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    RFID干貨專欄|48 智能倉儲物流管理

    2022-08-23 09:45 RFID世界網
    關鍵詞:RFID

    導讀:甘泉老師花費數年之功,撰寫的新書《物聯網UHF RFID技術、產品及應用》正式出版發布,本書對UHF RFID最新的技術、產品與市場應用進行了系統性的闡述,干貨滿滿!RFID世界網得到了甘泉老師獨家授權,在RFID世界網公眾號特設專欄,陸續發布本書內容。

    RFID干貨專欄概述

    經過20多年的努力發展,超高頻RFID技術已經成為物聯網的核心技術之一,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標簽產品的主要生產國,在國家對物聯網發展的大力支持下,行業應用和整個生態的發展十分迅猛。然而,至今國內還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術的書籍。

    為了填補這方面的空缺,甘泉老師花費數年之功,撰寫的新書《物聯網UHF RFID技術、產品及應用》正式出版發布,本書對UHF RFID最新的技術、產品與市場應用進行了系統性的闡述,干貨滿滿!RFID世界網得到了甘泉老師獨家授權,在RFID世界網公眾號特設專欄,陸續發布本書內容。

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    8.3智能倉儲物流管理

    智能倉儲物流的應用非常多,包括機場行李管理、貨物分揀、倉儲管理、冷鏈管理、周轉箱管理、托盤管理等,這些應用中的需求和管理方式類似。因此本節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用重點講解。

    8.3.1機場行李系統

    隨著國內經濟改革開放的不斷深入,國內民航事業獲得了空前的發展,機場進出港旅客數量不斷增加,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,特別是不斷發生的針對航空業的恐怖襲擊也對行李的識別與追蹤技術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發展到現在,已經相對比較成熟,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技術被普遍認為是21世紀最具發展潛力的技術之一,是既條碼技術之后,引起自動識別領域變革的一項新技術。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。最終在2005年10月,IATA(國際航空運輸協會)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。為應對旅客行李對機場輸送系統處理能力提出的新的挑戰,超高頻RFID設備開始被越來越多的機場使用到行李系統中。

    02、系統架構

    超高頻RFID行李自動分揀系統,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點上,如分撿、裝機處、行李提取處安裝電子標簽讀寫設備。當帶有標簽的信息的行李通過各個節點的時候,閱讀器會讀取這些信息,傳到數據庫,實現行李在運輸全流程中的信息共享和監控,其系統架構如圖8-11所示。

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    圖8-11行李自動分揀系統架構

    03、系統流程

    從機場出發的旅客在出發值機柜臺辦理行李托運,工作人員根據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,其相關信息即被采集并上傳給輸送機控制系統,輸送機控制系統根據得到的信息即可將行李正確的分揀到對應航班的行李房格口槽。最后搬運工將對應航班的行李轉送到行李箱,經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采用超高頻RFID技術,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技術機械化率可到99.9%以上,這就意味著從技術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。

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    圖8-12行李自動分揀系統

    另外,每一個閱讀器可以通過網絡與服務器連接,在行李托運的各個環節,都能有效的記錄跟蹤監控,及時的掌握整個過程,動態的進行管理,管理人員完全可以根據此統計的數據查看各個環節的情況,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、系統關鍵技術

    航空行李自動分揀系統應以實現最大的效率、安全性、可靠性、易于維護為目標,在整個系統中,數據采集尤為關鍵。

    高速的數據采集為滿足機場日益增長的旅客行李數量,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。

    穩定性:航空機場行李自動分揀系統全年365天,每天24小時連續運行,閱讀器設備必須滿足該環境下的穩定運行。

    可靠性:行李分揀系統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備采集到的數據也非常關鍵,這也就要求閱讀器設備必須能與PLC兼容。支持指令集控制的閱讀器設備可以與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),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節的“頂點”識別)。

    05、系統優勢

    除了行李管理應用,超高頻RFID的機場系統還有一些其他的應用點。使用超高頻RFID機場系統的優勢主要體現在以下十點:

    解決行李丟失問題,提供更優質的服務;超高頻RFID在航空行李運輸系統中的應用,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。解決了以往出現的行李丟失問題。

    貨物的倉儲管理:超高頻RFID技術可在貨箱上做電子標簽,記錄擺放位置、產品類別、日期等,而透過在貨品上電子標簽的EPC,則可根據每個產品特有的編碼,隨時掌握貨品狀態、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品運行情況,可以全面高效地加強從產品的生產、運輸到銷售等環節的管理、并提供各種完善易用的查詢、統計、數據分析等功能。每個貨物都可在網絡內部設置完整的信息,貨物追蹤和管理的內容、線路和日志便可以一目了然。

    節省了機場的管理成本,提高了工作效率:行李誤送現象常會出現,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以及相關物流公司都希望盡快找到徹底的解決方法。超高頻RFID技術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,經過專業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生。

    貨物和人員的跟蹤、定位:啟用了超高頻RFID技術后,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人員的具體位置。

