无线射频识别技术配送中心系统设计

    1 引言

    随着业务量的不断增长和客户需求的不断提升，配送中心的管理也面临着越来越大的挑战。如何更快地完成每天都要重复进行的大批量货物的快速核对、收取、出库、复核；如何降低库存成本、加强库存控制、提高空间、人员和设备的使用率；如何快速地找到指定的货物；如何在不停业情况下实现配送中心的自动盘点等，已经成为各个配送中心共同关心的热点和难点问题。

    目前的条码技术一定程度上提高了配送中心的自动化水平。但是，由于条码本身不可逾越的缺陷，使其在解决配送中心上述问题时收效甚微，无法满足企业现有的应用[2]。无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术因为其特有的远距离、非接触识别、防冲撞，以及大容量、识别速度快、抗干扰能力强等优点，为进一步实现配送中心的完全自动化提供了可能。电子标签全球唯一的UID序列号，为每一个最小单位的流通商品建立一个全球性的标志，从而实现对整个供应链的物品进行实时的跟踪和管理。

    本文提出基于RFID技术的配送中心系统架构，采用分层的方式进行系统硬件结构设计和软件结构设计，同时提出一种新的数据采集过滤方法，并通过建立小型配送中心实验室，模拟配送中心各流程，从而验证系统方案的正确性和可靠性，大大提高配送中心效率。

    2 配送中心系统集成设计

    2．1 配送系统硬件结构设计 

    配送中心的工作流程通常包括收货、入库、补货、拣选、分拣、复核、出库，如图1所示。 

    一般来讲，在以上配送中心的各个工作区域，相应安装RFID阅读器用于数据采集并将采集到的数据传输至中心计算机系统进行分析处理，然后根据分析结果指导工作区域采取下一步动作。考虑到配送中心操作中对识别距离的要求，系统应采用超高频硬件设备。但是，由于配送中心内不同工作区域相邻较近或可能存在重叠区域，如果全部应用超高频的RFID系统，将不可避免地发生不同功能区域之间的“串读”现象。为了避免因串读而导致的射频屏蔽困难，我们尝试把高频(13．56MHz)和超高频(915MHz)RFID设备统一规划于系统之中，在数据库中关联高频(UH)和超高频(UHF)电子标签数据信息，并通过中间件使之协调工作。

    具体来讲，在出入库区域、库存区域以及分拣区域，系统采用超高频阅读器，可以在大范围内一次读取多个电子标签，以提高配送中心出入库速度、自动化程度以及库存准确度。在补货时，阅读器读取周转箱标签进行数据库信息更新，此时系统一次只需读取一个电子标签，故在补货区采用高频阅读器避免串读。这些部分构成了整个RFID系统中的固定式数据采集终端，如图2所示。 

    以叉车为载体的移动式RFID数据采集终端在该配送中心系统中担负着重要的角色。其作用包括：在叉车终端承载货物人(出)库时，系统根据人(出)货单和实际人(出)货情况进行复核，并将复核结果反馈于叉车终端以提示其下一步动作；通过叉车车载RFID阅读器读取货架上的货位标签，以确认货物(托盘)在仓库中的具体位置，方便事后货品定位和盘点；可在地面安置一系列RFID标签(地标)，通过读取地标以确定和跟踪叉车在配送中心的行驶路线和位置。该移动数据采集系统由RFID阅读器和显示终端组成，并通过无线局域网(802．11b／g)和中心计算机实现数据交换。由于移动终端在执行业务操作时只需读取一个货位标签，故移动终端也采用高频RFID系统，同时可避免串读。目前的RFID阅读器硬件接口通常有串口和网口两种形式，单套RFID应用系统只需串口就可以满足需求，而多套复杂应用系统需要网络接口以便于设备联网。系统根据不同阅读器所提供的通讯接口的不同，设计集成多种通讯方式，通过集线器和多串口卡和主机通信。

    2．2 配送系统软件结构设计 

    配送系统的软件结构由前端各个区域的RFID数据采集系统、中间件、以及后端的仓储管理系统(wMS)构成。系统软件结构如图3所示。 

    在图3中，前端的RFID数据采集系统完成对电子标签数据的采集；中间件把采集到的数据进行加工处理和格式匹配，并且封装不同频率设备以及不同的通信方式，提供接口给后端的WMS系统；WMS统一管理配送中心各项业务操作。其中，入库管理模块完成货位分配、进货复核和定制订货单操作；库存管理模块完成托盘货物查询、货位货物查询、流利式货架管理和货位货物盘点操作；出库管理模块完成出库方案选择、分拣显示、出库复核和定制订单操作；资源管理模块完成托盘管理、货位管理和叉车管理操作；报表管理模块对入库管理、库存管理、出库管理和叉车管理过程中使用和产生的数据表格进行定制、查询、修改和删除等管理操作。系统运行时，WMS首先对入库区域采集的数据进行分析和统计，完成收到货品的货位分配，并通过显示终端指导叉车完成货品的正确入库，WMS同时对其他区域的RFID系统上传的信息进行相关操作，实现货物单品、周转箱、托盘以及叉车的高效管理。