基于RFID技術的物資管理系統在核電中的應用研究

劉雪飛

（上海核工程研究設計院有限公司示范項目部物資部 上海 200233）

核電項目倉儲管理是采購供應鏈的末端環節，也是現場人、機、料、法、環中施工先決條件中的一環，直接影響現場施工的順利開展，對現場施工質量、進度、費用等目標有至關重要的作用。有效的核電工程物資管理可以更好地支持核電站現場施工，縮短電站建設工期，降低工程成本。核電的物資管理工作目前主要依賴“人工實體操作+系統數據”管理模式，兩塊工作比較獨立且都存在一定的問題。其中，倉庫內實物材料查找、材料核對、材料盤點、標示管理主要依靠人工操作，導致人力投入較大，工作質量也跟個人經驗和意識參差不齊。而數據整理、報告出具主要依靠ERP系統，雖然系統功能涵蓋范圍較廣，但在某些方面應用并不理想，如數據整理能力不足、適用性二次開發困難、操作界面復雜、個性化應用缺失等。為滿足日常工作需要，現場物資管理建立了大量的輔助報表、臺賬，導致在賬務數據管理方面不僅人力投入較多，且數據的準確性也不高，同時出現物資重復采購、設備積壓、物資大量冗余等問題，嚴重影響工程物資管理中信息流的及時性和有效性。

RFID（射頻識別）是目前最有前景的信息采集技術，將會對未來企業的物資管理產生深遠的影響。因此，深入研究核電站的物資管理模式，開發基于RFID技術的智能化物資管理系統［1］，對物資的入庫、出庫、盤點實施管控，使物資信息與企業信息系統實現非接觸式的交互與處理，實現數據無縫連接，建立智能化倉庫，提升工作效率，更加科學、有效地進行物資管理，進一步提升倉儲信息化水平。

1 RFID技術簡介

1.1 RFID技術發展

射頻識別技術（Radio Frequency Identification，縮寫RFID）又稱電子標簽，是目前比較先進的自動識別技術。隨著大規模集成電路、信息安全、網絡通信等技術的迅猛發展，RFID技術逐步成熟，逐漸被廣泛應用于工業自動化、商業自動化和物流信息自動化等眾多領域。其通過利用控制電磁波耦合和傳播的原理進行數據通信，不需要直接接觸就能夠對一個甚至是多個處于靜止、運動狀態的物體進行識別，并將采集得到的數據存儲起來，識別工作無須人工干預［2］。

1.2 RFID系統結構

RFID 系統構一般至少是由讀寫器、智能標簽、天線和主機組成（見圖1）。

圖1 R F ID 系統構示意圖

1.2.1 智能標簽

智能標簽由耦合元件與芯片構成，每一個標簽都具有唯一的編碼，當標簽固定到物體上后，即可通過標簽中的天線與讀寫器進行信息交互。

1.2.2 讀寫器

讀寫器是讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可接收標簽信息并將其發送至主機，并可與主機進行通信互動。一般為手持式或固定式兩種。

1.2.3 天線

天線是在讀寫器與智能標簽間傳遞射頻信號的載體，其質量直接影響信號的響應速度、識別距離和準確度。

1.2.4 主機

主機是后臺控制單元，用于發送任務指令、接收電子便簽發送的信息并進行識別處理等。

1.3 RFID技術特點

RFID技術利用無線電波傳送信息，可快速地進行物品追蹤和數據交換，可識別性能好，可以實現批量、遠距離、快速識別。閱讀器每秒可以讀取100 個以上RFID 電子標簽，作用距離可達數十米甚至上百米，可以識別安裝在高速運動物體上的RFID 標簽。整個讀取過程不需人工干預而通過系統自動完成，有利于信息自動化處理。RFID標簽能記憶儲存大量數據，可反復讀取與寫入。電子標簽可以根據用戶的需求設計存儲的信息容量，并設定是否可以讀寫。通過RFID讀寫器，非接觸式地讀取或更改RFID電子標簽單元中存儲的數據信息，并能根據需求加密數據，實現物流數據的實時采集及自動化處理。

2 基于RFID技術的物資管理系統的應用

基于RFID技術的物資管理系統的應用主要描述了物資管理過程中出入庫、庫存盤點、返廠、狀態轉移、設備維護等各個作業環節的數據自動化采集，同時確保每個操作步驟的數據準確性和實時性，同步更新物資管理系統中的數據信息，使物資管理人員能夠及時、準確地掌握庫存的真實情況。

2.1 入庫管理

設備抵達倉庫后，在入庫前，使用手持終端進行數據掃描采集，驗收結束后，將接收狀態、庫位及貨架信息手動輸入手持設備后，實時傳送到電腦或服務器后臺，后臺將掃描數據與廠家發貨數據進行比對，確認無誤后，即完成該批次設備接收入庫。根據核電現場的工作實際，入庫管理分為如下兩種情況。

2.1.1 根據合同或發運通知接收方式

在RFID系統的操作界面，自動提醒即將到貨的發運單號或者合同號，操作人員選擇相應物項對應的合同號或發運單編號，將到貨接收工作指令進行分發。收到指令的工程師在開箱驗收完成后，使用遠程手持設備掃描RFID標簽獲取相應信息，并輸入（選擇）物項驗收狀態、質量驗收報告編號、接收時間、驗收時間、倉庫、庫位等字段信息，確認無誤后，信息自動同步到ERP數據庫，自動完成需要的電子簽名。

2.1.2 直接接收方式

在RFID系統的操作界面，可以生成直接接收物項的工作指令，并可以將該工作指令進行分發。收到指令的工程師開箱驗收完成后，可以在RFID系統操作界面中輸入物項編碼、物項描述、接收數量、單位、尺寸、爐批號、核等級等信息，確認無誤后，生成RFID 標簽，并將信息同步到ERP數據庫。

