RFID技术在烟草仓储物流管理中的应用研究

摘要：针对当前烟草企业仓储物流管理效率较低的问题，提出了将RFID技术应用于仓储管理全过程的设计构想；同时介绍了RFID技术的系统结构、优势特征以及应用领域，提出了基于RFID技术的烟草仓储管理系统架构，给出了RFID枝术在关键环节中的应用流程。该方法与传统的基于条码技术的仓储管理系统相比，提高了烟草产品的识别率，避免了重复扫码，可实现仓储物流的自动化、信息化管理，有效提高仓储各个环节的工作效率，降低了物流成本。研究表明，该系统具有良好的实用性和可行性。
关键词：RFID技术；条码技术；仓储管理；烟草物流

0 引言
    随着卷烟生产自动化水平的不断提高，烟草企业通过采用新设备和技术改造来不断提高生产效率，保证产品质量。建立现代化的物流管理系统，对于烟草企业来说，也起到十分重要的作用。在烟草物流管理中引入条码技术，可以极大地提高烟草的生产效率，同时提高成品烟库存管理的及时性和准确性，使得烟草行业的生产、销售管理的自动化水平上了一个新的台阶。但是，传统的条码系统也具有明显的缺点，如易污染、折损、需要停止等待逐个扫描，出入库时扫描工作量大、效率低下，存在漏扫、误扫的缺陷等。而且，目前烟草管理的许多环节仍采用手动信息录入方式，库存盘点效率低下，整个烟草管理流程中的信息化程度不高，因此，现有条件已无法满足烟草企业发展壮大的需求。
    为适应国家烟草行业“一号工程”需求，实现成品烟的生产、管理、配送环节全流程的信息追踪管理，有些烟草企业已经针对RFID技术在烟草物流管理中的应用进行了研究，并且提高了效率，但是，RFID技术在烟草企业仓库管理中依然处于初步阶段，并没有充分将RFID技术与现有的计算机技术密切结合，很难实现烟草物流的自动化管理。因此，有必要利用RFID技术来提升烟草行业中的生产和数字化管理水平。
    本文主要基于RFID技术，研究了烟草物流管理中仓储管理系统的设计，并利用该技术的数据存储量大、存储速度快以及非可视性读取等优点，较好地解决了目前烟草企业仓储管理中入库、在库管理、出库等流程中所面临的问题。与传统的条码技术相比，基于RFID技术可以提高管理效率和数据采集的准确性，进而提高整个物流过程的信息化管理程度。

1 RFID技术介绍
    射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)，又称为电子标签，它是一种通信技术，可通过无线电信号来识别特定目标并读取相关数据。作为新型的非接触式识别技术，RFID技术具有安全性高、读取速度快、穿透性强和存储空间大等特点，在资产管理、定位、医疗等领域得到广泛应用。典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器、天线、中间件以及计算机系统等部分组成，图1所示是RFID系统的结构图。

    图1中，标签一般由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，可附着在物体上用于标识目标对象；通过天线可在标签和阅读器间传递射频信号；读写器是读写标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；中间件可衔接RFID设备与应用系统软件，是将RFID硬件和应用软件结合在一起的媒介；计算机系统可根据逻辑运算判断标签的合法性，从而控制过程的自动完成。
    通过将RFID技术应用于烟草物流管理系统中的各个环节，可以实现自动、快速、准确地进行烟草信息的采集与关联、商业入库、出库以及仓库盘点等管理功能。

2 RFID技术在仓储管理系统中的应用
    烟草仓储物流管理系统主要围绕卷烟入库管理、在库管理、出库管理等核心业务展开，用于对各个环节进行跟踪、监测、追溯，使得信息透明、过程可控，实现物流与信息流的整合。
2．1 烟草物流仓储管理系统架构
    基于RFID的烟草物流仓储管理系统主要是利用后台数据库把电子标签与该电子标签所贴在的托盘上的件烟信息关联起来，使电子标签与托盘上的件烟信息所对应，然后通过采集电子标签的数据可获取整托盘件烟的条码信息。其系统架构如图2所示。

