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    基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统

    放大字体  缩小字体 发布日期:2021-10-22 15:04:02    浏览次数:38    评论:0
    导读

    摘 要 当前基于B/S的数字化物流仓储管理系统设计方法,通过对系统的功能结构和业务流程的设计,和相关技术与开发工具完成该系统的实现;其中仓储管理系统运行能耗偏大,且运行效率低。为改善该种情况,提出一种基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统设计方法;以系统总结构为依据,将仓储管理系统网络拓扑结构划分为

    当前基于B/S的数字化物流仓储管理系统设计方法,通过对系统的功能结构和业务流程的设计,和相关技术与开发工具完成该系统的实现;其中仓储管理系统运行能耗偏大,且运行效率低。为改善该种情况,提出一种基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统设计方法;以系统总结构为依据,将仓储管理系统网络拓扑结构划分为物理层次、网络层次、数据层次与应用层次。在物理层次中工作人员可利用手持设备迅速扫描电子标签,既可以提升系统运行效率,还能够降低系统运行能耗;在入库管理程序中采购部和供应商对货物的需求进行确定,利用物流把货物传输到仓库,并对货物进行清点;在出库管理程序中仓储管理系统确定货物货位,通过无线射频识别技术(RFID)阅读器采集出库的货物内部数据,使用搬运工具将拣出的货物传输给出库处,同时将数据处理的结果报给仓储管理体系;用户的管理模块中,主要是对用户登录与用户管理进行控制;库存的统计管理,即为对货物进行清理盘点。结果表明,该方法下的仓储管理系统不仅运行效率高;而且能耗低,可为数字化物流仓储领域的研究提供依据。

    关键词 无线射频 数字化 物流 仓储管理 系统

    数字化物流仓储管理的不断建设,物流仓储管理系统的构建逐渐受到大众的关注。信息技术作为人们生活不能缺少的部分,是人们工作及获取知识的重要技术[1]。在互联网的影响下,各行各业在管理模式上均发生了很大的改变,物流仓储的管理在互联网技术的影响下,也发生了巨大变化[2]

    物流仓储管理即为利用一定的途径和手段,对仓库中的物品进行保管与存储的过程。物流逐渐发展,仓储成为物流供应链中的一个特别重要的环节,同时发挥了巨大作用[3]。以提升仓储管理水平为目的,对仓储物品进行科学管理,能够降低物品存储成本,还能够提升物品竞争力。企业对物流仓储的管理要求,不止是对物品进行简单的管理,而是将现存的物品的流动,以及存储进行控制与管理的过程[4]。以往的物流仓储管理模式为手工管理模式,通过记账的形式对物流仓储中的物品及入库信息与出库信息进行记录[5]。这样的管理方式烦琐,且运行效率低,能耗高。

    无线射频识别技术(RFID)通过射频信号,经过空间耦合完成无接触地信息传递,同时根据传递的信息以达到识别目的[6]。射频识别体系一般是利用电子变迁,和阅读器构成。其中,电子标签中有电子数据,并以此当作待识别物品标志性信息。阅读器和电子标签能够依照通信协议进行信息的互传,一般情况下是利用阅读器发送命令给电子标签,电子标签依据接收的命令,将标识性数据传回给阅读器[7]。该种通信能够在无接触的条件下,实现对数字化物流仓储管理系统的构建。本文利用无线射频识别技术具有的优势,设计与构建一个数字化物流仓储管理系统。

    1 数字化物流仓储管理系统总结构设计

    图1 数字化物流仓储管理系统总结构
    Fig.1 Digital logistics warehouse management system structure

    仓储管理体系,以RFID技术为依据,利用电子标签当作信息载体,采用手持写设备,与桌面读写设备当作采集设备,完成仓储管理。整个过程包含仓库物品入库、物品管理和物品出库环节。利用RFID的使用,能够使得仓库管理变得更加的科学,提高管理效率。系统的总体逻辑结构如图1所示。根据图1得到的数字化物流仓储管理系统网络拓扑示意图如图2所示。

    图2 数字化物流仓储管理系统网络拓扑示意图
    Fig.2 Digital logistics warehousing management system network topology diagram

    根据图1和图2可知,该系统逻辑结构共有三个部分,分别为数据采集,和数据传输与业务应用。该系统还包含了四个层次,分别为物理层次、网络层次、数据层次与应用层次。物理层次中主要包含手持设备和电子标签。该层次可使工作人员迅速扫描电子标签,节省系统运行时间,进而降低系统运行能耗;网络层次主要是对仓储系统内部的无线网络进行组织和构建;数据库层次主要是数据库服务器,与网络服务器,这两者能够将数据库服务器中的数据,利用网络服务器传输至使用者;应用层次即为用户对系统进行使用。

    实际上,物流仓储管理体系是实时计算机软件体系,其可以依据运作业务规则及运算法则,针对信息和资源,或者行为以及存货进行妥善管理,并尽可能地满足货物出入库精确性追求[8]。该文将“仓储”划分为生产与供应领域中,各种类型仓库与配送两部分。仓储管理体系性能模块如图3所示。

    图3 数字化物流仓储管理系统性能结构
    Fig.3 Digital logistics warehouse management system performance structure

    根据图3可知,基于RFID的仓储管理体系中包含用户管理,和入出库管理,及货品管理、库存统计管理模块。上述模块将当前的物流存储业务作为依据,引入RFID技术,旨在提升仓储管理效率[9]

    2 数字化物流仓储管理系统软件结构

    在基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统的软件结构设计中,分别对系统的功能模块流程进行设计,优化系统的控制结构,提高系统运行效率。

    基于无线射频识别技术的物流仓储管理系统货物入库管理程序如图4所示。

    图4 仓储管理系统货物入库管理程序
    Fig.4 Warehousing management system goods storage management procedures

