RFID在再生纺化纤行业物流配送中心的应用

摘要：通过对宁波大发化纤有限公司厂内物流配送中心的需求分析，提出了基于RFID技术的信息系统解决方案，并将高频和超高频RFID设备规划于同一配送中心管理系统之中，解决了不同设备间相互“串读”的问题。

关键词：RFID、配送中心、化纤行业、应用

宁波大发化纤有限公司是再生纺化纤生产企业。以回收的PET废饮料瓶为原料，通过分离、清洗、分拣等废料处理过程，再经过熔化、过滤、牵引、卷曲等工艺过程，最终生产出高档的差别化、多功能短纤维。

由于废塑料货源多、品种繁杂且不稳定。其水分含量、杂质(PVC、瓶盖、纸片)含量不同，造成颜色、粘度、熔点等参差不齐，并呈动态变化。同时，随着近几年公司业务量的不断增长和客户需求不断提升，物流管理面临着越来越大的挑战。特别是在废PET毛瓶片到净瓶片的处理流程中，要通过开松、脱圾、剥纸、吹风、分拣、粉碎、清洗等烦琐的工艺流程，物流控制难度越来越高。如何更快地完成每天重复进行的大批量货物快速核对、入库存储、出库、复核；如何降低库存成本、加强库存控制，提高仓储空间、人员和设备的使用率；如何在不停业的情况下实现配送中心的自动盘点，已成为该公司迫切需要解决的难点问题。

针对以上问题，本文提出基于RFID技术的再生纺化纤行业物流配送中心系统架构，采用分层的方式进行系统硬件结构设计和软件结构设计，同时提出一种新的数据采集过滤方法，并通过在宁波大发化纤有限公司管理流程相对较为成熟的二分厂进行试点，验证了系统方案的正确性和可靠性，进而在整个公司推广，大大提高了生产效率。

配送中心系统集成设计

1、配送系统硬件结构设计

宁波大发化纤有限公司传统的物流管理流程包括收货、入库、补货、拣选、分拣、复核、出库等环节，如图1所示。物流管理的难点主要集中在原料处理阶段和成品生产阶段，其中原料处理阶段因其处理流程繁杂又成为管理的重中之重。

经过系统调研，在原料处理阶段的分拣、粉碎、清洗工作区域，以及成品生产的打包、成品仓库、装卸工作区域相应安装RFID阅读器，用于数据采集，并传输至中心计算机系统进行分析处理。然后根据分析结果指导工作区域采取下一步动作。考虑到配送中心操作中对识别距离的要求，系统应采用超高频硬件设备。但由于该分厂面积较小，不同工作区域相邻较近或可能存在重叠区域，如果全部应用超高频RFID系统，将不可避免地发生不同功能区域之间的“串读”现象。为了避免因串读而导致的射频屏蔽困难。尝试把高频(13.56MHz)和超高频(915MHz)RFID设备统一规划于系统之中。在数据库中关联高频(UH)和超高频(UHF)电子标签数据信息。并通过中间件使之协调工作。

具体来讲，在原料的入库点、清洗好的净片出库点及成品物流的各个点，系统采用超高频阅读器，可以在大范围内一次读取多个电子标签，以提高配送中心出入库速度、自动化程度以及库存准确度。在补退货时，阅读器读取集装箱或成品包装箱标签进行数据库信息更新，此时系统一次只需读取一个电子标签，在补退货区采用高频阅读器避免了串读。这些部分构成了整个RFID系统中的固定式数据采集终端。

以叉车为载体的移动式RFID数据采集终端在配送中心系统中担负着重要角色。其作用包括：在叉车终端承载货物入／出库时。系统根据入／出货单和实际入，出货情况进行复核，并将复核结果反馈给叉车终端，以提示其下一步动作；通过叉车车载RFID阅读器读取塑料包装袋上的货物标签，以确认货物在仓库中的具置，方便事后货品定位和盘点；可在地面或各出入口安置一系列RFID标签(地标)，通过读取地标以确定和跟踪叉车在配送中心的行驶路线和位置。该移动数据采集系统由RFID阅读器和显示终端组成。并通过无线局域网(802.11b／g)和中心计算机实现数据交换。由于移动终端在执行业务操作时只需读取一个货物标签，故移动终端也采用高频RFID系统，可避免串读。系统硬件结构如图2所示。

目前，RFID阅读器硬件接口通常有串口和网口两种形式，单套RFID应用系统只需串口就可以满足需求，而多套复杂应用系统需要网络接口以便于设备联网。系统根据不同阅读器所提供的通讯接口的不同，设计集成多种通讯方式。通过集线器和多串口卡与主机通信。

2、配送系统软件结构设计

配送系统的软件结构由前端各个区域的RFID数据采集系统、中间件、以及后端的仓储管理系统(WMS)构成，如图3所示。前端的RFID数据采集系统完成对电子标签数据的采集；中间件把采集到的数据进行加工处理和格式匹配，并且封装不同频率设备以及不同的通信方式，提供接口给后端的WMS系统；WMS统一管理配送中心各项业务操作。