    烟草物流仓储管理系统的工作过程是：商业企业在卷烟商业到货时，先采集每件到货件烟的条码信息，实现商业到货扫描，同时对采集到的件烟条码信息与代表托盘标识的电子标签建立垛信息，把此垛信息压缩加密后保存在RFID应用的电子标签的数据区域中，这样，托盘上的电子标签ID号就与码放其上的件烟条码信息关联了起来，然后，件烟与托盘作为一个整体，以关联好的形式在企业内部进行存储、流通；在企业内部存储、流通期间，若发生托盘上件烟变更的情况，则需要更新电子标签数据区中电子标签和托盘上件烟条码信息的垛信息，以保证垛信息的实时准确性；最后通过固定式RFID读写设备及地埋式天线采集电子标签信息，并上传至中央管理系统，在系统验证后将数据解压形成货箱条码信息，从而实现与一打两扫商业到货扫描系统的对接。
2．2 系统流程设计
    基于RFID的烟草仓储物流管理系统是以RFID标签作为信息识别和数据采集的信息源，并通过固定式或手持式RFID读写器对烟草信息进行识别，进而实现垛信息写入、调整、出库扫码等功能，实现在整个仓库内的全过程货位管理、作业指导、库存盘点等相关仓储管理功能，从而使卷烟从入库、库内管理、出库等整个过程管理的透明化。
2．2．1 件烟到货管理
    在烟草物流过程中，成品烟从工业出库到商业入库，由于不同品牌的烟草运输方式、打包方式、入库数量存在差异，因此在入库时需要采取零散入库的方式。操作人员需要对每件成品烟上的条码进行扫描，将条码信息添加至信息系统数据库中，然后由操作人员将扫描后的件烟进行码垛，再以托盘形式在仓储过程中流通。其烟草入库工作流程如图3所示。

    使用固定式或手持式RFID扫描器对商业到货的件烟条码信息进行采集是，条码信息将传输给垛信息生成软件，条码信息在垛信息生成软件的数据库中按品牌在不同的队列中进行排队，其实，该系统也可将用户设置成不区分品牌的、按扫描顺序对条码进行排队。
    接着，由人工对已扫描条码的件烟进行托盘堆垛操作，对件烟条码的采集和堆垛操作都必须严格按照固有顺序进行。
    待某个托盘堆垛完成后，便可运送到指定的位置，然后由人工使用手持条码扫描设备扫描此托盘中的任意一件件烟，使相应的条码数据反馈给垛信息生成软件，垛信息生成软件从已扫描的件烟条码队列中找到相应的整托盘条码信息，通过地埋固定的RFID设备对托盘中的电子标签进行读写操作，建立电子标签和整托盘件烟条码信息的垛信息，再把此垛信息保存到电子标签数据区，以完成电子标签与件烟条码信息的关联操作，这标志着此垛信息的生命周期的开始。事实上，也可以使用车载RFID设备，在叉车叉取托盘的时候使用类似的方法完成电子标签与件烟条码信息的关联操作。
    垛信息生成软件把成功写入电子标签的件烟条码信息传输给商业到货扫描软件，在完成商业到货的业务需求关联操作后，叉车将把托盘运输至仓库内相应的区域盘。
    最后是扫描完成确认单据。针对没有一维条码的进口烟，一般不能通过条码扫描设备来采集件烟条码信息。为了使之能使用电子标签与整托盘的件烟信息关联起来，需要人为地在系统中定义进口烟的特殊代码，在码垛时，人工录入进口烟的产地、品牌、数量等信息，由系统自动生成定义好的指定数量的件烟条码，再利用系统生成的条码与电子标签建立垛信息。在实际操作中，应该要求进口烟不能混装在一个托盘中，对于不同性质的件烟必须分开码垛，以便于管理。在到货量过大及固定RFID系统故障时，可以使用移动RFID设备作为后备方式来完成电子标签与件烟条码信息的关联操作，操作方式与固定RFID设备类似。具体流程图如图4所示。

2．2．2 件烟在库管理
    对于已建立了垛信息的托盘在企业内部的仓储、流通中若发生托盘上件烟变更的情况，需要把新的垛信息更新到电子标签的数据区域中，以保证垛信息的实时准确性。详细的操作流程如图5所示。

