基于RFID的煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)_第1頁(yè)
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1、基于RFID的煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)1 引言在信息技術(shù)高度發(fā)展的今天,提高煙草倉(cāng)儲(chǔ)效率和控制物流成本,成為提高卷煙市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。為了實(shí)現(xiàn)煙草物流倉(cāng)儲(chǔ)工作的高效運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)盡量保持目前現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)模式,對(duì)于煙草商業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō),使用RFID托盤-環(huán)穿-立庫(kù)儲(chǔ)位;流程的儲(chǔ)運(yùn)方式是一個(gè)合理的解決方案,通過(guò)RFID托盤與件煙碼段關(guān)聯(lián)的方式,簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快捷的完成件煙碼段信息采集工作。除此之外,還要把RFID托盤與件煙碼段關(guān)聯(lián)的信息貫穿整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),準(zhǔn)確、高效的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化倉(cāng)儲(chǔ)管理。為此,甘肅天水煙草為落實(shí)國(guó)家局關(guān)于煙草物流合理規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綜合配套;的要求,加快現(xiàn)代物流工

2、程建設(shè)步伐,全面提升物流建設(shè)水平,于2013年10月正式啟動(dòng)煙草卷煙物流中心。該物流中心卷煙儲(chǔ)存量可近0.9萬(wàn)箱,設(shè)置1條補(bǔ)貨線,2條半自動(dòng)分揀線,單線設(shè)計(jì)分揀能力為每小時(shí)240件。物流配送中心采用三層貨架存放、叉車全過(guò)程作業(yè)以及基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行卷煙倉(cāng)儲(chǔ)管理,提高了工作效率和卷煙的安全性。2 煙草企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)狀分析目前,各省地級(jí)市以上的煙草商業(yè)公司絕大部分都建立了自己的物流倉(cāng)儲(chǔ)中心,使用的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)和分揀設(shè)備也各不相同。煙草倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)現(xiàn)狀大致有以下幾點(diǎn)。(1) 自動(dòng)化作業(yè),工業(yè)卷煙企業(yè)設(shè)備先進(jìn),自動(dòng)化程度高,個(gè)別2 煙草企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)狀分析)大規(guī)模的商業(yè)企業(yè)也逐步實(shí)現(xiàn)了

3、全自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。(2) 半自動(dòng)化作業(yè),這是目前煙草企業(yè)中使用最多的方式,其倉(cāng)儲(chǔ)以分區(qū)平庫(kù)的貨架為主,使用叉車等機(jī)械設(shè)備配合電子標(biāo)簽分揀線,其中部分配備了臥式或立式分揀機(jī)。(3)人工作業(yè),采用地面?zhèn)}儲(chǔ),儲(chǔ)位按數(shù)字編排分類,輔以叉車、地牛等機(jī)械工具,由人工進(jìn)行揀選。據(jù)甘肅天水煙草公司的資料統(tǒng)計(jì),市級(jí)的煙草公司中,平均每個(gè)品種的卷煙一天要訪銷100-130次左右,而銷量最好的前二三十個(gè)大品牌要占全年總銷售量的80%左右,平均一天要訪銷500多次,最大品牌甚至要訪銷2000次以上。這樣高出庫(kù)頻率的單一品種,是煙草銷售的特點(diǎn)。面對(duì)現(xiàn)代卷煙物流的要求,人工操作和叉車出入庫(kù)已無(wú)法滿足繁忙倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)、高頻率出

4、入庫(kù)的要求。因此需要改變企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理,努力提升作業(yè)自動(dòng)化水平,才能提高企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。3 基于RFID的煙草倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)流程本文設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要針對(duì)天水煙草公司的煙草倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)施RFID管理,采取半自動(dòng)化的方式,使用大量的自動(dòng)化機(jī)械技術(shù),輔以人工監(jiān)控、校正,力求在提升效率的同時(shí)盡量降低成本。主要的業(yè)務(wù)流程為入庫(kù)與出庫(kù)。3.1 入庫(kù)業(yè)務(wù)流程當(dāng)送貨車輛到達(dá)入庫(kù)月臺(tái)時(shí),倉(cāng)儲(chǔ)工作人員首先要對(duì)到貨確認(rèn)單進(jìn)行核對(duì),核對(duì)無(wú)誤后進(jìn)行入庫(kù)掃描,采集件煙條碼信息傳遞至倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),完成工業(yè)與商業(yè)企業(yè)的貨物交接。并且對(duì)卷煙進(jìn)行手動(dòng)碼盤處理,操作人員使用固定掃描設(shè)備或手持掃碼設(shè)備完成RFID整托盤與件煙

