全球经济一体化趋势的加快, 物流仓储作为供应链中的核心环节之一, 其重要性日显突出。鉴于品种繁多及数量巨大, 货物在仓库中的收货、调配、盘点、发货等环节极其繁琐, 且容易出错。研究了如何将无线局域网技术 (WLAN) 及射频识别 (RFID) 引入物流仓储管理中, 通过一套完整的体系实现智能化仓储管理, 在降低人力成本的同时, 也降低差错率。

无线局域网 (WLAN) 是高速发展的现代无线通信技术在计算机网络中的应用, 它采用无线多址信道的有效方式支持计算机之间的通信, 并为通信的移动化和多媒体应用提供了实现的手段。随着个人数据通信的发展, 功能强大的便携式数据终端以及多媒体应用终端得到了广泛应用。

无线局域网提供了在有限覆盖区域内的无线连接。覆盖范围通常是指以基站或者AP为中心, 半径在10 m～100 m的区域。AP和移动终端可针对具体的网络环境调整网络连接速率, 移动终端利用AP 所提供的相同频道进行通信, 形成一个基本服务集。AP 通常连到有线网络, 与其他连接同一网络的AP构成一个分布式系统。目前以传输数率11 Mbps 的IEEE 802.11b和54 Mbps 的IEEE 802.11g 2 种WLAN 标准最为常见, 新一代的高速无线局域网标准IEEE 802.11n的草案已经出台, 传输速率高达600 Mbps。

射频识别系统 (RFID) 是EPC体系下的核心部分, 由电子标签和电子标签读写器组成。标签是射频识别系统的核心, 是射频识别系统的数据载体。标签由耦合元件和芯片组成, 每个标签具有唯一的电子编码, 附着在物体上用于标识目标对象。根据标签分类标准不同, 有不同的类别。根据电子标签供电形式, 可分为有源标签和无源标签。有源标签使用标签内自带的电池工作。

读写器通过天线发射一定频率的射频信号, 当被动式标签进入天线工作区域时产生感应电流, 标签获得能量并被激活, 将自身信息通过标签的内置天线发送出去;读写器的天线接收到从标签发送来的载波信号, 传送到读写器, 读写器对接收的信号进行解调和解码, 然后送到计算机系统进行相应处理;计算机系统根据逻辑运算验证该卡的合法性, 做出相应的处理和控制, 发出指令信号控制执行机构做出相应的动作。

通过贴于货物的电子标签来存储和识别, 由射频读写器来读取信息现在已经广泛应用于物流行业。而仓储中的货物种类繁多, 并且在出入库和调配时经常移动, 因此工作人员携带能较远距离读取且一次读取多个电子标签的手持式射频读写器, 并通过建立的无线局域网来传输读取的电子标签信息往往更加方便, 而对于中小型的仓库, 一台覆盖半径100 m的AP足以满足要求。对于大型仓库则需要多台AP来支撑整个体系。RFID和WLAN在物流仓储中的应用主要包括收货、盘点调配、发货这3个功能模块。下面叙述物流仓储中的WLAN及RFID架构, 对各功能模块逐一进行阐述, 并给出相应的伪码算法。

物流仓储的无线射频架构主要包括控制计算机、AP、货物的电子标签、存储区域的射频读写器、手持式射频读写器、仓库大门的射频读写器、信息接收器及控制设备。

其中货物电子标签用于识别库存货物及存储区域的相关信息, 仓库大门的射频读写器用于收货和发货环节的信息读取, 手持式读写器用于调配和盘点环节的信息读取, 所有读取的信息, 通过AP经WLAN发送给控制计算机, 由其通过Internet连接到数据库, 对接收的数据进行判断和处理, 并再次通过无线局域网返回给大门的接收器, 产生相应的控制操作。架构图如图1所示。

图1 物流仓储中的WLAN及RFID架构  下载原图

电子标签中存储的信息应包括:货物的名称种类、入库时间、出库时间、货物存储编号。而计算机中存储的各库存区域信息包括:存储区域编号, 存储类型, 存储空间, 剩余空间。以M表示货物, 以D表示存储区, 则各字段分别为:货物种类 (M.type) 、货物容积: (M.cap) 、入库时间 (M.intime) 、出库时间 (M.outtime) 、货物存储编号: (M.capid) 、货物编号: (M.id) 、存储区域编号 (D.id) 、存储类型: (D.type) 、存储空间 (D.cap) 、 剩余空间: (D.lastcap) 。

收货模块的流程如下:货物进入仓库, 大门的射频读写器将当日时间信息写入电子标签的入库时间, 同时读取入库的货物种类、数量信息, 通过WLAN发送给计算机, 计算机查看各存储区域的剩余空间, 并为每一样货物分配存储区域, 将数据通过AP由WLAN发送给大门的射频读写器, 写入货物的电子标签。

货物入库后, 工作人员携带手持式射频读写器, 读取每一批货物的存储编号, 并将其运送至指定的存储区域。该存储区域的射频读写器, 读取存入的货物数量, 并经由WLAN发送至控制计算机, 由其更新存储空间信息, 至此完成了收货模块的操作。伪码算法如下:

每隔一段时间, 由工作人员抽取部分区域的库存货物进行定期盘点, 通过手持式射频读写器, 读取货物和存储区域的条形码信息, 检查是否有缺失的货物, 以及是否有存放区域错误的货物, 对于需要调配的货物进行及时调配, 重新写入存储编号信息, 并更新各区域的存储空间信息通过WLAN返回给计算机。伪码算法如下:

发货模块中, 首先是外部数据库通过Internet向该仓库的控制计算机发送发货清单, 然后计算机通过WLAN将清单数据发送至工作人员的手持机上, 并在显示屏上显示。工作人员根据清单信息至指定区域取货。手持射频读取器进入一定范围后, 即货物的电子标签信息, 从成堆的货物中读取要求的货物并进行提取, 以便工作人员能快速找到清单上的货物。货物装车后, 在经过出口时, 由出口的射频读写器对所有货物进行读取和再次识别, 并将信息通过无线局域网返回给计算机, 与出库清单进行比较。如果车上所有货物都在出库清单上, 则计算机通过控制系统打开出口通道放行, 而如果有不在清单上的货物, 则发出警报。这样可以在减少人力成本的情况下较好控制出库的安全性。该模块的伪码算法如下:

论文叙述了WLAN及RFID技术的基本概念, 并将其应用于物流仓储管理中, 给出了相应的架构图。在收货、盘点配送和发货这3个环节, 分别分析了相应的控制功能如何实现, 以达到自动化、智能化及安全性的目的, 并给出了伪码算法流程。