建和诚达

专注 RFID产品生产16年

　　1. 仓储管理系统介绍

　　1.1. 仓储管理的概述

　　仓储在物流系统中一直扮演着最主要的角色。随着现代制造业的快速发展以及对信息化的迫切需求，对于仓储作业的出库、入库、库房内部管理等提出了更高的要求。

　　图1 现代化的仓储

　　现代化的仓库储备，不仅仅是完成对货物进出的简单批次处理，还要对库内货品的种类、数量、生产属性、垛位等信息作出清晰的数据库记录。以便在物流环节的各个阶段得到准确的货品数据和供应链信息。

　　另外，一方面为了防止物资安全以及仿造、假冒产品的大量出现。另一方面，特殊物资如铁路物资、医药产品及设备、枪支弹药等军用物资、液化气瓶等工业压力容器，保证国家、集体、普通消费者的合法利益，更要加强这些产品在生产、流通、使用等过程中的全程跟踪和管理。

　　针对目前仓储中出现的诸多问题，如：进出库人工操作混乱、库存报告不及时、仓库货品属性不清晰、堆放混乱、盘点不准确等，都需要一个基于信息化管理的技术进行彻底的改造。

　　在仓储管理方面，一维条码/二维条码标识技术在物品分类贴标管理方面得到了广泛的应用。但是其条码技术依赖于可见光扫描反射、识别率低、容易折损玷污、对水和油污等介质敏感、而且存储信息量很有限，从而影响了其在大规模物流管理中的应用。

　　RFID 射频识别技术是射频自动识别技术的典型代表。其识别准确度高、性能可靠、存储信息量大、耐油污水洗等，特别适用于极端工作环境下的自动识别需求。采用RFID 标签替换条码等标识货品，可有效的完成对仓储的自动化管理，实现货品信息的自动采集、自动处理和信息报告。

　　1.2. 仓储管理系统的建设目标

　　现代化的仓储管理系统主要针对传统的仓储管理中所面临的诸多问题，采用

　　RFID射频识别技术、计算机技术、互联网应用技术等信息化技术，对仓库物资的管理实现自动化识别、库存准确定位、仓储物资调拨管理、自动化/半自动化盘点、实时报表输出等一系列自动化操作。

　　采用RFID射频识别技术管理仓储物资的主要目标是实现：

　　u 非接触自动识别仓储物资属性

　　u 管理仓储物资的准确属性及数量

　　u 实现仓储物资在调拨过程中的全方位实时管理

　　u 采用自动化/半自动化的识别方式，提高盘点的准确性和操作效率

　　u 实现仓储物资数据的网络实时共享和管理，根据需要完成报表输出

　　u 准确定位仓储物资的存放情况

　　u 建立一个统一的资产数据库，为资产的整个监管提供可靠的依据

　　1.3. 仓储管理系统的设计原则

　　仓储管理系统建设应统一数据标准、统一软件、统一硬件，采用成熟、可靠

　　技术，以整体性、实用性为主，兼顾先进性和可扩充性等等。

　　(1)继承性：保证系统与现有测试系统、设备和结构的兼容性，最大限度利用现有系统。

　　(2)先进性：系统采用RFID 技术与资产管理系统相结合，能有效的提高资产查验人员的效率，而且能实现资产的实时、精确、有效的集中管理。

　　(3)实用性：根据系统需求出发，最大限度满足业务上的各项功能要求，确保实用性。软件应操作简便、易于掌握。管理、维护和维修具有简易性。对于仓储及物资调运过程中的不同的环境和业务需求，能方便有效的完成对仓储物资的管理，不同的产品要有较强的针对性设计。

　　(4)安全性:对系统软件和应用软件方面必须注意系统安全保密工作，设计安全网络结构方式。RFID 标签及其相关软件要对安全性做全面的设计和规划，电子标签要防止恶意变更和作弊。

　　(5)开放性:系统要求在数据库和软件开发方面应支持符合国际标准和行业规范的相关接口标准。在应用开发中，要使用相应国家标准和I/M 业务标准。开放系统内部标准，提供接口类型说明。RFID 超高频读写器、电子标签应符合ISO / EPC 等相关国际规范标准，并提供开放的二次开发接口，支持主流RFID 中间件产品的开发。

　　(6)高效性:能保证系统的收集、传输和使用具有快速、有效的运作效率，整个业务流程简介易用。

　　(7)可扩充性:在系统设计方面，具有良好的可扩充能力，可以根据信息需要对系统进行必要的调整、扩充，包括存储器容量和系统功能等方面的扩充。在系统软件全面升级的情况下，能最大的保证现有投资设备的可用性。在业务需求方面，基本数据项目可以扩展，可以有使用单位根据需要，自行添加相关内容。设备可根据业务的需要扩展数量，而整体的技术方案结构无需交大的更改变。

