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重庆新区i3RFID制造业物流协同管理系统
作者：西安西谷微功率数据技术有限责任公司
来源：RFID世界网
日期：2010-02-04 14:50:18
摘要：制造业与物流业联动发展已成为制造业与物流业的普遍共识。随着信息技术的日新月异以及制造业的全球化，制造业的商流、物流、信息流、资金流的全球协同越来越有赖于信息技术的普遍应用。RFID技术以其非接触式、远距离、实时准确、动态海量交互物品信息的特点，免除了跟踪过程中的人工干预，使企业能够实时、精确、高效的掌握整个供应链上的信息的流向和变化，提升企业信息化程度和竞争实力。
一、 项目概述
1. 背景简析
制造业与物流业联动发展已成为制造业与物流业的普遍共识。随着信息技术的日新月异以及制造业的全球化，制造业的商流、物流、信息流、资金流的全球协同越来越有赖于信息技术的普遍应用。RFID技术以其非接触式、远距离、实时准确、动态海量交互物品信息的特点，免除了跟踪过程中的人工干预，使企业能够实时、精确、高效的掌握整个供应链上的信息的流向和变化，提升企业信息化程度和竞争实力。
目前，低频无源RFID应用较广，但低频技术决定了其无法满足超远距离自动识别的要求；而有源电子标签（Active RFID）自身配备电池，可提供全部器件工作的电源，有效阅读距离也较前者有所增加。但是，实现远距离（几米至几百米）读写的超高频标签读写器，往往体积笨重、安装困难、造价很高，且远距离识别大多是通过加大读写器的发射功率实现的，除了对环境的电磁污染，也可能对使用者带来潜在危害。简而言之，现有的有源电子标签技术无法满足超远距离、低发射功率、标签长寿命（省电）、高抗碰撞、区域精确定位、高可靠性等制造业物流的综合要求。
2. 项目创新点
本项目采用的解决方案，以西谷完全自主知识产权的i3RFID专利技术体系为基础，运用2.4GHz军用直序扩频（DSSS）多信道协同技术体系，能够完全满足制造业物流对超远距离、精确定位、海量读写、灵活省电的特殊要求。
与普通有源标签不同的是，西谷i3RFID标签具有0.1W左右的发射功率，超过2000米的读写距离，绝大多数时间处于深度睡眠状态，只有进入读写定位器工作范围时，标签才转换到低功耗监听状态；若接到工作指令，标签即在毫秒级完成工作，而后转入低功耗监听状态；工作指令结束，标签则自动进入深度睡眠状态；从根本上减少了电池的能量消耗，同时避免了对外的环境电磁污染，避免了多标签的读写冲突，同时保证了信息安全。
针对制造业物流各个环节的特殊要求，西谷i3RFID标签更能够根据协调器的指令，在25种之多的工作模式间（普通有源卡、监听、区域定位、精确定位、海量读写模式等）按需空中动态或自适应转换，以适应采购、识别入库、盘点、物料定位、转储、整车出厂、销售等多种场合的差异化需要。
二、 用户需求
重庆新区装配厂物流系统体现了装配制造业对物流信息的多样化综合需要，对RFID系统的技术水平提出了很高的要求。用户要求以周转盛具（台车、塑料箱、仓储笼等）为管理单位，自采购环节开始，经入库、盘点、物料拣选、装配乃至整车出厂及经销商环节，全程实现对小至螺母等装配零件、大至出厂整车成品的自动化物流信息协同管理。
新区装配厂主要包含CKD仓库、维修车间、制造车间、发货仓库以及连接各区域的通道等部分。厂区数据库应能实时查询到各周转盛具目前所处的位置，以及当时盛具内零件的类型和数量：
1. CKD仓库区及其通道实现自动出入库识别，同时自动盘点及查找：
要求入库通道全自动识别供应商的发货（发货即以周转盛具将零件装箱），并在仓库内分配一个储位，同时通过物流信息管理系统向供应商发出收货确认；盛具入库并进入储位，库区能够实时定位盛具，并记录进入储位的确认信息；库区全自动盘点，无需人工手持读写器扫描；
