RFID技术在家电行业仓库管理中的应用研究
陈凯+陈绪兵+李欢+余良伟+王盛兴
摘 要： 该文将RFID智能识别技术应用于家电企业的仓库物料接收管理中，设计开发了一套仓库物料接收管理系统，实现了仓库的预约到货、入库校验、自动接收和引导入库等功能，极大地缩减了仓库物料接收时间。实验结果表明，该系统的研究及开发对于提高家电企业供应链物流效率、降低管理成本具有重要意义。
关键词： RFID技术； 家电行业； 供应链； 仓库管理系统
中图分类号： TN911?34； TN805 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）04?0078?04
Adoption of RFID technology in warehouse management of household appliance industry
CHEN Kai1， CHEN Xubing1，2， LI Huan1， YU Liangwei1， WANG Shengxing1
（1. School of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China；
2. Guangdong HUST Industrial Technology Research Institute， Dongguan 523808， China）
Abstract： Therefore， the intelligent RFID technology was applied to material warehouse management of household appliance industry and a warehouse management system based on RFID was designed， which realized the functions of appoint delivery， inventory check， auto?receiving， guidance storage and so on， and reduced the time of material receiving greatly. The experimental results indicate that the research and development of the system is important for household appliance enterprises to improve their supply chain efficiency and reduce their management costs.
Keywords： RFID technology； household appliance industry； supply chain； WMS
0 引 言
目前中国家电行业已经成为一个超过1 000亿美元市场规模的成熟产业。但是，中国作为全球家电生产、消费和出口大国，其家电企业普遍存在产品技术含量较低、生产和管理成本较高、缺乏优势竞争力等问题。近年来，随着国内家电企业生产规模的扩大，供应商数量明显增多，所供应的物料种类和数量也快速增长，使得企业仓库物料的管理日趋复杂和困难[1?2]。面对数量庞大的物料接收及入库校验任务，传统的纸质物料清单与人工接收及校验的管理方式，不仅工作量大、操作繁琐、效率低下，而且准确率很难得到保证，已经无法满足企业仓库物料的快速接收、准确校验、正确入库等要求，在一定程度上制约了家电生产企业的发展[3]。因此，提高家电行业的仓库管理效率、降低生产及管理成本，对家电企业的发展至关重要。
RFID（Radio Frequency Identification）技术是物联网（IOT）的核心技术之一[4]，它通过无线射频信号进行非接触通信，能够自动识别目标对象并获取数据。与传统的条码识别方式相比，RFID技术具有非接触性、可重复使用、快速识别、读取方便、数据容量大、使用寿命长、无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预等众多优点[5?6]，并且可以对电子标签进行批量识别。因此， RFID技术被广泛应用到现代仓库管理、物流管理、交通运输管理、资产管理等诸多领域当中。
近年来，国内外许多大学和研究机构先后对RFID技术在仓库管理中的应用提出了一些研究方法。如华中科技大学的廖燕等从供应链全过程的角度，研究了 RFID 技术在原材料供应、生产制造、物流管理、销售与售后服务中的应用[7]。上海交通大学的陈霆等设计并实现了一套基于RFID的烟草企业的仓库管理系统[8]。海军91183部队的李雪等人研究了RFID技术在军械仓库管理中的应用，实现了装备、车辆和人员出入及位置的智能化管理[9]。国外学者Vladimir Modrak， James C.等研究了RFID仓库管理技术，为仓库货物的智能出入库管理提供了解决方案等[10?11]。