　　(8)可靠性和容错性:在设计中要整体考虑系统的可靠性，根据设备的功能、重要性个分别采用冗余、纠错等技术，以确保局部的错误不影响整个网络系统的运行。RFID 读写器及电子标签等设备要充分考虑使用环境、干扰因素、邻近干扰、介质因素、错卡/坏卡等不确定性因素，提供各种针对性的方案。

　　(9)紧急应变性:中心监管系统和定期设备检测监督系统的设计必须考虑到潜在的应急故障失败情况，必须设计有效、快速和可靠的应急管理系统和对应的服务保障系统。对仓储管理系统中出现的紧急故障能及时有效的处理，能提出一套有效的解决方案。

　　1.4. 仓储管理系统的设计依据

　　仓储管理系统的主要设计依据如下：

　　①《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)

　　②《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)

　　③《计算机软件开发规范》(GBJ566-88)

　　④《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168-92)

　　⑤《电业安全工作规程》(DL408-91)

　　⑥《电力通信网监测系统技术规范》

　　⑦《数字工程管理专题规划》

　　⑧《数字工程管理需求分析》

　　⑨《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

　　⑩《工业企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)

　　2. 仓储管理系统总体框架

　　在仓储管理系统中，主要是仓库管理和数据中心的监控及报表输出。根据用户的具体要求，可能会细分到各个环节中。但基本的系统描述如下。

　　2.1. 系统总体架构

　　仓储管理系统的总体架构如图2 所示。在仓储管理中，主要采用可移动的RFID 手持机和固定式读写器来完成实现对仓库物资(贴有电子标签)进行仓储管理。在实际应用中，除了仓储的仓库管理外，还会涉及货物调拨及实时货物的信息查询情况，以便对物资进行跟踪。

　　如果采用手持机对物资进行盘点效验等，其基本的操作是：用手持机扫描贴放在物资上的电子标签，手持机通过无线方式(wifi 无线通信或GPRS 数据通信)与后台数据库进行数据交互，并完成相应的数据服务请求。

　　如果采用固定式读写器对物资进库、出库等进行管理，其基本的操作是：物资搬运时，通过装有固定式读写器射频覆盖区域，读写器读取到贴放在物资上的电子标签信息。固定式读写器通过COM 口/以太网口等通信，将数据上传到仓库工作站的PC 机上，终端PC 机通过网络与后台数据库完成数据的交互，终端PC 可同时完成各种的服务请求。

　　图2 仓储管理系统总体架构图

　　如果使用手持机对物资调拨等环节进行实时的跟踪和数据服务请求的处理，其基本的操作是：手持机扫描调拨物资的属性信息(扫描电子标签)，物资信息通过移动通信网络的GPRS 数据服务上传到后台服务器，后台服务器对数据进行处理后，将处理结果返回到手持机上。

　　2.2. 系统设计特点

　　基于RFID 技术的仓储管理系统，能很好的解决传统仓储管理中面临的一系列问题，其主要的特点是

　　(1)保密性好

　　本系统采用超高频RFID 电子标签对物资进行标识，其具有全球唯一的64bitID 号，能有效的标识所有种类的物资，直至单品级物资。灵活的加密方式，可以确保系统良好的保密性。

　　(2)可靠性高

　　成熟的RFID 技术和网络通信技术，可以有效保证系统的高可靠性。

　　(3)数据实时性强

　　有别于传统的人工仓储管理模式，RFID 仓储管理系统通过自动识别和网络实时交互等方式确保了数据的实时性，在盘点等作业中更具有优势。

　　(4)扩展性强

　　本系统具有开放式结构及模块化功能设计，系统可大可小，位置点可多可少，功能可增可减，因此具有很强的系统适应性。

　　3. 系统软件设计

　　基于RFID 技术的仓储管理系统的软件系统，主要是针对仓储管理的实际需求，按照日常的业务流程规范，开发出的具有稳定的、具有可操作性的、容易集成和扩展的软件系统。

　　3.1. 软件总体架构

　　系统软件主要由仓储管理服务端系统、仓储管理客户端系统、手持机业务系统、固定式读写器业务系统、资产数据库系统等几部分组成。

　　下图3 是基于RFID 的物资管理系统软件逻辑图，

　　u 应用终端层：主要是指仓储管理系统的设备终端

　　u UI 层(用户界面层)：展现给电信的后台管理页面

　　u 核心业务层：实现物资管理系统的核心业务功能

　　u 功能层：为系统的基础功能模块

　　u 数据库层：为系统的底层数据存储，包括业务数据和系统数据

　　图3 物资管理系统软件逻辑图

　　基于RFID 仓储管理系统采用C/S、B/S 相结合的应用方式进行设计开发，其中C/S 结构主要实现系统核心业务模块及其数据的处理、传输，它可以较好地保证业务处理量和处理时效，同时可以弥补B/S 结构的某些技术缺陷(RFID 的设备控制、操作等);B/S 结构则用于实现系统后台配置、管理，以及物资信息的查询、报表输出等，可方便用户随时随地进行操作。另外，基于 RFID 仓储管理系统中心数据库采用Oracle9i 或以上更高版本。