2. 维修车间、制造车间内实现盛具信息实时更新
盛具出入车间采用自动识别记录。盛具内零件经拣选后，更新信息能够及时记录在盛具标签内，管理人员可实时查询到最新的零件利用信息。空盛具出车间后，在空盛具区域自动新分配储位并传送给盛具标签，同时提示运送人员储位信息；有剩余零件的盛具应发回原仓库原储位，并检验储位是否吻合；
3. 发货仓库实现整车经销信息交互
装配整车携带标签，出厂自动识别扫描；经销商处仓库自动入库扫描并发回确认收货信息。卖出整车后，标签可收回再利用。
三、 系统架构
1. RFID硬件组成
西谷i3RFID电子标签
西谷i3RFID电子标签作为最基本的硬件单元，主要贴放在周转盛具和大型部件、产品等处的表面，用于记录盛具内部盛放内容信息；
西谷i3RFID无线读写定位器/读写器：
安装于通道、仓库各部分、车间入出口、厂区出入口等位置，主要用于识读或者获取并修改其工作区域内电子标签内信息，并传递给中央数据采集器； 读写距离远，网点少，覆盖面积大，可自动进行盘库和物流监控；
西谷i3RFID手持式读写器：
用于收货清点零件，车间零件拣选等必须人工参与的场合，即时更新周转盛具标签所含的盛放内容信息，并无线上传至中央数据库；
西谷i3RFID协调器：
根据不同的应用场合和需要，动态调整标签工作模式、工作信道及相关工作参数，如在需要区域定位或精确定位的场合，从默认监听模式调整为定位模式，实时定位标签物体，或在大型仓库内采用海量阅读模式，抗碰撞高速率实时监控各盛具的运送和入储位匹配信息；
西谷i3RFID中央数据采集器：
将读写器发回的信息上传至控制中心计算机的数据库。
2. 信息管理软件系统
厂区原有SCM
数据交互子系统：分为读取模块、写入模块、动作指令模块、数据传送接口。系统将信息通过Webservice发布XML文件给SCM系统，或者将SCM系统中数据解析后传给RFID系统。
四、 功能实现
尽管各车间或各环节物流需求各有不同，但发货、入厂、维修、整车等多个环节的基本流程比较相似，可划分为“出入库自动识别”、“仓储区域盘点”、“货品查找及精确定位”及“零件采购拣选”等四个基本流程。
1. 出入库远距离自动识别
该流程涵盖盛具进出厂区、仓库、通道及各车间的自动识别环节，也适用于整车下线、出厂、经销商销售的入库出库环节。通过出入库自动识别流程，用户能够获知标签物体目前存在于物流的哪个环节，厂区的哪个部分。
供货商确认发货后，周转盛具的i3RFID标签包含的信息即确定。盛具经运输到达厂区，安装在厂区、仓库进出门禁处的协调器唤醒周转盛具上的电子标签，使其进入与门禁读写器通信的状态： i3RFID标签发射自身ID号以及盛具标签内存储的零部件信息至读写器，经中央数据采集器进入数据库，标签重新进入睡眠状态。此时。SCM系统便可调出供货商发货清单进行比对。同理，盛具在进入各车间及区域间通道时，安装在门口的协调器和读写器即可以同样的方式，获取盛具的信息，并更新该盛具所处的位置及携带的零件信息。
其中，西谷i3RFID读写器天线没有方向性的限制，读写距离可达2000米，对超大型物流仓库及库区来说，仅需少量布点简单施工，即可达到全区整体物流信息协同管理的目的；标签的海量读写模式更能适应大吞吐量下货物出入库及转储的信息交互要求。
2. 全自动仓储区域盘点
仓库盘点历来是通过仓库管理人员遍历所有的货架，对货物进行依次清点的。RFID技术应用于物流行业后，现行的大多数方法是使用手持读写机对集装箱、货柜、货品条码或者电子标签进行依次盘点，其遍历的本质并未发生变化。西谷i3RFID以其远距离多信道协同技术体系优势，完全能够使盘点这一环节脱离人工干预，实现全自动盘库。
