基于RFID技術(shù)的成品糧庫(kù)內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

商曉東 宮莉

摘要：在成品糧庫(kù)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究結(jié)合射頻識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)成品糧主要品種及包裝、堆垛單元以及相關(guān)物流工藝的信息標(biāo)識(shí)與采集，將載糧托盤作為基本管理單元，實(shí)現(xiàn)糧食的整托盤進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)。對(duì)糧食堆碼、倉(cāng)廒、托盤等的信息存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換格式進(jìn)行了研究和統(tǒng)一;集成了適用于穿梭車貨架的電子標(biāo)簽、讀寫器及其配套的管理軟件;設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了成品糧庫(kù)內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)成品糧庫(kù)內(nèi)各環(huán)節(jié)物流信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集和處理，各作業(yè)環(huán)節(jié)有效串聯(lián)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，規(guī)范了流程，有效地提高了工作效率。系統(tǒng)可應(yīng)用于成品糧庫(kù)內(nèi)的物流信息化管理。

關(guān)鍵詞：成品糧;庫(kù)內(nèi)物流;射頻識(shí)別;信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP315? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）10-0053-03

成品糧的信息具有多層次、多尺度、多類型和多參數(shù)等特點(diǎn)，特別是信息處理技術(shù)多樣，標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，缺少適合成品糧單元化管理的信息感知、傳輸、處理以及控制技術(shù)。隨著優(yōu)質(zhì)糧食工程的推進(jìn)，各地建設(shè)了一批“中國(guó)好糧油”企業(yè)[1]，其成品糧庫(kù)對(duì)信息化管理的需求進(jìn)一步提升。

本文針對(duì)成品糧庫(kù)內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化、信息記錄自動(dòng)化和貨位管理精確化[2]。通過(guò)管理系統(tǒng)規(guī)范各環(huán)節(jié)的執(zhí)行流程，使管理更智能、高效。形成以貨物入庫(kù)、出庫(kù)等作業(yè)為任務(wù)單批號(hào)（包括貨物信息、來(lái)源信息、批次信息等） ，各環(huán)節(jié)依次進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。對(duì)關(guān)鍵位置和過(guò)程進(jìn)行信息標(biāo)識(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自動(dòng)采集和記錄作業(yè)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，解決人工參與所造成的記錄不清晰、不規(guī)范以及信息錄入和查詢煩瑣等問(wèn)題[3]，提高工作效率。實(shí)現(xiàn)以托盤和貨位為基本單位的單元化倉(cāng)儲(chǔ)管理模式，自動(dòng)、準(zhǔn)確地記錄載糧托盤所在的貨位，利于盤點(diǎn)和管理。

成品糧堆碼方式有自然堆碼、托盤堆碼和貨架堆碼等多種方式，其中貨架主要包括普通重型貨架、貫通貨架、穿梭車貨架等形式[4]。穿梭車貨架由叉車運(yùn)送載糧托盤到貨架端頭，再由穿梭車接力運(yùn)至貨位，貨位應(yīng)用組織難度較大;其他貨架由叉車將貨物直接運(yùn)至貨位。

本文以較為復(fù)雜的穿梭車貨架為例，在現(xiàn)有庫(kù)內(nèi)物流工藝和業(yè)務(wù)管理流程基礎(chǔ)上，融入RFID技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)成品糧庫(kù)內(nèi)物流信息標(biāo)識(shí)、采集和處理的相關(guān)裝備和軟件，包括：集成電子標(biāo)簽、讀寫器及配套的管理軟件，基于上述軟硬件的成品糧物流信息管理系統(tǒng)。

1 概述

整個(gè)系統(tǒng)分為出入庫(kù)管理和倉(cāng)內(nèi)貨位管理兩大部分，整體采用B/S結(jié)構(gòu)，根據(jù)糧庫(kù)實(shí)際操作流程進(jìn)行作業(yè)信息的流轉(zhuǎn)，各流程依次完成。系統(tǒng)功能和界面針對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，出入庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)整個(gè)作業(yè)任務(wù)的管理控制，貨位管理實(shí)現(xiàn)整托盤進(jìn)出倉(cāng)的操作功能。

在本系統(tǒng)中，桌面固定讀寫器、手持式讀寫器、叉車讀寫器等RFID前端設(shè)備負(fù)責(zé)讀寫用戶卡信息和托盤電子標(biāo)簽信息;RFID后臺(tái)管理軟件負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳回到服務(wù)器，建立起用戶、托盤、貨位之間的關(guān)聯(lián)，并實(shí)時(shí)更新各個(gè)作業(yè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。