　　3.2. 系统软件主要功能

　　基于RFID 仓储管理系统软件的功能框架图如图所示，包括电子标签发放管理模块、物资入库管理模块、物资出库管理模块、物资巡检和盘点模块、防盗报警功能模块、物资调拨追踪管理模块、用户权限管理模块、系统管理及维护模块等9 个功能模块，如图4 所示。下面对各功能模块进行的具体功能进行描述。

　　图4 仓储管理系统软件功能模块图

　　3.3. 软件主要模块设计

　　(1) 标签发放管理

　　电子标签作为仓储物资(如托盘垛位、纸箱物资、单独设备等)的身份标识，在标签贴放到物资前，完成对电子标签的编码、物资属性信息的录入等操作。将标签的ID 信息与物资的属性信息(名称、数量、质量、生产厂家、生产日期、保质期限、仓库堆放位置等)，通过标签发放管理软件进行关联后，上传到后台数据库中，以便日后进行管理。

　　标签贴标模块的操作包括：

　　u 统计贴标物资的全部属性，并录入标签发放管理系统内;

　　u 读写器读取标签的ID 信息，上传到系统后，系统自动关联两者信息;

　　u 读写器将关键信息写入电子标签的存储器中;

　　u 按照规定，将标签贴放到物资制定的位置

　　通过标签发放软件操作后，标签里记录了物资的关键基本属性信息，也即完成了标签ID 与物资属性的绑定，在随后的操作中，这一信息将唯一存在。

　　(2) 物资入库管理

　　这里的物资入库，指贴有电子标签的物资进入仓库。

　　当物资进入仓库大门时，贴放在物资的电子标签被固定式读写器读取到标签信息，物资的信息显示在仓库工作站(PC)的仓库管理系统上，由仓管人员确认。入库信息后上传到后台数据库中，并完成物资入库信息录入操作。

　　如果采用手持机对入库进行管理，则类似于固定式式读写器的操作流程：仓管员用手持机读取物资上的电子标签，标签信息，仓管员确认物资与信息相符后，通过无线通信链路将数据上传到后台操作系统。仓库的进/出动作的判断，可以使用红外对射、地感触发等技术进行自动判别，也可以通过仓管员的手动操作确认进出来获得。根据现场的应用环境可以灵活的处理。软件处理上对入库动作的设计也会由应用情况的不同。

　　(3) 物资出库管理

　　与物资入库管理类似，出库属性与入库信息会有不同，但基本的思路相同这里不再遨述。

　　(4) 物资巡检和盘点

　　仓储物资的巡检是指：工作人员佩戴RFID 手持机逐一扫描仓库内的物资标签，当扫描到贴放在设备上的电子标签时，电子标签内的设备信息显示在RFID手持机显示屏上。工作人员核对电子标签信息与实际物资吻合无误后，实时或者在规定时间，将巡检的结果上传到后台服务器进行处理。手持机主要通过无线通信(wifi 或GPRS)的方式与仓储管理后台数据库进行数据交互。

　　后台数据库服务器在接收到前端工作人员巡检采集的数据后，生成当日仓库巡检清单，以便形成当日资产盘点表，供大运会资产管理中心的管理员审核。

　　(5) 物资查询及定位

　　作为物资管理，往往会遇到这样的情况，仓管员需要知道某批次的特定物资存放的区域、物资属性、物资的存放情况等，以便补充物资或者调拨出库该类物资，实现高效、自动化的物资管理。同样，对于现有物资存放的垛位、货架信息等，可以通过系统信息快速有效的定位出来，以便人工核查与处理。可备查询的仓储物资主要通过关键信息的检索来获取，比如物资的产品固件属性信息等等。应用系统可以通过关键信息的组合检索功能，快速准确的检索出查询的信息，定位相关目标物资到垛位、货架位置等方位上。查询结束后，将查询结果递交给操作员，等待处理。

