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基于RFID和条形码的智能化仓库管理系统
本方案主要针对目前中小企业仓储管理的现状和存在的不足，采用无线射频与条形码技术对中小企业仓库管理进行了优化设计，在分析了无线射频与条形码技术在中小企业仓库管理中的价值后，提出了一种基于无线射频和条形码技术的中小企业仓库管理系统解决方案。该方案对基于RFID和条形码技术的入库、出库、盘库三个流程进行了详细的描述。在此基础上构建了基于RFID和条形码技术的系统模型。
现代库存管理涉及大量复杂的产品要想在激烈的竞争中取得优势就必须对库存管理提出更高的要求:提高货品查询的准确性改善盘点作业的质量降低成本;一旦低于安全库存系统能够自动警示;提高货品出入库效率给管理者和决策者提供及时准确的库存信息。对于中小企业而言企业自身的特点决定了其在仓库管理上投入的财力与人力要受到较大的限制，因此更需要契合自身实际的仓库管理系统解决方案。
一、中小企业仓库管理现状分析
我国中小企业数已达到4200多万户，占全国企业总数的9918%，这些企业的信息自动化程度直接影响和反映我国的生产力及综合国力。随着信息技术的发展，企业库存管理技术呈现出一系列新的发展趋势，但仍存在一些问题，尤其是信息的共享集成，在分析已有库存管理的基础上，总结如下不足:
(1)信息采集的手段落后。大多数企业采用人工采集的方式效率比较低下。即便是采用了条码技术，也不可能完全脱离人工作用，所以难以避免会出现一些差错，而且效率极低。
(2)信息不能实现集成和共享。一些企业的信息化建设没有实现真正意义上的集成共享，
不能实现业务信息和财务信息的自动传递，也就不能对企业实施实时控制。更有企业仍一定程度上依赖手工操作，企业的效率也就难以提高，无法从根本上降低企业的成本。另外，由于不能实现信息的集成，企业的一些有价值的信息可能不能得到应用失去信息的功效。
二、 RFID与条形码技术在中小企业仓库管理中的价值体现
目前中小企业现有的仓库管理主要有两种方法：一种是人工记忆与卡片相结合的方法，主要应用在原料品种比较少的企业，这种方式不仅费时费力，而且容易出错，使得货物仓储环节效率低下，给企业带来较大的损失；另一种是通过实施仓库管理系统，采用条码扫描技术作为仓库管理中货物流和信息流同步载体的方法，条码具有成本低、能有效进行分类，能传达众多物品信息等优点，但是随着企业对信息化要求的不断提高，条码技术存在的信息无法更改、存储容量小、读取信息不方便等缺点造成信息系统在采集原始数据时出现数据不够完整，为企业后期对这些数据进行分析和预测增加了难度。无线射频识别技术(RFID)是一种非接触式的数据采集自动识别技术以其容量大、寿命长、耐污损、非接触、自动化等特点逐渐成为一种主要的对象识别技术。
对于RFID这一突破性的技术埃森哲实验室首席科学家弗格森是这样评价的：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息;第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。但由于电子标签成本过高、行业标准缺失、安全问题等原因，使得RFID还不会完全取代条形码，从目前条码技术在各行业应用的成熟度和RFID技术研发应用的现状以及这两项技术的特性来判断，RFID技术和条码技术的应用将会长期共存。将RFID与条码技术引入仓库管理系统，能够满足中小企业对仓储管理信息化、自动化、现代化的要求，实现仓库实时状态的可视化，使仓库管理更加，快速地响应环境的变化，同时可以提高仓库内部资源的利用率。
三、基于RFID与条形码的中小企业的仓库系统方案设计
