基于RFID技術(shù)的成品糧庫內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

商曉東 宮莉

摘要：在成品糧庫傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程基礎(chǔ)上，重點研究結(jié)合射頻識別等技術(shù)，實現(xiàn)對成品糧主要品種及包裝、堆垛單元以及相關(guān)物流工藝的信息標識與采集，將載糧托盤作為基本管理單元，實現(xiàn)糧食的整托盤進出倉作業(yè)。對糧食堆碼、倉廒、托盤等的信息存儲和轉(zhuǎn)換格式進行了研究和統(tǒng)一;集成了適用于穿梭車貨架的電子標簽、讀寫器及其配套的管理軟件;設(shè)計并開發(fā)了成品糧庫內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)。實現(xiàn)對成品糧庫內(nèi)各環(huán)節(jié)物流信息的數(shù)據(jù)進行自動采集和處理，各作業(yè)環(huán)節(jié)有效串聯(lián)，任務(wù)驅(qū)動，規(guī)范了流程，有效地提高了工作效率。系統(tǒng)可應(yīng)用于成品糧庫內(nèi)的物流信息化管理。

關(guān)鍵詞：成品糧;庫內(nèi)物流;射頻識別;信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP315? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0053-03

成品糧的信息具有多層次、多尺度、多類型和多參數(shù)等特點，特別是信息處理技術(shù)多樣，標準化程度較低，缺少適合成品糧單元化管理的信息感知、傳輸、處理以及控制技術(shù)。隨著優(yōu)質(zhì)糧食工程的推進，各地建設(shè)了一批“中國好糧油”企業(yè)[1]，其成品糧庫對信息化管理的需求進一步提升。

本文針對成品糧庫內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)進行設(shè)計與開發(fā)，通過信息化手段實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程標準化、信息記錄自動化和貨位管理精確化[2]。通過管理系統(tǒng)規(guī)范各環(huán)節(jié)的執(zhí)行流程，使管理更智能、高效。形成以貨物入庫、出庫等作業(yè)為任務(wù)單批號（包括貨物信息、來源信息、批次信息等） ，各環(huán)節(jié)依次進行的標準化作業(yè)流程。對關(guān)鍵位置和過程進行信息標識，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動采集和記錄作業(yè)過程中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，解決人工參與所造成的記錄不清晰、不規(guī)范以及信息錄入和查詢煩瑣等問題[3]，提高工作效率。實現(xiàn)以托盤和貨位為基本單位的單元化倉儲管理模式，自動、準確地記錄載糧托盤所在的貨位，利于盤點和管理。

成品糧堆碼方式有自然堆碼、托盤堆碼和貨架堆碼等多種方式，其中貨架主要包括普通重型貨架、貫通貨架、穿梭車貨架等形式[4]。穿梭車貨架由叉車運送載糧托盤到貨架端頭，再由穿梭車接力運至貨位，貨位應(yīng)用組織難度較大;其他貨架由叉車將貨物直接運至貨位。

本文以較為復(fù)雜的穿梭車貨架為例，在現(xiàn)有庫內(nèi)物流工藝和業(yè)務(wù)管理流程基礎(chǔ)上，融入RFID技術(shù)，研究開發(fā)成品糧庫內(nèi)物流信息標識、采集和處理的相關(guān)裝備和軟件，包括：集成電子標簽、讀寫器及配套的管理軟件，基于上述軟硬件的成品糧物流信息管理系統(tǒng)。

1 概述

整個系統(tǒng)分為出入庫管理和倉內(nèi)貨位管理兩大部分，整體采用B/S結(jié)構(gòu)，根據(jù)糧庫實際操作流程進行作業(yè)信息的流轉(zhuǎn)，各流程依次完成。系統(tǒng)功能和界面針對相應(yīng)業(yè)務(wù)進行設(shè)計。其中，出入庫管理實現(xiàn)整個作業(yè)任務(wù)的管理控制，貨位管理實現(xiàn)整托盤進出倉的操作功能。

在本系統(tǒng)中，桌面固定讀寫器、手持式讀寫器、叉車讀寫器等RFID前端設(shè)備負責(zé)讀寫用戶卡信息和托盤電子標簽信息;RFID后臺管理軟件負責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳回到服務(wù)器，建立起用戶、托盤、貨位之間的關(guān)聯(lián)，并實時更新各個作業(yè)節(jié)點的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。

2 流程設(shè)計

2.1 入庫作業(yè)及信息管理流程

1） 登記。車輛進入糧庫前，司機將身份證交給門衛(wèi)進行人員和車輛登記，系統(tǒng)自動生成批次信息，制作和發(fā)放用戶卡[3]。入庫流程啟動。

2） 首次稱重。司機將用戶卡交給司磅人員，工作人員關(guān)聯(lián)合同，補充糧食、貨主等信息，稱重完成后，將批次和毛重等主要信息寫入用戶卡。

3） 調(diào)度。司機將用戶卡交給調(diào)度員，調(diào)度員根據(jù)來糧信息發(fā)布調(diào)度指令，分配目標倉廒和貨架，指定成品糧的物流路線，將調(diào)度信息寫入用戶卡。

