一种基于RFID的自动化仓库管理信息系统设计与实现

莫建华

（32603部队，四川成都 610057）

基于RFID 技术的自动化仓库管理信息系统是指采用射频识别技术替代通常意义上的条形码、二维码等识别技术，通过射频识别技术实现对货物数据信息的识别采集，即经由入库处、出库处的射频识别读写器对货物的数据信息予以自动识别和采集，并以设备采集的货物的数据信息作为软件系统的数据基础，综合管理货物的数据信息，实现对货物的数据信息的动态跟踪和动态化的处理，以此实现自动化立体仓储系统的数字化、规范化、现代化、自动化的管理控制，提升存储系统的高效性、灵活性。

1 系统功能需求

（1）根据资源协调的相关原则，以射频识别技术等技术手段为基础，指导设计自动化立体仓储系统的设计，以实现自动化立体仓库系统在仓储管理、协调等各个方面的优势。

（2）在货物进行入库操作过程中，当货物处于入库操作暂存区时，充分地利用射频识别技术手段，和加密算法，实现对货物的射频识别电子标签的自动化识别和采集，进而实现对货物数据的录入，并且需要尽可能地精简手工录入操作步骤，高效地完成货物相关的数据信息存储至中间件的数据库系统中，便于自动化仓储管理系统的管理和控制。

（3）在入库、出库等操作过程中，运用射频识别技术手段，并利用加密算法，实现入库、出库相关操作业务的自动化，同时协调中间件数据库进行相关的数据处理操作。

（4）采用数据库管理系统，利用数据库管理系统在数据存储、管理、查询等方面的优势，保证自动化仓库管理系统中的数据的一致性、便利性、稳定性和可靠性。

（5）需要设计自动化仓库匹配的仓储管理信息系统，通过与中间件数据库管理系统、射频识别读写器网络的交互，保证管理员、用户通过可视化的软件平台实现对自动化仓储系统的管理控制工作。

2 系统总体结构

以射频识别技术为基础的自动化仓库管理系统结构框图如图1。

图1 基于RFID技术的自动化仓库管理系统结构图

由图1可知，自动化仓库管理系统由立体化仓库、入库出库模块、应用程序、数据库系统、管理系统、客户端程序等部分组成。立体化仓库由一排排的货架构成，货架按行、列、层进行归类划分货架货位编号，在自动化仓储管理系统中以货架的货位编号为货物分配存储位置，并由自动化堆垛机、智能小车根据货物编号和货位编号完成货物在入库、出库操作中的具体动作。入库出库模块由射频识别读写器、入库处、出库处、入库暂存区、出库暂存区等部分组成，入库和出库时通过射频识别读写器完成对货物的识别，货物的相关数据信息由通信链路传送至现场监控计算机，并由现场监控计算机中运行的应用程序将货物数据存储至数据库中，供仓库管理系统分析和处理。应用程序运行于现场监控计算机上，实现对货物数据信息的识别、采集等操作。因此，应用程序就是货物自动识别与采集软件，负责对射频识别读写器（RFID 读写器）网络的访问，通过射频识别技术实现对货物的数据信息的识别采集，从而实现对货物信息的数字化。数据库系统是自动化立体仓储系统的核心，为仓储管理系统动态化的分析、管理仓库提供数据基础，数据库系统的访问通过系统中间件进行封装处理，自动货物识别与采集软件和自动化仓储管理系统都通过中间件完成对数据库系统的访问和相互的数据交互操作。管理系统为用户管理仓库提供服务，与客户端程序配合使用，为用户提供可视化的交互接口，实现对仓库的管理控制，从而实现高效的仓储管理。

3 系统主要业务流程

3.1 总体业务流程

稳定可靠的系统需要规划细致的处理流程，包括货物入库、入库信息采集、入库审核、存储、调节、出库订单、出库审核、出库等操作流程。各流程分别由入库处、管理处、出库处进行管控操作，实现对业务流程的管理。

