1 企業(yè)如何選擇倉庫自動(dòng)化
倉庫自動(dòng)化的效益是顯而易見的：自動(dòng)化能夠加快處理速度，提高精確度，降低勞動(dòng)力成本，提高可靠性，達(dá)到庫房面積和空間的更有效利用。但是，這些優(yōu)勢并不是免費(fèi)得來的。自動(dòng)化需要很昂貴的成本投入，只有通過運(yùn)營成本的節(jié)減才能收回投資。這并非一朝一夕之功，需要從中長期綜合考慮。
1.1 倉庫自動(dòng)化的優(yōu)劣
一般說來，自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)(AS／RS)每小時(shí)能在每個(gè)巷道運(yùn)送40～50個(gè)托盤，這和巷道的高度和寬度、托盤的物理特性、貨架高低間距等因素相關(guān)。如果升降機(jī)需要更換巷道，單次轉(zhuǎn)換的時(shí)間和轉(zhuǎn)換頻率會(huì)影響作業(yè)速度。
輕型貨架可用來存放貨箱，通過自動(dòng)存儲(chǔ)，每小時(shí)可以在每巷道內(nèi)存取80～100個(gè)貨箱。盡管如此，通過一些專門的設(shè)備，還可進(jìn)一步提高作業(yè)速度。如果設(shè)備和產(chǎn)品物理特性允許，又有加大倉庫作業(yè)量的現(xiàn)實(shí)需要，每次作業(yè)可以搬運(yùn)兩個(gè)或是更多的貨箱。
高速分揀機(jī)每小時(shí)可以完成2萬次揀選，一些制造商甚至宣稱有更高的揀選速度。但務(wù)必要注意，處理速度和物件大小、重量及物件特性密切相關(guān)。當(dāng)RF(射頻)終端上安上條形碼瀏覽器，并和WMS連接時(shí)，利用RF終端就可以提高揀選速度。盡管很難確切地說出RF終端對庫房作業(yè)改善的幅度，但這種改善很容易就能被看出來，揀貨員的作業(yè)活動(dòng)得到了更多監(jiān)督，揀貨更加精確，揀貨過程中還能獲得更多的實(shí)時(shí)信息。RFID標(biāo)簽在貨物追蹤上更具優(yōu)勢。想象一下，一個(gè)托盤上承載20個(gè)貨箱，每個(gè)貨箱里面都是不同的貨物。利用RFID，這些貨物的信息一次就能掃描完畢，而條形碼則需要逐個(gè)掃描才能確定貨物的性質(zhì)，掃描速度被極大地提高了。
除了上面提到的能感受到的益處外，自動(dòng)化還可以減少工傷和貨損、改善公司形象、降低對操作工的依賴，尤其是庫房里有特殊需要、操作工短缺的時(shí)候。但是，與此同時(shí)，自動(dòng)化也有缺點(diǎn)：對變化的貨物吞吐量和貨物種類缺乏彈性、冗長的項(xiàng)目實(shí)施周期、項(xiàng)目實(shí)施中間服務(wù)質(zhì)量的下降等。
可以看出，自動(dòng)化帶來了更高的物流作業(yè)水準(zhǔn)，同時(shí)也帶來了更多的執(zhí)行成本。因此，所有的優(yōu)劣條件都讓是否采用自動(dòng)化難以抉擇，那么，如何選擇倉庫自動(dòng)化的可行性呢?自動(dòng)化需要很昂貴的成本投入，只有通過運(yùn)營成本的節(jié)減才能收回投資。這并非一朝一夕之功，需要從中長期綜合考慮。因此，在選擇倉庫自動(dòng)化時(shí)應(yīng)該考慮以下幾方面的問題。
1.2 選擇倉庫自動(dòng)化項(xiàng)目需要考慮的四個(gè)問題
1．要對項(xiàng)目進(jìn)行審視，著眼于實(shí)際業(yè)務(wù)需要，而不是為自動(dòng)化而自動(dòng)化。在考慮自動(dòng)化的時(shí)候，還要考慮與它相配套的手工作業(yè)。事實(shí)上，基本上沒有哪一個(gè)立體倉庫是真正的立體倉庫，任何立體倉庫都是自動(dòng)化與手工的結(jié)合。確定項(xiàng)目的時(shí)候，需要建立計(jì)劃數(shù)據(jù)庫。一般情況下，需把未來3～5年內(nèi)倉庫的吞吐量、存儲(chǔ)容量、訂單貨物的類別等要素考慮進(jìn)去。
2．進(jìn)行技術(shù)評估，確定自動(dòng)化是否適當(dāng)。根據(jù)庫房吞吐量和存儲(chǔ)需要，可以確定是否需要自動(dòng)化和自動(dòng)化要達(dá)到的程度。