2 流程設(shè)計(jì)

2.1 入庫(kù)作業(yè)及信息管理流程

1） 登記。車輛進(jìn)入糧庫(kù)前，司機(jī)將身份證交給門衛(wèi)進(jìn)行人員和車輛登記，系統(tǒng)自動(dòng)生成批次信息，制作和發(fā)放用戶卡[3]。入庫(kù)流程啟動(dòng)。

2） 首次稱重。司機(jī)將用戶卡交給司磅人員，工作人員關(guān)聯(lián)合同，補(bǔ)充糧食、貨主等信息，稱重完成后，將批次和毛重等主要信息寫入用戶卡。

3） 調(diào)度。司機(jī)將用戶卡交給調(diào)度員，調(diào)度員根據(jù)來(lái)糧信息發(fā)布調(diào)度指令，分配目標(biāo)倉(cāng)廒和貨架，指定成品糧的物流路線，將調(diào)度信息寫入用戶卡。

4） 卸糧入倉(cāng)。

①入倉(cāng)開(kāi)始。司機(jī)將用戶卡交給保管員，保管員使用手持機(jī)讀取用戶卡取得批次和調(diào)度信息，安排卸糧組盤和入倉(cāng)路線，并向車載終端發(fā)送入倉(cāng)指令。之后以托盤為基本的信息管理單元。

②運(yùn)送托盤到指定貨架。叉車拾取托盤，位于叉車車身前方的讀寫器讀取托盤號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)分配貨位后顯示在車載終端。叉車司機(jī)按指示運(yùn)送載糧托盤，叉車讀寫器自動(dòng)讀取位于倉(cāng)廒門口地面的電子標(biāo)簽[5]，核驗(yàn)無(wú)誤后，駛?cè)雮}(cāng)廒，運(yùn)送到指定貨架端頭。

③確認(rèn)托盤被放入目標(biāo)貨位。貨位管理軟件接收來(lái)自穿梭車的信息，判斷目前狀態(tài)并給出相應(yīng)的操作提示。穿梭車接力運(yùn)送載糧托盤至目標(biāo)貨位后，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中貨位和托盤信息。

④確認(rèn)批次入糧完畢。重復(fù)②和③的過(guò)程至該批次入倉(cāng)完畢，若存在尾盤則通過(guò)車載終端進(jìn)行標(biāo)記。保管員確認(rèn)后，使用手持機(jī)向服務(wù)器反饋信息，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)記錄。

5） 二次稱重。司機(jī)將用戶卡交給司磅人員，工作人員讀取批次號(hào)，稱重完成后，系統(tǒng)記錄皮重，計(jì)算凈重，并寫入用戶卡。

6） 登出。車輛出庫(kù)，司機(jī)退回用戶卡，取回身份證[3]。入庫(kù)流程結(jié)束。

2.2 出庫(kù)作業(yè)及信息管理流程

1） 登記。車輛進(jìn)入糧庫(kù)前，司機(jī)將身份證交給門衛(wèi)進(jìn)行人員和車輛登記，系統(tǒng)自動(dòng)生成批次信息，制作和發(fā)放用戶卡[3]。出庫(kù)流程啟動(dòng)。

2） 首次稱重。司機(jī)將用戶卡交給司磅人員，工作人員關(guān)聯(lián)合同，補(bǔ)充采購(gòu)計(jì)劃和買主信息，稱重完成后，將批次和皮重等主要信息寫入用戶卡。

3） 調(diào)度。司機(jī)將用戶卡交給調(diào)度員，調(diào)度員根據(jù)采購(gòu)計(jì)劃發(fā)布出庫(kù)的調(diào)度指令，指定出貨的倉(cāng)廒和貨架，將調(diào)度信息寫入用戶卡。

4） 出倉(cāng)。

①出倉(cāng)開(kāi)始。司機(jī)將用戶卡交給保管員，保管員使用手持機(jī)讀取用戶卡取得批次和調(diào)度信息，安排出倉(cāng)路線，并向車載終端發(fā)送出倉(cāng)指令。

②運(yùn)送托盤出倉(cāng)。系統(tǒng)自動(dòng)取得出倉(cāng)貨位信息后顯示在車載終端，司機(jī)按照指示到指定的倉(cāng)廒和貨架拾取托盤，位于叉車車身前方的讀寫器讀取托盤號(hào)[5]，系統(tǒng)判斷后將信息顯示在車載終端，提示司機(jī)繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)操作。出倉(cāng)時(shí)讀取位于倉(cāng)廒門口地面的電子標(biāo)簽，再次核驗(yàn)，無(wú)誤后更新數(shù)據(jù)庫(kù)中貨位和托盤信息。