    應付恐怖襲擊和保安作用:通過超高頻RFID技術能將黑名單中的人員在通過關卡時發出警告信號,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的工作,更好地防止恐怖事件的發生。每張電子標簽皆有一組無法修改、獨立的編號,且經過專門的加密??梢怨芾韨鞲衅骱完J入偵查設備,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:機場可以根據每位工作人員的職位、身份對他們的活動范圍進行規范,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技術可識別該員工是否進入了未被授權的區域內,以便對員工進行更好的管理。

    遠距離測定位置:超高頻RFID技術可在十米的遠距離內準確地測定位置,避免傳統技術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:技術的演變就是不斷地提高,應用了現有的超高頻RFID技術后,仍會不斷地提升及完善。系統具備了升級的功能,能隨著超高頻RFID技術的提高而提升。

    至今國內的多個機場已經實現了基于超高頻RFID的行李管理系統,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

    電商和物流行業的高速發展,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不滿足于用傳統的方式來完成繁重復雜的分揀任務。超高頻RFID技術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自動分揀系統主要實現方式是在貨物上貼電子標簽,通過在分揀點安裝閱讀器設備與傳感器,當貼有電子標簽的商品經過閱讀器設備的時候,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:

    在分揀作業開始前,首先要處理揀貨信息,依據訂單處理系統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。

    自動分揀系統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據指令傳輸至分揀作業機。

    分揀機利用超高頻射頻識別技術等自動識別裝置,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移至分類系統,再由分類道口排出裝置按預先設置的分類要求將快遞貨物推出分類機,完成分揀作業。

    02、R自動分揀系統特點

    超高頻RFID自動分揀的系統特點為:

    能連續、大批量地分揀貨物。由于采用大量生產中使用的流水線自動作業方式,自動分揀系統不受氣候、時間、人的體力等的限制,可以連續運行,一個常見自動分揀系統可以實現每小時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工作8小時。

    分揀誤差率極低。自動分揀系統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,目前自動分揀系統主要趨勢是采用射頻識別技術來識別貨物。

    分揀作業基本實現無人化。建立自動分揀系統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技術的應用對物流快件處理進行全面優化,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,解決目前國內快遞行業使用面單的浪費及不環保,人工分揀環節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。

    從技術分析,超高頻RFID在如此快速的環境中穩定識別每件物品并非易事,一般為了穩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至少每秒50輪的盤點速度。最好可以通過兩個獨立區域的天線進行聯合運算,最終判斷標簽的數據與在傳送帶上的位置信息。

    超高頻RFID技術將對大批量的包裹及快件的相關物流信息,通過電子標簽采集來實現快件的自動,高速分揀。運用超高頻RFID技術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感知、定位、識別、計量、分揀、監控等,主要采用傳感器、RFID、條碼、激光、紅外、藍牙、語音及視頻監控等感知技術,在這些感知技術中最熱門的要數超高頻RFID技術。

    01、智能倉儲管理中的優勢

    智能倉庫中使用了超高頻技術具有如下優勢:

    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據庫,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讀取到該貨物的電子標簽數據,并存入數據庫。管理員僅需點擊鼠標便可輕松的了解庫存,并且可以通過物聯網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,生產部門或采購部門還可以根據庫存情況及時調整工作計劃,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,在商品出入庫的時候,信息系統可以快速監測出未經許可認定的產品出入并報警。

    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,但實際上有數據顯示,有近三成的清單都存在或多或少的錯誤,大多數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,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。生產商可以通過物聯網清楚地監測從產品下線、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;分銷商可以監控庫存,保持合理的存貨量。超高頻RFID系統對信息識別的精準性和高速性,可以減少貨品的錯誤分發和儲運,物聯網還能有效建立信息共享機制,使物流供應鏈各方在整個過程中對超高頻RFID系統讀取的數據進行多方核對,及時地糾正錯誤信息。

    02、推廣中的注意事項

    在使用這些物聯網新技術時,要充分衡量好其中的利與弊,做好應對可能會來自企業內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網操作技術,就需要對他們進行各種培訓,提高其勞動素質,才能更好地為倉儲管理服務,提高工作效率。

    因為物聯網技術還沒有大規模普及,技術的不成熟和成本一直居高不下一直是存在的問題,所以企業在使用時要根據自身的實際情況慎重使用。

    03、發展趨勢

    雖然超高頻RFID物聯網技術在倉儲管理中的應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,所以在未來應該可以有較好的發展,相信通過不斷的完善會越來越方便快捷,隨著感知技術集成應用的發展,這將將成為一個潮流。人們對物品物理性能的日益關注,將推動倉儲業各類感知技術的集成應用。

    隨著RFID技術在倉儲業的應用的快速發展,借助物聯網技術,可以將獨立的智能倉儲系統聯網,實現互通互聯,組成真正的倉儲物聯網,就是在智能倉儲基礎上產生新的變革,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的架構,甚至會對物流運作過程中的現代物流技術裝備產生巨大的影響,對現代倉儲、物流中心的結構帶來革命性的變化。

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