本文重点介绍基于RFID的家电仓库来料接收管理系统总体设计及结构，主要从系统核心硬件选型，系统的业务流程及功能需求，系统的数据库结构设计，系统开发与测试等五个方面对RFID仓库来料接收管理系统进行设计与研究。最后，对系统进行测试及应用效果分析，得出结论。
1 系统功能及结构设计
1.1 系统核心硬件选型
为了方便快捷、实时准确地对供应商物料进行接收，本文设计在物料容器侧面安装RFID电子标签如图1（a）所示。供应商借助RFID手持机设备读取容器标签ID，并绑定容器内物料信息（物料编号、名称、数量）。叉车叉起物料托盘进入仓库时，安装在库门两侧的天线连接RFID超高频读写器对入库物料进行批量读取和接收，如图1（b）所示。
RFID容器标签作为本文仓库来料接收管理系统的核心部件，其性能对系统的稳定性至关重要。本设计采用SG02?UG100型无源超高频RFID电子标签作为容器标签，其详细技术参数如表1所示。
经过实验测试表明SG02?UG100型电子标签性能稳定，其各项技术指标可以满足本文物料仓库管理系统的应用需求。
1.2 来料接收业务流程设计
物料仓库来料接收业务流程，如图2所示。
1.3 系统功能需求分析
RFID家电仓库管理系统主要包括供应商管理模块、预约到货模块、来料接收模块、入库校验模块等模块，如图3所示。
（1） 供应商管理模块：支持对供应商信息（供应商ID、供应商名称、地址、電话）的增、删、改、查功能。
（2） 预约到货模块：根据供应商预约时间，合理分配预约到货时间区间。能够按预约到货时间顺序显示预约到货合单队列，支持预约到货历史查询。
（3） 来料接收模块：显示并提醒来料接收任务，并按入库校验结果更新仓库物料存储信息。支持对仓库物料信息（物料ID、名称、数量等）的增、删、改、查功能。
（4） 入库校验模块：能够对入库物料信息进行实时校验，支持物料信息的手动核对（增、删、改）功能。
（5） 引导入库模块：显示并指引物料存储区位置，引导物料快速入库。
（6） 用户权限模块：支持对用户账号、权限、状态等信息进行增、删、改、查操作。
（7） 日志查询模块：记录用户登录日志、操作日志等，支持日志查询。
1.4 系统数据库结构设计
根据系统业务流程及功能需求对系统数据库结构进行设计，系统数据库E?R图如图4所示。
2 系统实现
根据系统结构及功能模块的设计，运用C#及.NET技术对RFID物料仓库管理系统进行开发。RFID物料仓库管理系统采用B/S架构进行设计开发，同时借助SQL Server 2008数据库对系统数据进行管理。
RFID物料仓库管理系统界面如图5所示。
同时，为了使物料快速、及时接收，系统开发了仓库预约到货看板功能。系统将当天预约到货的信息动态实时地发送到仓库LED液晶显示器看板上，可以显示即将到货、已经进厂、超时未到的供应商物料信息，方便仓库管理员及时处理来料接收任务。仓库预约到货看板显示图，如图6所示。
当有供应商物料进入仓库大门时，大门两侧的RFID读写器设备会快速地读取入库物料信息，并通过RFID软件中间件采集、过滤上传给RFID仓库管理系统。系统对进入仓库的物料信息进行入仓实时校验，并通过仓库看板显示入仓校验情况，以及指引供应商入库及正确摆放物料位置。如图7所示，供应商宝盛送货合单号为HD14032500025有两类物品容器共71个，入仓校验71个，指示搬运到仓库E5，F4区域摆放。
3 系统测试及应用效果
表2是广东省佛山市北滘镇美的中央空调事业部4#暖通仓库使用该RFID仓库管理系统前后效果对比。
从表2中可以看出，使用RFID仓库管理系统后供应商物料入库时间大大减少，系统采用RFID技术对入库物料进行识别校验方便快捷、无需人工干预，入库校验时间明显缩短，出错率降低，提高了物料入库效率。同时，在库存盘点过程中，无需人工重复地照单比对、数据操作，减少了仓管员的工作量，降低了出错率。最后，系统可以快速指引物料的入库及安排存储位置，有效地提高了物料仓库的空间利用率。
4 结 论
本文将RFID技术应用于家电行业物料仓库的管理中，设计并实现了一套集预约到货、来料接收、入库校验、入库引导、库存盘点等为一体的物料仓库管理系统。本文首先介绍了RFID技术研究现状及应用领域，紧接着对RFID仓库管理系统做了核心硬件选型、业务流程设计、系统功能模块划分、数据库结构设计、系统开发及应用测试等工作。从实际应用效果可以看出，使用RFID仓库管理系统能够大大减少人工盘点及数据操作等繁重的工作量，出错率明显降低，提高了企业物料仓库的来料接收效率，对于提高企业的物流效率、缩短生产产品周期具有重要意义。但是，本文的RFID仓库管理系统在物料的自动搬运及存储方面还有待优化和改进。此研究之后可进一步研究利用AGV小车或智能搬运机器人实现物料仓库的无人值守，提高企业物料仓库的智能化水平。
参考文献
[1] 夏田，舒蕾，蒋新萍.RFID技术在仓储管理系统中的应用[J].包装工程，2008（7）：94?95.
