基于RFID技術(shù)的倉儲物流入庫流程設(shè)計

0  引言
    隨著國際物流業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的信息技術(shù)被采用以提高該行業(yè)的服務(wù)效率和質(zhì)量[1]，但仍有很多工作仍主要依靠人工來完成，例如貨物的清點、盤庫和數(shù)據(jù)錄入等。由于這種數(shù)據(jù)收集方式難以標準化，導(dǎo)致了倉庫空間利用率降低，勞動生產(chǎn)率低下，最終影響企業(yè)效益[8]。
RFID作為一項識別技術(shù)，與在物流業(yè)內(nèi)廣泛使用的另一項技術(shù)——條碼技術(shù)相比，有其獨特的一面[5]。推廣RFID技術(shù)，讓該技術(shù)盡快發(fā)揮其對物流行業(yè)強大推動作用，是國內(nèi)物流企業(yè)盡快加入RFID技術(shù)應(yīng)用的大趨勢 [7]。
1  物流中心與RFID技術(shù)介紹
1.1  物流中心的主要功能及發(fā)展趨勢
    物流中心的主要功能包括運輸、倉儲、裝卸搬運、包裝、流通加工、物流信息處理等，并且物流中心的功能應(yīng)該根據(jù)情況向上、向下進行延伸，在實際設(shè)計中最為關(guān)鍵的是要確定如何根據(jù)情況向上、向下延伸及延伸的范圍[3]?，F(xiàn)代物流發(fā)展趨勢為：
    物流的系統(tǒng)化趨勢；
    物流的信息化趨勢；
    物流中心、批發(fā)中心、配送中心的社會趨勢；
    倉儲、運輸?shù)默F(xiàn)代化與綜合體系化趨勢；
    物流與商流、信息流一體化趨勢；
    可以清楚地看出，物流發(fā)展的五大趨勢里非常突出的是信息化。因此，物流中心的發(fā)展趨勢在現(xiàn)代物流發(fā)展的大前提下，尤其需要重視的是信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[4]。
1.2  射頻識別技術(shù)（RFID）及其特性介紹
    RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及IC卡相比，標簽具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長、便于使用的特點和具有防沖突功能，能同時處理多張卡片[2]。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。[6]

2  物流中心入庫流程分析及效率優(yōu)化方案
2.1  現(xiàn)有入庫流程：
    ◆入庫計劃錄入：
    錄入入庫貨物基本信息包括數(shù)量、尺碼、重量、預(yù)計時間等，有的還可提供條碼序列；
    ◆送貨車輛登記：
    此環(huán)節(jié)控制進入收貨區(qū)的車輛，防止過度擁擠而降低效率；
    ◆理貨：
    清點貨物，記錄具體貨物信息，包括掃描、打托等；
    ◆入庫：
    貨物移入庫內(nèi)存放，需要貨物狀態(tài)、庫位管理、機械調(diào)度等；
    ◆完工：
    貨物入庫作業(yè)完畢。

