RFID在粮食仓储中的应用设计.doc

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目录摘要 1 Abstract 2 一、传统的粮食仓储存在的弊端 3 （一）人工计数差错率高 3 （二）多头统计 3 （三）重复劳动 3 （四）数字不匹配及反馈不及时 3 二、RFID简介 4 （一）RFID的定义 4 （二）RFID系统的设备和作用 5 （三）RFID系统的特点 5 三、RFID在粮食仓储中实施方案的设计 6 （一）电子标签制作贴附模块 7 （二）入库管理模块 8 （三）区域定位、转移模块 9 （四）出库管理模块 9 （五）库存清点模块 11 四、RFID的成本分析 11 结束语 14 参考文献 15 致谢 16 16 摘要在传统粮食企业管理中，存在多头统计、重复劳动、数字不匹配、反馈不及时等现象。RFID技术的应用是完善粮食现代物流信息系统的有效方法。无线射频识别技术(RFID)在数据采集、数据传递方面，具有独到的优势。在仓库中采用RFID作为信息传递的载体, 可以有效避免人工输入可能出现的失误，大大提高入库、出库、验货、盘点、补货等工作的效率。推广RFID技术，让该技术尽快发挥其对粮食物流行业强大推动作用，是粮食物流企业技术应用的必然趋势。关键词：RFID；粮食仓储；设计 Abstract In the traditional food business management, there is long and Statistics, duplication, figures do not match, the feedback is not timely and so on. RFID technology is the perfect food logistics information system effective. Radio Frequency Identification (RFID) data collection, data transmission connection, a unique advantage. The use of RFID in the warehouse as a carrier of information transmission, can avoid the manual input errors may occur, greatly improve the storage, a library, inspection, inventory, replenishment and other efficiency. Promotion of RFID technology, as soon as possible so that the technology to play its strong role in promoting food logistics, food logistics technology is an inevitable trend. Keywords: RFID; grain storage; design 一、传统的粮食仓储存在的弊端粮食，作为一种关系到国计民生的重要的特殊商品，在管理上具有其特殊性。而对粮食仓储物流企业来说，提高自身的管理效率也就显得至关重要。粮食物流具有量大、点多、面广、周转频繁、时间性强的特点，在整个商品物流中占有重要的地位。据统计, 粮食物流在全国各类物资运量中居第七位,货物周转量居第二位(1997年统计数字)。据有关资料显示,目前我国粮食产量5亿吨, 流通量为1.7亿吨, 其中3500万吨需要跨省进行长途运输, 1.35亿吨在区域内流通消费。而在粮食储备仓储业两大体系（粮食储备体系和周转储存体系）中，周转粮占全国库存粮食的75%，而且其周转频繁，对周转速度、效率都有较高的要求，粮食仓储对粮食周转速度和效率有着极其重要影响。传统的仓库管理，一般依赖于一个非自动化的、以纸张文件为基础的系统来记录、追踪进出的货物，完全由人工实施仓库内部的管理，因此仓库管理的效率极其低下，所能管理的仓库规模也很小。随着计算机的应用普及，目前大多数企业的仓库管理数据资料已开始采用计算机数据系统管理，但数据还是采用先纸张记录、再手工输入计算机的方式进行采集和统计整理。