一、项目背景
1.1 背景 企业的仓储管理，是对仓库及仓库内的物资所进行的管理，是企业为了充分利用所具有的仓储资源提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程。它作为连接生产者和消费者的纽带，在整个物流和经济活动中起着至关重要的作用。 不同的企业规模、产品类别，有着不同的仓储管理流程和需求，但核心的部分，都还在于进出库在内的仓库作业和移库、盘库在内的库存控制作业。而随着整个生产制造环境的改变，产品周期越来越短，多样少量的生产方式开始兴起，来自市场端的需求对仓储管理提出了更高的要求。 简单、静态的传统仓储管理模式普遍存的物资库存量巨大、物资跟踪困难、资金和物资周转效率较低、人力成本偏高、物流管理的信息和手段落后等缺点，已不能适应新的仓储管理需求。破除传统的仓储管理模式，积极探讨新的信息管理技术，在适应企业原有管理流程的基础上，构建新的仓储管理信息化系统平台，协调各个环节的运作，保证及时准确的进出库作业和实时透明的库存控制作业，合理配置仓库资源、优化仓库布局和提高仓库的作业水平，提高仓储服务质量、节省劳动力和库存空间，降低运营成本，从而增强企业市场竞争力。 1.2 系统需求 FUWIT结合客户项目需求以及在RFID仓储WMS系统中的实际应用经验，总结得到，高质量的仓储管理系统，在于最优化的仓储资源配置、精确的仓库作业控制，以及实时有效的仓储数据流的透传，因此，其信息化系统平台的构建，将主要集中在6个方面的需求，以下做简要说明。 可视化出入库管理主要涵盖货物（托盘）入库、出库等。系统应能实现仓库实时数据在管理中心的可视化管理。真正做到实物流与数据流实现同步。 实现托盘和库位的电子化，是实现可视化、智能化仓库管理的基础。仓库中的货物都是以托盘为单位进行流转和存放，通过对托盘实现电子化，可实现对每个托盘的身份识别，存放和转运位置的实时追踪，结合电子化（数字化）的库位管理，可以为可视化的仓储管理提供必要的数据基础。 通过对仓库物理空间分区域划分，每个物理空间分配一标签标识，有效对库位货物定位，快速检索。 通过使用手持机（或移动盘点机），对现场实物进行扫描识别，生成实物信息，与ERP数据进行对比，生产盘点信息表，保证账、物一致。 当需要查找某个货物时，在手持机里输入相关货物信息，在一定范围内扫描货物，当扫描到货物时，系统发出提示音，便于快速找到货物。 仓储管理系统不应该是一个独立的系统，相关数据通过一定的接口应该能和企业现有的生产管理（MES）、EPR（SAP）、以及客户系统（WCS）等相关系统实现及时交互，以满足企业的实际管理需求。 传统的仓储管理，因技术条件的限制，不可避免的面临实时数据滞后，无法实时准确反映仓储库存及物流情况，导致信息流和实物流脱节严重。而且由于人工识别货物信息，不仅效率低下且容易出错，工作量较大，而建设本系统的最终目的，是通过引入有效的技术手段，最终实现企业仓储管理中信息流和实物流的统一，实现实时可视化的仓储物流管理。 二、技术背景
2.1 RFID技术简介
RFID是一种新型的信息技术，可以实现数据与信息非接触快速传送。目前已广泛应用于生产制造、防伪溯源、物流与供应链管理等领域，给这些领域带来了很大的技术革新，特别是在仓储物流领域，因为技术的特性，它将极大地提高物流信息的采集速度与物流作业效率。 RFID（RadioFrequency Identification 射频识别）是一种非接触式的自动识别技术，是物联网的核心技术之一。它通过射频信号自动识别目标对象（电子标签）并获取或记录相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。一个典型的RFID系统由上位机、RFID读写器、天线、电子标签构成，电子标签内有数据存储区用于存储信息，RFID读写器用于识别电子标签，读取或写入数据，并负责与上位机完成数据交互，而上位机是控制整套系统工作的接口。其系统结构如图。 2.2技术优势 RFID 技术最大的特点是非接触高速识别，它以无线方式通信，射频标签不用露出电触点也可以被识读到，所以即使粘贴这种射频标签物品放在包装材料内部也可以被识别出，RFID 识别系统还可以同时识别多个射频标签及高速运动的射频标签，这能实现物品流通过程的高效性。具体优势表现如下： 只要通过RFID 系统的阅读器即可不接触，直接读取信息至数据库内，这比原始通过专门的单证员录入信息具有非常大的优势，并可以将物流处理状态的各种信息写入标签，为下一阶段工序减少很多信息采集时间。 