按照作業(yè)水平，可以把庫房作業(yè)分成由低到高的四個(gè)層次：簡單手工操作——例如托盤堆垛、貨箱上架、根據(jù)紙定單揀選等；機(jī)器輔助作業(yè)——借助升降機(jī)，把托盤送上貨架，或用直式輸送機(jī)輔助運(yùn)輸貨箱；簡單自動(dòng)化作業(yè)——例如，在全托盤進(jìn)出的庫房里，利用自動(dòng)起重機(jī)和簡單的輸送系統(tǒng)；復(fù)雜自動(dòng)化作業(yè)——包括指示燈輔助揀選系統(tǒng)、復(fù)雜的輸送系統(tǒng)、高速分揀系統(tǒng)等。隨著庫房作業(yè)復(fù)雜程度和庫房容量的增長，我們的選擇也會(huì)跟著變化。例如，當(dāng)庫房每小時(shí)處理的定單超過500個(gè)時(shí)，自動(dòng)化作業(yè)就被提上議事日程了。
3．當(dāng)確定有必要實(shí)施自動(dòng)化以后，下一步就要對設(shè)備的性能進(jìn)行詳細(xì)的審視。每個(gè)被選設(shè)備的可選特性只需通過“是／否”備選框就可以挑選出來。例如，對嚴(yán)格實(shí)行先進(jìn)先出的庫房來說，單倍深自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)就足夠了，無須采用雙倍深的存儲(chǔ)系統(tǒng)或密集的起重機(jī)系統(tǒng)。對設(shè)備的特性進(jìn)行如此細(xì)致的評估后，就能理直氣壯地得出棄用某些設(shè)備的結(jié)論了。
這個(gè)過程結(jié)束后，可能只有兩三種比較適合的方案留下來，進(jìn)而對剩下的兩三種方案進(jìn)行全面成本比較。比較的時(shí)候要把相關(guān)的成本都考慮進(jìn)去。例如，在考慮設(shè)備資金投入的基礎(chǔ)上，把占用的空間、操作工的數(shù)量、維修與保養(yǎng)等都考慮進(jìn)去。可能發(fā)生的具體成本支出包括：設(shè)備占用面積的租金、稅費(fèi)、水電冷氣、消防設(shè)備、運(yùn)轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)成本和人工成本等。同時(shí)，由于這些支出有的是一次性支出的，有的是分期支付的，要確切衡量每一種方案的確切年度運(yùn)營支出。較為妥當(dāng)?shù)霓k法是，把與庫房自動(dòng)化項(xiàng)目相關(guān)的支出根據(jù)設(shè)備的折舊年限和期望的報(bào)酬率進(jìn)行折現(xiàn)，比較每種方案的折現(xiàn)現(xiàn)金流出，就像住房按揭一樣，把一次性或周期性的成本支出換算成一定年限內(nèi)的平均支出。
4．根據(jù)計(jì)劃階段設(shè)定的作業(yè)環(huán)境參數(shù)和意外情況，做敏感度分析。通過分析作業(yè)環(huán)境改變之后，最終選中的方案是否會(huì)發(fā)生改變，可以發(fā)現(xiàn)方案的潛在缺陷。這時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真測試就派上用場了。例如測試自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)起重機(jī)發(fā)生故障后對整體作業(yè)的影響，只需輸入相關(guān)參數(shù)就可以了。在重大自動(dòng)化項(xiàng)目中，這是很有必要的，在計(jì)算機(jī)上對設(shè)計(jì)進(jìn)行測試是非常容易的，當(dāng)進(jìn)入簽約階段，發(fā)現(xiàn)不適合再掉頭就積重難返了。
通過逐漸縮小選擇范圍的方法，能把各個(gè)型號(hào)的自動(dòng)化設(shè)備都考慮進(jìn)去。只有通過這樣徹底的分析，才能選中一個(gè)合適的自動(dòng)化系統(tǒng)。
1.3 自動(dòng)化倉庫的實(shí)施與安裝
