基于射频识别技术的自动化立体仓库构建_吴瑞清

０前言

近年来，射频识别技术（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，简称ＲＦＩＤ）作为一种新兴的自动识别

技术，在国内外快速普及，射频识别技术技术在许

多领域都有较大应用价值和发展前景。如工业自动化、商业自动化、汽车、火车等交通监控、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等领域。自动化立体仓库的应用也越来越广泛，在医

药、电子、汽车、机械、化工等行业都得到了应用，并取得较好效果。在大型生产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统（ＦｌｅｘｉｂｌｅＡｕｔｏｍａｔｉｃｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｅ）中，流通领域的大型流通中

心、配送中心中也有广泛使用。自动化立体仓库和企业的资源计划ＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅＲｅｓｏｕｒｃｅＰｌａｎｎｉｎｇ等上位系统的连接后，可实现企业信息管理的自动化；物流系统与生产制造、销售、财务等系统有机的联系起来，提高企业管理水平和经济效益。如何将射频识别技术应用到自动化立体仓库中，更进一步优化自动化立体仓库功能，已越来越引起业内人士的高度重视。本文通过分析射频技术的特点和优势，自动化立体仓库系统组成，提出了基于射频技术的自动化立体仓库的构建思路和实现方法。１射频识别技术简介射频识别技术ＲＦＩＤ的基本原理是电磁理论，利用无线电波对记录媒体进行读写。射频系统的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡具有可读写能力，可以携带大量数据、难以

伪造和有智能等特点。最基本的ＲＦＩＤ系统由三部分组成：（１）电子

基于射频识别技术的自动化立体仓库构建吴瑞清１A邵新苗２，李娜１，廖旭军１（１．金华职业技术学院，浙江金华３２１０１７G２．金华市电机实业有限公司，浙江金华３２１０００）

摘要：射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，在国内外广泛应用。自动化立体仓库在医药、电子、汽车、机械、化工等行业应用产生了巨大的社会效益和经济效益。本文通过分析射频技术的特点，自动化立体仓库的组成，提出了基于射频技术的自动化立体仓库的构建策略和实现方法。关键词：射频识别技术；自动化立体仓库；构建中图分类号：Ｆ２５２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－３６９９（２００５）０３－００２４－０４

ＡｕｔｏｍａｔｅｄＳｔｏｒａｇｅ＆ＲｅｔｒｉｅｖａｌＳｙｓｔｅｍＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢａｓｅｏｎＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＷＵＲｕｉ－ｑｉｎｇ１PＳＨＡＯＸｉｎ－ｍｉａｏ２AＬＩｎａ１AＬＩＡＯＸｕ－ｊｕｎ１

（１．ＪｉｎｈｕａＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ5Ｊｉｎｈｕａ３２１０１７5Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉｎｈｕａＥｌｅｃｔｒｏｍｏｔｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｅ5Ｊｉｎｈｕａ３２１０００5Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔAＲａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓａｎｅｗａｕｔｏｍａｔｉｃｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｕｓｅｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ａｕｔｏｍａｔｅｄｓｔｏｒａｇｅ＆ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍｗｏｒｋｓｇｒｅａｔｓｏｃｉａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｉｎｍｅｄｉｃｉｎｅAｅｌｅｃｔｒｏｎAｍｏｔｏｒｃａｒａｎｄｃｈｅｍｉｓｔｒｙｅｔｃ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓAａｕｔｏｍａｔｅｄｓｔｏｒａｇｅ＆ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎAｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄａｕｔｏｍａｔｅｄｓｔｏｒａｇｅ＆ｒｅ－ｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓAｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎGａｕｔｏｍａｔｅｄｓｔｏｒａｇｅ＆ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍGｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