4） 卸糧入倉。

①入倉開始。司機將用戶卡交給保管員，保管員使用手持機讀取用戶卡取得批次和調(diào)度信息，安排卸糧組盤和入倉路線，并向車載終端發(fā)送入倉指令。之后以托盤為基本的信息管理單元。

②運送托盤到指定貨架。叉車拾取托盤，位于叉車車身前方的讀寫器讀取托盤號，系統(tǒng)自動分配貨位后顯示在車載終端。叉車司機按指示運送載糧托盤，叉車讀寫器自動讀取位于倉廒門口地面的電子標簽[5]，核驗無誤后，駛?cè)雮}廒，運送到指定貨架端頭。

③確認托盤被放入目標貨位。貨位管理軟件接收來自穿梭車的信息，判斷目前狀態(tài)并給出相應(yīng)的操作提示。穿梭車接力運送載糧托盤至目標貨位后，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫中貨位和托盤信息。

④確認批次入糧完畢。重復(fù)②和③的過程至該批次入倉完畢，若存在尾盤則通過車載終端進行標記。保管員確認后，使用手持機向服務(wù)器反饋信息，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)記錄。

5） 二次稱重。司機將用戶卡交給司磅人員，工作人員讀取批次號，稱重完成后，系統(tǒng)記錄皮重，計算凈重，并寫入用戶卡。

6） 登出。車輛出庫，司機退回用戶卡，取回身份證[3]。入庫流程結(jié)束。

2.2 出庫作業(yè)及信息管理流程

1） 登記。車輛進入糧庫前，司機將身份證交給門衛(wèi)進行人員和車輛登記，系統(tǒng)自動生成批次信息，制作和發(fā)放用戶卡[3]。出庫流程啟動。

2） 首次稱重。司機將用戶卡交給司磅人員，工作人員關(guān)聯(lián)合同，補充采購計劃和買主信息，稱重完成后，將批次和皮重等主要信息寫入用戶卡。

3） 調(diào)度。司機將用戶卡交給調(diào)度員，調(diào)度員根據(jù)采購計劃發(fā)布出庫的調(diào)度指令，指定出貨的倉廒和貨架，將調(diào)度信息寫入用戶卡。

4） 出倉。

①出倉開始。司機將用戶卡交給保管員，保管員使用手持機讀取用戶卡取得批次和調(diào)度信息，安排出倉路線，并向車載終端發(fā)送出倉指令。

②運送托盤出倉。系統(tǒng)自動取得出倉貨位信息后顯示在車載終端，司機按照指示到指定的倉廒和貨架拾取托盤，位于叉車車身前方的讀寫器讀取托盤號[5]，系統(tǒng)判斷后將信息顯示在車載終端，提示司機繼續(xù)進行相應(yīng)操作。出倉時讀取位于倉廒門口地面的電子標簽，再次核驗，無誤后更新數(shù)據(jù)庫中貨位和托盤信息。

③運送托盤至站臺。叉車將載糧托盤送至站臺，之后由人工拆盤裝車。

④確認批次出糧完畢。重復(fù)②和③的過程至該批次出倉完畢，保管員確認后，使用手持機向服務(wù)器反饋信息，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)記錄。

5） 二次稱重。司機將用戶卡交給司磅人員，工作人員讀取批次號，稱重完成后，系統(tǒng)記錄毛重，計算凈重，并寫入用戶卡。

6） 登出。車輛出庫，司機退回用戶卡，取回身份證[3]。出庫流程結(jié)束。

2.3 信息查詢

查詢貨位儲糧情況，包括糧食品種、數(shù)量、入庫時間、操作人員、來源、入庫總量等。根據(jù)權(quán)限的不同可以進行新增、刪除、修改和查詢操作。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 信息編碼及通訊協(xié)議

1） 貨位編號按約定標準進行編碼及轉(zhuǎn)換，包含組織機構(gòu)代碼、庫點代碼、倉房編號、倉廒號、貨位號等信息。其中：組織機構(gòu)代碼按國標執(zhí)行;庫點代碼用于區(qū)分該機構(gòu)下屬的多個庫點;倉房編號用于該庫點內(nèi)多個倉房的編碼;倉廒號為倉房內(nèi)各廒間的編碼;貨位號包括貨架的列、層、位，與實際的物理貨位一一對應(yīng)。

2） 倉內(nèi)貨位管理的RFID電子標簽有托盤標簽和地埋標簽兩種形式，類型均為超高頻[5]，按標準規(guī)則進行信息編碼。存儲數(shù)據(jù)由標簽類型標記加內(nèi)容的格式構(gòu)成。前者包含托盤號，后者包含倉房編號、倉廒號。

3） 庫內(nèi)流轉(zhuǎn)使用的用戶卡（RFID高頻） 按標準規(guī)則進行信息編碼[5]，包含卡號、批次號、目標倉廒、毛重、皮重、凈重信息。

4） 貨位管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)與穿梭式臺車之間的通訊通過TCP協(xié)議實現(xiàn)，包含巷道信息（貨架的層和列） 、位置信息（貨位） 、是否載有托盤等。