③運(yùn)送托盤至站臺(tái)。叉車將載糧托盤送至站臺(tái)，之后由人工拆盤裝車。

④確認(rèn)批次出糧完畢。重復(fù)②和③的過(guò)程至該批次出倉(cāng)完畢，保管員確認(rèn)后，使用手持機(jī)向服務(wù)器反饋信息，系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)記錄。

5） 二次稱重。司機(jī)將用戶卡交給司磅人員，工作人員讀取批次號(hào)，稱重完成后，系統(tǒng)記錄毛重，計(jì)算凈重，并寫入用戶卡。

6） 登出。車輛出庫(kù)，司機(jī)退回用戶卡，取回身份證[3]。出庫(kù)流程結(jié)束。

2.3 信息查詢

查詢貨位儲(chǔ)糧情況，包括糧食品種、數(shù)量、入庫(kù)時(shí)間、操作人員、來(lái)源、入庫(kù)總量等。根據(jù)權(quán)限的不同可以進(jìn)行新增、刪除、修改和查詢操作。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 信息編碼及通訊協(xié)議

1） 貨位編號(hào)按約定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼及轉(zhuǎn)換，包含組織機(jī)構(gòu)代碼、庫(kù)點(diǎn)代碼、倉(cāng)房編號(hào)、倉(cāng)廒號(hào)、貨位號(hào)等信息。其中：組織機(jī)構(gòu)代碼按國(guó)標(biāo)執(zhí)行;庫(kù)點(diǎn)代碼用于區(qū)分該機(jī)構(gòu)下屬的多個(gè)庫(kù)點(diǎn);倉(cāng)房編號(hào)用于該庫(kù)點(diǎn)內(nèi)多個(gè)倉(cāng)房的編碼;倉(cāng)廒號(hào)為倉(cāng)房?jī)?nèi)各廒間的編碼;貨位號(hào)包括貨架的列、層、位，與實(shí)際的物理貨位一一對(duì)應(yīng)。

2） 倉(cāng)內(nèi)貨位管理的RFID電子標(biāo)簽有托盤標(biāo)簽和地埋標(biāo)簽兩種形式，類型均為超高頻[5]，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則進(jìn)行信息編碼。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)由標(biāo)簽類型標(biāo)記加內(nèi)容的格式構(gòu)成。前者包含托盤號(hào)，后者包含倉(cāng)房編號(hào)、倉(cāng)廒號(hào)。

3） 庫(kù)內(nèi)流轉(zhuǎn)使用的用戶卡（RFID高頻） 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則進(jìn)行信息編碼[5]，包含卡號(hào)、批次號(hào)、目標(biāo)倉(cāng)廒、毛重、皮重、凈重信息。

4） 貨位管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)與穿梭式臺(tái)車之間的通訊通過(guò)TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，包含巷道信息（貨架的層和列） 、位置信息（貨位） 、是否載有托盤等。

5） 本系統(tǒng)支持與第三方系統(tǒng)的集成，通訊接口設(shè)計(jì)以URL的形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中貨位發(fā)生變化后，后臺(tái)程序向第三方系統(tǒng)發(fā)送http請(qǐng)求，包含貨位、貨位狀態(tài)、貨物批次號(hào)、客商姓名、客商單位、貨物品種等信息?？筛鶕?jù)第三方系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的需求個(gè)性化調(diào)整。

3.3 出入庫(kù)管理

3.3.1 概述

基于Java快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)成品糧庫(kù)內(nèi)物流實(shí)際情況，部署好完整工作流，實(shí)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)物流信息的流轉(zhuǎn)和記錄[2]，跟蹤成品糧庫(kù)內(nèi)實(shí)際物流情況，主要包括出入庫(kù)管理中的登記、首次稱重、進(jìn)出倉(cāng)、二次稱重、登出等一系列環(huán)節(jié)，以及實(shí)時(shí)查詢貨位存糧情況，任務(wù)管理和流程監(jiān)控等功能。

系統(tǒng)為Web應(yīng)用，工作人員可使用瀏覽器打開(kāi)，通過(guò)自己的賬號(hào)密碼登錄管理系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)的操作[2]。功能和數(shù)據(jù)權(quán)限可由管理員進(jìn)行分配。