[2] 杨磊.RFID技术在家电行业的应用[J].家电科技，2008（19）：34?36.
[3] 高丹.RFID技术在自动化立体仓库管理中的应用研究[J].物流技术，2014（16）：63?66.
[4] 李航，陈后金.物联网的关键技术及其应用前景[J].中国科技论坛，2011（1）：81?85.
[5] 谢磊，殷亚凤，陈曦，等.RFID数据管理：算法、协议与性能评测[J].计算机学报，2013（3）：457?470.
[6] 单臣玉，肖莉，陈绪兵，等.物联网技术在LED老化库的应用[J].现代电子技术，2014，37（5）：160?162.
[7] 廖燕，鲁耀斌.RFID技术在供应链管理中的应用研究[J].物流科技，2008（3）：115?118.
[8] 陈霆.基于RFID的烟草企业仓库管理系统设计与实现[D].上海：上海交通大学，2012.
[9] 李雪，房俊伟，黄波.基于RFID技术的军械仓库管理系统[J].四川兵工学报，2014（2）：74?77.
[10] MODRAK Vladimir， KNUTH Peter. Adoption of RFID technology in warehouse management [J]. Enterprise information systems， 2010（1）： 199?208.
[11] CHEN J C， CHENG Chenhuan. Warehouse management with lean and RFID application： a case study [J]. The International journal of advanced manufacturing technology， 2013， 69（1）： 531?542.
摘 要： 该文将RFID智能识别技术应用于家电企业的仓库物料接收管理中，设计开发了一套仓库物料接收管理系统，实现了仓库的预约到货、入库校验、自动接收和引导入库等功能，极大地缩减了仓库物料接收时间。实验结果表明，该系统的研究及开发对于提高家电企业供应链物流效率、降低管理成本具有重要意义。
关键词： RFID技术； 家电行业； 供应链； 仓库管理系统
中图分类号： TN911?34； TN805 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）04?0078?04
Adoption of RFID technology in warehouse management of household appliance industry
CHEN Kai1， CHEN Xubing1，2， LI Huan1， YU Liangwei1， WANG Shengxing1
（1. School of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China；
2. Guangdong HUST Industrial Technology Research Institute， Dongguan 523808， China）
Abstract： Therefore， the intelligent RFID technology was applied to material warehouse management of household appliance industry and a warehouse management system based on RFID was designed， which realized the functions of appoint delivery， inventory check， auto?receiving， guidance storage and so on， and reduced the time of material receiving greatly. The experimental results indicate that the research and development of the system is important for household appliance enterprises to improve their supply chain efficiency and reduce their management costs.