具体实现上，盘点仓库库区定点安装3个或多个读写器，读写器可用无线或有线连接方式与中心控制计算机进行通讯。中心计算机向协调器发出盘库指令，协调器按该指令的需要唤醒托盘上的电子标签，标签向读写器发送ID信息，确认该货品在盘点库区的范围内；如果需要，标签也可同时发送标签内存储的货品清单，经数据库库位存放信息传送至管理信息系统进行比对。
不仅如此，西谷i3RFID系统也能完全支持传统的盘库方式。用户可以在叉车上固定读写器或盘库人员手持读写器，经一定的巡检路线对仓库内电子标签进行巡检，与传统盘库不同的是，叉车司机或盘库人员无需走近每一个托盘的标签，而只需已特定的路线巡检，由于西谷i3RFID具有超远读写距离，盘库时无需走过所有的货架，只需事先安排特定的简单线路，读写半径覆盖所有货架即可。
该盘点工作方式除了仓库区域，也可用于特定区域的信息查询。比如，用户需要知道某一时刻某车间或仓库内现有多少盛具，盛具内有多少零件，是否有盛具可以调拨其他环节使用，也可通过盘点的方式，实时查询感兴趣区域的盛具数量。
3. 货品查找及精确定位
西谷i3RFID标签和读写器不仅能够实现盛具进出厂区、进出仓库、进出各通道、进出各车间的自动识别，而且能让用户获知，感兴趣盛具目前存在于车间或仓库的哪个库位。这样一来，拣选零件等精细查找便可不再依赖数据库查询或库管人员的寻找。采用西谷i3RTLS实时定位专利技术的RFID系统，能够以RFID硬件条件，实现精确定位的功能。查找库位提取零件时，协调器向目标盛具的标签发送唤醒信号，标签监听时收到指令，其自带的蜂鸣器和二极管指示灯开始工作，提示盛具位置；制造车间内，协调器命令标签进入定位模式，标签与读写器协同工作，实时上传盛具所在位置。
4. 零部件采购、拣选及运送
CKD部件要经过供货商发包、厂区入库、拣选分盛具等步骤，最终运往制造或维修车间供生产使用。散件均采用条码或无源标签标示，对其进行扫描需要人工辅助，难以实现自动出入库及查找等功能。
西谷i3RFID标签安装在散件的盛具上，实现了从供应商环节到制造车间散件应用一条龙信息传递和更新服务。
采购环节
供应商用厂区专用的带标签盛具装运零件，每清点完毕一个盛具的零件，通过计算机直连的无线读写器或手持读写机，将零件清单写入标签，清单信息经网络SCM系统发往厂区。
入库清点
厂区入库时，同样采用计算机直连的无线读写器或手持读写机，读取零件清单，打开盛具清点完毕后，更新标签信息，确认收货。
零件分拣
根据车间需要的零件清单进行零件拣选和分放，并采用盛具运送，分拣处可用库门处的无线读写器或手持读写器，对新盛好的单位标签进行写入，注明接收车间、责任人等信息。
零件运送
新写入信息的盛具标签随盛具运送至各个车间，在通道内、车间门口处均安装有无线读写器，实时追踪盛具的位置和更新信息。
五、 客户评价
重庆新区装配厂的RFID物流系统顺利实现了全厂区各车间、仓库、通道等全套建筑设施的全面部署，网点少，成本低，读写距离超乎用户原有想象，识读没有方向性限制，与现有物流管理软件系统完美对接，大大扭转了传统RFID系统读写距离不足、识读方向受限、盘库仍需人工扫描等不方便的印象，进一步提高了制造业物流信息化管理的水平，是信息技术提升传统产业实力的又一高水平示范项目。
附录：公司简介
西安西谷微功率数据技术有限责任公司是专业的物联网解决方案及产品供应商，以自主研发的国内首颗2.4G超低功耗射频PSoC(可编程片上系统)“唐芯一号”物联网核心引擎为基础，构建了完全自主产权的多信道协同架构射频识别i3RFID技术体系，是2.4GHz有源RFID国家标准以及2.4G RTLS实时定位系统国家标准的起草单位。
西安西谷微功率数据技术有限责任公司