圖2  入庫流程圖
2.2  分析流程薄弱環(huán)節(jié)
    從作業(yè)效率來看，數(shù)據(jù)采集效率至關(guān)重要，條碼要一個一個掃描，平均掃一個需要2-3秒鐘，會大大降低效率；
    從準確率上來看，如果在入庫操作之前提前知道相應(yīng)條碼，掃描的時候就可以進行校對，從而降低差錯率；
    為了保證準確率，在庫門上還應(yīng)進一步校驗經(jīng)過的貨物是否有相應(yīng)的入庫計劃，是則放行，否則阻止，從而有效地防止出錯。
2.3  需要改造優(yōu)化的環(huán)節(jié)
    ◆入庫計劃環(huán)節(jié)：
    與客戶數(shù)據(jù)對接，統(tǒng)一標準，提前獲取相關(guān)條碼號或RFID，以提高后續(xù)環(huán)節(jié)作業(yè)效率。
    ◆實際入庫信息采集環(huán)節(jié)：
    采用RFID批量識別，提高采集環(huán)節(jié)效率；
    ◆庫門數(shù)據(jù)檢驗，檢查是否有誤入庫操作，防止此類錯誤發(fā)生：
    在庫門處讀取貨物RFID信息，有相應(yīng)入庫計劃中的放行，否則報警。
2.4  設(shè)計具體優(yōu)化措施
    ◆建立RFID數(shù)據(jù)庫：
    在標準不統(tǒng)一的情況下，應(yīng)征求客戶意見，盡量跟長期穩(wěn)定客戶統(tǒng)一標準。
    ◆在貨物上放置RFID標簽：
    最理想的情況是，廠家生產(chǎn)貨物時提前放置好RFID標簽，若沒有可以在貨物數(shù)據(jù)采集時臨時貼、掛倉庫自行制作好的RFID標簽。
    ◆使用智能托盤：
    塑料托盤的制造是RFID PCB應(yīng)用的一個很好的例子。在塑料托盤制造周期的超聲焊接階段之前，將PCB置于塑料托盤中。這樣，PCB就把托盤變成了一個“智能托盤”，在整個物流鏈中都可以將數(shù)據(jù)讀寫到托盤中。
    ◆在庫門安裝RFID讀寫裝置:
    考慮到作業(yè)效率及作業(yè)環(huán)境，可以采用門形RDID天線讀寫器，這樣貨物進庫時就可以直接進入而無需停下掃描，從而提高其效率。
    ◆庫管人員配備手持式RFID讀寫器:
    這樣既可以用來查找貨物，也可以盤點貨物，庫管人員倉庫走一圈，就清楚知道貨物存放情況。
2.5  設(shè)計優(yōu)化后入庫流程
    ◆入庫計劃導(dǎo)入
    將準備入庫貨物基本信息包括數(shù)量、尺碼、重量、預(yù)計時間,每件貨物的RFID信息、送貨卡車的信息等，直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。
    改進處：盡量避免手工輸入環(huán)節(jié)，以減少差錯率環(huán)節(jié)；利用貨物數(shù)據(jù)電子化、自動化的方式提高數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)效率，有助于提高總流程效率。

圖3 手工錄入方式改進
    ◆送貨車輛登記
    送貨卡車登記，查詢有無入庫計劃，有則直接調(diào)出。
    ◆理貨入庫
    利用RFID批量識別技術(shù)采集到貨物信息，與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的入庫計劃信息比對，若無異常則將貨物打托入庫，經(jīng)過庫門時，通過門形天線的讀寫器，系統(tǒng)自動采集到移動中的托盤的RFID信息及放置在該托盤上的每件貨物的RFID信息，實時記錄到數(shù)據(jù)庫，入庫完成。

圖4  物流托盤
    RFID標簽及天線放置：
    對于托盤有兩種方式：表面固定和嵌入。表面固定即在外表面通過粘貼等方式進行固定，嵌入就是放置在木質(zhì)托盤內(nèi)部。閱讀器的天線可以依照門的形狀做成門形的天線，以保證貨物經(jīng)過門時都能順利讀寫

圖5  帶有RFID貨物入庫示意圖
    貨物識別流程：貨物從卡車上卸下后被放置在托盤上，叉車將裝有貨物的托盤運至庫門附近時，閱讀器可以批量讀出托盤及其上的貨物的RFID信息，由于托盤與貨物的編碼類別不一樣，可以分辨出哪個是托盤信息哪些是貨物信息。而閱讀器將采集到的數(shù)據(jù)傳送至信息系統(tǒng)處理單元，判斷該貨物是否有入庫計劃，若沒有則發(fā)出警報，禁止該貨物入庫。反之放行，讓貨物順利入庫。圖6反映了貨物托盤于閱讀器的三種關(guān)系。
    A狀態(tài)是：帶有RFID標簽的貨物放在有RFID標簽的托盤上，在入庫途中，接近到庫門時的狀態(tài)。當(dāng)托盤與庫門間的距離縮小到一定程度，就進入了RFID閱讀器的有效讀寫范圍。
    B狀態(tài)是：貨物運動中切割庫門口放置的RFID讀寫器的門形天線，此時已進入讀寫器有效讀寫范圍，閱讀器將識別的信息傳回數(shù)據(jù)庫，由入庫環(huán)節(jié)檢查模塊分析處理，并通過報警方式提示錯誤情況。
    C狀態(tài)是：貨物信息通過了檢查，正在被運送到指定庫位。