3.2 入库管理流程

3.2.1 物资到货时具备RFID标签

（1）如果到库的货物已经具备了匹配的RFID 电子标签，则自动化立体存储管理系统能够自动识别货物信息，并且生成待入库货物的入库申请单。

（2）申请入库人员检查自动生成的入库申请单是否有问题，或者存在的问题是否在允许误差范围以内。如果没有问题或者在允许范围以内，则提交入库申请单。入库审核人员进行入库申请单的具体审核工作。

（3）如果入库申请单审核通过，系统按预制的算法为每一个货物分配存储的库位，相关的数据信息传送至仓库管理的智能小车、自动堆垛机等搬运机构，并由搬运机构完成货物的具体入库操作，同时由系统自动更新中心数据库的货物仓储数据信息。

3.2.2 物资到货时未具备RFID标签

（1）如果到库的货物不具备匹配的RFID 电子标签，则将货物放入库暂存区，由相关入库工作人员根据货物的数据信息制作匹配的电子标签，并手动的生成入库申请单。

（2）入库单申请人员提交入库申请单，由入库审核人员审核入库申请单的货物数据信息，如有问题则需人工处理，如无问题则由系统为货物分配存储的货位。

（3）自动化立体仓库系统将通过的入库申请单提交至入库执行搬运操作的智能小车、自动堆垛机等搬运机构，完成货物的具体入库操作，同时由系统自动更新中心数据库的货物存储数据信息。

3.3 出库管理流程

出库流程相对入库流程来说较为简单，由于库存的物资都已具备了RFID 标签，所以只需要由申请人提交出库申请单，然后经审核人员审核同意，经办人即可对要出库的货物进行索引库位，然后执行出库操作，更新库存数据即可完成。

4 系统实现

4.1 开发环境

系统应具备良好的扩展性、互操作性和兼容性，便于同其他仓库相关业务系统集成和功能扩展。在技术体制上支持JAVA 技术范畴，在部署模式上实现B/S 模式。采用支持JavaEE 的软件平台进行开发，对已有系统改造和中间件应对外提供Web 服务和构件。

系统应提供可视化的用户交互接口，数据库要兼容支持主要国产数据库系统金仓或达梦等，对于自动化仓库管理系统，由于其对运行效率极为看重，所以在开发底层的通信协议、数据处理等相关的中间件时，同时采用了C++软件语言进行开发，并将C++开发的相关程序封装为动态链接库。

4.2 软件总体结构

系统采用B/S 架构，以降低对客户端的要求，提高灵活性。仓库管理服务器软件负责提供相应服务及与客户端交互、同时协调与RFID 读写器网络的通信、管理数据库系统，实现仓库管理相关的功能。

自动化仓库管理系统是基于RFID 技术的仓库管理数据处理中心，是仓储管理控制的逻辑控制核心。系统通过中间件访问底层的射频识别读写器网络，实现对RFID 电子标签的读写操作，服务器软件底层需要调用多个中间件动态链接库程序，从而实现射频识别读写器网络与自动化立体仓库管理系统上层之间的耦合，以及数据库系统与自动化仓库管理系统之间的通信。

自动化仓库管理系统为用户提供便捷的可视化交互窗口，以供用户进行操作以及呈现相关的数据信息，为用户管理分析仓储系统提供便利。

自动化仓库管理系统需要具备视图选择、入库管理、出库管理、库存管理、统计查询、报表管理、系统设置等细化的功能模块，以实现仓储管理在不同需要时的具体功能，实现对系统的自动化、数字化的高效管理控制。

4.3 货物自动识别与采集软件的实现

基于射频识别技术的自动化仓库管理系统中，保证通过射频识别技术自动的识别和采集货物的数据信息是实现存储和管理自动化的前提。自动货物识别与采集软件通过对射频识别读写器网络的控制，获得第一手的货物数据信息，为自动化立体仓库管理系统提供用于动态分析、管理的货物数据信息。

货物自动识别与采集软件实现货物的数据信息识别、数据信息的采集及保存工作，同时要和中间件数据库系统做好对接，以供自动化仓库管理系统访问控制。货物自动识别与采集软件重点由读取射频识别电子标签的数据信息、写入射频识别电子标签的数据信息等构成。

