基于射频识别技术(RFID)的仓库管理
摘要
某大型制造企业，目前使用的是人工书写单据的仓储管理方式，这种方式不但繁琐、容易造成人为损失，且人工及配送成本非常高。随着企业规模扩大，产成品结构越来越复杂，且整个市场对产品的个性化要求也日益提高，随之而来的是如何管理好库存。而一个结合了无线射频技术（RFID）的仓库系统可以从根本上解决仓库管理的问题。RFID技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，且在节省大量人力的同时极大的提高了工作效率。这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。仓库管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成仓库管理的各个流程。此仓库管理系统是基于SQL大型数据库，采用组件式开发的三层结构系统，在此系统的基础上，在充分理解库存管理业务的需求后，结合RFID技术，对原有业务流程进行改造和重新设计。优化的业务流程模块包括收料管理、入库管理、移库管理、出库管理与盘点管理，并绘制了改造后的业务流程图。将整个仓库管理系统与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓库管理，提升效率及价值。
关键词：仓库管，RFID，业务流程改造
目录
第一章项目背景及意义 (1)
第二章需求分析 (2)
2.1仓库管理系统的用户需求 (2)
2.2仓库管理系统的功能性需求描述 (2)
2.3仓库管理系统的非功能性需求描述 (3)
第三章系统总体设计 (5)
3.1仓库管理系统的结构 (5)
3.2仓库管理系统的架构 (5)
3.3系统设计要点 (6)
第四章系统设计与实现 (7)
4.1收料管理 (7)
4.1.1收料通知单 (7)
4.1.2收料管理描述及业务流程图 (7)
4.2入库管理 (9)
4.2.1外购入库单 (9)
4.2.2入库管理描述及业务流程图 (9)
4.3移库管理 (10)
4.3.1仓库调拨单（移库）： (10)
4.3.2移库管理描述及业务流程图 (11)
4.4出库管理 (13)
4.4.1领料通知单（出库单）： (13)
4.4.2出库管理描述及业务流程图 (13)
4.5盘点管理 (15)
4.5.1库存盘点 (15)
4.5.2盘点管理描述及业务流程图 (15)
第五章系统应用效果评价 (17)
5.1仓库管理系统与RFID技术结合 (17)
5.2作业流程的改进与保持 (17)
第六章研究成果 (18)
主要参考文献 (19)
第一章项目背景及意义
现在本企业的仓库还是通过在货架上贴手写卡片来区分货位，这是一件费时费力的工作，而且还经常出现取错货物和多次重复取货等的错误。由于面临来自全球和地区日趋激烈的竞争，提高生产效率、降低运营成本,对于企业来说将至关重要，其中库存管理将是制造型企业中控制生产成本的关键问题之一。库存就是金钱，是财务报表上的重要事项，管好库存就是管好企业的钱财[1]。随着企业规模扩大，产成品结构越来越复杂，且整个市场对产品的个性化要求也日益提高，随之而来的问题是面对每天都要重复进行的收货、出入库、移库和盘点的工作，如何才能快速的完成大批量货物的快速核对、收取？在企业具有一定规模的仓库中，怎样才能快速地找到指定的货物？盘点一定要停业才能进行吗？对于仓库进行停业盘点所造成的损失是显而易见的，也是企业绝对不愿意承受的，但是不进行盘点又无法真实地掌握库房的情况，这同样是企业的管理者所不愿意面对的。有没有可以在不影响企业正常工作的情况下进行库房盘点的办法呢？本文基于RFID技术，设计实现基于此无线射频技术基础上的仓库管理系统，以达到对原有业务流程进行改造和重新设计来解决以上问题。
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第二章需求分析
此大型制造企业，在仓库管理中存在以下几个问题：由于生产组织模式采用被动的“推”式生产模式，造成库存原材料、成品品种众多，数量巨大，库存管理难度大，物料数量大占用较多存储空间，不但增加管理成本，而且物料短缺情况还是时有发生；库存管理工作粗放，管理方式仍采用较多手工方式，工作量大，且对人员数量需求较多，容易造成库存统计错误；库存帐物不符现象时有出现，但不能及时发现这种现象；物流管理中暴露的问题不能及时反映及时解决，例如：物料不准确、BOM错误等，缺乏有效手段，进行问题汇报和沟通；协调性较差，没有信息系统的支持。随着基于RFID（射频识别技术）技术的仓库管理系统的应用，可以从根本上解决库存管理问题。RFID技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，且在节省大量人力的同时极大的提高了工作效率[2]。这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。
2.1仓库管理系统的用户需求
