基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計

鐘曉英

(惠州市技師學(xué)院 廣東 惠州 516023)

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和物流業(yè)務(wù)的日益復(fù)雜化,倉儲管理作為供應(yīng)鏈管理中的重要環(huán)節(jié),面臨著越來越高的要求[1]。傳統(tǒng)的倉儲管理方式往往依賴人工操作,存在人為錯誤、信息不準(zhǔn)確、效率低下等問題,難以滿足現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理的需求。然而,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,智能倉儲管理系統(tǒng)作為一種新興的管理方式,在實現(xiàn)倉儲環(huán)節(jié)高效、安全管理方面表現(xiàn)出了巨大的潛力[2]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為連接物理世界和數(shù)字世界的技術(shù)網(wǎng)絡(luò),通過傳感器、設(shè)備、物體等在互聯(lián)網(wǎng)上的互相連接和通信,實現(xiàn)了物品之間的智能化交互和信息的實時采集、傳輸、處理和應(yīng)用[3-4]。在智能倉儲管理系統(tǒng)中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對倉庫環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、庫存信息等的精準(zhǔn)監(jiān)控和管理,從而提高倉儲管理的效率、準(zhǔn)確性和安全性。例如,通過傳感器可以實時監(jiān)測倉庫溫濕度、光照等環(huán)境因素,預(yù)警可能的異常情況[5];通過射頻識別(radio frequency identification,RFID)技術(shù)可以實現(xiàn)對貨物的實時追蹤和管理[6-8];通過無線通信技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)備之間的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控[9-10]。這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得智能倉儲管理系統(tǒng)具有了更強(qiáng)大的功能和優(yōu)勢。

本論文旨在通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能倉儲管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究,為實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化的倉儲管理提供有力的支持。因此,提出了一種全新的基于RFID技術(shù)的存儲管理架構(gòu)。首先介紹了本系統(tǒng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的設(shè)計思想,然后包括RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車載終端系統(tǒng)、RFID中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)、倉儲物資管理系統(tǒng)和服務(wù)器等六大部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并研究了該管理系統(tǒng)中的RFID部署情況,最后對該系統(tǒng)的優(yōu)缺點做了分析與討論。

1 智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計思路

本系統(tǒng)總體設(shè)計思路如圖1所示,該系統(tǒng)分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。三個關(guān)鍵層級分別具有不同的作用和功能,共同協(xié)作實現(xiàn)智能化的倉儲管理。

圖1 智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計思路示意圖

感知層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最底層,負(fù)責(zé)通過各種傳感器和設(shè)備對倉儲環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、貨物信息等進(jìn)行實時采集和監(jiān)控。在智能倉儲管理系統(tǒng)中,感知層包括了RFID閱讀器、車載終端和Wi-Fi等設(shè)備。RFID閱讀器負(fù)責(zé)讀取物品上攜帶的RFID標(biāo)簽,實現(xiàn)對物品的唯一標(biāo)識和追蹤。通過RFID技術(shù),可以實現(xiàn)對貨物在入庫、出庫、盤點等環(huán)節(jié)的自動識別和記錄,提高倉儲管理的準(zhǔn)確性和效率。車載終端為安裝在物流車輛上的終端設(shè)備,通過GPS、傳感器等技術(shù),實時獲取車輛的位置、速度、狀態(tài)等信息,并與倉庫管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。車載終端可以實現(xiàn)對貨物在運輸過程中的實時監(jiān)控和管理,提高物流運輸?shù)目梢暬妥粉櫺浴i-Fi技術(shù),用于在倉庫內(nèi)建立無線通信網(wǎng)絡(luò),連接感知層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互。通過Wi-Fi技術(shù),可以實現(xiàn)倉庫內(nèi)各個設(shè)備之間的無線通信和協(xié)同工作。

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中間層,負(fù)責(zé)連接感知層和應(yīng)用層,實現(xiàn)感知層設(shè)備和應(yīng)用層功能的數(shù)據(jù)傳輸和交互。在智能倉儲管理系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)層包括了互聯(lián)網(wǎng)和RFID中間件。作為連接全球的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)倉庫與車輛之間、不同系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和交互,實現(xiàn)對多個倉庫的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。RFID中間件負(fù)責(zé)處理RFID閱讀器采集到的RFID標(biāo)簽信息,將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式,并與應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。RFID中間件可以實現(xiàn)RFID標(biāo)簽信息的解析、過濾、存儲和傳輸,為應(yīng)用層提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用層是智能倉儲管理系統(tǒng)的最上層,也是系統(tǒng)的核心層,負(fù)責(zé)實現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)功能和管理操作。在系統(tǒng)中,應(yīng)用層包括了入庫管理、出庫管理、盤點管理、儲位管理、人員管理、系統(tǒng)管理和Wi-Fi室內(nèi)定位等功能。