Keywords： RFID technology； household appliance industry； supply chain； WMS
0 引 言
目前中国家电行业已经成为一个超过1 000亿美元市场规模的成熟产业。但是，中国作为全球家电生产、消费和出口大国，其家电企业普遍存在产品技术含量较低、生产和管理成本较高、缺乏优势竞争力等问题。近年来，随着国内家电企业生产规模的扩大，供应商数量明显增多，所供应的物料种类和数量也快速增长，使得企业仓库物料的管理日趋复杂和困难[1?2]。面对数量庞大的物料接收及入库校验任务，传统的纸质物料清单与人工接收及校验的管理方式，不仅工作量大、操作繁琐、效率低下，而且准确率很难得到保证，已经无法满足企业仓库物料的快速接收、准确校验、正确入库等要求，在一定程度上制约了家电生产企业的发展[3]。因此，提高家电行业的仓库管理效率、降低生产及管理成本，对家电企业的发展至关重要。
RFID（Radio Frequency Identification）技术是物联网（IOT）的核心技术之一[4]，它通过无线射频信号进行非接触通信，能够自动识别目标对象并获取数据。与传统的条码识别方式相比，RFID技术具有非接触性、可重复使用、快速识别、读取方便、数据容量大、使用寿命长、无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预等众多优点[5?6]，并且可以对电子标签进行批量识别。因此， RFID技术被广泛应用到现代仓库管理、物流管理、交通运输管理、资产管理等诸多领域当中。
近年来，国内外许多大学和研究机构先后对RFID技术在仓库管理中的应用提出了一些研究方法。如华中科技大学的廖燕等从供应链全过程的角度，研究了 RFID 技术在原材料供应、生产制造、物流管理、销售与售后服务中的应用[7]。上海交通大学的陈霆等设计并实现了一套基于RFID的烟草企业的仓库管理系统[8]。海军91183部队的李雪等人研究了RFID技术在军械仓库管理中的应用，实现了装备、车辆和人员出入及位置的智能化管理[9]。国外学者Vladimir Modrak， James C.等研究了RFID仓库管理技术，为仓库货物的智能出入库管理提供了解决方案等[10?11]。
本文重点介绍基于RFID的家电仓库来料接收管理系统总体设计及结构，主要从系统核心硬件选型，系统的业务流程及功能需求，系统的数据库结构设计，系统开发与测试等五个方面对RFID仓库来料接收管理系统进行设计与研究。最后，对系统进行测试及应用效果分析，得出结论。
1 系统功能及结构设计
1.1 系统核心硬件选型
为了方便快捷、实时准确地对供应商物料进行接收，本文设计在物料容器侧面安装RFID电子标签如图1（a）所示。供应商借助RFID手持机设备读取容器标签ID，并绑定容器内物料信息（物料编号、名称、数量）。叉车叉起物料托盘进入仓库时，安装在库门两侧的天线连接RFID超高频读写器对入库物料进行批量读取和接收，如图1（b）所示。
RFID容器标签作为本文仓库来料接收管理系统的核心部件，其性能对系统的稳定性至关重要。本设计采用SG02?UG100型无源超高频RFID电子标签作为容器标签，其详细技术参数如表1所示。
经过实验测试表明SG02?UG100型电子标签性能稳定，其各项技术指标可以满足本文物料仓库管理系统的应用需求。
1.2 来料接收业务流程设计
物料仓库来料接收业务流程，如图2所示。
1.3 系统功能需求分析
RFID家电仓库管理系统主要包括供应商管理模块、预约到货模块、来料接收模块、入库校验模块等模块，如图3所示。
（1） 供应商管理模块：支持对供应商信息（供应商ID、供应商名称、地址、電话）的增、删、改、查功能。
（2） 预约到货模块：根据供应商预约时间，合理分配预约到货时间区间。能够按预约到货时间顺序显示预约到货合单队列，支持预约到货历史查询。
（3） 来料接收模块：显示并提醒来料接收任务，并按入库校验结果更新仓库物料存储信息。支持对仓库物料信息（物料ID、名称、数量等）的增、删、改、查功能。
（4） 入库校验模块：能够对入库物料信息进行实时校验，支持物料信息的手动核对（增、删、改）功能。
（5） 引导入库模块：显示并指引物料存储区位置，引导物料快速入库。
（6） 用户权限模块：支持对用户账号、权限、状态等信息进行增、删、改、查操作。