地址：西安高新区科技二路77号国家光电子基地5F 邮编：710075
电话（86-29）8845-2611 传真：（86-29）8845-2610
网址：www.saycool.cn
Email：info@saycool.cn
技术服务：400-6688-186
1. 背景简析
制造业与物流业联动发展已成为制造业与物流业的普遍共识。随着信息技术的日新月异以及制造业的全球化，制造业的商流、物流、信息流、资金流的全球协同越来越有赖于信息技术的普遍应用。RFID技术以其非接触式、远距离、实时准确、动态海量交互物品信息的特点，免除了跟踪过程中的人工干预，使企业能够实时、精确、高效的掌握整个供应链上的信息的流向和变化，提升企业信息化程度和竞争实力。
目前，低频无源RFID应用较广，但低频技术决定了其无法满足超远距离自动识别的要求；而有源电子标签（Active RFID）自身配备电池，可提供全部器件工作的电源，有效阅读距离也较前者有所增加。但是，实现远距离（几米至几百米）读写的超高频标签读写器，往往体积笨重、安装困难、造价很高，且远距离识别大多是通过加大读写器的发射功率实现的，除了对环境的电磁污染，也可能对使用者带来潜在危害。简而言之，现有的有源电子标签技术无法满足超远距离、低发射功率、标签长寿命（省电）、高抗碰撞、区域精确定位、高可靠性等制造业物流的综合要求。
2. 项目创新点
本项目采用的解决方案，以西谷完全自主知识产权的i3RFID专利技术体系为基础，运用2.4GHz军用直序扩频（DSSS）多信道协同技术体系，能够完全满足制造业物流对超远距离、精确定位、海量读写、灵活省电的特殊要求。
与普通有源标签不同的是，西谷i3RFID标签具有0.1W左右的发射功率，超过2000米的读写距离，绝大多数时间处于深度睡眠状态，只有进入读写定位器工作范围时，标签才转换到低功耗监听状态；若接到工作指令，标签即在毫秒级完成工作，而后转入低功耗监听状态；工作指令结束，标签则自动进入深度睡眠状态；从根本上减少了电池的能量消耗，同时避免了对外的环境电磁污染，避免了多标签的读写冲突，同时保证了信息安全。
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针对制造业物流各个环节的特殊要求，西谷i3RFID标签更能够根据协调器的指令，在25种之多的工作模式间（普通有源卡、监听、区域定位、精确定位、海量读写模式等）按需空中动态或自适应转换，以适应采购、识别入库、盘点、物料定位、转储、整车出厂、销售等多种场合的差异化需要。
二、 用户需求
重庆新区装配厂物流系统体现了装配制造业对物流信息的多样化综合需要，对RFID系统的技术水平提出了很高的要求。用户要求以周转盛具（台车、塑料箱、仓储笼等）为管理单位，自采购环节开始，经入库、盘点、物料拣选、装配乃至整车出厂及经销商环节，全程实现对小至螺母等装配零件、大至出厂整车成品的自动化物流信息协同管理。
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新区装配厂主要包含CKD仓库、维修车间、制造车间、发货仓库以及连接各区域的通道等部分。厂区数据库应能实时查询到各周转盛具目前所处的位置，以及当时盛具内零件的类型和数量：
1. CKD仓库区及其通道实现自动出入库识别，同时自动盘点及查找：
要求入库通道全自动识别供应商的发货（发货即以周转盛具将零件装箱），并在仓库内分配一个储位，同时通过物流信息管理系统向供应商发出收货确认；盛具入库并进入储位，库区能够实时定位盛具，并记录进入储位的确认信息；库区全自动盘点，无需人工手持读写器扫描；
2. 维修车间、制造车间内实现盛具信息实时更新
