基于RFID技术的物资管理系统在核电中的应用研究

刘雪飞

（上海核工程研究设计院有限公司示范项目部物资部 上海 200233）

核电项目仓储管理是采购供应链的末端环节，也是现场人、机、料、法、环中施工先决条件中的一环，直接影响现场施工的顺利开展，对现场施工质量、进度、费用等目标有至关重要的作用。有效的核电工程物资管理可以更好地支持核电站现场施工，缩短电站建设工期，降低工程成本。核电的物资管理工作目前主要依赖“人工实体操作+系统数据”管理模式，两块工作比较独立且都存在一定的问题。其中，仓库内实物材料查找、材料核对、材料盘点、标示管理主要依靠人工操作，导致人力投入较大，工作质量也跟个人经验和意识参差不齐。而数据整理、报告出具主要依靠ERP系统，虽然系统功能涵盖范围较广，但在某些方面应用并不理想，如数据整理能力不足、适用性二次开发困难、操作界面复杂、个性化应用缺失等。为满足日常工作需要，现场物资管理建立了大量的辅助报表、台账，导致在账务数据管理方面不仅人力投入较多，且数据的准确性也不高，同时出现物资重复采购、设备积压、物资大量冗余等问题，严重影响工程物资管理中信息流的及时性和有效性。

RFID（射频识别）是目前最有前景的信息采集技术，将会对未来企业的物资管理产生深远的影响。因此，深入研究核电站的物资管理模式，开发基于RFID技术的智能化物资管理系统［1］，对物资的入库、出库、盘点实施管控，使物资信息与企业信息系统实现非接触式的交互与处理，实现数据无缝连接，建立智能化仓库，提升工作效率，更加科学、有效地进行物资管理，进一步提升仓储信息化水平。

1 RFID技术简介

1.1 RFID技术发展

射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID）又称电子标签，是目前比较先进的自动识别技术。随着大规模集成电路、信息安全、网络通信等技术的迅猛发展，RFID技术逐步成熟，逐渐被广泛应用于工业自动化、商业自动化和物流信息自动化等众多领域。其通过利用控制电磁波耦合和传播的原理进行数据通信，不需要直接接触就能够对一个甚至是多个处于静止、运动状态的物体进行识别，并将采集得到的数据存储起来，识别工作无须人工干预［2］。

1.2 RFID系统结构

RFID 系统构一般至少是由读写器、智能标签、天线和主机组成（见图1）。

图1 R F ID 系统构示意图

1.2.1 智能标签

智能标签由耦合元件与芯片构成，每一个标签都具有唯一的编码，当标签固定到物体上后，即可通过标签中的天线与读写器进行信息交互。

1.2.2 读写器

读写器是读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可接收标签信息并将其发送至主机，并可与主机进行通信互动。一般为手持式或固定式两种。

1.2.3 天线

天线是在读写器与智能标签间传递射频信号的载体，其质量直接影响信号的响应速度、识别距离和准确度。

1.2.4 主机

主机是后台控制单元，用于发送任务指令、接收电子便签发送的信息并进行识别处理等。

1.3 RFID技术特点

RFID技术利用无线电波传送信息，可快速地进行物品追踪和数据交换，可识别性能好，可以实现批量、远距离、快速识别。阅读器每秒可以读取100 个以上RFID 电子标签，作用距离可达数十米甚至上百米，可以识别安装在高速运动物体上的RFID 标签。整个读取过程不需人工干预而通过系统自动完成，有利于信息自动化处理。RFID标签能记忆储存大量数据，可反复读取与写入。电子标签可以根据用户的需求设计存储的信息容量，并设定是否可以读写。通过RFID读写器，非接触式地读取或更改RFID电子标签单元中存储的数据信息，并能根据需求加密数据，实现物流数据的实时采集及自动化处理。

2 基于RFID技术的物资管理系统的应用

基于RFID技术的物资管理系统的应用主要描述了物资管理过程中出入库、库存盘点、返厂、状态转移、设备维护等各个作业环节的数据自动化采集，同时确保每个操作步骤的数据准确性和实时性，同步更新物资管理系统中的数据信息，使物资管理人员能够及时、准确地掌握库存的真实情况。

2.1 入库管理

设备抵达仓库后，在入库前，使用手持终端进行数据扫描采集，验收结束后，将接收状态、库位及货架信息手动输入手持设备后，实时传送到电脑或服务器后台，后台将扫描数据与厂家发货数据进行比对，确认无误后，即完成该批次设备接收入库。根据核电现场的工作实际，入库管理分为如下两种情况。

2.1.1 根据合同或发运通知接收方式

在RFID系统的操作界面，自动提醒即将到货的发运单号或者合同号，操作人员选择相应物项对应的合同号或发运单编号，将到货接收工作指令进行分发。收到指令的工程师在开箱验收完成后，使用远程手持设备扫描RFID标签获取相应信息，并输入（选择）物项验收状态、质量验收报告编号、接收时间、验收时间、仓库、库位等字段信息，确认无误后，信息自动同步到ERP数据库，自动完成需要的电子签名。

2.1.2 直接接收方式

在RFID系统的操作界面，可以生成直接接收物项的工作指令，并可以将该工作指令进行分发。收到指令的工程师开箱验收完成后，可以在RFID系统操作界面中输入物项编码、物项描述、接收数量、单位、尺寸、炉批号、核等级等信息，确认无误后，生成RFID 标签，并将信息同步到ERP数据库。