3.3.2 系統(tǒng)主要功能

1） 出入庫(kù)管理

以入庫(kù)為例。登錄系統(tǒng)后，點(diǎn)擊首頁(yè)“入庫(kù)登記”功能進(jìn)入，對(duì)承運(yùn)人、運(yùn)糧車輛和糧食等信息進(jìn)行登記，并發(fā)放用戶卡（高頻RFID電子標(biāo)簽） 。啟動(dòng)作業(yè)流程，由系統(tǒng)以待辦任務(wù)通知的形式驅(qū)動(dòng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)流程執(zhí)行各自的作業(yè)。

根據(jù)登記之后系統(tǒng)發(fā)送的任務(wù)通知，工作人員核驗(yàn)車輛信息，在首次稱重后，安排目標(biāo)貨位。目標(biāo)貨位可由系統(tǒng)按預(yù)制規(guī)則進(jìn)行不同方式的智能調(diào)度或由人工指定。

2） 任務(wù)管理和流程監(jiān)控

任務(wù)管理可按條件查詢各項(xiàng)任務(wù)，對(duì)其進(jìn)行辦理、回退、終止等各項(xiàng)操作。流程監(jiān)控可查看任務(wù)流程的進(jìn)展情況。

3） 貨位查詢

查詢貨位的存糧情況，及其相關(guān)聯(lián)的詳細(xì)信息。可自選字段，導(dǎo)出到Excel。

3.4 倉(cāng)內(nèi)貨位管理

實(shí)現(xiàn)以托盤和貨位為基本管理單位的成品糧進(jìn)出倉(cāng)電子標(biāo)簽及其相關(guān)讀取、管理設(shè)備的集成和研發(fā)，基于MFC開(kāi)發(fā)了倉(cāng)內(nèi)貨位管理應(yīng)用軟件。與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)交互，與RFID讀寫設(shè)備進(jìn)行集成，與貨架穿梭車進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)信息采集、貨位分配、位置信息確認(rèn)和自動(dòng)更新貨位信息等功能。

該軟件安裝于車載終端，叉車司機(jī)在完成網(wǎng)絡(luò)、串口和數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)置后，軟件可進(jìn)行倉(cāng)內(nèi)貨位管理。

入倉(cāng)時(shí)：

1） 自動(dòng)識(shí)別托盤標(biāo)簽，顯示目標(biāo)貨位。

2） 自動(dòng)識(shí)別倉(cāng)廒標(biāo)簽，按指示將貨物運(yùn)往正確倉(cāng)廒。

3） 與貨架穿梭車通訊，核驗(yàn)貨位，并提示信息。

4） 確認(rèn)托盤放至指定貨位。

5） 連接后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)更新貨位和儲(chǔ)糧數(shù)量信息。

出倉(cāng)時(shí)：

1） 自動(dòng)識(shí)別倉(cāng)廒標(biāo)簽，指示司機(jī)前往正確倉(cāng)廒取貨。

2） 自動(dòng)識(shí)別托盤標(biāo)簽，核驗(yàn)是否取自正確貨位。

3） 確認(rèn)托盤運(yùn)至站臺(tái)。

4） 連接后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)更新貨位和儲(chǔ)糧數(shù)量信息。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)滿足成品糧物流信息標(biāo)識(shí)、跟蹤、采集傳輸?shù)男枨蟆＠蒙漕l識(shí)別（RFID） 技術(shù)，在托盤和倉(cāng)廒固定具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的RFID電子標(biāo)簽，并將相關(guān)信息記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)RFID讀寫器自動(dòng)獲取托盤和倉(cāng)廒信息，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，減少人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、便捷性?？芍庇^、可視化地查看貨位、庫(kù)存和糧食堆放等情況，對(duì)成品糧進(jìn)出倉(cāng)的全流程進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)庫(kù)內(nèi)物流信息進(jìn)行追蹤。在成品糧庫(kù)內(nèi)物流和進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)信息化管理方面，先進(jìn)適用，具有應(yīng)用和推廣價(jià)值。

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】

收稿日期：2021-12-24

作者簡(jiǎn)介：商曉東（1986—） ，男，工程師，碩士，研究方向?yàn)榧Z食行業(yè)信息化項(xiàng)目研發(fā);宮莉（1987—） ，女，通信作者，工程師，碩士，研究方向?yàn)榧Z食行業(yè)信息化項(xiàng)目研發(fā)。