RFID干貨專欄｜48 智能倉儲物流管理

RFID干貨專欄概述

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，在國家對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內(nèi)還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術(shù)的書籍。

為了填補這方面的空缺，甘泉老師花費數(shù)年之功，撰寫的新書《物聯(lián)網(wǎng)UHF RFID技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術(shù)、產(chǎn)品與市場應(yīng)用進行了系統(tǒng)性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網(wǎng)得到了甘泉老師獨家授權(quán)，在RFID世界網(wǎng)公眾號特設(shè)專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內(nèi)容。

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8.3智能倉儲物流管理

智能倉儲物流的應(yīng)用非常多，包括機場行李管理、貨物分揀、倉儲管理、冷鏈管理、周轉(zhuǎn)箱管理、托盤管理等，這些應(yīng)用中的需求和管理方式類似。因此本節(jié)主要針對機場行李管理、貨物分揀、倉儲管理這三個有代表性的應(yīng)用重點講解。

8.3.1機場行李系統(tǒng)

隨著國內(nèi)經(jīng)濟改革開放的不斷深入，國內(nèi)民航事業(yè)獲得了空前的發(fā)展，機場進出港旅客數(shù)量不斷增加，行李吞吐量隨著到了一個新的高度。而行李的處理對大型機場而言一直是一項龐大而復雜的工作，特別是不斷發(fā)生的針對航空業(yè)的恐怖襲擊也對行李的識別與追蹤技術(shù)也提出了更高的要求。如何管理堆積如山的行李及有效提高處理效率是航空公司面臨的重要問題。

01、背景

早期的機場行李管理系統(tǒng)通過條形碼標簽對旅客行李進行標識，在輸送過程中，通過對條碼的識別來達到對乘客行李的分揀處理。全球航空公司的行李追蹤系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)相對比較成熟，然而，在托運行李差異很大的情況下，條形碼的識別率很難超過98%，這意味著航空公司要不斷投入大量的時間和精力進行人工操作，將分揀的行李運送到不同的航班上。同時，因條碼掃描對方向性要求高，這對機場工作人員在進行條碼包裝時也增加了額外的工作量。單純使用條形碼對行李進行匹配分揀，是一件需要耗費大量時間與精力的工作，甚至有可能導致航班的嚴重延誤。提高機場行李自動分揀系統(tǒng)的自動化程度和分揀準確性，對保護公眾出行安全，減少機場分揀人員工作強度，提高機場整體運行效率，具有重要意義。

超高頻RFID技術(shù)被普遍認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，是既條碼技術(shù)之后，引起自動識別領(lǐng)域變革的一項新技術(shù)。其具有的非視距、遠距離，對方向性要求不高，快速精準的無線通訊能力，被越來越多的聚焦在機場行李自動分揀系統(tǒng)。最終在2005年10月，IATA（國際航空運輸協(xié)會）一致通過決議，將UHF（超高頻）RFID綁帶式標簽作為航空行李標簽的唯一標準。為應(yīng)對旅客行李對機場輸送系統(tǒng)處理能力提出的新的挑戰(zhàn)，超高頻RFID設(shè)備開始被越來越多的機場使用到行李系統(tǒng)中。

02、系統(tǒng)架構(gòu)

超高頻RFID行李自動分揀系統(tǒng)，是給每一個乘客隨機托運的行李上粘貼電子標簽，電子標簽中記錄旅客個人信息、出發(fā)港、到達港、航班號、停機位、起飛時間等信息；行李流動的各個控制節(jié)點上，如分撿、裝機處、行李提取處安裝電子標簽讀寫設(shè)備。當帶有標簽的信息的行李通過各個節(jié)點的時候，閱讀器會讀取這些信息，傳到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)行李在運輸全流程中的信息共享和監(jiān)控，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖8-11所示。

圖8-11行李自動分揀系統(tǒng)架構(gòu)

03、系統(tǒng)流程

從機場出發(fā)的旅客在出發(fā)值機柜臺辦理行李托運，工作人員根據(jù)旅客登機牌完成托運登記并打印行李標簽，將行李標簽安裝在行李上后放入行李輸送機。傳送帶上安裝有超高頻RFID閱讀器，當行李通過采集通道時，其相關(guān)信息即被采集并上傳給輸送機控制系統(tǒng)，輸送機控制系統(tǒng)根據(jù)得到的信息即可將行李正確的分揀到對應(yīng)航班的行李房格口槽。最后搬運工將對應(yīng)航班的行李轉(zhuǎn)送到行李箱，經(jīng)牽引車運上飛機貨艙。

