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RFID技术在制造业物流管理信息系统中的应用
作者：李立伟 蒋国瑞
来源：CIO时代
日期：2009-12-30 08:43:41
摘要：本文搭建了基于RFID的制造业物流管理信息系统框架，设计了MES和WMS中几个物流环节在应用RFID后的基本业务操作流程，并说明了流程改进后的优势最后阐述了RFID的应用前景。
本文搭建了基于RFID的制造业物流管理信息系统框架，设计了MES和WMS中几个物流环节在应用RFID后的基本业务操作流程，并说明了流程改进后的优势最后阐述了RFID的应用前景。
一、引 言
射频识别RFID(Radio Frequency Identification)是在1940年出现的，首先应用于军队和一些对识别系统有特殊要求的组织。由于其较高的执行运作成本和缺少相关的技术标准，没有马上应用到商业领域，直到1980年这项技术才被引进到了商业领域。
本文把RFID的数据采集系统与MES(Manufacturing Execution System) 、WMS(Warehouse Management System)相结合应用到制造业物流各个环节，从而优化了其物流流程;给出了从采购到销售全过程的物流管理信息系统基本结构;设计了应用RFID的基本业务操作流程，实现流程中数据的自动收集。
二、基于RFID的物流管理信息系统
基于RFID的物流管理信息系统可以帮助制造业实现对各种资源的实时跟踪、及时完成生产用料的补给和生产节拍的调整。从而提高资源的追踪、定位和管理水平，提升制造业自动化水平和整体效率。它的硬件构成为电子标签、RFID读写器、RFID中间件、管理系统服务器、管理系统工作站。
电子标签：分为主动式电子标签、被动式电子标签和半自动式电子标签。主动式电子标签带有电源可以在读写器范围以外处于休眠状态，进入读写器作用范围内被激活，也可不间断的发送信号作业范围20米～100米;被动式电子标签使用调制散射方式发射数据它必须利用读写器的载波来调制自己的信号作业，范围几英寸到 30英尺。
RFID读写器：分为固定式读写器和便携式读写器。固定式读写器是最常用的，由于体积、电源、功耗等方面的要求，采用固定式安装，主要用于仓库和车间的门禁来确认入库货物的数量、批号，还有应用在车间，对每个车间的用料情况进行实时监控。便携式读写器是固定式读写器的有力补充，它能满足野外作业、近距离、移动识别、低能耗等要求，主要用于库位的确定和日常库存的盘点;UWB读写器属于固定式读写器，主要用于仓库对内部设备进行定位和追踪。
RFID中间件：目前提供RFID中间件平台的厂商主要有IBM、Microsoft、 Oracle、SAP、Sun等。RFID中间件主要包括两层次功能：第一个层次是为后两个层次提供改善RFID在互联网上性能和功效的服务;第二个层次是负责与RFID硬件设备之间的通信，对RFID读写器所提供的数据进行过滤、整理。
三、基于RFID制造业物流管理信息系统的应用
RFID在制造业物流信息系统中应用的优势主要体现在两方面：首先，RFID可以在制造业生产物流中发挥巨大作用，其可以自动识别生产物流各个环节中物料、半成品、产成品的位置和状态，并把这些信息迅速、准确的传送到MES。其次，提高制造业物流信息系统采集信息的准确性，简化出入库的流程，及时了解库存货物状况，保证货物的盘点更加精确、迅速。
1.RFID对货物识别和跟踪进行实时监控。生产执行系统MES能通过信息的传递对生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂中有实时事件发生时，MES能及时对这些事件做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行约束和处理。MES以过程数学模型为核心，连接实时数据库或非实时的关系数据库，对生产过程进行实时监视、诊断和控制，完成单元整合和系统优化，在生产过程层(而不是管理层)进行物料平衡，安排生产计划，实施调度、排产及优化。MES着重动态管理，需要收集生产过程中的大量实时数据，根据现场变动进行调整。而RFID恰恰能快速、准确的作完成大量实时数据的收集工作。因此我们可以通过RFID和MES的结合，对各个生产环节进行实时控制，保证生产的顺利进行。通过安装在各个车间的固定读写器实时读取各个车间内物料的消耗情况，并把数据传输到数据库中，MES根据对数据的实时监控，来对各个车间工作地点下达指令，进行调度。当各个生产车间的物料降到了预先设置的临界点时，MES会对WMS发出补料指令，仓库可以根据指令对生产车间进行补给。从而大大提高了制造业物流管理信息系统的信息化、自动化程度。并且能对各个车间的用料情况进行实时监控，来实现对整个生产流程的节拍调控，提高整体效率。
2.RFID提高仓库作业能力，简化流程。假设供应商都采取RFID技术，并且货物的容器或托盘都有RFID标签。那么我们可以RFID应用在收货、入库流程图和拣货、出库流程中的三个方面：出入库信息的确认、日常库存的盘点、仓库设备的实时监控。
(1)把RFID门禁系统用于出入库信息的确认，采用固定读写器和手持读写器联合使用，手持读写器用于对货位及托盘信息的读取，固定读写器来实现对货物信息和托盘信息的确认。两种读写器的应用不仅可以在运动中实现对多目标的识别，提高出入库的效率，还可以实现对货物及托盘容器的状态的监控。
(2)日常库存的盘点，采用手持读写器，通过对标准化、单元化包装上标签的读取，来完成日常盘点，不仅可以节约人力成本，还可以提高准确率和盘点效率。
(3)仓库设备的实时监控，采用的是UWB读写器，通过UWB读写器可以确定设备在仓库的位置和当前的状态，便于对货物进库后，货位与搬运工具线路的选取，同样可以提高入库效率，并降低设备的运作成本。