为保证各项信息采集的可靠性，在充分发挥硬件特性的前提下，系统从软件上采用多次读取方式以进一步克服电子标签漏读现象，确保以后用于所有数据处理的数据源的完整性。从表1可知，配送中心的不同业务环节需采集的数据信息各不相同，如何区分不同类型标签，从而过滤无用数据信息，是系统软件结构设计的关键。经分析，解决方案有如下几种：

(1)不同类型的标签以不同频率的设备读取。这种方法数据处理速度快，但成本较高；

(2)采用同种频率标签。规定标签UID范围作为不同类型的标签。这种方法简单易用，但系统可扩展性差；

(3)采用同种频率标签，在标签的数据块中设置标志符加以区分。这种方法硬件投入成本低，操作方便，同时，此方法不受标签协议标准的限制，既可用于ISO类型标签，也可用于EPC类型标签。但由于需读取标签数据块信息，所以标签读取速度稍低。

综合考虑各种因素，笔者认为第三种方法最为恰当，虽然标签读取速度略有牺牲。但对于通常配送中心的物流速度而言不会构成负面影响。一般情况下，ISO电子标签内部存储容量为2048bits，被分成2.56个操作；库存管理模块完成原材料或成品查询、盘点操作；出库管理模块完成出库方案选择、出库复核和定制订单操作；资源管理模块完成叉车管理、原料处理半成品管理等操作；报表管理模块对入库管理、库存管理、出库管理和叉车管理过程中使用和产生的数据表格进行定制、查询、修改和删除等管理操作。系统运行时，WMS首先对入库区域采集的数据进行分析和统计，完成收到货品的货位分配。并通过显示终端指导叉车完成货品的正确入库，WMS同时对其他区域的RFID系统上传的信息进行相关操作，实现货物单品、集装

箱、塑料包装袋以及叉车的高效管理。

配送中心操作流程模拟

1、RFID配送中心试点

为支持此项研究，在大发公司二分厂建立了一个小型配送中心。其基本物流设备包括加工贸易货架、一般贸易货架、可变速传输线以及叉车等，并依据配送中心典型布局设置了出入口、分拣区、吹风区、洗料区、补退货区、仓储区、装卸区等功能区域。按照本文的系统设计思想，在各个RFID通道配置了相应的RFID设备，并分别与中心计算机相连进行数据通讯。其中为节省设备资源，出入库区域用同一设备的不同天线分别用于入库和出库操作。

总体来看，系统设备选型灵活、兼容性好。其中，库存区域和补退货区域的RFID阅读器采用TCP／IP方式和中心计算机通讯，出入库区域和分拣等区域的PFID阅读器采用RS232串口方式和中心计算机通讯，车载RFID阅读器通过RS232串口方式与车载计算机相连，再通过无线局域网实现与中心计算机的通讯。

配送系统运行之前预先在包装袋、集装箱、成品、仓储单元、叉车等物流单元分别贴附电子标签，并在标签内写入相应代码以进行快速识别。当物流单元经过各个RFID通道时，系统进行数据采集，并将采集到的数据传输到WMS进行过滤、比对和分析，最后相应对中心系统或移动终端做出反馈或指令，从而对入库、库存、盘点、补退货、分拣、出库等基本业务进行统一调度管理。

配送中心的全部作业流程都在WMS的统一调配之下运行。入库时，加载了标签的货品通过收货RFID系统，WMS系统根据当前仓储情况分配货物堆放区域，同时采集记录货品、集装箱、包装袋上标签信息。车载RFID系统确认货品进入正确的区域后，主机和叉车终端相互通信。完成入库操作。进行盘点作业时，分布在各个区域的RFID系统实时采集数据信息，并与数据库信息进行核对，以提供准确的库存查询。当相应区域的货品量低于设定的最低值时，系统提示进行补货作业。供应部门及时进行货品调配并完成数据更新，提供最新的库存信息。配送中心根据订单进行出库时，WMS系统自动生成出库方案。货品直接经出库RFID系统采集信息后到指定区域，WMS系统根据订单标签信息统一复核完成出库操作。

2、配送系统试验结果

WM5系统是整个配送中心的心脏，统一控制管理着配送中心各个业务流程，实现配送中心的连续自动入库、货位分配核对、库存实时查询、补货及时报警、出库方案生成、自动分拣分流、出库自动复核，以及相关报表的管理。

在该系统中，各个业务流程所涉及的数据采集全部通过RFID技术实现。测试表明，与传统的条码支持的配送系统相比较，应用基于RFID技术的配送中心，其库存透明度和准确率大大提高，可以根据需要实时对各个区域的货物进行盘点；出入库实现自动货物订单复核，提高配送精度；数据采集速度快，实现不停顿的自动出入库，解决了条码系统中由于对单个货品逐一扫描而造成的效率瓶颈，同时也验证系统所采用的电子标签数据信息过滤方法的可靠性。

综上所述，本文论述的再生纺化纤行业RFID配送中心以配送中心的实际流程为模板，系统同时集成高频和超高频设备，免除电磁屏蔽的困扰。系统对RFID技术的应用虽然是面向配送中心，但只要有数据采集和自动识别的场合都有RFID技术的用武之地，同样适用于供应链中的其他环节。相信随着技术的不断成熟以及硬件成本的进一步降低，RFID技术必将在该行业得到更广泛的应用。