术有了系统的指导意见。

在国家进一步支持下，RFID技术逐渐扩大应用范围，在更多领域进行应用并取得良好效果。进一步完善RFID产业链构建，突破超高频技术难题和RFID天线设计，同时大力发展软件部分和配套产品成为当前技术的发展方向。

在政府不断支持下，RFID技术已经被许多产业应用，如：铁道将RFID技术应用到车辆调度系统中；中国邮政利用RFID技术进行分拣邮包；上汽集团利用RFID技术进行汽车制造质量监管；京东集团利用RFID技术实现物流运输系统更加智能化与信息化、菜鸟联盟将分拣运输系统与RFID技术结合实现了自动高效分拣；民航结合OpenGL技术研究了一套完善的RFID技术航材仓储管理系统[3]，使航材出入库、清仓查库等环节效率得到提高，作业流程更加合理，实现了航材仓库的可视化管理。

随着RFID技术走向成熟，RFID技术将广泛运用到物流、零售、图书馆、防伪、医疗等各种领域并逐渐扩大规模[4]，各个领域对RFID技术需求也将进一步扩大，并促进RFID技术进一步发展。在芯片设计、电子标签、读写器、智能控制台、行业标准等方面也会取得更多突破和进步：芯片更加智能化、读写速度更快、安全性更高，RFID标签封装技术成本降低，智能读写器将趋于一体化、智能化和模块化方向，并积极寻求与更多新技术相融合，谋求技术融合发展。

1.2 国外应用现状及发展趋势

RFID技术在国外兴起较早，发展较快，随着技术进步，各国都越来越重视RFID技术的研究和运用[5]。但由于每个国家发展水平不同，对RFID技术研究和投入也不同，各国RFID技术发展水平存在一定差距。

目前美国的RFID射频识别技术发展最快。由于有一定技术基础加上政府部门的支持，已经形成了一套完整的产业链和技术开发模式，也率先进行了RFID标准制定。同时，众多巨头公司也都逐步推广使用RFID技术，因特尔等集成电路厂商为RFID芯片研发设计提供支持，IBM、微软公司、HP都加大对RFID硬件系统投入力度，除此之外还有研发生产电子标签和扫描设备的公司，微软公司也在加强对RFID系统软件技术研究[6]。RFID技术被广泛应用到众多领域，例如全球零售商沃尔玛公司、宝洁集团、吉列制造集团等全球跨国公司。此外，RFID技术还被运用到美国物流行业、各种领域的防伪技术、美国手机支付、各大公司物品管理领域、得克萨斯州911中心RFID系统；美国保点则将RFID技术和安全系统相结合。美国始终在新技术敏感度和科技研发上领先世界，对RFID技术研究和应用同样值得世界各国借鉴。2015年美国RFID技术及其运用已经走向成熟阶段[7]。

欧洲始终致力于RFID技术的研究和应用，逐步加大研发力度并拓宽应用领域[7]。飞利浦、诺基亚等公司积极进行RFID软硬件技术研究，使得欧洲的RFID技术在身份识别、物流管理、零售等领域发展迅速，同时，欧洲也在积极寻找技术突破点和更加广阔的应用领域，并寻求与各国之间的技术合作。

日本的制造业和工业水平在世界范围内首屈一指，同样在RFID电子标签、扫描器、软件开发上起步较早，投入较多[7]。政府也较为支持其作为一项新技术进行发展，给RFID技术提供很多具体指导方针。在此基础上，日本利用RFID技术在东京快速路上实现不停车收费，解决快速路交通拥堵问题，也利用RFID技术进行视频跟踪食品生产运输全过程，对食品安全进行严格监控。

韩国也积极进行RFID技术创新和应用[7]，在釜山港口进行货物追踪，使用RFID技术追踪食品废物处理，一些大型百货公司在停车管理系统中应用RFID技术，将RFID技术运用到众多领域，为居民生活提供更多便捷。

除此之外，加拿大、德国、以色列、印度、澳大利亚等国都已认识到RFID技术独有的优势，将RFID技术与物联网、其他自动识别技术进行融合，深入创新，发展到更多领域，满足市场需求。

2 RFID技术的概述

2.1 RFID技术的基本概念

RFID技术全称为无线射频识别技术，是自动识别技术的一种[8]。自动识别技术是通过一定识别装置靠近被识别物体从而接收到物体信息，并提供给后台计算机处理系统，计算机系统和硬件设备相连，通过扫描、检测、识别、确认等一系列过程，对信息进行自动识别并输入计算机，在计算机内自动对比检索后得到与识别目标相符的结果，从而达到识别目标的目的。