目前，粮食仓储管理大多处于非自动化的、以纸张文件为基础的系统来记录、追踪进出的粮食的阶段，其中存在着以下问题：（一）人工计数差错率高随着企业规模的不断发展，粮食仓库管理的粮食种类及数量在不断增加、出入库频率剧增，仓库管理作业也已十分复杂和多样化，入库时经常出现多种不同类型粮食同时进仓，出库时每单中经常需要出仓多种不同类型的粮食若干包。此时，采用人工计数出入库的方式，差错率非常高。传统的人工仓库作业模式和数据采集方式已难以满足仓库管理的快速、准确要求，严重影响了企业的运行工作效率，成为制约企业发展的一大障碍。（二）多头统计在进行库存盘点时，采用人工计数清点的方式，差错率也非常高，难以实现实物与账面相一致。同时由于没有相应信息共享系统，同一个粮食信息在不同的部门出现多头统计的现象。这不仅造成大量的人力资源浪费，而且由于人为的因素，数据录入速度慢、准确率低。（三）重复劳动在传统的粮食仓库库存控制过程中，需要作业人员重复对在库粮食进行登记清点，重复劳动严重。随着粮食数量的增加以及出入库频率的剧增，这种非自动化、以纸张文件为基础的模式严重影响了正常的运行工作效率，使管理成本增加。（四）数字不匹配及反馈不及时传统的管理方式，由于大多数操作都是由不同的人员在不同的时间进行，或者必须是上一个操作程序操作完毕以后才能进行下一个操作程序，使得粮食仓库的出入库数据、盘点数据无法具有实时性，不便于单位内部信息资源共享。在出现上一个操作程序交货提供的交货清单与下一个操作流程接货的数据不匹配的问题的时候，也不能及时反馈到相应的主管部门。总之，在粮食企业管理中，存在差错率高、多头统计、重复劳动、数字不匹配、反馈不及时等现象。现代粮食仓储物流企业的客户产品更新速度加快，经常要求按指定的某些产品进行进出库。按照以前的物流管理模式，许多粮食仓储物流企业无法确认每件货品存放的精确位置。尽管有一部分仓储企业采用了商品条形码，但在几千平米的仓库里面寻找几个条形码，谈何容易？很多时候，企业要抽调出很多人来找，甚至厂商也派出好几个人，一件件翻找，耗费庞大的人力、物力。并且，为了便于找货，就需要在堆货时就要多留通道，这样下来，仓库利用率只有30%。客户和粮食仓储企业对此都不满意。在这种情况下，如何解决提高效率和仓库利用率成为许多粮食仓储企业的难题。RFID的出现，成为解决粮食仓储物流企业难题的救命稻草。二、RFID简介（一）RFID的定义 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍，灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距离射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米。射频识别技术是自动识别技术的一种高级形式，被称为本世纪十大重要技术项目之一。RFID通过非接触读取数据，完成系统基础数据的自动采集工作，从而成为计算机信息处理所需原始数据快速而准确采集的有效工具。RFID被视为一种安全存取技术和一个有生命力的多应用平台，起到了安全的媒介作用。基于射频识别(Radio Frequency Identification，缩写RFID)的粮食仓库管理系统是在现有仓库管理中引入RFID技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。利用系统的库位管理功能，更可以及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。粮食仓储物流数字化建设的基础工作之一就是基础数据的采集问题，基础数据的真实与完备是关系粮食仓储物流数字化建设成功与否的关键与瓶颈，RFID的出现适时地解决了这一问题。而如今，我们将把这项技术应用粮食仓储中，使我们能克服我们在传统的粮食仓储业中所存在的各种弊端。（二）RFID系统的设备和作用 RFID系统硬件设备包括天线、RF Transceiver(收发器)、读写器等，具体作用见表1。表1 RFID系统的设备和作用名称作用 Tag(电子标签) 可用于认证识别其所附着的目标的相关信息天线用来接收和发射RF信号的 RF Transceiver(收发器) RF Transceiver收发器是RF能量之源；生RF信号及RF能量激活并支持（供能给）Tag的工作读写器读写器的任务是控制RF Transceiver发射的RF信号 RFID系统的工作原理是：读写器通过天线发射特定频率的无线电磁波给粘贴在粮食包装上的电子标签，电子标签通过天线接收信号，取得足够能量用以驱动电子标签电路将自身信息送出，此时读写器便依序接收、解读数据，送给应用软件做相应的处理。