在收货单上相同类型的物品共用一个电子标签，每个物品包装上贴一个条形码，同时把电子标签与条形码的对应关系保存在数据库中，通过手持电子标签条形码读写器扫描物品标签上的信息自动完成入库操作，在仓库每个货位上都布置一个货位标签，通过物品标签上的信息更新货位标签，最后对物品电子标签回收，使其能够循环使用。该方案通过在原有条形码方式下内嵌RFID技术，有效地提高了信息收集的自动化程度，实现了对出入库作业的实时监控，方便了对库存货品的定位与查询，同时避免了电子标签完全代替条形码的高额成本，从而大幅度提高了仓库作业的工作效率。
本系统主要由数据库管理系统、手持电子标签条形码读写器、物品标签和货位标签、物品条形码、主机管理系统等五部分组成，方案结构如图1所示。整个系统以手持式读写器为主，辅助以桌面型的固定式设备做发卡之用途;标签分为货物标签和货位标签，无线路由接入局域网供无线手持终端接入网络使用;手持式读写器总仓库的用户通过局域网连接访问系统，数据库服务器接人局域网，提供数据存储功能;主机管理系统在后台应用服务器上实现，
主要对传统的仓库管理软件进行了扩充，利用RFID和条码技术完成货物的入库、出库、盘加等功能。
1、入库流程分析
货品入库时需要进行货品信息录入、产生收货单、检验并放置货品、产生入库单等多项操作，主要流程如图2所示。
(1)货品收货并验收。仓库收货人员根据送货单上的订单号或供应商名称判断该批物品是否是公司购买的，对物品数量及其外观进行初步的验收并生成收货单，在收货单上相同类型的物品打印一个电子标签，每个物品包装上打印一个条形码;质检人员对原料取样，检验原料的各项指标后录入验收单，给出该物料的最终结论。收货单通过条形码与验收单对应。
(2)在库存管理系统的入库操作模块选择要入库货品的信息，生成一张新的入库单。
(3)货品入库。仓库管理员把验收合格的物品放到拖车上，通过手持电子标签条形码读写器扫描物品上的电子标签获得将要入库的物品，系统根据货位管理显示出物品的货位。
(4)更新货位标签。仓库管理员根据手持电子标签条形码读写器上的物品位置摆放物品
根据物品标签的信息更新货位标签；对于新物品新货位，仓库管理员根据货位管理原则对物品上架，并把该物品标签改为货架标签，通过手持设备更新电子标签条码表和物料货位表。
(5)回收货品标签完成入库。货物上架完成后取下物品标签，通过手持设备对该物品标签进行初始化，并更新电子标签条码表，为下一次使用做准备。相比较于传统入库业务来说，由于入库验收的工作主要通过RFID系统自动入库来完成，仓库管理人员只要按照正常方式将验收好的货品放在入库小车上，系统通过自动读写RFID标签来完成货品入库工作，降低了物品的交接时间和人力，大大提高了入库工作的效率。
2、出库流程分析
货品出库的操作是入库操作的逆过程，需要进行出库单生成、提取物品、更新标签以及确认出库等操作，其操作如图3所示。
(1)在库存管理系统的出库操作模块根据销售单号或生产任务单号选择要出库货品的信息，生成一张新的出库单，系统通过货位管理列出各个物品的位置。
(2)货品出库。仓库管理员根据出库单，到指定的货位取下相应的货品，扫描货品包装箱上的条形码，将货品放上拖车。按以上步骤将此批出库货品取放完毕后。操作员在手持设备上对出库操作进行最终确认，随后手持设备将自动对所有信息进行批处理，生成出库备用信息。
(3)更新货位标签。仓库管理员通过手持设备读取当前货架标签的库存信息，手持设备根据备用信息，重新计算出新的库存信息，将其写入货位标签上指定信息块，同时更新电子标签条码表，生成操作日志。
(4)完成出库。
3、盘库流程分析
基于RFID的自动盘点传统的库存盘点时间短，数据可以自动录入，在作业流程上与传统盘点作业有区别，其作业流程包括：盘点数据准备、条形码数据扫描、更新标签数据、差错数据校验、盘点报表生成、盘盈盘亏处理等操作其操作如图4所示。