明顯地，關(guān)于實(shí)施的一個(gè)很重要的話題是安裝和調(diào)試需要多長時(shí)間。建造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫房并進(jìn)行通用設(shè)備安裝通常所需的時(shí)間不超過一年。如果能找到適合的建筑用房，工期還會(huì)進(jìn)一步縮短。
但是，全自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施就需要相當(dāng)長的時(shí)間了，通常耗時(shí)最久、也是至關(guān)重要的一步是開發(fā)WMS(倉庫管理系統(tǒng))。不要低估可能耗費(fèi)的時(shí)間，制定不切實(shí)際的時(shí)限。在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，確保庫房和物料搬運(yùn)設(shè)備和WMS的兼容性是至關(guān)重要的。這個(gè)協(xié)調(diào)任務(wù)從最初流程設(shè)計(jì)的時(shí)候開始，貫穿項(xiàng)目實(shí)施的始終。
信息系統(tǒng)和公司的運(yùn)營需求不配套，最常見的原因往往是，物料搬運(yùn)設(shè)備和WMS的不相契合，或是設(shè)計(jì)階段中沒有完全摸清公司的運(yùn)營需要。還有十分重要的一點(diǎn)是，庫房布局設(shè)計(jì)可能與你以往的經(jīng)歷不同。例如，在通過叉車進(jìn)行托盤搬運(yùn)的倉庫里，在有足夠的指示標(biāo)志和隔離物的情況下，在巷道中設(shè)立連接其間的人行步道是可以的。但是很難想象，在自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)里，會(huì)有在巷道中開設(shè)連接通道的情況。在工程的早期階段就向技術(shù)專家請教，可以有效避免相關(guān)錯(cuò)誤的產(chǎn)生。
總之，避免自動(dòng)化項(xiàng)目失敗的工作從項(xiàng)目的制定初期就開始了。做細(xì)致周密的數(shù)據(jù)分析，在作業(yè)目標(biāo)和顧客服務(wù)水平上達(dá)成一致，大家共同努力，才能確保自動(dòng)化項(xiàng)目的最終成功。
2 RFID技術(shù)在倉庫管理中的應(yīng)用
隨著RFID技術(shù)的迅速發(fā)展，因其不易污染、磨損、劃傷，以及標(biāo)簽本身是無源件、體積小、耐用可靠、操作迅速方便等優(yōu)點(diǎn)，正被廣泛地應(yīng)用于公路收費(fèi)、考勤、門禁、餐廳記賬及身份識(shí)別等系統(tǒng)中，給人民生活帶來了前所未有的方便。
目前，倉庫管理主要是基于相應(yīng)規(guī)范的手工作業(yè)及電腦半自動(dòng)化管理實(shí)現(xiàn)的。其弊病顯而易見，即需要投入大量人力進(jìn)行規(guī)范物品的放置、定期整理盤點(diǎn)以及出／入庫登記等工作，這使得倉庫管理問題十分繁瑣，浪費(fèi)大量時(shí)間。因此，把RFID技術(shù)應(yīng)用于倉庫管理比較理想，這也是RFID技術(shù)一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.1 基于RFID技術(shù)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)
基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)物品出／入庫控制、物品存放位置及數(shù)量統(tǒng)計(jì)、信息查詢過程的自動(dòng)化，方便管理人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢和掌握物資流動(dòng)情況。為達(dá)到方便、快捷、安全、高效等要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。
1．系統(tǒng)組成