如图1所示。电子标签(Tag) 天线读写器标签通过天线接收信号取得足够能量工作反射自身信息计算机系统读写器将收集的数据信息和信号送到后台计算机系统电磁波读写器通过天线传播信号粘贴在粮食包装上的电子标签接收到信号，被激活并发出证明信息图1 RFID系统原理图（三）RFID系统的特点传统的粮食仓储管理主要采用人工或条码识别方式，不仅效率较低，而且容易出差错。下表是RFID与其他识别技术的比较。表2 RFID与其他常用识别技术的比较表参数条形码磁卡接触式IC卡 RFID电子标签信息载体纸或物质表面磁性物质 EEPROM EEPROM 信息量小较小大大读写性能只读读/写读/写读/写读取方式 CCD或激光束扫描电磁转换电擦写无线通信读取距离近接触接触远智能化无无有有环境适应能力差较差一般很好使用寿命一次性短长很长识别速度低低低很快方向位置影响很小单向单向没有影响多标签同时识别不支持不支持不支持支持信息的更新和追加不能不能不能能从上表可以看出，与其他常用识别技术相比，RFID系统实现远距离识别，读写快速可靠，能适应传送带运转等动态读取，而且能实现批量识别，符合现代化物流的需要。在标签信息处理中采用了先进的数据压缩技术，只需扫描电子标签一次即可了解物品信息，免除拆包装所需的人力物力，节省时间，降低出错率和货物损坏机率，实现快捷准确的库存盘点，提高企业物流的整体透明度。提高管理信息系统中数据的可靠性,高效、准确的数据采集，提高作业效率,分区盘点，实时进行适时的工作向导,准确、高效使用稀缺资源，提高生产作业能力。三、RFID在粮食仓储中实施方案的设计粮食仓库包含了多种粮食，由于大部分粮食的RFID的实施方案基本相似，所以本实施方案主要以大米为实施对象，从盛装大米的包装（或容器）入库开始到仓库清点的整个流程。基于RFID技术的粮食仓储管理系统是一个庞大的系统，主要由粮食电子标签制作贴附模块、粮食入库管理模块、粮食区域定位转移模块、粮食出库管理模块和库存清点模块组成，其组成结构图如图2所示。粮食仓储 RFID系统粮食入库管理模块粮食出库管理模块粮食库存清点模块粮食区域定位、转移模块粮食电子标签制作贴附模块图2 RFID仓储管理系统结构图（一）电子标签制作贴附模块电子标签制作贴附模块主要由电子标签制作单元和电子标签贴附单元等组成。其结构入下图所示：电子标签制作单元电子标签贴附单元如：大米贴了电子标签的托盘大米类别、生产日期、生产批号、大米重量、杂质含量、精米率、混入的其他类型大米含量、色泽、是否霉变、水分、产地、ID号等 ID号：电子标签各类物品的ID号、大米类别、生产日期、生产批号、大米重量、杂质含量、精米率、混入的其他类型大米含量、色泽、是否霉变、水分、产地等发卡机图3 电子标签制作帖附模块组成结构图电子标签制作单元主要是在发卡软件中填写需要存储的各种信息（包括大米类型、生产日期、批号等等），完成后软件会自动生成一个标签ID号，并将其写入对应的电子标签中。同时，软件还会将该ID号与上述各种信息绑定起来形成一条记录，保存于数据库中。电子标签贴附单元主要是由工作人员将要入库的大米的托盘上粘贴电子标签，使大米在入库过程中能更加方便，快捷。在粮食仓库的RFID系统中，工作人员将电子标签粘贴在放有大米的托盘时，这样在大米入库前，只需要用手持阅读器读取托盘上的大米的信息，然后录入到电子标签中，这托盘上的所有大米信息就会储存在终端电脑系统里了，而这就是固定式的阅读器内。而有了手持阅读器，入库前时的信息录入就可以在很远的车间完成了，这样也一定的减少了信息的丢失。（二）入库管理模块入库管理模块主要完成对通过入库管道进入仓库的各大米的入库自动登记和其他辅助管理。　　入库自动登记主要由固定式RFID读写器、全覆盖通道式天线、LED显示平板、传送皮带等设备组成。其工作流程图：固定式RFID读写器 LED显示板数据库接入管道传送皮带天线电缆串行口本地局域网全覆盖道式天线图4 入库自动登记工作流程图大米的自动入库流程是当粘贴了电子标签的大米的托盘在经过入库通道进行入库时，将要经过安装在通道入口处的传送带，而在此时读写器通过安装在传送带旁的全覆盖式天线时将对该大米进行RFID识别。识别完成以后，读写器将对该电子标签上所包含的最重要信息（如大米的类型等）显示在LED平板上，而且还将有声音进行提示。而在读写器对该大米进行RFID识别后，就会把大米入库入库的所有信息传送到数据库进行该项数据的更新。