（7） 日志查询模块：记录用户登录日志、操作日志等，支持日志查询。
1.4 系统数据库结构设计
根据系统业务流程及功能需求对系统数据库结构进行设计，系统数据库E?R图如图4所示。
2 系统实现
根据系统结构及功能模块的设计，运用C#及.NET技术对RFID物料仓库管理系统进行开发。RFID物料仓库管理系统采用B/S架构进行设计开发，同时借助SQL Server 2008数据库对系统数据进行管理。
RFID物料仓库管理系统界面如图5所示。
同时，为了使物料快速、及时接收，系统开发了仓库预约到货看板功能。系统将当天预约到货的信息动态实时地发送到仓库LED液晶显示器看板上，可以显示即将到货、已经进厂、超时未到的供应商物料信息，方便仓库管理员及时处理来料接收任务。仓库预约到货看板显示图，如图6所示。
当有供应商物料进入仓库大门时，大门两侧的RFID读写器设备会快速地读取入库物料信息，并通过RFID软件中间件采集、过滤上传给RFID仓库管理系统。系统对进入仓库的物料信息进行入仓实时校验，并通过仓库看板显示入仓校验情况，以及指引供应商入库及正确摆放物料位置。如图7所示，供应商宝盛送货合单号为HD14032500025有两类物品容器共71个，入仓校验71个，指示搬运到仓库E5，F4区域摆放。
3 系统测试及应用效果
表2是广东省佛山市北滘镇美的中央空调事业部4#暖通仓库使用该RFID仓库管理系统前后效果对比。
从表2中可以看出，使用RFID仓库管理系统后供应商物料入库时间大大减少，系统采用RFID技术对入库物料进行识别校验方便快捷、无需人工干预，入库校验时间明显缩短，出错率降低，提高了物料入库效率。同时，在库存盘点过程中，无需人工重复地照单比对、数据操作，减少了仓管员的工作量，降低了出错率。最后，系统可以快速指引物料的入库及安排存储位置，有效地提高了物料仓库的空间利用率。
4 结 论
本文将RFID技术应用于家电行业物料仓库的管理中，设计并实现了一套集预约到货、来料接收、入库校验、入库引导、库存盘点等为一体的物料仓库管理系统。本文首先介绍了RFID技术研究现状及应用领域，紧接着对RFID仓库管理系统做了核心硬件选型、业务流程设计、系统功能模块划分、数据库结构设计、系统开发及应用测试等工作。从实际应用效果可以看出，使用RFID仓库管理系统能够大大减少人工盘点及数据操作等繁重的工作量，出错率明显降低，提高了企业物料仓库的来料接收效率，对于提高企业的物流效率、缩短生产产品周期具有重要意义。但是，本文的RFID仓库管理系统在物料的自动搬运及存储方面还有待优化和改进。此研究之后可进一步研究利用AGV小车或智能搬运机器人实现物料仓库的无人值守，提高企业物料仓库的智能化水平。
参考文献
[1] 夏田，舒蕾，蒋新萍.RFID技术在仓储管理系统中的应用[J].包装工程，2008（7）：94?95.
[2] 杨磊.RFID技术在家电行业的应用[J].家电科技，2008（19）：34?36.
[3] 高丹.RFID技术在自动化立体仓库管理中的应用研究[J].物流技术，2014（16）：63?66.
[4] 李航，陈后金.物联网的关键技术及其应用前景[J].中国科技论坛，2011（1）：81?85.
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[8] 陈霆.基于RFID的烟草企业仓库管理系统设计与实现[D].上海：上海交通大学，2012.
[9] 李雪，房俊伟，黄波.基于RFID技术的军械仓库管理系统[J].四川兵工学报，2014（2）：74?77.
[10] MODRAK Vladimir， KNUTH Peter. Adoption of RFID technology in warehouse management [J]. Enterprise information systems， 2010（1）： 199?208.
[11] CHEN J C， CHENG Chenhuan. Warehouse management with lean and RFID application： a case study [J]. The International journal of advanced manufacturing technology， 2013， 69（1）： 531?542.