入库管理功能模块主要负责对入库操作进行管理，其中包括提交货物的入库申请单、审核入库申请单、入库操作进度查询等部分。

工作区中有添加货物和移除货物按钮，用于控制添加或移除申请单中的待入库货物信息，中间的入库货物信息显示了申请入库货物的一些基本信息，下面是填写该申请单的申请人和申请时间及提交申请按钮。在编辑入库申请单添加货物时，点击添加货物按钮，客户端应用软件将打开货物添加的子窗口，在子窗口中用户可以通过自动化仓储管理系统的中间件程序访问底层的RFID 读写器网络，进而控制RFID 读写器实现货物的识别和采集功能，实现货物电子标签信息自动生成，用户只需要确认货物是否正确即可，如果无误则在用户确认后货物信息自动添加至申请入库货物信息表中，如果添加后发现货物信息有误则可以直接选中货物点击移除货物即可。完成待入库货物的入库申请单后，用户只需确认提交即可，审核人可对货物是否有误进行检查，无误后将对货物进行存储货位的分配工作。待入库的货物经过入库申请单的提交、审核、库位分配等工作后，货物交由仓储管理的智能化搬运堆垛设备进行入库的具体操作。

4.4 出库管理

货物的出库管理相关事项与入库操作类似，只是由于出库时货物都具备了匹配的电子标签，所以货物的管理更为方便灵活。货物的出库操作需要用户从中心数据库中查找需要出库的货物并将其汇总生成出库申请单，再由管理者审核通过后，交由仓储搬运堆垛设备根据货物的信息查找搬运，进行出库的具体操作完成出库的全过程。用户在出库管理界面内完成货物的出库申请单编辑和提交、货物出库申请单的审核、出库进度的查询等工作，实现货物的智能化、数字化的出库操作。

4.5 库存管理与统计查询

自动化仓库管理系统中，除了关键的入库管理、出库管理外，还需要具有对仓储货物进行管理、对仓储吞吐量进行统计分析的功能，以提升对仓储管理的数字化水平，提供仓储管理的仓储优化能力。因此，自动化立体仓库管理还需要具备库存管理、统计查询、系统设置等功能。

库存管理是主要是完成对库存货物的库存量管理、货物数据信息查询、库存量报警提示等功能。由于货物的长期存储必然带来质量的损耗或者性能的衰减，所以要根据入库时间或者生产时间优化货物的存放时间，仓储管理系统需要能够对货物的存放时间进行优化，尽量将早入库的货物早出库使用。

统计查询功能负责统计不同类货物的库存量，根据用户的筛选要求访问中心数据库查询匹配的货物信息进行汇总，并生成汇总表，供用户分析管理。而查询功能则用于方便用户查找符合要求的货物的数据信息，用以分析仓储中货物的实际存储情况，以提高用户对仓储的掌控能力，保证仓储的货物类型均衡。

系统设置功能则用于管理用户的权限、添加新用户、移除用户等操作，实现对仓储管理系统中不同岗位人员的职责分配和权限分配，以更好地协调仓储系统的高效运转，从而提升仓储系统的高效性、灵活性。

5 结束语

RFID 作为一种自动识别技术，通过借助无线射频，从而不用接触就能实现电子标签与接收器之间的信息交流，实现物资识别，及时获取相关数据。该技术应用到仓库管理领域，能有效对仓储系统进行管理和控制。同时，具有读取距离大、防水、耐高温、防电磁干扰等优点，能够有效提升自动化立体库管理水平，主要表现在：①节省时间，提高效率；②提高物资识别准确度，实现对物资的实时跟踪；③有效提高仓库的吞吐量，满足后勤物资保障需求；④降低物资管理所需成本，确保实现有效的物资监管。因此，在自动化仓库管理中利用RFID 技术进行仓储管理，能够使仓库保管员准确掌握仓储物资数据、实时对出入库物资数据信息进行采集，实现对物资的实时跟踪，有效提高仓库吞吐水平。

尽管目前RFID 技术还有不完善的地方，但随着RFID 技术的不断发展和基于RFID 系统成本的不断降低，基于RFID 技术的自动化仓库管理系统会越来越广泛应用。