2 智能倉儲管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)圖1所示的思路,所設(shè)計的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能倉儲管理系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

系統(tǒng)包括RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車載終端系統(tǒng)、RFID 中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)、倉儲物資管理系統(tǒng)和服務(wù)器六部分。

(1)RFID閱讀器終端系統(tǒng):負(fù)責(zé)在倉儲管理系統(tǒng)中的感知層,通過RFID閱讀器終端設(shè)備,對物品進(jìn)行標(biāo)識、讀取和傳輸。RFID閱讀器終端系統(tǒng)通過與RFID標(biāo)簽的通信,獲取物品的標(biāo)識信息,并將其傳輸給其他系統(tǒng)組件進(jìn)行處理。

(2)車載終端系統(tǒng):作為倉儲管理系統(tǒng)中的一部分,負(fù)責(zé)在倉庫內(nèi)對物品的定位、掃描和信息傳輸。車載終端系統(tǒng)通過車載設(shè)備,如移動終端設(shè)備或車載RFID設(shè)備,實現(xiàn)對倉庫內(nèi)物品的定位、掃描和信息傳輸,將物品的信息傳輸?shù)狡渌到y(tǒng)組件進(jìn)行處理。

(3)RFID中間件:作為連接感知層和應(yīng)用層的橋梁,負(fù)責(zé)將RFID閱讀器終端系統(tǒng)和車載終端系統(tǒng)采集到的物品信息進(jìn)行處理、解析和轉(zhuǎn)換,以便應(yīng)用層系統(tǒng)能夠讀取和處理這些信息。RFID中間件在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

(4)Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng):負(fù)責(zé)實現(xiàn)對倉庫內(nèi)人員和物品的室內(nèi)定位功能。通過Wi-Fi技術(shù),室內(nèi)定位子系統(tǒng)可以實現(xiàn)對倉庫內(nèi)人員和物品的精確定位和監(jiān)控,為其他系統(tǒng)組件提供實時的位置信息。

(5)倉儲物資管理系統(tǒng):作為應(yīng)用層的核心組件,負(fù)責(zé)實現(xiàn)入庫管理、出庫管理、盤點管理、儲位管理、人員管理、系統(tǒng)管理等功能。倉儲物資管理系統(tǒng)通過對從感知層傳輸過來的RFID信息和Wi-Fi室內(nèi)定位信息進(jìn)行處理和分析,實現(xiàn)對倉庫內(nèi)物品的管理、操作和監(jiān)控。

(6)服務(wù)器:包括應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,作為整個系統(tǒng)的核心處理和存儲中心。應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和處理從RFID閱讀器終端系統(tǒng)、車載終端系統(tǒng)、RFID中間件、Wi-Fi室內(nèi)定位子系統(tǒng)和倉儲物資管理系統(tǒng)傳輸過來的數(shù)據(jù),執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯和算法,并向前端界面提供相應(yīng)的服務(wù)接口。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)中涉及的所有數(shù)據(jù),包括物品信息、儲位信息、人員信息、系統(tǒng)配置信息等,以支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和查詢需求。

3 RFID系統(tǒng)部署

在所設(shè)計的智能倉儲管理系統(tǒng)中,RFID技術(shù)具有重要的作用。通過在物品上附加RFID標(biāo)簽,可以實現(xiàn)對物品的自動識別、定位和追溯,從而提高倉庫管理的精度、效率和安全性。RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)物品的非接觸式識別,無須視線和近距離操作,減少了人工識別的錯誤率和工作量。同時,RFID標(biāo)簽可以長時間保存信息,具有獨一無二的物品識別碼,可以在整個供應(yīng)鏈中實現(xiàn)對物品的全生命周期追溯,從而提高物品的管理和溯源能力,為倉庫管理提供了更高的智能化、自動化和數(shù)字化水平[11]。RFID部署方法如圖3所示。