通过RFID 阅读器可以一次识读多个RFID 射频标签，并且一次性把数据由阅读器传送到计算机网络系统，这种数据采集与对物品的验收速度是条形码一个个扫描采集与验收速度的十数倍，更比传统的利用单据录入的数据采集与查看货物名称来验收物品方法快得多。通过这种RFID 阅读器的多读性，可实现物品的高效快速流通。 粘贴有RFID 射频标签的物品放在包装材料是纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质也能正常地被阅读器识别出来，它具有很好的穿透性，这样可以不用把物品从包装材料中拿出来即可以实现对它识别，迅速且方便。 RFID 射频标签存放的数据比条形码大得多，条形码技术存放的数据只能表示出物品所属的种类，不能表达出每个种类物品的个体，而RFID 射频标签存储容量大，可以存放详细描述物品的信息。 纸张脏污就可能看不到纸张上写的字，条形码在黑暗环境下条形码扫描器就扫不出条形码的信息，磁卡没有磁性没不能刷卡了，而RFID 技术却有很强的环境适应能力，RFID射频标签对水、油和药品等物质有强力的抗污性及对光有很强的免疫力，在脏污的环境下或黑暗的环境之中仍然可以非常容易地采集到射频标签内的电子信息。 RFID 存储的数据为电子数据，存储数据的载体为电子芯片，此芯片具有反复写入功能，可以重复使用，降低项目一次性投入成本。 读取RFID 射频标签不受尺寸大小与形状的限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质，这比条形码技术在物品上的运用需要结合物品形状大小要具有较大优势。此外，RFID 射频标签小型化可以更加灵活地应用在生产线上控制产品的生产。 将产品数据从中央计算机中转存到工件上将为系统提供安全保障，避免直接从系统那里读取数据而大大地提高系统的安全性，并运用加密方法对RFID 射频标签内的数据进行保护，可以保证数据不被读取。 2.3 仓储管理采用RFID技术的意义 RFID技术经过多年的发展，无论技术本身还是应用水平，在国内外都取得了长足的发展。尤其在物流仓储领域的应用，由于其标准完善、技术及应用成熟度高、对仓储物流管理水平提升效果显著、以及RFID应用成本的逐步降低，正在成为现代高效仓储物流的标准应用技术之一。同时RFID技术也是现代物联网技术发展中的关键技术之一，近年来在国家的政策支持和大力推动下，正在高速发展，物联网已经在包括制造业在内的多个领域取得很大发展，并逐渐成为解决企业生产、制造、仓储、物流等多个环节中信息化管理难题的必然选择。 FUWIT仓储管理系统（WMS）解决方案采用RFID技术作为仓储管理系统中的关键技术，可显著提升仓库及物流管理技术水平，企业可获得良好的投资回报，对当前来说，项目具有示范意义，未来更可有效避免和减少企业信息化升级时的重复投资。 三、系统解决方案
3.1 方案设计原则 结合不同仓库的实际情况，在把握大的方向前提下，方案设计时将充分考虑现场场地、运营模式、管理模式、实际仓储要求等方面的因素，做到实际应用效果适用，避免不必要的功能设计。尤其软件系统开发，应充分贴合仓库实际管理需求，做到个性化应用，避免不适应、不实用。 系统设计将围绕仓储管理中的几个大的主线，但仍可以充分考虑未来仓库扩建及扩充的需求。仓储管理模式应能简单通过复制和定义，未来快速适合其他仓库区的管理需求提升。 在满足管理需求的基础上，投资成本也应成为重点需要考虑的部分。最大程度的提升投资效益。应避免不必要的投资浪费，避免未来重复投资，避免对管理效能提升不大的高投入，做到整体系统建设成本可控。 系统设计应确保应用风险可控。应用风险主要包括新技术和新的管理模式，对现有管理模式的改变所带来的管理风险。应充分研究现有的管理模式、操作流程、人员素质、信息化水平等，在提升作业效率、管理效能的同时，尽量做到循序渐进、平稳过渡。避免管理方式改变对企业经营造成的负面影响。 系统在设备配置、技术应用、软件体系方面，应充分考虑未来的管理发展需要，在未来管理需求增加时，应能支持未来系统功能扩展，平滑过渡。 3.2 系统体系结构系统体系结构示意图 仓库物理层： 仓库物理层包括仓库、库位、托盘、叉车、货物、现场作业等。现场作业包括货物入库、出库、盘点、分拣、调拨、拆分、移库等。仓库所有有效库位（库区）、托盘要求安装RFID电子标签，以实现单个库位（库区）托盘的精细化管理。 采集与交互层： 含各种现场数据采集和用户交互设备，包括RFID手持终端、RFID固定式阅读器等。主要提供用户操作指引，现场数据采集、数据录入等。为系统提供实时的现场数据采集和交互操作指引。 RFID数据服务层： 对系统中的RFID设备及相关设备进行管理，采集数据的收集、缓存、过滤，控制指令及相关数据的收集、分发等。数据服务层以系统软件服务的方式运行在系统服务器，提供对用户应用层及数据采集交互层的RFID数据及相关控制指令的数据服务。 企业应用层： 提供给仓库调度管理中心、远程管理中心的计算机软件用户管理交互界面，同时提供报表及数据查询服务。管理中心对仓库及货物的计划制定、管理控制、数据监控等均通过企业应用层提供。 3.3 系统拓扑图