基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)硬件包括：主機(jī)、打印機(jī)、出／入庫讀寫器、位置讀寫器、移動(dòng)讀寫器、RS-485接口卡、電動(dòng)控制門、報(bào)警檢測裝置等。其中主機(jī)安裝了管理軟件，通過RS-485接口卡與出／入庫讀寫器及所有的位置讀寫器相連接并對它們進(jìn)行控制，如設(shè)置權(quán)限、讀取記錄及統(tǒng)計(jì)查詢等；位置讀寫器記錄物品的放置，出／入庫讀寫器控制電動(dòng)控制門、采集物品出入庫記錄等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12.6所示。本系統(tǒng)使用RFID電子標(biāo)簽作為物品的標(biāo)識(shí)，存儲(chǔ)其型號(hào)、生產(chǎn)日期、數(shù)量等資料。
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本系統(tǒng)管理軟件是在Windows 98環(huán)境下，采用VB 6.0開發(fā)的，主要包括：系統(tǒng)設(shè)置、入庫管理、出庫管理、物資管理以及數(shù)據(jù)庫管理五大模塊。
系統(tǒng)設(shè)置包括密碼修改、倉庫區(qū)域、讀寫器地址、串口及報(bào)警規(guī)則設(shè)置等功能；
出／入庫管理包括讀／寫電子標(biāo)簽，添加、刪除記錄，生成報(bào)表等功能；
物資管理包括物資定位、盤點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)及生成報(bào)表等功能；
數(shù)據(jù)庫管理對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行瀏覽、查詢、排序等操作，只能修改或編輯部分信息，如損壞程度、備注等，無權(quán)添加或刪除任何記錄。
2．系統(tǒng)主要功能及其實(shí)現(xiàn)
(1) 物資定位
物品進(jìn)出倉庫中的某區(qū)域時(shí)需經(jīng)過該區(qū)的位置讀寫器，讀寫器記錄此物品，由邏輯電路判斷出物品進(jìn)出方向，如圖12.7所示。主機(jī)接收記錄及進(jìn)出標(biāo)識(shí)，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改。若物品進(jìn)入某區(qū)，就在數(shù)據(jù)庫中將記錄添加到該區(qū)；反之則刪除記錄。這就實(shí)現(xiàn)了倉庫物資的實(shí)際位置與主機(jī)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息一一對應(yīng)，為管理人員查詢、點(diǎn)驗(yàn)、尋找物資帶來了很大的方便。
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(2) 出／入庫管理
物資出／入庫登記是倉庫管理中的重要環(huán)節(jié)。一旦物品種類、數(shù)量過多，工作量就很大，而且容易出錯(cuò)，可能造成國家財(cái)產(chǎn)或企業(yè)財(cái)產(chǎn)的損失。系統(tǒng)本著謹(jǐn)慎小心的原則，采用人工檢查和自動(dòng)化辦公雙重管理。出入庫管理子系統(tǒng)的工作流程如圖12.8所示。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是物資出／入庫與數(shù)據(jù)庫的添加／刪除同步，并最終生成報(bào)表，大大減少了管理人員的工作量。
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需要說明的是，該系統(tǒng)中的出／入庫讀寫器與位置讀寫器類似，裝配有兩個(gè)紅外線接收器用來判斷是入庫操作還是出庫操作。另外，正常情況下，電動(dòng)擋板是在人工指令和出／入庫讀寫器指令相“與”的控制下工作的，在讀寫器工作異常時(shí)可人為強(qiáng)制打開或合上。
(3) 物資清點(diǎn)