盛具出入车间采用自动识别记录。盛具内零件经拣选后，更新信息能够及时记录在盛具标签内，管理人员可实时查询到最新的零件利用信息。空盛具出车间后，在空盛具区域自动新分配储位并传送给盛具标签，同时提示运送人员储位信息；有剩余零件的盛具应发回原仓库原储位，并检验储位是否吻合；
3. 发货仓库实现整车经销信息交互
装配整车携带标签，出厂自动识别扫描；经销商处仓库自动入库扫描并发回确认收货信息。卖出整车后，标签可收回再利用。
三、 系统架构
1. RFID硬件组成
西谷i3RFID电子标签
西谷i3RFID电子标签作为最基本的硬件单元，主要贴放在周转盛具和大型部件、产品等处的表面，用于记录盛具内部盛放内容信息；
西谷i3RFID无线读写定位器/读写器：
安装于通道、仓库各部分、车间入出口、厂区出入口等位置，主要用于识读或者获取并修改其工作区域内电子标签内信息，并传递给中央数据采集器； 读写距离远，网点少，覆盖面积大，可自动进行盘库和物流监控；
西谷i3RFID手持式读写器：
用于收货清点零件，车间零件拣选等必须人工参与的场合，即时更新周转盛具标签所含的盛放内容信息，并无线上传至中央数据库；
西谷i3RFID协调器：
根据不同的应用场合和需要，动态调整标签工作模式、工作信道及相关工作参数，如在需要区域定位或精确定位的场合，从默认监听模式调整为定位模式，实时定位标签物体，或在大型仓库内采用海量阅读模式，抗碰撞高速率实时监控各盛具的运送和入储位匹配信息；
西谷i3RFID中央数据采集器：
将读写器发回的信息上传至控制中心计算机的数据库。
2. 信息管理软件系统
厂区原有SCM
数据交互子系统：分为读取模块、写入模块、动作指令模块、数据传送接口。系统将信息通过Webservice发布XML文件给SCM系统，或者将SCM系统中数据解析后传给RFID系统。
四、 功能实现
尽管各车间或各环节物流需求各有不同，但发货、入厂、维修、整车等多个环节的基本流程比较相似，可划分为“出入库自动识别”、“仓储区域盘点”、“货品查找及精确定位”及“零件采购拣选”等四个基本流程。
1. 出入库远距离自动识别
该流程涵盖盛具进出厂区、仓库、通道及各车间的自动识别环节，也适用于整车下线、出厂、经销商销售的入库出库环节。通过出入库自动识别流程，用户能够获知标签物体目前存在于物流的哪个环节，厂区的哪个部分。
供货商确认发货后，周转盛具的i3RFID标签包含的信息即确定。盛具经运输到达厂区，安装在厂区、仓库进出门禁处的协调器唤醒周转盛具上的电子标签，使其进入与门禁读写器通信的状态： i3RFID标签发射自身ID号以及盛具标签内存储的零部件信息至读写器，经中央数据采集器进入数据库，标签重新进入睡眠状态。此时。SCM系统便可调出供货商发货清单进行比对。同理，盛具在进入各车间及区域间通道时，安装在门口的协调器和读写器即可以同样的方式，获取盛具的信息，并更新该盛具所处的位置及携带的零件信息。
其中，西谷i3RFID读写器天线没有方向性的限制，读写距离可达2000米，对超大型物流仓库及库区来说，仅需少量布点简单施工，即可达到全区整体物流信息协同管理的目的；标签的海量读写模式更能适应大吞吐量下货物出入库及转储的信息交互要求。
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2. 全自动仓储区域盘点
仓库盘点历来是通过仓库管理人员遍历所有的货架，对货物进行依次清点的。RFID技术应用于物流行业后，现行的大多数方法是使用手持读写机对集装箱、货柜、货品条码或者电子标签进行依次盘点，其遍历的本质并未发生变化。西谷i3RFID以其远距离多信道协同技术体系优势，完全能够使盘点这一环节脱离人工干预，实现全自动盘库。