系统拓扑图 在每个货位安装电子标签（无货架可地埋），可进行物理划分单独区域，用来唯一标识货位的身份。在每个托盘安装托盘电子标签，用来唯一标识每个托盘的身份。每个单品货物可安装一电子标签，用于标识货物身份。每个司机携带电子标签，用于标识司机身份（可选）。在每个仓库门口/通道安装RFID固定式读写器，并在门口或通道两侧安装检测天线，用来自动检测出入的托盘、司机身份。依据现场地形布局，可辅助红外、车辆检测器、读写器配对等实现车辆出入状态检测。 3.4 仓储管理软件架构
软件多层架构框图 3.5 流程设计
货物采购收货或生产成品入库时，制作电子标签，标签写入采购单位、规格型号等企业定义信息，粘贴到货物上，完成初始化货物信息。同时对托盘安装托盘电子标签，用于标识某个特定的托盘信息； 入库，叉车运输货物经过仓库大门，安装在仓库大门的读写器，自动采集到货物上RFID标签和托盘上电子标签信息，并将信息读出直接发送至数据中心，后台实现货物信息与托盘的绑定，完成入库扫描绑定，实现自动扫描，自动绑定，无需人工干预，自动完成入库操作； 叉车继续将货物托盘运输到空闲货架上，货架上安装有货架RFID电子标签，在上架的过程中，叉车RFID读写器将读取到托盘标签和料架标签，并将信息读出直接发送至数据中心，后台自动完成托盘信息与料架信息的绑定，即完成托盘上全部货物的上架操作，实现精确到货架的管理。 移库操作时，可直接由叉车客户端发起移库操作，叉车直接将需要移动的托盘下架，在叉车采集系统读取到货物托盘标签信息时，系统自动将托盘信息与之前绑定的料架信息进行解绑。待叉车将货物叉取到新的料架完成上架的过程中，叉车读取系统将读取到新的料架信息，并上传到数据中心，系统完成新料架的绑定，并实时更新库存。
出库时，叉车先将货物托盘从料架上取下，叉车读取系统读取到托盘信息，直接发送到数据中心，后台系统完成出库信息的核对，正确则完成下架操作，系统自动将托盘信息与料架信息进行解绑；如不正确则进行预警； 下架成功后，叉车运输货物经过仓库大门，安装在仓库大门的读写器，自动采集到货物上RFID标签和托盘标签，将信息读出直接发送至数据中心，后台数据中心完成货物标签与托盘标签的校验，如正确，则完成出库操作，系统自动更新库存，如不正确则进行预警。
货物出入库采用ThingMagic M6固定式读写器，对进出的货物标签信息进行快速准确的批量采集。 ThingMagic M6是一款四通道的超高频RFID读写器，具备750标签/秒的高速读取能力，最多可同时连接4路天线工作，全覆盖读取，基于ThingMagic核心的防碰撞算法，可以实现快速采集数据的同时保证不漏读，实现货物进出的精确采集。同时，M6的高稳定性和高抗干扰能力，可保证在各种恶劣工业环境下的可靠运行；支持WIFI连接，可更简便灵活的部署在仓库应用中。
工业PC作为叉车客户端，完成与数据中心的对接和对叉车读写器的控制以及数据交互。 RFID读写器在叉车上的应用，不同于普通的应用环境，叉车对RFID设备有更为严苛的要求，包括防尘、防水、防振设计，能适应电压、电流的波动，设备外壳必须坚固耐用，抗腐蚀，同时，应具备良好的温度适应性，适用于各类恶劣环境中作业。 叉车读写器采用ThingMagic-Vega，Vega是一款车规级RFID读写器，它通过了汽车行业质量认证标准：TS16949 的各项测试， 内嵌高性能ThingMagic模组，满足于恶劣环境作业标准要求，非常适合部署于叉车和各类汽车应用上。 | 标签协议 | EPC Class 1 Gen 2（ISO 18000-6C）； DRM支持，先进的防冲撞和抗干扰性能 | | 三反向TNC天线端口支持单50欧姆天线（在电压驻波比小于1.5:1频率范围操作） | | 独立的读写模式，5至30dBm输出(1W)，±1dBm可调 | | -40℃to75℃；交流电源适配器:0℃ to40℃ | | 确认满足车载标准为: 动力热循环；热冲击阻力一个& B；动力振动耐久；机械冲击；湿度温度循环；水/液体入口；连接器/利用拉推；电压过分强调；静电放电 | | |
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