在倉庫管理中，定期進(jìn)行盤點(diǎn)是必不可少的工作。本系統(tǒng)還配置了移動(dòng)讀寫器，工作人員手持它在倉庫中巡視一圈即可迅速完成物資清點(diǎn)任務(wù)。具體流程是：分區(qū)域進(jìn)行；讀寫器讀取RFID電子標(biāo)簽的信息，輸送到主機(jī)作為記錄存入新數(shù)據(jù)庫；一個(gè)區(qū)域讀取完畢后，主機(jī)進(jìn)行該區(qū)域的新舊數(shù)據(jù)庫比較并記錄結(jié)果；進(jìn)入下一區(qū)域重復(fù)以上過程。倉庫盤點(diǎn)結(jié)束后，生成物資統(tǒng)計(jì)報(bào)表和差異報(bào)表，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
3．接口通信設(shè)計(jì)
主機(jī)通過RS-232串行口或RS-485串行接口卡(聯(lián)網(wǎng))與出／入庫讀寫器、位置讀寫器及移動(dòng)讀寫器相連。
(1) 讀寫器接口協(xié)議
命令／應(yīng)答格式“長度 命令字 地址 參數(shù) 校驗(yàn)數(shù)”，其中，長度為從“命令字”到“校驗(yàn)數(shù)”的字節(jié)數(shù)，地址分配如下：主機(jī)地址為00H，出／入庫讀寫器地址為FFH，位置讀寫器地址為01～F0H，移動(dòng)讀寫器地址為FEH；校驗(yàn)為偶校驗(yàn)。
串口參數(shù)波特率為9600，8位，1位停止位，無校驗(yàn)。
(2) 接口函數(shù)
系統(tǒng)采用Windows API通信接口函數(shù)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與各讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信。
4．系統(tǒng)安全性分析
隨著RFID技術(shù)的迅速發(fā)展，各個(gè)RFID電子標(biāo)簽生產(chǎn)廠家為用戶提供的安全體系也越來越完善。首先，每張標(biāo)簽的序列號(hào)都是惟一的，在生產(chǎn)過程中已被固化，不可以更改。在通信安全上采用符合ISO 9798國際標(biāo)準(zhǔn)的3次互感校驗(yàn)技術(shù)，以對電子標(biāo)簽和讀寫器的合法性進(jìn)行相互校驗(yàn)；在數(shù)據(jù)通信上采用DSA算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)不被非法修改。在讀寫控制上采用授權(quán)方式，即讀寫設(shè)備必須先獲得“設(shè)備授權(quán)標(biāo)簽”的授權(quán)后才能讀寫本系統(tǒng)的電子標(biāo)簽，而電子標(biāo)簽的初始化又必須經(jīng)過上級(jí)授權(quán)標(biāo)簽的授權(quán)，并且只能在指定的授權(quán)設(shè)備上進(jìn)行。因此，授權(quán)方式不存在密碼被破解問題，只要保證授權(quán)標(biāo)簽不被盜用，即可保證系統(tǒng)的安全性。
因此，正確規(guī)范RFID電子標(biāo)簽的管理制度，妥善保存和使用各授權(quán)卡，將確保本系統(tǒng)的高安全性。
5．兩點(diǎn)說明
(1) 由于RFID電子標(biāo)簽的讀寫距離較短，所以需要規(guī)范倉庫管理人員的操作，以保證數(shù)據(jù)讀寫有效；
(2) RFID電子標(biāo)簽的價(jià)格較貴，倉庫內(nèi)的物品種類、數(shù)量眾多，因此要求合理配置電子標(biāo)簽，以使系統(tǒng)的性價(jià)比最佳。
2.2 總結(jié)
基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，是RFID技術(shù)的一個(gè)新的應(yīng)用。隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，其讀寫距離會(huì)不斷改善，這將為倉庫管理帶來更大的方便，從而產(chǎn)生更加積極的社會(huì)效益。
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