圖3 RFID系統(tǒng)部署方法示意圖

該RFID系統(tǒng)在倉庫門口的上、左、右處安放3個RFID閱讀器天線,以確保物資在進(jìn)出倉庫時,貨物上的RFID標(biāo)簽?zāi)軌虮还潭ㄊ絉FID閱讀器識別。為了制作新的RFID標(biāo)簽和回收舊標(biāo)簽,系統(tǒng)在倉庫入口處設(shè)置一臺桌面型RFID讀寫器和一臺射頻標(biāo)簽打印機(jī)。當(dāng)遇到?jīng)]有RFID標(biāo)簽的物資時,可以通過該打印機(jī)為其制作對應(yīng)的標(biāo)簽。在物資的托盤上,系統(tǒng)采用共用一張RFID標(biāo)簽的方式,將托盤上的物資信息寫入標(biāo)簽中,包括物資編碼、數(shù)量、供應(yīng)商以及批次號等。倉庫管理員輸入數(shù)量后,物資出庫時可以回收并再利用標(biāo)簽,從而實現(xiàn)對物資的追溯和管理。在貨架的每個儲位上都安裝一個RFID標(biāo)簽,標(biāo)簽中存儲能夠唯一標(biāo)識此儲位的編號。除非標(biāo)簽損壞或者發(fā)生儲位調(diào)整,否則儲位標(biāo)簽只需要制作和安裝一次,減少了標(biāo)簽管理的工作量。系統(tǒng)還配置了RFID中間件系統(tǒng),以便與倉儲物資管理信息系統(tǒng)對接。RFID中間件負(fù)責(zé)將RFID閱讀器和RFID標(biāo)簽的信息進(jìn)行解析和處理,并與倉儲物資管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)對物資的實時監(jiān)控和管理。另外,系統(tǒng)還配置了一臺RFID手持終端,供倉庫管理人員使用。他們可以通過該終端隨時掃描查詢庫內(nèi)物資的詳細(xì)信息,方便管理人員進(jìn)行庫存查看、物資調(diào)撥等操作。同時,在叉車上也配置了一臺車載終端,用于物資定位,幫助叉車司機(jī)選取最佳路線揀取物資,提高了物資揀選的效率和準(zhǔn)確性[12]。

4 分析與討論

RFID技術(shù)在智能倉儲管理系統(tǒng)中的應(yīng)用是本系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。通過RFID標(biāo)簽的應(yīng)用,系統(tǒng)可以實現(xiàn)對物資的自動識別和追溯,從而提高了物資管理的準(zhǔn)確性和效率。RFID技術(shù)還可以實現(xiàn)對物資的實時監(jiān)控和管理,使管理人員能夠隨時了解庫存情況,提高了管理的實時性和決策的準(zhǔn)確性。RFID還可以作為手持終端和車載終端,能為管理人員和叉車司機(jī)提供了方便的工具,有助于提高操作效率和準(zhǔn)確性。此外,RFID技術(shù)使系統(tǒng)的實現(xiàn)方法較為簡潔和高效。通過在倉庫門口設(shè)置RFID閱讀器天線,以及在物資的托盤和貨架儲位上安裝RFID標(biāo)簽,實現(xiàn)了對物資的全程監(jiān)控和追溯;RFID中間件系統(tǒng)的配置有助于實現(xiàn)RFID標(biāo)簽信息與倉儲物資管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互和信息的實時同步和管理的集中控制。這種實現(xiàn)方式既減少了復(fù)雜的設(shè)備和系統(tǒng)配置,也保證了信息的準(zhǔn)確傳遞和處理,提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

此外,該系統(tǒng)的應(yīng)用將帶來多方面好處。首先提高了倉庫管理的效率和準(zhǔn)確性,減少了人工操作和管理的工作量,降低了管理成本。其次實現(xiàn)了對物資的實時監(jiān)控和追溯,可以提高物資的管理和調(diào)配的靈活性和及時性,減少庫存過多或過少的情況。最后通過對物資的實時監(jiān)控,還可以減少物資的丟失和損壞,提高了物資管理的安全性和可靠性。

然而,該系統(tǒng)也存在一些潛在的問題和挑戰(zhàn)。一方面,該技術(shù)成本較高。RFID技術(shù)的成本較高,包括RFID標(biāo)簽、閱讀器和設(shè)備的采購和維護(hù)成本。這可能對一些中小型企業(yè)和倉庫的應(yīng)用造成一定的經(jīng)濟(jì)壓力。另一方面,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)也是一個重要的問題,包括RFID標(biāo)簽信息的安全傳輸和存儲等。

5 結(jié)語

綜上所述,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲管理系統(tǒng)在現(xiàn)代物流和倉儲管理中扮演著重要角色。本論文通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能倉儲管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探討,創(chuàng)新性地提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計。該智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計的核心是基于RFID技術(shù),通過在倉庫門口設(shè)置RFID閱讀器天線,以及在物資的托盤和貨架儲位上安裝RFID標(biāo)簽,實現(xiàn)對物資的實時監(jiān)控和管理。同時,系統(tǒng)還配置了RFID中間件系統(tǒng)、RFID手持終端和車載終端等設(shè)備,用于解析和處理RFID標(biāo)簽的信息,并與倉儲物資管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。該智能倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計將帶來多方面的好處,不僅能提高倉庫管理的效率和準(zhǔn)確性,還能減少人工操作和管理的工作量,降低了管理成本,并實現(xiàn)對物資的實時監(jiān)控和管理。然而,該系統(tǒng)僅在理論上做了研究,更加具體的實施方案還有待未來進(jìn)一步研究。