神華黃驊港是我國西煤東運第二條大通道的出?？? 是集礦、電、路、港、航為一體的神華工程的重要組成部分。神華黃驊港務公司三期工程 (以下簡稱“三期工程”) 更是我國第一個采用“封閉式筒倉堆存”的煤炭專用碼頭工程, 是“資源節約型、環境友好型”港口建設理念的體現, 為國內同類港口的建設提供一種新方向, 為新型的港口管理和建設模式探索一個新思路, 成為同類港口建設的示范工程。

基于電子標簽技術的智能倉儲管理系統, 旨在為倉儲物資的管理工作提供一套基于物聯網RFID技術的倉儲物資管理技術平臺。該平臺綜合運用物聯網領域的先進技術-RFID自動識別技術、倉庫可視化技術、計算機網絡技術等, 以RFID電子卡片為信息紐帶, 建立起倉儲物資實物管理的實時信息庫, 保障在物資倉儲管理業務各個環節的有效銜接和信息實時更新, 實現物資倉儲的動態管理, 并確保倉儲物資的賬卡物動態統一。

目前, 神化集團黃驊港設備部所屬倉庫, 共有備品備件庫、大件庫、精品庫、可修復件庫、室外堆場等多個倉庫和庫區, 各個倉庫的存放和管理方式有所不同, 既有高貨架倉庫, 也有平庫區、還有精品庫包裝箱或標準箱裝的零部件。倉儲物資的出入庫操作, 通過SAP ERP系統進行后臺業務操作管理, 在WM模塊上進行業務操作, 然后人工到現場進行貨物出庫或者入庫的實物核實。其中, 現場實物核實工作采用的是紙質記錄清單或者通過手持機PDA的方式進行工作。

問題描述如下。

經現場調研, 現在的工作方式下, 存在以下情況需要通過技術改進來提高和改善倉庫管理工作。

1) 采用手持機PDA的工作方式, 操作不太方便, 操作效率有待提升。

由于手持機PDA的屏幕小, 顯示的業務界面小, 內容顯示不全面, 有些內容需要在不同業務界面之間進行切換。一定程度上降低了工作效率?，F場工作人員在業務處理時間比較集中時, 為了倉庫現場實物與貨物清單查對方便和提高查對效率, 直接通過手工抄錄清單的方式輔助工作。因此, 有必要通過改善手持機的操作方案, 來提升現場工作效率, 建議采用平板電腦輔助進行現場操作, 解決上述工作中的困難。

2) 對于設備和物資管理的相關業務, 缺乏明晰的業務狀態展示手段。

目前, 倉庫管理人員通過現有桌面程序進行倉庫管理業務的操作和業務查詢, 缺少對當前業務的直觀明了的查詢、匯總、分析手段。比如, 沒有直接簡便的手段統計分析當日業務整體情況、完成情況、待完成工作任務情況等等信息, 往往需要破費周折才能夠了解的當日的業務情況及其進展狀況。有必要提供一種更科學、方便快捷的技術手段, 進行當日業務、周業務、月業務、季度業務、年度業務等業務狀況的統計分析, 使得倉庫主管能夠清晰的掌控庫存物資及其近期業務的運作狀況。建議增加一套LED展示屏, 直觀展示當前倉儲管理的業務狀態。該功能通過建設業務統計、分析模塊, 實現對業務操作日志、周歷、周統計、月歷、月統計等的統計分析功能。

3) 對于倉庫各類物資的分布狀況缺少一個直觀的圖形展示。

目前, 倉儲管理業務關注的內容集中于物資清單、出入庫操作等具體業務項、數據項, 由于倉庫物資種類眾多、數量龐大, 對于倉庫管理人員而言, 清晰地掌握倉庫內物資的分布情況、儲存狀況十分困難。有必要引入新的三維倉庫展示技術手段, 直觀、透明地展示倉庫物資的分布情況、儲存狀況等。