    图4中,仓储管理系统货物入库管理程序可分为以下步骤。

    (1)采购部和供应商对货物的需求进行确定。假设仓库管理的目的是提高作业效率,那么作业效率可以反映在对货物的需求方面。则采购部和供应商对货物的需求目标函数可表示为

    (1)

    式(1)中:M(f)表示货物需求函数值;λ为物流作业系数;K为可供应货物总量;x(f)为仓储物流管理效率。

    (2)利用物流把货物传输到仓库,并对货物进行清点,具体的货物清点计算公式为

    (2)

    式(2)中:Q表示清点得到的货物数量;β为清点次数;l(f)为物流传输速率。

    清点得出货物数量后进行核对,当数据信息核对没有错误时,货物信息利用写入方式录入至对应RFID的标签中,同时由仓库的工作人员将货物整理入库,并将货物信息录入至仓储体系的服务器中。

    (3)物流仓储人员定期清点货物,进而保障货物能够精确地存储在应在位置,也保障了货物在出库时的精确性。最佳清点周期可表示为

    T=μQ

    (3)

    式(3)中:μ表示货物清点相关系数。

    货物出库管理程序如图5所示。

    图5 仓储管理系统货物出库管理程序
    Fig.5 Warehousing management system goods out of warehouse management procedures

    出库管理程序中,如果客户已向销售部发出订单,则销售部就会向仓储管理处发出客户订单需求;仓储管理系统确定货物货位。通过RFID阅读器采集出库的货物内部数据,采集得到的出库货物量Y可表示为

    (4)

    式(4)中:p(f)表示RFID阅读器采集数据。

    根据式(4),使用搬运工具将拣出的货物传输给出库处,同时将数据处理的结果报给仓储管理体系。在仓储系统的出库位置,将货物进行扫描,并核算出库货物,再发送到客户处。仓储管理系统要将财务部对出库单进行确定,并将出库单进行存档。利用此程序取得的货物出库效率为

    η(f)=(Y/W)/H

    (5)

    式(5)中:W表示数字化物流仓库货物存储总量,H表示货物出库系数。

    根据式(5)可知,基于RFID技术能够大幅提升货物出库效率,还能够对出库的状态进行实时监控,实现仓储管理的可视化[10]

    货品管理模块中,主要包含的功能有库存管理、盘点、库存预警。详细功能设计为:针对库房信息进行增加、修改和删除;针对货位进行增加,修改和删除与禁用;能够查看库存信息,和各货位库存情况;在可视化界面上,对货位进行调整,将整个后台当作货位调整组件,以此降低系统运行能耗,节省运行时间。

    在用户的管理模块中,主要包括用户登录控制,与用户管理。在用户的登录控制中,利用加载驱动获得连接对象,同时创建statement语句,生成处理结果数据集,并释放连接。主要时序如图6所示。

    图6 用户登录时序
    Fig.6 User login timing

    当用户输入用户名与密码并点击登录之后,用户输入的数据会在后台被处理,将账号与密码在数据库中进行匹配,假设匹配成功,则登录成功,否则提示失败,并返回主页面。

    以保障系统保密性和可靠性为目的,仓储管理系统中使用的是多级用户的管理形式,系统将用户划分为若干等级:主管、系统的管理人员、采购人员及仓储管理人员。各等级的权限不同,多管齐下,分工明确,有利于系统的顺利运行。

    对于库存的统计管理,主要就是对货物进行清理盘点。详细过程如图7所示。

    图7 物流仓储管理系统库存的统计管理程序
    Fig.7 Logistics warehouse management system inventory statistics management procedures

    图7中,在货物还没有出库时,工作人员必须清点和统计仓库内的货物;同时管理人员要使用RFID阅读器对标签进行扫描,得到各货位上货物的准确信息;设置一个时间,将货物信息按照该时间更新至仓库的数据库中;同时物流仓储管理系统实施数据校验操作。

    3 实验结果与分析

    在仓储管理系统构建完成之后,需要对该系统的有效性进行验证。以某大型超市的仓库为实验对象,将MATLAB当作实验平台,利用设计的基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统,对其进行管理,分别在系统运行能耗和系统运行效率方面对该系统进行验证。

    分析图8实验结果,本文方法下系统运行能耗较高,且曲线波动较大,而所提出的基于无线射频识别技术的数字化物流仓储管理系统设计方法,在系统的物理层次中,工作人员利用手持设备,迅速扫描电子标签,可有效降低系统运行能耗;货品管理模块中,能够在可视化界面上,对货位进行调整,并将整个后台当作货位调整组件,以此进一步降低系统运行能耗,相比当前方法更具可行性。

    图8 不同方法下系统运行能耗对比
    Fig.8 Comparison of system operation energy consumption under different methods

    由图9可知,系统入库登记时间,会随着仓库入库物品数量增加而增加,从入库登记时间来看,基于无线射频识别技术的仓储管理系统设计方法,要优于当前方法。本文方法在设计仓储管理系统性能结构时,将当前的物流存储业务为依据,引入RFID技术,能够提升仓储管理效率,并分别对系统的功能模块流程进行单独设计,优化了系统的控制结构,提高了系统运行效率。

    图9 不同方法下系统运行效率对比
    Fig.9 Comparison of system operating efficiency of different methods

    4 结论

    (1)借助RFID技术的多功能优点,对数字化物流仓储管理系统进行设计,主要对系统的出入库模块和货品管理、库存统计管理等模块运行流程进行了详细设计。

    (2)通过实验对设计的系统运行能耗和运行效率方面进行了验证,实验结果表明,所提仓储管理系统设计方法具有可靠性。

     
    (文/小编)
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