如圖8-11所示，機場行李自動分揀系統(tǒng)采用超高頻RFID技術(shù)，通過電子標簽標識行李。即便對多個高速運動的行李，都可以同時識別，并自動分揀，無須人工干預，操作快捷方便。采用RFID技術(shù)機械化率可到99.9%以上，這就意味著從技術(shù)上將大大減少行李丟失、遲運、錯運的可能。同時，超高頻RFID能工作在各種惡劣的環(huán)境中。這樣就能夠加強旅客的行李安全，大大的減少其差錯率和其它問題。

圖8-12行李自動分揀系統(tǒng)

另外，每一個閱讀器可以通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接，在行李托運的各個環(huán)節(jié)，都能有效的記錄跟蹤監(jiān)控，及時的掌握整個過程，動態(tài)的進行管理，管理人員完全可以根據(jù)此統(tǒng)計的數(shù)據(jù)查看各個環(huán)節(jié)的情況，達到有針對性的管理，從整體上提高機場行李托運管理的信息化和智能化。

04、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

航空行李自動分揀系統(tǒng)應(yīng)以實現(xiàn)最大的效率、安全性、可靠性、易于維護為目標，在整個系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集尤為關(guān)鍵。

高速的數(shù)據(jù)采集為滿足機場日益增長的旅客行李數(shù)量，特別是大中型機場，輸送機的傳送速度日趨高速化。更高的傳送速度對閱讀器的采集速度有更高的要求。

穩(wěn)定性：航空機場行李自動分揀系統(tǒng)全年365天，每天24小時連續(xù)運行，閱讀器設(shè)備必須滿足該環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

可靠性：行李分揀系統(tǒng)必須準確的獲取到每一件行李的信息才能正確的完成分揀，這就要求閱讀器設(shè)備必須有非常高的可靠性，對每一件行李信息都能準確采集。

兼容性：行李自動分揀系統(tǒng)的核心控制部分一般采用PLC。為達到高速準確分揀的目的，PLC如何獲取到閱讀器設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)也非常關(guān)鍵，這也就要求閱讀器設(shè)備必須能與PLC兼容。支持指令集控制的閱讀器設(shè)備可以與PLC良好的兼容。

由于行李具有多樣性，電子標簽很容易受到環(huán)境影響和位置影響導致識別率下降。解決方案有兩種，一種方案為采用兩個閱讀器天線對同一個位置分時采集，此時可以使用任意形式的標簽；另一種方案為采用3D標簽（見4.3.6節(jié)），此時無論閱讀器天線的極化方向如何，都有較好的識別效果。前者設(shè)備投入略有增加，后者標簽成本略有增加。

對于傳送帶上的識別過程，需要保證一定的識別效果，標簽貼在行李上一致性不同，需要有足夠的功率保證；同時又要控制識別范圍，環(huán)境比較復雜，通過反射后很容易識別到旁邊或遠處的行李標簽。因此需要制作一個小的屏蔽環(huán)境識別（類似6.1.1的屏蔽箱），或采用RSSI處理的方式識別（5.4.2節(jié)的“頂點”識別）。

05、系統(tǒng)優(yōu)勢

除了行李管理應(yīng)用，超高頻RFID的機場系統(tǒng)還有一些其他的應(yīng)用點。使用超高頻RFID機場系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下十點：

解決行李丟失問題，提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)；超高頻RFID在航空行李運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，概述起來就是在機場登記柜臺處給行李安裝上射頻識別標簽，在柜臺，行李傳送帶和貨艙處分別安裝上射頻識別閱讀器器。這樣系統(tǒng)就可以全程追蹤行李，直到行李到達旅客的手中。解決了以往出現(xiàn)的行李丟失問題。

貨物的倉儲管理：超高頻RFID技術(shù)可在貨箱上做電子標簽，記錄擺放位置、產(chǎn)品類別、日期等，而透過在貨品上電子標簽的EPC，則可根據(jù)每個產(chǎn)品特有的編碼，隨時掌握貨品狀態(tài)、位置、是否有丟失、配送的地方，以便倉儲管理。