具体实现上，盘点仓库库区定点安装3个或多个读写器，读写器可用无线或有线连接方式与中心控制计算机进行通讯。中心计算机向协调器发出盘库指令，协调器按该指令的需要唤醒托盘上的电子标签，标签向读写器发送ID信息，确认该货品在盘点库区的范围内；如果需要，标签也可同时发送标签内存储的货品清单，经数据库库位存放信息传送至管理信息系统进行比对。
不仅如此，西谷i3RFID系统也能完全支持传统的盘库方式。用户可以在叉车上固定读写器或盘库人员手持读写器，经一定的巡检路线对仓库内电子标签进行巡检，与传统盘库不同的是，叉车司机或盘库人员无需走近每一个托盘的标签，而只需已特定的路线巡检，由于西谷i3RFID具有超远读写距离，盘库时无需走过所有的货架，只需事先安排特定的简单线路，读写半径覆盖所有货架即可。
该盘点工作方式除了仓库区域，也可用于特定区域的信息查询。比如，用户需要知道某一时刻某车间或仓库内现有多少盛具，盛具内有多少零件，是否有盛具可以调拨其他环节使用，也可通过盘点的方式，实时查询感兴趣区域的盛具数量。
3. 货品查找及精确定位
西谷i3RFID标签和读写器不仅能够实现盛具进出厂区、进出仓库、进出各通道、进出各车间的自动识别，而且能让用户获知，感兴趣盛具目前存在于车间或仓库的哪个库位。这样一来，拣选零件等精细查找便可不再依赖数据库查询或库管人员的寻找。采用西谷i3RTLS实时定位专利技术的RFID系统，能够以RFID硬件条件，实现精确定位的功能。查找库位提取零件时，协调器向目标盛具的标签发送唤醒信号，标签监听时收到指令，其自带的蜂鸣器和二极管指示灯开始工作，提示盛具位置；制造车间内，协调器命令标签进入定位模式，标签与读写器协同工作，实时上传盛具所在位置。
4. 零部件采购、拣选及运送
CKD部件要经过供货商发包、厂区入库、拣选分盛具等步骤，最终运往制造或维修车间供生产使用。散件均采用条码或无源标签标示，对其进行扫描需要人工辅助，难以实现自动出入库及查找等功能。
西谷i3RFID标签安装在散件的盛具上，实现了从供应商环节到制造车间散件应用一条龙信息传递和更新服务。
采购环节
供应商用厂区专用的带标签盛具装运零件，每清点完毕一个盛具的零件，通过计算机直连的无线读写器或手持读写机，将零件清单写入标签，清单信息经网络SCM系统发往厂区。
入库清点
厂区入库时，同样采用计算机直连的无线读写器或手持读写机，读取零件清单，打开盛具清点完毕后，更新标签信息，确认收货。
零件分拣
根据车间需要的零件清单进行零件拣选和分放，并采用盛具运送，分拣处可用库门处的无线读写器或手持读写器，对新盛好的单位标签进行写入，注明接收车间、责任人等信息。
零件运送
新写入信息的盛具标签随盛具运送至各个车间，在通道内、车间门口处均安装有无线读写器，实时追踪盛具的位置和更新信息。
五、 客户评价
重庆新区装配厂的RFID物流系统顺利实现了全厂区各车间、仓库、通道等全套建筑设施的全面部署，网点少，成本低，读写距离超乎用户原有想象，识读没有方向性限制，与现有物流管理软件系统完美对接，大大扭转了传统RFID系统读写距离不足、识读方向受限、盘库仍需人工扫描等不方便的印象，进一步提高了制造业物流信息化管理的水平，是信息技术提升传统产业实力的又一高水平示范项目。
附录：公司简介
西安西谷微功率数据技术有限责任公司是专业的物联网解决方案及产品供应商，以自主研发的国内首颗2.4G超低功耗射频PSoC(可编程片上系统)“唐芯一号”物联网核心引擎为基础，构建了完全自主产权的多信道协同架构射频识别i3RFID技术体系，是2.4GHz有源RFID国家标准以及2.4G RTLS实时定位系统国家标准的起草单位。
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