2.2 出库管理

设备出库时，由领用人员根据施工图纸或文件在智慧物资管理系统中查找需要的物资，编制物项领用申请单，物项领用申请单编审批通过后，系统会将该批设备的在库状态、具体库位或货架信息以列表的形式传输到手持设备上，设备管理人员根据手持设备的指示信息就可以快速找到相应设备，领料过程将对设备再次进行扫描，确认完成出库。在此过程中，如果扫描信息与手持设备显示的信息不符，系统会预警提示，无法完成出库［3］。

2.3 物资盘点

在RFID 系统的操作界面，进入库存盘点模块，之后，可以选取一个或多个仓库、一个或多个库位形成盘库数量为空的盘库清单，并在操作界面形成一条指令，并可以将该工作指令进行分发。盘库时，设备管理人员利用手持机在仓库中巡视一圈，即可迅速完成设备清点任务。盘点工作可分区域进行，设管理人员用手持机扫描相应的区位或货架，并将信息传送到终端电脑，形成新数据库，系统会自动与原始剩余库存数进行新旧数据比对，出现错误，系统将自动提示。盘点结束后，将生成设备统计表和差异表，三级审批完成后，可以打印出带签字的材料盘库报告［4］。根据核电现场的工作实际，物资盘点可通过如下两种方式进行。

2.3.1 PDA巡库盘点

通过智能PDA 扫描仓库货物进行精准快速的盘点工作，高效便捷，品类数目一目了然。使用无线网络连接后台系统，实时传输盘点信息至数据库，根据产生的物资最低值预警，管理员可在第一时间发起采购申请，及时完成货物补给。由于超高频RFID读写器可同时读取多个标签，而且读距远，大大缩减了盘点时间，降低了管理人员工作难度。

2.3.2 感应式全库盘点

在仓库敷设远场天线，以感应方式实时监控库内物资，当管理人员需要对仓库进行盘点时，仅需要在电脑前点击“盘点”按钮，系统则触发读写器操控远场天线进行仓库内的标签的读取，并将读取的数据传递给系统进行计算，通过标签值匹配物资信息，并精准计算出库存数量，盘点响应时间小于10s。

2.4 在库管理

基于RFID技术的智慧物资管理系统可与ERP 管理系统进行实时信息交互，可在物资管理的各个阶段生成系统报表，如验收入库单、物资出库单、盘点报告、状态转移报告、返厂单、寿期物项清单等，能够更好地支持物资在库阶段的管理工作。

2.4.1 物资状态转移（位置和质量状态）

在RFID 系统的操作界面，可以手动/自动生成物资转移任务指令，并可以将该任务指令进行分发。收到指令的工程师扫描物项的RFID标签，将物项从原有位置或状态移出，待实物移至新位置或状态后，修改相关信息，确认无误后，将信息同步到ERP 数据库，生成物资状态转移报告，三级审批完成后，可以打印出带签字的材料转移报告。

2.4.2 返厂

在RFID 系统的操作界面，可以手动/自动生成返厂任务指令，并可以将该工作指令进行分发。收到指令的工程师扫描物项的RFID标签，验证物项正确性之后，允许输入返厂时间、操作人员、返厂数量、返厂依据等信息，将物项移出库存，同时生成物项返厂报告，三级审批完成后，可以打印出带签字的物项返厂报告。

2.4.3 物项维护

在RFID系统的操作界面，可以针对某一类物项或单个设备设置维护计划，包括维护时间要求、维护工作项（维护项可以勾选）等信息，自动生成维护计划，材料出库后，维护计划自动停止。可以对维护时间进行修改，更新后续的维护计划。

2.4.4 寿期物资管理

RFID系统可以根据接收物项时填写的寿期时间，提前3个月以邮件或待办提醒方式告知物项维护工程师该物项即将失效，并且在失效前定期滚动提醒，系统可以根据相应查询条件导出寿期物项清单，以便对寿期物项进行有针对性的管理。

3 基于RFID技术的物资管理系统特点

3.1 实时性

基于RFID技术的物资管理系统采用目前最先进的5G无线网络技术，可以大幅提高仓库设备和管理人员的效率。

3.2 整体性

基于RFID技术的物资管理系统由无线手持设备、无线接收设备、数据库服务器组成，它可以与ERP系统进行数据相互传递及交互，实现物资管理系统数据的完整性。

3.3 稳定性

基于RFID技术的物资管理系统在设计时加入了风险识别功能，对所有可能出现的错误进行核对并发送预警。另外，设计中，特别考虑了系统的稳定性和效率问题，进行了优化，可以让系统在保持稳定性的同时响应速度更快。

3.4 先进性

基于RFID技术的物资管理系统是集成5G网络技术、RFID 射频技术和数据库技术为一体的智慧化、数字化的物资管理系统［5］。

3.5 可扩充性

基于RFID技术的物资管理系统考虑了二次开发的需要，预留了与其他系统交互的端口，具有更好的可扩充性［6］。

4 结语

本文在充分了解核电物资管理业务需求的基础上，初步设计基于RFID技术的物资管理系统。该系统以物联网技术架构为基础，通过无线网络及智能化移动终端，把智能化、数字化和信息化渗透到物资管理过程中，在构建物资全生命周期管理理念的基础上，优化实物业务流程，规范作业管理，从而实现仓储管理、物资跟踪管理、决策指挥的自动化和智能化。