運輸過程與貨物的追蹤：可以實時、準確、完整地記錄及追蹤產(chǎn)品運行情況，可以全面高效地加強從產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸?shù)戒N售等環(huán)節(jié)的管理、并提供各種完善易用的查詢、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析等功能。每個貨物都可在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)置完整的信息，貨物追蹤和管理的內(nèi)容、線路和日志便可以一目了然。

節(jié)省了機場的管理成本，提高了工作效率：行李誤送現(xiàn)象常會出現(xiàn)，而航空公司每年必須花一筆費用去處理這些問題；因此整個航空運輸系統(tǒng)以及相關(guān)物流公司都希望盡快找到徹底的解決方法。超高頻RFID技術(shù)可為航空公司減少這筆沉重的費用。

盡可能減低飛機的意外風險：首先能減低飛機維修錯誤的風險，在巨大的飛機檢修倉庫內(nèi)，經(jīng)過專業(yè)培訓的高級機械師每天都要花費大量的時間查閱日志，尋找飛機上合適的配件，他們使用這種過時的，低效率的方式尋找配件進行維修的方法不但會經(jīng)常犯錯誤，而且浪費了大量的寶貴時間。在飛機部件上使用電子標簽，能快速、準確地顯示部件的相關(guān)資料，幫助航空公司更迅速、準確地更換有問題的部件。從而節(jié)省了很大的人力、物力。而在飛機位置上安裝電子標簽，飛機管理人員可以清楚了解到每個位置上的救生衣都是否到位，避免遇到緊急情況時錯誤發(fā)生。

貨物和人員的跟蹤、定位：啟用了超高頻RFID技術(shù)后，能在繁多的貨物當中正確地指示各貨物的具體位置。并能在機場或飛機上指出要尋找的相關(guān)人員的具體位置。

應(yīng)付恐怖襲擊和保安作用：通過超高頻RFID技術(shù)能將黑名單中的人員在通過關(guān)卡時發(fā)出警告信號，并迅速指示此人的行李所在，以便管理人員能及時準確地找出行李做出相關(guān)的工作，更好地防止恐怖事件的發(fā)生。每張電子標簽皆有一組無法修改、獨立的編號，且經(jīng)過專門的加密?？梢怨芾韨鞲衅骱完J入偵查設(shè)備，例如新建、刪除、修改傳感器屬性和移動傳感器。

對機場員工的進出范圍授權(quán)：機場可以根據(jù)每位工作人員的職位、身份對他們的活動范圍進行規(guī)范，然后把以上資料的電子標簽安放在員工的工作卡上。超高頻RFID技術(shù)可識別該員工是否進入了未被授權(quán)的區(qū)域內(nèi)，以便對員工進行更好的管理。

遠距離測定位置：超高頻RFID技術(shù)可在十米的遠距離內(nèi)準確地測定位置，避免傳統(tǒng)技術(shù)只能在短距離中探測位置的不便。為機場人員在測定物件和人員位置時提供了方便。

具備升級的功能：技術(shù)的演變就是不斷地提高，應(yīng)用了現(xiàn)有的超高頻RFID技術(shù)后，仍會不斷地提升及完善。系統(tǒng)具備了升級的功能，能隨著超高頻RFID技術(shù)的提高而提升。

至今國內(nèi)的多個機場已經(jīng)實現(xiàn)了基于超高頻RFID的行李管理系統(tǒng)，包括北京機場、重慶機場、武漢機場、香港機場等。

8.3.2 貨物分揀

電商和物流行業(yè)的高速發(fā)展，將會使貨物的倉庫管理面臨很大的壓力，也意味著需要一個高效率、集中的貨物分揀管理。越來越多的物流貨物集中倉庫已經(jīng)不滿足于用傳統(tǒng)的方式來完成繁重復雜的分揀任務(wù)。超高頻RFID技術(shù)的引進使得分揀工作變動自動化、信息化，讓所有貨物快速找到各自的“家”。

超高頻RFID自動分揀系統(tǒng)主要實現(xiàn)方式是在貨物上貼電子標簽，通過在分揀點安裝閱讀器設(shè)備與傳感器，當貼有電子標簽的商品經(jīng)過閱讀器設(shè)備的時候，傳感器識別到有貨物過來便通知閱讀器開始讀卡，閱讀器讀取貨物上標簽信息送到后臺，由后臺控制該貨物需要到哪一個分揀口，從而實現(xiàn)自動化分揀貨物，提高了準確性與效率。