5、信息的綁定,同時(shí)相關(guān)綁定信息以無(wú)線方式傳輸?shù)絺}(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。此后,叉車將貨物送至巷道堆垛機(jī)或地面貨架。巷道堆垛機(jī)將卷煙送至指定儲(chǔ)位,安裝在儲(chǔ)位口的傳感器會(huì)將儲(chǔ)位信息傳送至倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),儲(chǔ)位信息更新,完成入庫(kù)操作。3.2 出庫(kù)業(yè)務(wù)流程當(dāng)有出庫(kù)申請(qǐng)時(shí),倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)根據(jù)庫(kù)存情況和出貨策略確定應(yīng)出庫(kù)卷煙的儲(chǔ)位信息。將出庫(kù)信息,如出庫(kù)卷煙名稱、數(shù)量、存放位置等,傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)?,F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)發(fā)命令給巷道堆垛機(jī)去儲(chǔ)位搬出托盤,在通過(guò)固定的RFID讀寫器時(shí)會(huì)自動(dòng)掃描托盤電子標(biāo)簽,獲取卷煙碼段信息后進(jìn)行確認(rèn),完成儲(chǔ)位信息更新。信息核對(duì)無(wú)誤后環(huán)穿小車將卷煙送至分揀備貨系統(tǒng)。分揀備貨系統(tǒng)對(duì)件煙進(jìn)行拆盤操作,托盤自

6、動(dòng)歸位。條煙出貨按戶進(jìn)行分揀掃碼,掃碼信息會(huì)即時(shí)傳輸至倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),完成庫(kù)存數(shù)據(jù)更新。4 基于RFID的煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成本文設(shè)計(jì)的RFID煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,由RFID煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、中心數(shù)據(jù)庫(kù)、讀寫器和電子標(biāo)簽四部分組成。這幾個(gè)系統(tǒng)互相聯(lián)系,共同完成倉(cāng)儲(chǔ)管理的各個(gè)功能。整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的中心是RFID倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),它由中心數(shù)據(jù)庫(kù)、處理數(shù)據(jù)的后臺(tái)管理系統(tǒng)及提供通用服務(wù)的中間件組成。4.2 管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)我們將倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)分為兩部分,一是處理產(chǎn)品信息的煙草倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),二是位于讀寫器和后臺(tái)系統(tǒng)之間的中間件系統(tǒng)。在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,我們采用客戶端側(cè)EB服務(wù)器三層架

7、構(gòu)體系,如圖2所示。應(yīng)用層給用戶提供了一個(gè)應(yīng)用界面,用戶可以通過(guò)應(yīng)用界面操作獲取各種數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用層增加了一定的權(quán)限設(shè)置,用戶可以在自己的權(quán)限范圍內(nèi)操作系統(tǒng)。邏輯層位于界面層和數(shù)據(jù)層中間,起到了連接的作用,它可以接受界面層用戶的請(qǐng)求,執(zhí)行任務(wù)并與數(shù)據(jù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,把必要的數(shù)據(jù)反饋給界面層。從業(yè)務(wù)方面來(lái)看,倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有:卷煙目錄管理、卷煙信息管理、出入庫(kù)管理、儲(chǔ)位管理、庫(kù)存統(tǒng)計(jì)分析、卷煙庫(kù)存監(jiān)控、需求預(yù)測(cè)、報(bào)表查詢管理、貨位編碼管理、用戶權(quán)限分配等。數(shù)據(jù)層可以接受邏輯層的任務(wù)請(qǐng)求,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作,它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的安全性、完整性,這一層經(jīng)常使用的是一些大型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),其主要

8、任務(wù)是對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存,常用的有SQL Server、Oracle等。4.3 中間件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中間件的設(shè)計(jì)采用層次調(diào)用結(jié)構(gòu),可以使其具有結(jié)構(gòu)清晰、便于維護(hù)等特點(diǎn),滿足中間件可擴(kuò)展、分布式的要求。因此本系統(tǒng)的RFID中間件設(shè)計(jì)也采用了層次調(diào)用思想進(jìn)行架構(gòu),將整個(gè)中間件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分三個(gè)層次的模塊:通信管理、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序接口,如圖3所示。通信管理模塊主要處理中間件與讀寫器、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息傳遞。其中讀寫器的通信需要屏蔽各種硬件設(shè)備和主機(jī)之間的通信方式;與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口則是使用標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)接口,對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的操作。數(shù)據(jù)管理模塊可分為兩部分:一是對(duì)通過(guò)讀寫器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

9、、過(guò)濾、儲(chǔ)存;二是實(shí)現(xiàn)對(duì)讀寫器等設(shè)備的監(jiān)控和管理,確保各個(gè)設(shè)備工作正常。應(yīng)用程序接口模塊是中間件系統(tǒng)和上層應(yīng)用軟件的通道,其目的是完成中間件與上層應(yīng)用程序的連接,為上層應(yīng)用提供可訪問(wèn)的對(duì)象,并傳輸處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息。5 主要功能模塊設(shè)計(jì)5.1 通信管理模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信模塊主要完成中間件與讀寫器、數(shù)據(jù)庫(kù)之間數(shù)據(jù)信息的傳輸,而上層應(yīng)用軟件只要實(shí)現(xiàn)自身的功能即可,其模塊的結(jié)構(gòu)如圖4所示。數(shù)據(jù)庫(kù)接口模塊要完成中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)的連接,以供數(shù)據(jù)管理模塊和應(yīng)用程序接口模塊使用,確保把采集到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)及設(shè)備相關(guān)信息保存并有效地處理。與讀寫器通信的處理方法是根據(jù)不同的連接為其定義相對(duì)應(yīng)的類,這樣就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行