    针对发生件烟变更的托盘，应首先使用移动RFID读写设备扫描托盘上的电子标签，部署在移动RFID设备上的垛信息更新软件通过解析电子标签数据区域的数据，将获得与该电子标签相关联的所有件烟条码信息。
    然后，再使用一维条码扫描设备采集调整的件烟条码信息，垛信息更新软件将根据原有的垛信息自动生成新的垛信息。

    再把新的垛信息通过移动RFID读写设备保存到电子标签的数据区域中，即可完成垛信息的更新操作。图6所示是垛信息更新流程图。
2．2．3 件烟领用管理
    在建立和更新电子标签与件烟条码的垛信息时，需要把电子标签与件烟条码的垛信息压缩并加密，通过RFID读写设备把压缩加密后的数据写入到电子标签的数据储存区域中。在使用电子标签与件烟条码的垛信息时，需要使用RFID读写设备从电子标签的数据区域中读出先前压缩加密的数据来解密解压缩，在使用完毕垛信息后，需要销毁垛信息，然后清空电子标签的数据区域数据即可。
    根据客户的需求信息，打码到条件烟扫描软件获得领用信息，生成领用单据，操作工人领用件烟后，在分拣之前，还需要采集待分拣的件烟信息。针对按托盘领用的情况，还要增加整托盘电子标签扫描的方式。
    针对逐件领用的件烟，可使用一维条码采集设备，根据领用单据进行件烟条码的采集。而针对整托盘领用的件烟，则需要把整托盘件烟运送到指定位置，再打码到条件烟扫描软件并使用地埋固定RFID系统扫描电子标签，以获得电子标签的ID号，再解析电子标签数据区域的数据，获取到与其相关联的所有件烟条码信息，这相当于一次性扫描了整托盘的件烟信息，以此方式来实现打码到条的整托盘件烟领用扫描。
也可以使用车载RFID设备，在叉车又取托盘的时候，使用类似的方法完成电子标签的扫描。
    系统在电子标签数据区域中清除此垛信息，就标志着此垛信息的生命周期结束。
    扫描完成的件烟即可等待分拣。在领用量过大及固定RFID系统故障时，可以使用移动RFID设备作为后备方式完成电子标签的扫描操作。操作方式与固定RFID设备类似。解析垛信息流程如图7所示。

3 系统性能分析
    烟草仓储物流管理系统以RFID技术为核心，通过全程跟踪仓储物流整个作业流程，可以初步实现全面感知、全程控制的信息化管理，提升烟草仓储物流管理水平。与传统的基于条码技术的管理模式相比较，以RFID技术为核心的烟草仓储物流管理系统具有如下优点：
    (1)可将整个仓储管理过程与RFID技术密切结合，覆盖至仓储管理的各个环节，能够有效完成从扫码、垛码、入库、库内管理到出库等各种业务操作，进而改进仓储管理模式，提升管理效率；
    (2)提高了成品卷烟的出入库过程中的识别率，避免了重复性开箱，依次扫描条码信息的繁琐，节省了人工成本，而且RFID技术可以同时快速识别多个标签信息，提高出入库效率；
    (3)利用RFID技术的非可视性读取特点，在库存管理过程中，可以缩减盘点周期，并且通过库位RFID标签和托盘标签，可以及时地记录托盘货物的变更信息，提高数据采集的实时性和准确性，实现库存的可视化管理；
    (4)采用RFID技术可以简化分拣操作流程，增强烟草分拣系统的自动化程度，大幅度提高分拣效率和准确率，减少人工成本。

4 结语
    RFID技术是物联网领域研究的重要方向，在烟草物流领域中，引入物联网技术将是一项庞大、复杂的系统工程。本文提出把RFID技术应用于烟草仓储管理过程，可以提高入库时的扫码效率，节省人工成本，实现烟草产品以托盘方式出入库时对托盘货物信息的快速采集与关联。相比于传统的管理模式，提高了管理效率，降低了整个过程的劳动强度，可使仓储管理的自动化、信息化水平进一步提高。