01、RFID自動分揀步驟

超高頻RFID自動分揀的步驟為：

在分揀作業(yè)開始前，首先要處理揀貨信息，依據(jù)訂單處理系統(tǒng)輸出的分揀單形成揀貨資料，采用分揀機自動分揀包裹，提高分揀準確性。

將有關(guān)貨物及分類信息通過自動分類機的信息輸入裝置，輸入自動控制系統(tǒng)。

自動分揀系統(tǒng)利用計算機控制中心，將貨物及分類信息進行自動化處理并形成數(shù)據(jù)指令傳輸至分揀作業(yè)機。

分揀機利用超高頻射頻識別技術(shù)等自動識別裝置，對貨物進行自動化分類揀取，當貨物通過移栽裝置移至輸送機上時由輸送系統(tǒng)移至分類系統(tǒng)，再由分類道口排出裝置按預先設(shè)置的分類要求將快遞貨物推出分類機，完成分揀作業(yè)。

02、R自動分揀系統(tǒng)特點

超高頻RFID自動分揀的系統(tǒng)特點為：

能連續(xù)、大批量地分揀貨物。由于采用大量生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，一個常見自動分揀系統(tǒng)可以實現(xiàn)每小時7000到10000件的分揀工作，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作8小時。

分揀誤差率極低。自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用電子標簽，則不會出錯。因此，目前自動分揀系統(tǒng)主要趨勢是采用射頻識別技術(shù)來識別貨物。

分揀作業(yè)基本實現(xiàn)無人化。建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工作人員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。

超高頻RFID技術(shù)的應(yīng)用對物流快件處理進行全面優(yōu)化，以達到快遞無紙化、攬件智能化、分揀少人化、派件方便化、成本最低化等，解決目前國內(nèi)快遞行業(yè)使用面單的浪費及不環(huán)保，人工分揀環(huán)節(jié)所造成的分揀效率低、速度慢、快件破損、野蠻分揀、成本高、包裹違禁品管控不足、客戶信息泄露等問題。

從技術(shù)分析，超高頻RFID在如此快速的環(huán)境中穩(wěn)定識別每件物品并非易事，一般為了穩(wěn)定判斷當前物品的標簽需要識別5次以上，而許多情況下物品通過天線輻射范圍的時間僅有0.1秒左右（標簽性能差時識別范圍變?。?。因此該閱讀器要實現(xiàn)至少每秒50輪的盤點速度。最好可以通過兩個獨立區(qū)域的天線進行聯(lián)合運算，最終判斷標簽的數(shù)據(jù)與在傳送帶上的位置信息。

超高頻RFID技術(shù)將對大批量的包裹及快件的相關(guān)物流信息，通過電子標簽采集來實現(xiàn)快件的自動，高速分揀。運用超高頻RFID技術(shù)的同時配以各種信息處理，極大的提高貨物分揀的效率，讓各種物流打造了高效的管理平臺。

8.3.3倉儲管理

在智能倉儲中，為了對倉儲貨物實現(xiàn)感知、定位、識別、計量、分揀、監(jiān)控等，主要采用傳感器、RFID、條碼、激光、紅外、藍牙、語音及視頻監(jiān)控等感知技術(shù)，在這些感知技術(shù)中最熱門的要數(shù)超高頻RFID技術(shù)。

01、智能倉儲管理中的優(yōu)勢

智能倉庫中使用了超高頻技術(shù)具有如下優(yōu)勢：

可以進行時效控制：因條形碼不包含時效信息，需要附加電子標簽于保鮮食品或時效限制商品上，這樣就大大增添了工人的工作量，特別是當一個倉庫內(nèi)有不同時效的商品時，逐個閱讀商品時效標簽是一件極浪費時間和精力的工作。其次，若倉庫不能合理安排時效商品的存儲順序，搬運工人未能看到所有時效標簽并及時運出較早進庫的商品而是選擇了后到期的商品，便會使一些庫存商品的時效過期而造成浪費和損失。運用超高頻RFID系統(tǒng)就可以解決這個問題?？梢詫⒇浧返臅r效信息存儲于貨品電子標簽中，使得貨品進入倉庫時，信息便能自動讀出并存入數(shù)據(jù)庫，搬運工人可以通過裝于貨架上的閱讀器或手持閱讀器對提示對此類貨品進行處理。這樣不僅節(jié)約了時間，也避免了因食品等過期而造成的損失。