4) 倉庫物資盤點工作, 目前全部通過手工盤點, 倉庫物資的盤點工作量很大。

通過人工盤點, 往往難以及時掌握倉庫物資的最新變化情況, 對于出入庫的物資, 即便是出現數量不符的情況, 往往需要等到下次盤庫的時候才能夠發現, 發現時間不及時, 很難核對當時的具體物資[1]。應用物聯網RFID技術手段, 可以及時進行庫存物資盤點, 對于物資數量的異常變化情況可以及時發現。

1) 建設倉庫業務展示LED屏。在倉庫辦公區, 設置一套LED大屏幕, 實時展示倉庫物資的出入庫周轉業務。公司管理人員以及倉庫管理人員都可以通過LED大屏幕清晰的掌握庫存情況, 以及各類物資的流動情況。

2) 采用平板電腦的移動辦公模式。采用平板電腦進行倉庫操作的移動辦公, 為倉庫業務的現場操作提供方便、快捷的操作手段。

3) 建設基于物聯網RFID電子標簽技術的倉儲管理技術平臺。在兼容現有所有基于條形碼應用的基礎上, 引入RFID電子標簽技術和應用, 構建起基于物聯網RFID技術的倉庫管理軟硬件平臺, 提升倉儲管理業務操作效率。提升倉庫出入庫作業的物資變化透明度和物資數據變化匯報的及時性、方便性[3]。

4) 實現倉庫物資的自動盤點。應用RFID電子標簽自動識別技術, 實現倉庫物資的即時自動盤點, 通過自動化、智能化的工作手段, 盡量減少了人工操作的工作項, 減少了人為因素造成的出錯幾率, 提高了物資管理工作的自動化、智能化管理水平[2]。

基于RFID技術 (兼容現有條形碼) 建立起快速準確的數據采集工作模式, 大大提高工作效率, 降低了物資管理人員的勞動強度, 實現了在現有技術條件下即便通過提高職工勞動強度和技能水平所不能夠達到的工作效率[3]。

5) 實現庫存物資的可視化和業務的可視化。通過三維虛擬倉庫技術, 建設虛擬的三維可視化倉庫子系統, 倉庫管理人員可以通過倉庫的分布圖, 直接進入到具體的某個倉庫查看倉庫的內部布局和物資擺放情況。鼠標點擊任何一個倉庫物資, 系統自動提示該倉庫物資所對應的詳細臺賬情況, 以及該物資的出入庫業務進展狀況。

系統通過統計圖表, 提供倉庫業務過程可視化的管理手段, 并可以實現庫存物資全程可追溯, 清晰明了地展示某項物資從入庫、盤點、移庫、出庫等業務的具體情況。

1) 系統結構?；谖锫摼WRFID技術的智能倉儲管理系統采用B/S架構, 系統分為數據采集層、數據服務層、應用服務層、應用層四層架構[4]。

(1) 數據采集層, 指基于RFID電子標簽和RFID自動化采集設備的軟硬件采集設施所構成的數據采集網絡。數據采集層的硬件主要有:RFID電子標簽、RFID閱讀器、RFID天線、以及相關的網絡硬件輔件等[5,6]。

(2) 數據服務層, 由ERP數據接口、倉儲管理本地化數據庫服務兩部分構成。數據服務層的硬件設備需要1臺Windows服務器, 數據庫服務器上部署Oracle數據庫或者微軟MS Sql Server等數據庫平臺軟件。ERP數據接口主要提供倉儲業務中的數據交互服務, 涉及的業務包括入庫業務、出庫業務、上架業務、下架業務、盤點業務、移庫業務等。

(3) 應用服務層, 由RFID倉儲管理系統的倉儲管理應用服務器軟件提供服務支撐, 倉儲管理應用服務器軟件是RFID技術體系與ERP系統之間的中間件軟件, 是進行ERP倉儲管理業務與基于RFID電子標簽的現場業務操作之間聯系的橋梁。應用服務層的硬件設施由1臺Windows服務器及配套網絡設施如交換機等構成, 該應用服務器也可以與數據庫服務器共用同一臺服務器硬件, 從而節省項目投資。