(1)盘点数据准备。对库存管理系统中库存的账面数据进行整理，但除像传统盘点打印盘点单时汇总物料总量外，还需得到账面上RFID标签记录的信息，如对应的条形码物料编码，物料名称，数量，位置等。
(2)更新标签数据。盘点人员持激活的手持设备进入需要盘点的区域，以每个标签为单位进行盘点。将手持设备设置在库存盘点状态，用手持设备扫描货架上的所有货品包装箱条形码。当扫描完单个原料的全部条码后，操作员在手持设备上对该原料盘点操作进行确认，手持设备对所获得的条码信息进行计算生成原料盘点信息，接着操作员将手持设备上的盘点信息写入原料标签。
(3)差错数据校验。有了上面的两类数据即可对原材料仓库库存数据进行校对，根据RFID标签中的代码对应的条形码、物料名、数量、位置等参数是否与系统数据一致。对于不一致的数据，通过人工方式来确认账面数据还是RFID数据的偏差并给予修正。
(4)盘点报表生成。对于以上的详单数据分类形成盘点报表并存储对详单数据进行汇总，得到类似企业传统盘点的盘点报表。RFID技术的引入仅仅是改变了盘点流程提高了盘点效率，在上层应用报表的形式方面没有多大改变，这也使得库存管理人员不对企业引入RFID技术革新产生抵触。
(5)盘盈盘亏处理。将实物数据与账面数据进行对比，将结果分为盘点平衡(账面数据=实物数据)，盘盈(账面数据< 实物数据)，盘亏(账面数据>实物数据)；对于盘盈盘亏的物料，必须进行相应处理使系统查询结果反映真实库存，这样才可以使得基于库存的计划更加可行。
四、系统软件设计
系统软件设计包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器设备管理软件和后台数据库的设计。读卡器和标签的收发程序主要完成程序初始化、定义RF发送/接收的物理地址、发送/接收的地址长度、发送/接收的频段和速率等参数;服务器端软件采用VisualStdio.netC#设计实现后台数据库采用SQL Server 2000，系统框架如图5所示。
五、应用实例
天津某食品有限公司有员工约250人，产品大多数为客户定制，不同的订单所涉及的原材料也不尽相同。种类复杂的物料和名目繁多的产品使其仓储管理劳动量巨大。在应用RFID之前，库存管理靠人工操作，每天都要手工处理入库或出库单据；虽然使用计算机进行存货账务管理，但仓库保管员仍用纸质仓位卡片管理实物。遇到旺季人、出库频率高的时候，操作人员需要频繁进行手工单据和计算机操作，而且账面上的入库、出库与仓库实际的
操作有延迟，致使其销售人员无法掌握确切的产品库存和原材料存货情况，从而导致决策失误不能按时交货。
系统包括基础数据管理、设备及标签管理、入库管理、出库管理、盘库管理、统计分析等功能模块。部分功能模块描述如下：
入库操作管理通过选择订单号或者供应商名称来自动显示出入库货品的详细信息并根据日期和时间自动生成入库单号，填写入库货品的数量和单价后产生内部的标签编码和条形码用来标识入库后的货品，如图6所示。
出库操作管理选择销售单或生产任务单来自动显示出出库货品的详细信息，并根据日期和时间自动生成入库单号，操作人员根据出库单明细上货架信息和条码进行出库操作。
盘库管理通过选择货品的种类及名称，可以查询出该货品在仓库中的库存情况及该货品的库存总量。同时，当盘点出的仓库库存量库盈或库亏时，可以通过此模块对货品存量进行微调。
统计分析一直是库存管理中的重要手段，这一模块类似于小型的统计软件，将以上信息按分类条目进行统计，并将统计结果辅以各种图表显示。主要包括出入库明细、出入库汇总、库存台账、库存产品检验信息等，库存台账如图7所示。
六、成功实施RFID的仓库管理系统后给该公司的收益
(1)实现了对库存货品状态和作业过程进行实时的监控；
(2)实现出入库凭证的自动输入，大大减轻了仓储系统操作人员劳动强度；
(3)提高了盘点作业的质量；
(4)给管理者与决策者提供及时准确的库存信息。