提高工作效率，降低成本：在倉儲方面，在使用傳統(tǒng)條形碼的貨物進出倉庫時，管理員需要重復地對每一件貨品進行搬動、掃描，并且為了便于盤點，貨物堆放的密度和高度也受到限制，制約了倉庫的空間利用率。如果使用電子標簽，在每一件貨物進倉時，裝于門上的閱讀器就已經(jīng)讀取到該貨物的電子標簽數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫。管理員僅需點擊鼠標便可輕松的了解庫存，并且可以通過物聯(lián)網(wǎng)查詢貨品信息及通知供貨商貨品已到或缺乏。這樣，不但大大節(jié)約了人力，提高了工作效率，還提高了倉庫的空間利用率，提高了盤點效率，降低了倉儲成本；與此同時，生產(chǎn)部門或采購部門還可以根據(jù)庫存情況及時調(diào)整工作計劃，避免缺貨或減少不必要庫存積壓。

可防偷竊，降低損失：超高頻RFID的電子標簽技術(shù)，在商品出入庫的時候，信息系統(tǒng)可以快速監(jiān)測出未經(jīng)許可認定的產(chǎn)品出入并報警。

有效地控制庫存管理：當存貨與庫存清單吻合的時候，我們認為清單是精確的，并且按照清單進行物流管理，但實際上有數(shù)據(jù)顯示，有近三成的清單都存在或多或少的錯誤，大多數(shù)是因為在進行貨品盤點時對條形碼的誤掃。這些失誤造成了信息流與貨物流的脫節(jié)，使得缺貨的商品顯得充足而沒有得到及時的訂貨，最終損害了商家和消費者的利益。生產(chǎn)商可以通過物聯(lián)網(wǎng)清楚地監(jiān)測從產(chǎn)品下線、安裝電子標簽，進出分銷商倉庫，直至到達零售端甚至在零售端的銷售情況；分銷商可以監(jiān)控庫存，保持合理的存貨量。超高頻RFID系統(tǒng)對信息識別的精準性和高速性，可以減少貨品的錯誤分發(fā)和儲運，物聯(lián)網(wǎng)還能有效建立信息共享機制，使物流供應(yīng)鏈各方在整個過程中對超高頻RFID系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)進行多方核對，及時地糾正錯誤信息。

02、推廣中的注意事項

在使用這些物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)時，要充分衡量好其中的利與弊，做好應(yīng)對可能會來自企業(yè)內(nèi)部的一些保守派的反對的準備。

要使倉儲管理人員能盡旱掌握好物聯(lián)網(wǎng)操作技術(shù)，就需要對他們進行各種培訓，提高其勞動素質(zhì)，才能更好地為倉儲管理服務(wù)，提高工作效率。

因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還沒有大規(guī)模普及，技術(shù)的不成熟和成本一直居高不下一直是存在的問題，所以企業(yè)在使用時要根據(jù)自身的實際情況慎重使用。

03、發(fā)展趨勢

雖然超高頻RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在倉儲管理中的應(yīng)用存在一定的劣勢和問題，但是綜合考慮它的價值還是大于它的弊端的，所以在未來應(yīng)該可以有較好的發(fā)展，相信通過不斷的完善會越來越方便快捷，隨著感知技術(shù)集成應(yīng)用的發(fā)展，這將將成為一個潮流。人們對物品物理性能的日益關(guān)注，將推動倉儲業(yè)各類感知技術(shù)的集成應(yīng)用。

隨著RFID技術(shù)在倉儲業(yè)的應(yīng)用的快速發(fā)展，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將獨立的智能倉儲系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)互通互聯(lián)，組成真正的倉儲物聯(lián)網(wǎng)，就是在智能倉儲基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的變革，這會帶來倉儲信息化的革命。這將完全打破原來物流信息系統(tǒng)的架構(gòu)，甚至會對物流運作過程中的現(xiàn)代物流技術(shù)裝備產(chǎn)生巨大的影響，對現(xiàn)代倉儲、物流中心的結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。