(4) 應用層, 由管理工作站、移動終端 (平板電腦) 、RFID標簽打印機等組成, 應用層是系統功能的實現和進行用戶交互的操作界面。通過管理工作站或者移動終端, 用戶可以進行倉庫管理業務的操作、庫存信息的查看、統計等, 也可以通過管理工作站或者移動終端進行入庫、出庫、盤點等倉庫任務進行權限管理、人員計劃安排等。

2) 總體業務流程圖, 見圖1。

圖1 物資管理業務總流程圖  下載原圖

1) 物資入庫。

(1) 收貨檢驗。物資設備到運至理貨區, 可進行初步檢驗, 對檢驗無誤的設備粘貼RFID電子標簽。

(2) 物資入庫。RFID系統與ERP系統進行實時的數據交互, 從而實現出入庫時對物資信息進行自動識別和實時顯示。

(3) 上架。將物資移動到指定貨位后, 通過RFID移動系統讀取貨位RFID標簽, 確認上架貨位正確后完成入庫確認, 差錯時及時告警。庫區可分為如下兩類。

高架庫區:標準件物資按物資分類放置在高架庫區, 采用貨架庫位安裝RFID標簽的方式進行貨架標識。

平面庫區:大件、散件物資可放置在平面庫區, 采用分區域管理的方式, 可將庫區分成大的區域, 每個區域進行編號, 安裝區域庫位RFID標簽, 進行區塊標識。

2) 物資出庫、移庫。

(1) 揀貨下架。操作員根據出庫任務進行揀貨, 通過RFID移動系統讀取貨位RFID標簽確認貨位正確后, 完成揀貨確認。

(2) 出庫作業。待出庫物資通過RFID識別通道時, RFID系統可自動讀取物資RFID標簽, 實現出庫計數統計和數據校驗, 差錯時及時告警。

(3) 移庫作業。操作員根據移庫任務, 執行揀貨下架任務。貨物下架確認后, 根據RFID移動系統指示, 將物資移動到指定貨位后, 通過RFID移動系統讀取貨位RFID標簽, 確認上架貨位正確后完成移庫確認[4]。

3) 倉庫自動盤點。利用RFID無線遠距離自動定位識別 (RTLS) 技術, 通過部署在倉庫內的RFID雷達天線矩陣, 自動盤點倉庫內的庫存物資。

圖2 RFID天線作用示意圖  下載原圖

利用RFID采集終端, 結合倉儲圖形管理軟件, 可在后臺監控終端可視化地監控倉庫內的物資實際存儲情況?？梢越鉀Q以下問題。

(1) 倉庫物資實時在線可視化。將倉庫自動盤點的物資數據, 與三維圖形化軟件功能結合起來, 可以通過圖形直觀的展示庫內物資的實際存放情況, 實現倉庫物資實物的實時在線的可視化管理。

(2) 倉庫物資自動對比分析。自動盤點倉庫物資, 并判斷倉庫存儲貨位是否與實際相符。通過盤點結果與庫存臺賬數據的自動對比分析, 可以判斷庫存物資數量與實際庫存物資不符的情況。通過自動盤點和對比分析, 同時也可以校驗倉庫出入庫業務的辦理過程是否及時、準確。對于物資臨時出庫, 后續補辦出庫手續的情況, 系統可以自動提示補辦出庫手續, 避免數據不符。

4) 倉庫業務操作可視化。通過三維圖形的方式展示倉庫現場的虛擬圖形, 通過圖形化的操作進行倉庫的直觀可視的管理。倉庫的虛擬化圖形包括多個層次, 如倉庫平面索引圖、倉庫內部部署圖、物資信息交互圖等。

倉庫三維圖形化操作按照倉庫平面索引圖、倉庫內部部署圖、物資信息全息圖三個層次依次展開。并配合靈活的物資檢索功能, 使得物資信息的調用方便快捷。

(1) 倉庫平面索引圖。采用三維圖形的方式展示倉庫位置圖景。系統可直觀顯示庫內物資不匹配等異常情況, 以圖形指示符號和信息提醒標識顯示, 可方便的查看庫存物資不匹配的詳細情況說明。