5） 本系統(tǒng)支持與第三方系統(tǒng)的集成，通訊接口設(shè)計以URL的形式實現(xiàn)。當(dāng)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中貨位發(fā)生變化后，后臺程序向第三方系統(tǒng)發(fā)送http請求，包含貨位、貨位狀態(tài)、貨物批次號、客商姓名、客商單位、貨物品種等信息。可根據(jù)第三方系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的需求個性化調(diào)整。

3.3 出入庫管理

3.3.1 概述

基于Java快速開發(fā)平臺設(shè)計實現(xiàn)，根據(jù)成品糧庫內(nèi)物流實際情況，部署好完整工作流，實現(xiàn)庫內(nèi)物流信息的流轉(zhuǎn)和記錄[2]，跟蹤成品糧庫內(nèi)實際物流情況，主要包括出入庫管理中的登記、首次稱重、進出倉、二次稱重、登出等一系列環(huán)節(jié)，以及實時查詢貨位存糧情況，任務(wù)管理和流程監(jiān)控等功能。

系統(tǒng)為Web應(yīng)用，工作人員可使用瀏覽器打開，通過自己的賬號密碼登錄管理系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)限進行相應(yīng)的操作[2]。功能和數(shù)據(jù)權(quán)限可由管理員進行分配。

3.3.2 系統(tǒng)主要功能

1） 出入庫管理

以入庫為例。登錄系統(tǒng)后，點擊首頁“入庫登記”功能進入，對承運人、運糧車輛和糧食等信息進行登記，并發(fā)放用戶卡（高頻RFID電子標簽） 。啟動作業(yè)流程，由系統(tǒng)以待辦任務(wù)通知的形式驅(qū)動各項業(yè)務(wù)流程執(zhí)行各自的作業(yè)。

根據(jù)登記之后系統(tǒng)發(fā)送的任務(wù)通知，工作人員核驗車輛信息，在首次稱重后，安排目標貨位。目標貨位可由系統(tǒng)按預(yù)制規(guī)則進行不同方式的智能調(diào)度或由人工指定。

2） 任務(wù)管理和流程監(jiān)控

任務(wù)管理可按條件查詢各項任務(wù)，對其進行辦理、回退、終止等各項操作。流程監(jiān)控可查看任務(wù)流程的進展情況。

3） 貨位查詢

查詢貨位的存糧情況，及其相關(guān)聯(lián)的詳細信息。可自選字段，導(dǎo)出到Excel。

3.4 倉內(nèi)貨位管理

實現(xiàn)以托盤和貨位為基本管理單位的成品糧進出倉電子標簽及其相關(guān)讀取、管理設(shè)備的集成和研發(fā)，基于MFC開發(fā)了倉內(nèi)貨位管理應(yīng)用軟件。與后臺數(shù)據(jù)庫實時交互，與RFID讀寫設(shè)備進行集成，與貨架穿梭車進行通訊，實現(xiàn)信息采集、貨位分配、位置信息確認和自動更新貨位信息等功能。

該軟件安裝于車載終端，叉車司機在完成網(wǎng)絡(luò)、串口和數(shù)據(jù)庫的設(shè)置后，軟件可進行倉內(nèi)貨位管理。

入倉時：

1） 自動識別托盤標簽，顯示目標貨位。

2） 自動識別倉廒標簽，按指示將貨物運往正確倉廒。

3） 與貨架穿梭車通訊，核驗貨位，并提示信息。

4） 確認托盤放至指定貨位。

5） 連接后臺數(shù)據(jù)庫，實時更新貨位和儲糧數(shù)量信息。

出倉時：

1） 自動識別倉廒標簽，指示司機前往正確倉廒取貨。

2） 自動識別托盤標簽，核驗是否取自正確貨位。

3） 確認托盤運至站臺。

4） 連接后臺數(shù)據(jù)庫，實時更新貨位和儲糧數(shù)量信息。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)滿足成品糧物流信息標識、跟蹤、采集傳輸?shù)男枨蟆＠蒙漕l識別（RFID） 技術(shù)，在托盤和倉廒固定具有數(shù)據(jù)存儲功能的RFID電子標簽，并將相關(guān)信息記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，通過RFID讀寫器自動獲取托盤和倉廒信息，實現(xiàn)進出倉作業(yè)數(shù)據(jù)的自動采集，減少人工干預(yù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的實時性、準確性、便捷性。可直觀、可視化地查看貨位、庫存和糧食堆放等情況，對成品糧進出倉的全流程進行監(jiān)控，對庫內(nèi)物流信息進行追蹤。在成品糧庫內(nèi)物流和進出倉作業(yè)信息化管理方面，先進適用，具有應(yīng)用和推廣價值。

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[5] 高建良，賀建飚.物聯(lián)網(wǎng)RFID原理與技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2021-12-24

作者簡介：商曉東（1986—） ，男，工程師，碩士，研究方向為糧食行業(yè)信息化項目研發(fā);宮莉（1987—） ，女，通信作者，工程師，碩士，研究方向為糧食行業(yè)信息化項目研發(fā)。