而直到此时，大米的入库才算基本完成。（三）区域定位、转移模块粮食仓库内读写器实时读取货物标签信息，控制中心根据读卡器网络判断各个粮食存放区域，统计仓库使用情况，并据此安排新入库大米存放位置。如下图所示。系统计算机收发器接收到指令通过收发器找到相应大米修改标签信息发出移库指令发回系统移库信息将大米移到相应货位通过收发器定位目标位置图5 货物区域定位、转移流程示意图 1、根据需要，现场计算机编制移库指令，并下载到数据终端； 2、作业人员按数据终端提示，到达指定库位； 3、从库位上取出指定数量的大米，并改写库位标签内容； 4、把大米运到目的库位，大米送入库位，修改库位标签内容； 5、向现场计算机发回移库作业信息； 6、更新中心数据库。（四）出库管理模块出库管理模块主要是根据客户提货单的具体要求，完成对客户需要的多种类型大米的准确自动出库登记和其他辅助管理。出库自动登记主要由固定式RFID读写器、手持式RFID读写器、全覆盖通道式天线、LED显示平板、传送皮带等设备组成。其工作流程示意图如下图所示：天线电缆固定式RFID读写器 LED显示板数据库接出管道出库搬运区传送皮带本地局域网串行口图6 出库自动登记工作流程示意图大米的出库流程是有仓库的工作人员利用手持式的RFID读写器处理的。在处理的过程中，工作人员在手持的RFID读写器上选中即将准备要出库的大米，而在固定的读写器上就会立即显示出货的货位图，并将该信息反馈到手持式的阅读器上，工作人员只要根据货位图就可以很快的找到要出库的大米了，找大米要出库的大米以后用手持的阅读器在托盘上的电子标签上进行扫描，完成了这些过程以后，操作人员只要在手持的阅读器上按下“出库”这个按钮就可以将这个托盘上的大米进行出库了。如果托盘上的大米与固定的阅读器上显示的结果不相同，那么在大门两边的监控门就会发出警报声，这批大米就要重新来过，直到正确为止。手持式RFID读写器 LED显示板数据库天线电缆串行口本地局域网接触式天线图7利用手持式RFID读写器处理出库任务流程图这是固定式阅读器对大米进行出库的一种方式，仓库的工作人员按照LED平板上显示的各类大米需要出库的数量，工作人员将根据LED平板上所显示的从仓库的货位区里搬出对应的数量的大米在传送带上，大米将随着传送带经过全覆盖式天线来到出库区里，而读写器则通过全覆盖式的天线对托盘上的大米进行RFID识别，识别完成后，读写器将声音提示所读取到的大米的类型以及数量，将LED平板上所显示的该类型的大米的已出库数量相应的增加。当该大米的出库数量达到时，读写器将会进行语音提示在场的工作人员。而当所有的出库任务都已经完成以后，数据库里的数据将会进行自动的数据跟新，将不用人工去重新更改数据库里的数据，而这样也大大的减少了货物数据出错的机会以及数据的不完整性。（五）库存清点模块库存清点模块主要完成对粮食仓库内储存的各类型大米的清点计数,主要由推车式RFID读写器组成。其工作流程示意图如下图所示：推车式RFID读写器大米推车式RFID读写器大米推车式RFID读写器大米推车式RFID读写器大米数据库 RFID RFID RFID RFID 无线电信号后台数据库图8 库存清点工作流程示意图仓库现场工作人员推着推车式RFID读写器在仓库的各通道内走动一圈，读写器即可准确清点出该仓库内储存的各类型大米的数量，并将该数据通过无线电信号发送至后台数据库进行更新。至此，库存清点即完成了。四、RFID的成本分析一说到RFID项目，很多人马上就想到标签的成本，并认为它是最重要的因素。其实，这种忧虑是没有必要的。首先，现在一般都是对可复用的资产贴标签。如盛装粮食的托盘、集装箱等，其资产管理中的高价值物品等，标签是可以被重复使用。另外和这些粮食本身的价值相比，标签的价格也可以忽略。在一个粮食仓库中会应用到以下这些设备：固定式读写器、手持式读写器、收发器、无源电子标签以及计算机。经过我们的调查了解，这些设备的基本信息如下：表3 RFID系统设备的情况表名称识别速度识别距离天线极化市场价格固定式读写器 200个标签/秒最远距离80米定向/全向 380元/台手持式读写器 200个标签/秒最远30米 300元/台无源电子标签 500—600米 4元/张固定式读写器买5台，总价是：380*5=1900（元）手持式读写器买15台，总价是：300*15=4500（元）无源电子标签买10000张，总价是：10000*4=40000（元）所以购买的这一整套RFID设备的总价是46400元。