(2) 倉庫內部部署圖。采用三維圖形的方式虛擬倉庫內部部署場景, 直觀展示倉庫內部貨架和貨位的部署情況、貨位的占用情況等。并可以通過圖形直接查看具體物資的照片、物資信息等電子文檔資料。

(3) 物資信息圖。系統記錄物資詳細信息, 可視化的查看物資所對應的出入庫記錄、盤點記錄、設備照片、庫存數量等, 并對盤點異常的物資進行特殊標識。系統具備與倉庫內部署的攝像頭進行聯動, 通過遠程網絡在線觀察倉庫內的貨位及貨物實景。

(4) 貨位統計圖?？梢詫}庫的貨物占用情況采用空間統計圖進行匯總顯示, 系統可直觀顯示貨位占用情況、空閑情況等信息。

圖3 貨物統計圖  下載原圖

5) 倉儲數據信息可視化。采用數據可視化技術, 以數據、圖表等形態可視化展示業務狀態、內容, 實現物資存取管理業務的快捷追溯。

(1) 業務狀態可視化。系統提供分類統計功能, 可以以數據分類報表的形式體現, 也可以業務狀態、數量統計圖的形式體現, 實現倉儲管理業務狀態的信息可視化, 直觀明了。

(2) 庫存信息可視化。庫存物資信息的統計分析和圖形化展示, 可直觀地展現倉庫庫存信息及庫存物資變化情況。

最常用物資排序表:通過對物資出入庫的頻次、數量、時間先后等倉庫管理因素, 進行物資使用情況的分析, 列出最常用物資的清單。便于倉庫管理人員清晰地掌握常用物資的使用情況。

庫存變化統計圖表:統計庫存物資的最新變化情況, 便于倉庫管理人員清晰地掌握物資變動情況。并對于低于庫存預警限值的庫存物資, 自動告警提示, 便于及時補充購置物資。

物資盤點盈虧統計表反應出庫存物資盈虧情況, 以便倉庫管理人員及時發現庫存物資信息不匹配等異常原因。

6) 便攜移動RFID平板系統。便攜移動RFID平板系統采用Windows 8操作系統, 系統支持有線或者離線兩種方式與智能倉儲管理的后臺服務器系統進行數據交互。

(1) 離線方式下, 手持平板電腦通過通訊底座USB數據線與辦公電腦連接, 進行數據傳輸。

(2) 在線方式下, 通過無線wifi與智能倉儲管理的后臺服務器系統進行數據交換, 由智能倉儲管理的后臺服務器系統將數據自動傳輸到ERP系統。

便攜式RFID系統能夠實現倉庫管理業務中的出庫操作、入庫操作、上架操作、下架操作、移庫操作、盤點操作等各項業務。而且由于其便攜的特性, 可隨手攜帶到倉庫內各處, 在進行業務操作的同時, 可以方便地對照現場實物, 直觀明了。

系統在原有WM系統基礎上, 采用了RFID技術加貨物一維條碼的技術方案, 是對原有WM系統的升級改造, 避免了重新建設系統的浪費, 降低了企業成本。引入了RFID技術的倉儲系統, 可以實時、精準的掌握物資動向, 工作效率得到了顯著的提高。主要體現在:

1) 物資出入庫差錯及時報警, 庫存更加精準。

2) 完整的物資流轉過程管理, 物資的實時動態管理的能力得到極大提高。

3) 管理實時, 操作快捷, 記錄詳盡, 實現完整的管理鏈路。

4) 物資流轉全過程數據的實時采集, 通過數據服務接口與ERP系統進行數據交換。

5) 對物資數據進行統計分析處理, 為管理人員提供各類物資決策數據。

6) 實現庫區、庫存物資的可視化管理及倉儲作業的可視化操作。

RFID倉儲系統使得企業從大量重復作業中解脫出來, 提高了工作效率, 克服了傳統倉儲管理的不足, 有效的降低了企業成本。但是目前還有不少問題制約著RFID技術的推廣, 如電子標簽價格等問題。但是隨著科技和經濟的發展, 成本的降低, RFID將會有很廣闊的發展前景。