　　仓储管理系统中可被查询的关键信息包括：

　　u 物资的固有属性信息(产品信息、质量、数量等)

　　u 物资入库的属性信息(入库时间、入库批次、入库操作员)

　　u 物资存放信息(存放位置、存放变更信息、盘点输出表)

　　u 物资归属者信息(归属者单位、姓名等)

　　u 仓储变更及物资调拨信息

　　u 设备的折损情况

　　u 物资之间的关联信息

　　(6) 防盗报警功能

　　由于RFID 技术采用非接触的射频自动识别技术，而超高频RFID 技术又能远距离自动识别(通常1~10m)。因此，防盗报警方面也具有相当的应用价值，防止物资在使用过程中出现调换、丢失等现象的出现。

　　这里，物资的非法进出库主要包括：没有安装电子标签的物资被非法人员进出库;装有非法电子标签的物资被非法进出库。没有安装电子标签的物资进出库的报警主要通过红外对射防盗器或热探测器等来处理。

　　装有防盗报警功能的RFID 资产管理系统，装有电子标签的物资在经过读写器识别区域内时，电子标签被读写器读取到，报警后台系统通过判断，得知此物资为非法出库物资，随即发出报警指令，由报警器发出报警信号(声光提示或远程报警指示),RFID 报警功能是超高频本身的协议功能，底层能快速处理标签扫描结果，并上传到后台来处理，无需太多上层开发。

　　非法标签包括：标签内的设备信息与设备实际固件不匹配;标签不是通过标签发放系统发放的合法标签，被恶意调换。非法标签报警处理流程如图5

　　图5 报警提示功能操作流程

　　(7) 物资的调拨及追踪管理

　　物资在调拨中，除了始发点的出库信息和目的地的入库信息，还要对物资的运输过程、转手情况进行实时的，可寻迹的查询和追踪。通过手持机及其GPRS实时数据的交互功能就可以完成对物资调拨的追踪管理，结合GPS 卫星定位系统等，就可以实现随时随地全流程的物资调拨追踪管理。

　　(8) 用户权限管理

　　安全性是信息系统要考虑的重要问题，当不同角色的用户登录到系统中时，为防止用户的非法操作和非法用户的入侵，就要对用户进行分角色的权限管理。如标签发放功能的使用者具有制作标签的权限，而没有仓库管理的权限，而且每个操作员都有一个专属的操作账号和密码，以便监督管理操作员的工作记录。非法用户的登录将收到权限拒绝和报警提示。

　　(9) 系统管理及维护

　　系统管理主要完成系统运行参数进行校正，维护等。完成权限分配、数据表单的增加、修改、删除等操作。

　　4. 系统硬件设计

　　4.1. 硬件总体描述

　　仓储管理系统的总体架构图和部分网络外设如图2 所示。在一个成熟的UHF RFID 应用系统中，主要的硬件设备包括：UHF 电子标签、UHF 固定式读写器、手持式读写器、电子标签打印机(可打印条码)、应用服务器、WEB 服务器、数据库服务器等。以单个仓库为单位，仓库出入管理可以采用固定式读写器来管理、仓库物资的盘点定位等可以采用手持式读写器来管理、电子标签的发放则采用电子标签打印机来完成。

　　一般情况下，固定式读写器安装在仓库大门处，当贴有电子标签的物资通过大门时，读写器读取到电子标签的信息，将数据上传到后台数据库系统，后台系统对标签的信息进行处理后，记录物资出入库的信息，以达到仓储物资的管理。

　　在仓库盘点等日常仓储管理中，可移动式的手持式读写器在读取到电子标签的数据时，将数据通过无线数据链路上传到后台数据库系统，通过与数据库系统的数据交互，完成盘点的自动/半自动化操作。以下是各种设备的硬件布局设计。

　　4.2. 硬件布局

　　4.2.1. 标签的贴放方案

　　电子标签作为标识仓库货物的唯一标志，在贴放时要特别注意。因为标签的贴放直接关系到读写器天线的安装方式和标签读写效果。为了获得最佳的读写效果，读写器的极化方向要与标签的极化方向一致。

　　这里将标签主要分为抗金属标签和非抗金属标签，来标识不同介质的货物。抗金属标签是贴放在金属货物表面的，抗金属标签(包括卡片、不干胶、Inlay等)主要贴放在非金属货物标签。像木箱、帆布包、塑料袋子、纸箱等货物均可以通过非金属标签来标识。

　　在仓储管理中，主要采用托盘级管理，即一个托盘上的货物作为一个单位来完成入库、出库、盘点等操作。标准托盘的大小为120cm*100cm*15cm。因此，一般在贴放标签时，一个托盘贴放一张标签来标识，贴放的位置，根据具体的托盘货物堆放方式来确定。通常，货物在托盘上的堆放高度不大于80cm,也即托盘与货物一起堆放的最大高度不大于1.0m。下面以托盘的仓储方式为例，来分析标签的贴放方式。