从短期来说，购买这套设备的成本比传统的人工计数或者条码的成本要高出许多，但是当我们从长远来看，一套RFID设备大约可用用5—7年，其工作效率要远比传统的好得多，而5—7年所需要的员工工资将远远超过购买RFID设备所支出的成本。四川省政府2010年7月23日公布的《关于调整全省最低工资标准的通知》，新的最低工资标准自今年8月1日起实施。全省月最低工资标准分四个档次：每月650元（每日29.9元）、每月710元（每日32.6元）、每月780元（每日35.9元）、每月850元（每日39.1元）。全省非全日制用工小时最低工资标准分四个档次：每小时6.8元、每小时7.5元、每小时8.2元、每小时8.9元。就以全日制的最低水平来计算，1个员工1年的工资为650*12=7800元，10个员工（事实上，一个具有一定规模的粮食仓储企业的员工远远超过10人）一年就是78000元，同时，企业还要为员工承担各种保险和福利，以上工资水品还不包括节假日加班费用。这样算来，5年的10个员工的成本不低于390000元。所以使用这些设备将提高粮食仓储的工作效率，进而提高了粮食仓储企业的经济效益。这样和传统的技术比起来，RFID就大大的降低了粮食仓储的生产成本。所以，合理的使用RFID技术就可以使我们使我们的粮食的储存得到更好的发展。杭州某粮食仓储企业也算了笔账：现在该企业用在托盘上的标签成本是40多元人民币，因为托盘和标签都可以回收，如果按照8000个托盘算的话，光标签大概需要30多万元的标签成本投入。托盘将粮食运到销售企业后，回收的标签里的数据可以清除并重新读写，进入下一次循环。相比该粮食仓储企业2005年500万粮食的销售量和100亿元左右的销售额，RFID的投入成本可以接受。与条形码技术不同的是，RFID标签的信息可写入10万次。利用这一特点，在粮食企业内部物流中使用RFID标签，不仅能充分发挥RFID的技术优势，而且其运行成本还将大大的低于条形码。综上所述，从整体角度分析，RFlD技术在粮食仓储中的应用在经济上是可行的。五、RFID技术给粮食仓储业带来的效益如能将RFID技术融入到现有的粮食仓库管理系统中，将能达到以下目的： 1、提高粮食仓库管理的精度，降低甚至克服人工计数差错率高，加强库存控制，同时减少对人员的依赖性提高企业效率; 2、应用RFID技术，可以克服多头统计导致的人力资源浪费问题，降低粮食仓储管理成本，提高企业经营效率; 3、RFID技术实现的可追踪性，规范的保证和供应链效率的提高来降低生产成本。 4、在粮食仓库管理系统中融入RFID技术，应用货物包装、货位二种电子标签来辅助进行仓库管理，提高企业效率; 5、最小包装单位管理，即存储的每一最小包装单位都有唯一标示，为库存精细管理提供支持; 6、在移库移仓管理上，仓管人员可根据电子标签进行货物快速定位并自动在系统中调整仓位; 7、提高仓储利用率，使仓库利用率从从原来的30%提高到80%。 8、区分实物库存及列帐库存，有效管理票、物时间差，方便仓库与财务对帐。 9、能有效克服数据不匹配、信息反馈不及时的弊端。结束语 RFID技术的应用是完善粮食现代物流信息系统的有效方法。它为粮食现代物流信息系统的各子系统(如粮食物流仓储子系统、粮食物流运输子系统、粮食物流商务子系统、粮食物流配送子系统等)提供了最全面的数据支持可以保证在整个系统中信息的一致性、共享性。RFID技术具有高可靠性、高效性、操作界面人性化等优点。而该系统的运行使用必将大大降低了出入库管理、库存盘点管理的差错率，大大提高工作效率，提高数据的实时性和准确性。随着技术的发展、成本的不断降低以及我国RFID标准的建立，相信在不久的将来RFID技术会在粮食现代物流中得到全面应用。方军在本组设计中主要负责目录、摘要、致谢、当前粮食仓库现状的分析以及弊端介绍；税黎翔在我们在本组设计中主要负责RFID概念、特点以及其能给粮食仓储带来的效益；舒安林和李敏在本组设计中主要负责本设计的核心部分，即RFID在粮食仓储中的具体实施方案；杨青在本组设计中主要RFID的成本分析及参考文献。在我们小组团结合作的努力下，我们终于完成了这次的设计。我们从中不仅学到了专业知识更多的是在理论和实践的相结合下完成了本设计，还体现了团队精神的重要性。参考文献 [1] 佚名.电子标签RFID的七大优势[EB/OL]. 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