10、設(shè)置的時(shí)候按照連接方式生成不同的對(duì)象。此外,各個(gè)廠商讀寫器的底層通信協(xié)議不同,在建立數(shù)據(jù)連接后需要針對(duì)不同的RFID讀寫器底層通信協(xié)議來(lái)建立相應(yīng)的類即可,不僅避免了整個(gè)模塊的重新開(kāi)發(fā),還提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。5.2 數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能是對(duì)RFID通信接口傳遞的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其中包括篩選掉不必要的信息,保留有用的信息,以及對(duì)該類信息進(jìn)行存儲(chǔ)。除此之外,由于在煙草倉(cāng)儲(chǔ)內(nèi)部存在RFID覆蓋范圍的重復(fù)性,因此,還需要對(duì)重復(fù)信息進(jìn)行清除,避免信息數(shù)據(jù)的重復(fù)。另一方面數(shù)據(jù)管理模塊還要進(jìn)行RFID系統(tǒng)中讀寫器硬件信息的維護(hù),保證各個(gè)設(shè)備的正常工作。該模塊通過(guò)調(diào)用通信管理模塊里的相關(guān)函

11、數(shù)能夠進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。5.3 應(yīng)用程序接口模塊設(shè)計(jì)由于標(biāo)準(zhǔn)化接口具有很強(qiáng)的可移植性,因此中間件已成為很多標(biāo)準(zhǔn)化工作的關(guān)鍵部分。具體來(lái)說(shuō),中間件解決了下層讀寫器系統(tǒng)較為復(fù)雜的問(wèn)題,提供給程序開(kāi)發(fā)人員一個(gè)簡(jiǎn)單明了的軟件環(huán)境,使他們把注意力都放在自己的研發(fā)工作上,不用再為不同系統(tǒng)軟件上的移植問(wèn)題而重復(fù)勞動(dòng),從而大大減輕了技術(shù)方面的負(fù)擔(dān)。上述功能的實(shí)現(xiàn)都取決于應(yīng)用程序接口的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)。6 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)庫(kù)存管理模塊由入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、盤存管理和預(yù)警管理4個(gè)子模塊組成。(1) 入庫(kù)管理模塊:倉(cāng)庫(kù)管理員根據(jù)入庫(kù)確認(rèn)單檢查卷煙,合格后將件煙傳輸至入庫(kù)月臺(tái),并將件煙放置到系統(tǒng)指定的儲(chǔ)位。出庫(kù)管

12、理模塊:倉(cāng)庫(kù)管理員根據(jù)分揀系統(tǒng)要貨的卷煙名稱和數(shù)量,指定倉(cāng)儲(chǔ)出庫(kù)策略。盤存管理在庫(kù)管理模塊:這兩個(gè)模塊功能相近,但對(duì)具體的操作不同。盤存管理是根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的盤點(diǎn)策略隨機(jī)對(duì)庫(kù)存卷煙進(jìn)行下架抽檢,也可以按周期進(jìn)行人工盤點(diǎn),確保實(shí)物與倉(cāng)儲(chǔ)信息的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。預(yù)警管理模塊:庫(kù)存預(yù)警主要是根據(jù)不同卷煙的銷售狀況,設(shè)定庫(kù)存數(shù)量下限閾值,當(dāng)某種卷煙的庫(kù)存數(shù)量低于其下限閾值時(shí),系統(tǒng)會(huì)給出警告,提醒管理人員制定新的采購(gòu)計(jì)劃。質(zhì)量預(yù)警主要針對(duì)卷煙保質(zhì)期進(jìn)行警告,一般設(shè)定卷煙的保質(zhì)期為6個(gè)月,當(dāng)倉(cāng)庫(kù)中的卷煙在庫(kù)時(shí)間達(dá)到5個(gè)月時(shí),系統(tǒng)會(huì)列出這些卷煙,提醒管理人員盡快銷售。7 應(yīng)用結(jié)果分析通過(guò)測(cè)試,驗(yàn)證了甘肅天水煙草倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)境下能夠有效對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀取,并傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行正確的處理。下面給出2013年10月倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)入庫(kù)時(shí)間的相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)。入庫(kù)試驗(yàn)進(jìn)行了兩次,第一次實(shí)際件煙數(shù)為100件,折合托盤數(shù)是4托盤;第二次實(shí)際件煙數(shù)為500

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