2.2 出庫管理

設備出庫時，由領用人員根據施工圖紙或文件在智慧物資管理系統中查找需要的物資，編制物項領用申請單，物項領用申請單編審批通過后，系統會將該批設備的在庫狀態、具體庫位或貨架信息以列表的形式傳輸到手持設備上，設備管理人員根據手持設備的指示信息就可以快速找到相應設備，領料過程將對設備再次進行掃描，確認完成出庫。在此過程中，如果掃描信息與手持設備顯示的信息不符，系統會預警提示，無法完成出庫［3］。

2.3 物資盤點

在RFID 系統的操作界面，進入庫存盤點模塊，之后，可以選取一個或多個倉庫、一個或多個庫位形成盤庫數量為空的盤庫清單，并在操作界面形成一條指令，并可以將該工作指令進行分發。盤庫時，設備管理人員利用手持機在倉庫中巡視一圈，即可迅速完成設備清點任務。盤點工作可分區域進行，設管理人員用手持機掃描相應的區位或貨架，并將信息傳送到終端電腦，形成新數據庫，系統會自動與原始剩余庫存數進行新舊數據比對，出現錯誤，系統將自動提示。盤點結束后，將生成設備統計表和差異表，三級審批完成后，可以打印出帶簽字的材料盤庫報告［4］。根據核電現場的工作實際，物資盤點可通過如下兩種方式進行。

2.3.1 PDA巡庫盤點

通過智能PDA 掃描倉庫貨物進行精準快速的盤點工作，高效便捷，品類數目一目了然。使用無線網絡連接后臺系統，實時傳輸盤點信息至數據庫，根據產生的物資最低值預警，管理員可在第一時間發起采購申請，及時完成貨物補給。由于超高頻RFID讀寫器可同時讀取多個標簽，而且讀距遠，大大縮減了盤點時間，降低了管理人員工作難度。

2.3.2 感應式全庫盤點

在倉庫敷設遠場天線，以感應方式實時監控庫內物資，當管理人員需要對倉庫進行盤點時，僅需要在電腦前點擊“盤點”按鈕，系統則觸發讀寫器操控遠場天線進行倉庫內的標簽的讀取，并將讀取的數據傳遞給系統進行計算，通過標簽值匹配物資信息，并精準計算出庫存數量，盤點響應時間小于10s。

2.4 在庫管理

基于RFID技術的智慧物資管理系統可與ERP 管理系統進行實時信息交互，可在物資管理的各個階段生成系統報表，如驗收入庫單、物資出庫單、盤點報告、狀態轉移報告、返廠單、壽期物項清單等，能夠更好地支持物資在庫階段的管理工作。

2.4.1 物資狀態轉移（位置和質量狀態）

在RFID 系統的操作界面，可以手動/自動生成物資轉移任務指令，并可以將該任務指令進行分發。收到指令的工程師掃描物項的RFID標簽，將物項從原有位置或狀態移出，待實物移至新位置或狀態后，修改相關信息，確認無誤后，將信息同步到ERP 數據庫，生成物資狀態轉移報告，三級審批完成后，可以打印出帶簽字的材料轉移報告。

2.4.2 返廠

在RFID 系統的操作界面，可以手動/自動生成返廠任務指令，并可以將該工作指令進行分發。收到指令的工程師掃描物項的RFID標簽，驗證物項正確性之后，允許輸入返廠時間、操作人員、返廠數量、返廠依據等信息，將物項移出庫存，同時生成物項返廠報告，三級審批完成后，可以打印出帶簽字的物項返廠報告。

2.4.3 物項維護

在RFID系統的操作界面，可以針對某一類物項或單個設備設置維護計劃，包括維護時間要求、維護工作項（維護項可以勾選）等信息，自動生成維護計劃，材料出庫后，維護計劃自動停止。可以對維護時間進行修改，更新后續的維護計劃。

2.4.4 壽期物資管理

RFID系統可以根據接收物項時填寫的壽期時間，提前3個月以郵件或待辦提醒方式告知物項維護工程師該物項即將失效，并且在失效前定期滾動提醒，系統可以根據相應查詢條件導出壽期物項清單，以便對壽期物項進行有針對性的管理。

3 基于RFID技術的物資管理系統特點

3.1 實時性

基于RFID技術的物資管理系統采用目前最先進的5G無線網絡技術，可以大幅提高倉庫設備和管理人員的效率。

3.2 整體性

基于RFID技術的物資管理系統由無線手持設備、無線接收設備、數據庫服務器組成，它可以與ERP系統進行數據相互傳遞及交互，實現物資管理系統數據的完整性。

3.3 穩定性

基于RFID技術的物資管理系統在設計時加入了風險識別功能，對所有可能出現的錯誤進行核對并發送預警。另外，設計中，特別考慮了系統的穩定性和效率問題，進行了優化，可以讓系統在保持穩定性的同時響應速度更快。

3.4 先進性

基于RFID技術的物資管理系統是集成5G網絡技術、RFID 射頻技術和數據庫技術為一體的智慧化、數字化的物資管理系統［5］。

3.5 可擴充性

基于RFID技術的物資管理系統考慮了二次開發的需要，預留了與其他系統交互的端口，具有更好的可擴充性［6］。

4 結語

本文在充分了解核電物資管理業務需求的基礎上，初步設計基于RFID技術的物資管理系統。該系統以物聯網技術架構為基礎，通過無線網絡及智能化移動終端，把智能化、數字化和信息化滲透到物資管理過程中，在構建物資全生命周期管理理念的基礎上，優化實物業務流程，規范作業管理，從而實現倉儲管理、物資跟蹤管理、決策指揮的自動化和智能化。