收稿日期：２００６－０５－３０作者简介：吴瑞清（１９６８－）P男，浙江金华人，讲师，主要从事自动化立体仓库研究。

金华职业技术学院学报第５卷第３期２００５年９月

Ｖｏｌ．５Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２００５标签（Ｔａｇ）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；当受无线电射频信号照射时，能反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。（２）阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）：有时也被称为查询器、通讯器或称为读出装置，用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息，有时还可以写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；（３）微型天线（Ａｎｔｅｎｎａ）：在标签和阅读器间传递射频信号。射频识别系统运作过程有以下三个步骤：（ｌ）贴附于存货单元的充电标签，将以有规律的时间间隔发生射频。（２）识别者接收有用信号，辨认几英尺范围内的存货位置，并将该信息输入中心数据库。（３）管理者识别特定时间的所有存货的位置。射频识别系统中的射频卡与其它自动识别技术相比，如条码、磁卡、ＩＣ卡等，其具有非接触、工作距离长、射频卡不怕油渍、灰尘污染等优点，适于恶劣环境、可识别运动目标。因此完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。短距离的射频卡可以在这样的环境中代替条码，长距离的产品多用于交通上，可达几十米。２自动化立体仓库概述自动化立体仓库又称立库、高层货架仓库、自动仓储ＡＳ／Ｒｓ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＳｔｏｒａｇｅ＆ＲｅｔｒｉｅｖａｌＳｙｓｔｅｍ）。它是以高层货架为标志、以搬运设备为基础、以计算机控制为主要手段而组成的现代化仓库。可对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理。自动化立体仓库，它充分利用空间，减少占地面积，通过计算机有效利用仓储能力，合理减少库存，加快储备资金周转，能够实现先进先出，高速存取，适应现代企业的柔性化生产。自动化立体仓库是生产物流的重要组成部分。生产物流是从原材料采购开始，经过基本制造过程的转换活动，最后形成具有一定价值的产成品，并将其运至成品库或用户。物料经历着采购运进、入库验收、存放、加工制造、进入成品库以及成品外运等一系列物料实体的运送的动态流转过程，其中间均包含了存储环节。它的作用概括如下：（１）科学储备，提高物料调节水平，实现账物相符和先进先出功能。（２）有效地衔接生产与库存，加快物资周转，降低成本。（３）适当加工，衔接产需，合理利用资源，提高效益。（４）为企业的生产指挥和决策提供有效依据。自动化立体仓库是机械和电气、强电和弱电控制相结合的产物。主要由机械和控制两大部分构成。机械部分包括高层货架储存系统、自动货物堆垛系统、输送和分拣系统和自动搬运系统等。控制部分包括自动识别数据采集系统、计算机控制和管理系统等。（１）高层货架储存系统。本系统主要由高层贷架和集装单元器具组成。（２）自动货物堆垛系统。自动货物堆垛系统分垛码和堆垛两部分组成。（３）输送和分拣系统。输送部分是货物出入库的桥梁，直接关系到仓库的性能。输送件有很多种，目前国内使用较多的是输送机、有轨小车、无轨小车、移动台车等。（４）自动搬运系统。自动搬运车（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｄｅ）是指装有自动导引装置，能够沿规定的路径行

驶，在车体上还具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。（５）数据采集系统。基于条形码的数据采集系统主要设备有条码打印机和数据采集终端。（６）计算机控制和管理系统。在自动化立体仓库中控制各种机构在顺序动作的同时又实现并行运行，是自动仓库控制系统中的关键技术。可采用可编程控制器（ＰＬＣ）实现控制，而各机构之间应由

控制系统统一发出指令来协调各自的动作，因此，整个自动仓库管理与控制系统可采用高速的多级计算机网络控制系统来完成系统的管理与控制。

３基于射频技术的自动化立体仓库

构建

如何把射频技术应用到自动化立体仓库中去，已成为专家学者研究的热门课题之一，下面结合笔者的工作经验，谈谈基于射频识别技术的自动化立体仓库构建。３．１基于射频技术的自动化立体仓库的组织

结构采用射频识别技术以后，数据采集变得十分方便，只要在物件表面粘贴电子标签，在数据采集位

置设置阅读器，当有物件通过时，即可实现数据采集，通过数据传输，送到计算机管理中心。由于数据

吴瑞清等：基于射频识别技术的自动化立体仓库构建第１期２５采集的简化，在自动化立体仓库出库时，增设校对功能，能及时纠正拣选出错，增加拣选正确率。其组织结构见图１。３．２基于射频技术的自动化立体

仓库的业务流程根据自动化立体仓库的组织结构图，充分考虑射频的优点和自动化立体仓库的功能，采用如下工作过

程：首先将货物信息存放在电子标签里，并将电子标签安装在货物的表面，当货物通过读出点时，阅读器通过天线接收电子标签反射回的带有货物信息的电子信号，接收到的电子

信号经过计算机处理后，自动显示或打印出来，从而实现了货物的自动识

别。其业务流程见图２。３．３基于射频技术的自动化立体

仓库的功能模块设计３．３．１入库管理功能

产品从生产流水线下来，入库管理人员根据产品名称和属性，将存储有该种产品的电子标签粘贴产品表面。在入库区，通过读取装置，将货物

信息数量自动采集，传入计算机控制中心，进行数据处理，实现产品入库。利用射频技术增强了作业的准确性和快捷性，

提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间。３．３．２出库管理功能

仓库管理人员根据出库单要求完成相应的物品出库，并将出库数据上传到数据中心，系统根据出库情况自动更新实际库存，保留出库信息，并提供相应出库信息查询功能，为管理人员及时了解每

一笔出库情况提供方便。采用射频识别技术后，在出库区增加出库校对功能，对从仓库内按订单拣选的物品再次校对，减少出错率。３．３．３库存管理功能

采用ＲＦＩＤ可以改进库存管理，通过实时收集

电子标签信息，及时了解库存情况，实现适时补货，有效跟踪运输与库存，提高效率，减少出错。还可以对某些时效性强的商品的有效期限进行监控。采用ＲＦＩＤ技术可以在库存盘点时降低人力。

盘点时不需要人工的检查或扫瞄条码，实现商品的

登记自动化，更加快速准确，并且减少了损耗。ＲＦＩＤ可提供有关库存情况的准确信息，管理人

员可由此快速识别并纠正低效率运作情况，从而实现快速供货，并最大限度地减少储存成本。３．３．４搬运环节功能

在搬运管理中，在途搬运的货物和车辆贴上ＲＦＩＤ标签，搬运线的一些检查点安装上ＲＦＩＤ接收转发装置。当接收装置收到ＲＦＩＤ标签信息后，传送给运输调度中心，送入数据库中。在生产制造环节，可以实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。在采用ＪＩＴ（Ｊｕｓｔ－ｉｎ－Ｔｉｍｅ）准时制生产方式的流水线上，原材料与零部件必须准时送达到工位上。采用了ＲＦＩＤ技术之后，就能通过识别电子标签来快速从品