四、结论及发展前景
本文把RFID和制造业物流管理信息系统结合起来，使RFID完成MES、WMS的数据收集、整理，改进了传统制造业的物料补给和仓库管理流程，实现对物流各环节信息的实时监控与跟踪，从而在降低了成本的同时还提高了生产效率，为制造业带来显着收益。
一、引 言
射频识别RFID(Radio Frequency Identification)是在1940年出现的，首先应用于军队和一些对识别系统有特殊要求的组织。由于其较高的执行运作成本和缺少相关的技术标准，没有马上应用到商业领域，直到1980年这项技术才被引进到了商业领域。
本文把RFID的数据采集系统与MES(Manufacturing Execution System) 、WMS(Warehouse Management System)相结合应用到制造业物流各个环节，从而优化了其物流流程;给出了从采购到销售全过程的物流管理信息系统基本结构;设计了应用RFID的基本业务操作流程，实现流程中数据的自动收集。
二、基于RFID的物流管理信息系统
基于RFID的物流管理信息系统可以帮助制造业实现对各种资源的实时跟踪、及时完成生产用料的补给和生产节拍的调整。从而提高资源的追踪、定位和管理水平，提升制造业自动化水平和整体效率。它的硬件构成为电子标签、RFID读写器、RFID中间件、管理系统服务器、管理系统工作站。
电子标签：分为主动式电子标签、被动式电子标签和半自动式电子标签。主动式电子标签带有电源可以在读写器范围以外处于休眠状态，进入读写器作用范围内被激活，也可不间断的发送信号作业范围20米～100米;被动式电子标签使用调制散射方式发射数据它必须利用读写器的载波来调制自己的信号作业，范围几英寸到 30英尺。
RFID读写器：分为固定式读写器和便携式读写器。固定式读写器是最常用的，由于体积、电源、功耗等方面的要求，采用固定式安装，主要用于仓库和车间的门禁来确认入库货物的数量、批号，还有应用在车间，对每个车间的用料情况进行实时监控。便携式读写器是固定式读写器的有力补充，它能满足野外作业、近距离、移动识别、低能耗等要求，主要用于库位的确定和日常库存的盘点;UWB读写器属于固定式读写器，主要用于仓库对内部设备进行定位和追踪。
RFID中间件：目前提供RFID中间件平台的厂商主要有IBM、Microsoft、 Oracle、SAP、Sun等。RFID中间件主要包括两层次功能：第一个层次是为后两个层次提供改善RFID在互联网上性能和功效的服务;第二个层次是负责与RFID硬件设备之间的通信，对RFID读写器所提供的数据进行过滤、整理。
三、基于RFID制造业物流管理信息系统的应用
RFID在制造业物流信息系统中应用的优势主要体现在两方面：首先，RFID可以在制造业生产物流中发挥巨大作用，其可以自动识别生产物流各个环节中物料、半成品、产成品的位置和状态，并把这些信息迅速、准确的传送到MES。其次，提高制造业物流信息系统采集信息的准确性，简化出入库的流程，及时了解库存货物状况，保证货物的盘点更加精确、迅速。
1.RFID对货物识别和跟踪进行实时监控。生产执行系统MES能通过信息的传递对生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂中有实时事件发生时，MES能及时对这些事件做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行约束和处理。MES以过程数学模型为核心，连接实时数据库或非实时的关系数据库，对生产过程进行实时监视、诊断和控制，完成单元整合和系统优化，在生产过程层(而不是管理层)进行物料平衡，安排生产计划，实施调度、排产及优化。MES着重动态管理，需要收集生产过程中的大量实时数据，根据现场变动进行调整。而RFID恰恰能快速、准确的作完成大量实时数据的收集工作。因此我们可以通过RFID和MES的结合，对各个生产环节进行实时控制，保证生产的顺利进行。通过安装在各个车间的固定读写器实时读取各个车间内物料的消耗情况，并把数据传输到数据库中，MES根据对数据的实时监控，来对各个车间工作地点下达指令，进行调度。当各个生产车间的物料降到了预先设置的临界点时，MES会对WMS发出补料指令，仓库可以根据指令对生产车间进行补给。从而大大提高了制造业物流管理信息系统的信息化、自动化程度。并且能对各个车间的用料情况进行实时监控，来实现对整个生产流程的节拍调控，提高整体效率。
2.RFID提高仓库作业能力，简化流程。假设供应商都采取RFID技术，并且货物的容器或托盘都有RFID标签。那么我们可以RFID应用在收货、入库流程图和拣货、出库流程中的三个方面：出入库信息的确认、日常库存的盘点、仓库设备的实时监控。
(1)把RFID门禁系统用于出入库信息的确认，采用固定读写器和手持读写器联合使用，手持读写器用于对货位及托盘信息的读取，固定读写器来实现对货物信息和托盘信息的确认。两种读写器的应用不仅可以在运动中实现对多目标的识别，提高出入库的效率，还可以实现对货物及托盘容器的状态的监控。
(2)日常库存的盘点，采用手持读写器，通过对标准化、单元化包装上标签的读取，来完成日常盘点，不仅可以节约人力成本，还可以提高准确率和盘点效率。
(3)仓库设备的实时监控，采用的是UWB读写器，通过UWB读写器可以确定设备在仓库的位置和当前的状态，便于对货物进库后，货位与搬运工具线路的选取，同样可以提高入库效率，并降低设备的运作成本。
四、结论及发展前景
本文把RFID和制造业物流管理信息系统结合起来，使RFID完成MES、WMS的数据收集、整理，改进了传统制造业的物料补给和仓库管理流程，实现对物流各环节信息的实时监控与跟踪，从而在降低了成本的同时还提高了生产效率，为制造业带来显着收益。