圖6  貨物經(jīng)過庫門處RFID閱讀器
    ◆完工
    新的流程對于量越大的貨物效果越明顯，并且貨物入庫作業(yè)完畢系統(tǒng)會自動計算是否有溢缺。判斷方法根據(jù)流程設(shè)計有兩種：
    入庫前檢查：貨物在月臺集中打拖盤，然后用手持式閱讀器讀取貨物RFID信息，計數(shù)，并與入庫計劃比對，不符則報警。
    入庫后統(tǒng)計：貨物一邊打托盤一邊入庫，入庫中識別、比對、計數(shù)，最后統(tǒng)計溢缺數(shù)情況。
后一種效率更高一些，在入庫計劃相對準確的情況下采用，效果會比較好。

圖7  改進后入庫流程
3  采用RFID技術(shù)優(yōu)化前后流程對比及總結(jié)
3.1  入庫流程對比
    優(yōu)化后的入庫流程中與優(yōu)化前的入庫流程相比，較為突出的有：
    變手工錄入計劃為電子數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式，減少了人工錄入的環(huán)節(jié)。
    減少了貨物逐個掃描的過程，改為RFID批量識別的方式，這種方式特別適合大批量貨物。
    如果單件入庫的情況,還可以實現(xiàn)貨物經(jīng)過庫門時有安裝在庫門的讀寫器自動識別并記錄的方式。
    貨物的基本信息包括尺寸、顏色、型號等等也可以由RFID存儲取得，省掉了倉庫門口檢驗的環(huán)節(jié)。
    增加了在庫門處檢查的功能，這是以前采用條碼的流程不好處理的問題，因為用條碼管理若要檢查必須在庫門處停留足夠時間來掃描核對，而這樣做無疑會加大作業(yè)時間并導(dǎo)致作業(yè)效率降低?，F(xiàn)在采用RFID系統(tǒng)，利用其在運動中可以識別的特性，就可以輕松實現(xiàn)庫門處檢查核對的目標了。
    由于條碼的局限性，表面污損、溫度等因素都會影響其準確率，而RFID本身不受此種因素影響，并且可以做成內(nèi)置的，又增加其穩(wěn)定可靠性。
3.2  總結(jié)與展望
    從倉儲物流入庫流程分析優(yōu)化的結(jié)果來看，基本上由于手工數(shù)據(jù)采集、多標簽批量讀取、運動中數(shù)據(jù)采集、讀取距離等問題，都可以通過引入RFID技術(shù)加以改善，而且還存在進一步優(yōu)化的可能。同時應(yīng)該看到的是，要想用好該項技術(shù)，一些關(guān)鍵問題的處理是非常重要的。
    經(jīng)過以上工作得出的優(yōu)化后流程，充分利用RFID技術(shù)特點，從多個環(huán)節(jié)上起到了提高工作效率和質(zhì)量的目的，達到了預(yù)期目標。如果大范圍采用，效果會更加明顯，整個行業(yè)經(jīng)濟效益會很可觀。
    建議倉儲物流中心考慮自身情況及外部環(huán)境，盡快采用RFID技術(shù)，以提高作業(yè)效率及質(zhì)量，達到加強管理、提高服務(wù)的目標，對于提升企業(yè)形象、拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域，都將產(chǎn)生深遠影響。同時，也希望更多相關(guān)廠家也盡快研發(fā)性價比更高的RFID產(chǎn)品，推動物流業(yè)的快速發(fā)展。