我们通常将自动识别技术分为七种类型：包括条码识别技术（一维码和二维码）、生物识别技术（声音、人脸、指纹识别技术）、图像识别技术、磁卡识别技术（MBR）、IC卡识别技术（接触式IC卡、非接触式IC卡）、光学字符识别技术（OCR）、射频识别技术（RFID）。

RFID技术是一种利用无线射频识别方式进行的非接触式双向通信过程，是通过天线发出的无限射频信号对电子标签或者射频卡进行读取从而达到对目标对象进行识别和数据交换的目的[8]。电子标签可以绑定在货物表面，也可以绑在货物外包装上，通过与附近读写器进行无线射频传输从而识别货物，同时能够监控货物信息并对货物的实时状态进行追踪。在整个目标识别过程中RFID技术不需要人工进行操作，从而实现自动识别效果。

2.2 RFID技术的优势

1）RFID技术存储容量大，可存储更多内容，可详实记录货物信息。

2）安全性能强，对于一些技术级别较高或者专利性较强的货物可实现保密效果。

3）RFID电子标签既可以读取也可以录入，可以对货物信息进行增删和修改，满足货物更新换代时的信息更新要求。

4）RFID电子标签可以在复杂恶劣的环境下工作，对环境要求较低，具有一定环境适应能力。

5）RFID电子标签种类较多，同时标签也在向小型化、便捷化、多形态化方向发展，这使得RFID技术具有更强的包容性，可以满足多种货物包装需求。

6）RFID技术智能化程度高，可以减少人力资源使用，避免人力资源浪费，同时提高仓储管理效率。

7）扫描器可以同时对多个较远距离快速移动电子标签进行扫描识别，提高识别速度和效率，是其他自动识别技术不具备的优势。

8）本身信号较强、穿透能力较好，可以在具有遮蔽物的情况下对物体进行识别，环境适应性进一步提升。

2.3 RFID技术系统的组成

本文根据RFID技术的技术原理构建出适用于仓储管理的RFID技术系统，其组成包括：电子标签、读写器、RFID通道门、RFID货架、后台计算机网络系统。

1）电子标签：电子标签是粘贴在货物上，用于货物识别的。标签内含有芯片，其能够储存货物的基本信息，并且通过天线将其存储的信息传输给读写器。

2）读写器：其通过电子标签发送的射频信号对电子标签进行识别，也可对电子标签发送指令，进而对电子标签内的信息进行修改更新。

3）RFID通道门：相当于一个门式读写器，主要用于识别货物电子标签内的信息并将其传输回后台的计算机网络系统，记录进出通道门的电子标签的信息，进而实现仓储内货物的实时更新。

4）RFID货架：货架上有RFID读写器、电子标签，读写器用于读取货物的电子标签信息，并传输给计算机网络系统，实现货物的按类存储；货架上的电子标签存储的是货架上一类货物的主要信息数据和货架的位置信息，可实现货物的定位管理，方便货物的出入库。

5）后台计算机网络系统：内含的web服务器是整个系统的数据核心，主要用于数据库管理、分发数据给RFID读写器、RFID通道门，与二者进行数据实时交互，保证数据统计的实时性；电子标签和读写器之间、电子标签和RFID通道门之间的数据交换也都是由计算机网络完成的。

3 RFID技术系统在仓储业务流程中的应用

3.1 在货物入库业务流程中的应用

在货物入库时，由于每个货物都有唯一的一个电子标签，在进入仓库时，货物依次通过RFID通道门，通道门对每个货物的电子标签进行识别，并将识别到的货物信息传输到后台计算机应用系统，应用系统进行数据的整合，并提供货位位置信息，仓库人员根据导引将货物置于指定货位，货位的读写器读取新到位的货物信息，将信息传输给应用系统，系统自动更新仓储货物数据。实现了货物入库的高效率、全透明。

3.2 在货物出库业务流程中的应用

在货物出库时，首先在后台计算机系统选择出库货物种类，此时可得到货位的位置信息，根据信息可进行货物的查找。出库货物查找完毕后依次通过通道门，此时通道门对各货物的电子标签进行识别，将出通道门的电子标签信息数据传输到后台的计算机系统，系统整合数据后与之前选择的出库货物进行对比，无错则自动更新系统中的数据，有错误则进行报警提示。提高了货物出库的准确性，也可避免货物的丢失，降低损失。

3.3 在货物盘点业务流程中的应用

在进行货物盘点时，首先在后台计算应用系统选择要盘点的货物，系统自动生成货物盘点清单。而后货位上的读写器将货位内的货物数据传输回系统，生成盘点结果清单，盘点清单与盘点结果清单自动比对，完全符合则盘点结束，出现偏差则可持读写器到具体货位进行二次复查，复查后手动更新应用系统内的数据。实现了货物的自动盘点，提高了盘点效率，减少大量人力物力资源的浪费。