仓库管理系统是针对本企业仓库物料的收料、入库、移库、出库和盘点查询等方面工作而开发的管理软件，根据企业的要求，实现仓库的收料管理、入库管理、移库管理和盘点管理及用户管理等功能。用户通过相应的模块，对仓库里物料的基本情况进行更新、删除和查询，对物料的收料、入库、移库、出库和盘点进行管理，对各功能模块明细进行查询，对使用该系统的用户进行更新、删除和查询，对库存数量进行查询，用户通过简单的作即可轻松的管理仓库。
2.2仓库管理系统的功能性需求描述
（1）用户管理
对有权使用该系统的用户的基本情况数据进行更新、查询等作，实现用户管理功能。用户分级管理，分别具有不同的权限；具有分组管理用户的功能。可以针对用户分配软件模块使用权限。
（2）物料管理
对仓库里所有物料的种类（包括名称、厂家等信息）进行更新、删除和查询等操作，实现物料管理功能。物料可以动态添加种类，支持批次管理，支持多计量单位变换。（3）仓库管理
对仓库里物料货物实现收料、入库、移库、出库和盘点管理，要求能导出每种功能模块的单据，方便用户进行物料管理，并能提供收料、入库、移库、出库和盘点的明细，方便用户查询。
（4）库龄分析
提供物料使用情况和呆滞情况的分析，为业务人员制定采购计划提供依据，提供其他分析报表，提高仓库管理水平。
2.3仓库管理系统的非功能性需求描述
系统支持射频输入和手工输入两种方式，以防射频系统不稳定时影响生产活动。
系统要求与PDM和财务系统集成，能够通过系统接口方式获得物料基础数据。
系统硬件部分要求模块化设计实现，维护简便稳定可靠。
手持部分需要结实耐用，能够在恶劣的环境中使用（下雨、下雪等）。
手持部分在无外接电源情况下，需要至少连续工作10小时以上。
图1基于RFID技术的仓库管理系统功能
第三章系统总体设计
3.1仓库管理系统的结构
图2仓库管理结构图
仓库管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成仓库管理的各个流程。后台仓库数据库管理系统是整个系统的核心，RFID识别采集是实现管理功能的基础和手段。后台管理系统由中心数据服务器和管理终端组成，是系统的数据中心，负责与手持机通讯，将手持机上传的数据转换并插入到后台业务仓储管理系统的数据库中，对标签管理信息、发行标签和采集的标签信息集中进行储存和处理[3]。
3.2仓库管理系统的架构
此仓库管理系统是基于SQL大型数据库，采用组件式开发的三层结构系统。三层结构分别为：
数据库：管理账套数据的读写。
中间层：用于账套管理的工作。
表示层：用户日常直接操作界面和手持设备。
3.3系统设计要点
在充分理解库存管理业务的需求后，结合RFID技术，对原有业务流程进行改造和重新设计。业务处理模式尽量与原有模式相同，只是操作方式上在手持设备上进行。系统操作融入作业的每个关键环节，使作业人员能够实时与系统进行交互，获得系统信息支持，系统也能实时采集到关键作业数据，以供关联系统进行快速有效处理。
无线处理系统设计原则操作简单、信息充足、处理效率高。无线设备与原有系统最大的区别还在于手持设备可以支持一定程度上的离线处理。当系统网络或主机发生故障时，操作人员可以使用离线处理模式，继续进行日常作业，不过功能会受到一定限制，作业数据会被保留在手持设备本地，当网络或主机故障恢复后，系统可以自动进行同步保存离线处理时的数据。从而使系统故障对企业生产作业的影响降低。
RFID仓储管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成库存管理的各个流程。根据企业的具体需求，在各原料仓库中使用仓库管理系统、基于条码技术的自动识别技术和无线移动处理技术，提高仓库作业的效率和信息处理实时性，使管理者可以及时便捷地获取各类物料流动信息[4]。
第四章系统设计与实现
4.1收料管理
4.1.1收料通知单
收料通知单是采购部门在物料到达企业以后，登记由谁验收、由哪个仓库入库等情况的详细单据，便于物料的跟踪与查询（如图3所示）。它是采购订单的重要执行单据，其不仅要处理与采购订单直接关联的执行情况，还要处理外购入库单与采购订单间接关联的执行情况，起到承上启下的业务管理作用。它可以通过手工录入、单据关联、单据复制等多种途径生成。在实际业务处理中，可以由收料通知单生成外购入库单及退料通知单等[5]。
图3收料通知单
4.1.2收料管理描述及业务流程图
采购部生成收料申请单，并打印收料申请单条码，然后物料运输到仓库。仓库收货员使用无线移动设备（手持设备）扫描收料申请单条码，无线移动设备依据收料申请单从仓库管理系统下载所扫描的收料申请单的物料信息，物料信息包括：物料条码、物料名称和收货数量，并指定物料是否是急件以及是否需要检验。仓库收货员使用无线移动设备扫描入库申请单中指定的物料条码，录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。从仓库管理系统查询所扫描物料的可用库位信息，选择物料存放的库位，如果存放在该库位上的物料需要检验，则要录入物料检验的数量。
仓库操作员扫描完收料申请单上指定的物料后提交到仓库管理系统进行相应的处理，提交的信息包括物料条码、实际收货数量，托盘条码和库位条码，并指定物料在各个库位上检验的数量，提交后收料操作完成[6]。
图4收料管理流程图
4.2入库管理
4.2.1外购入库单
已经收料的物料，在检验员执行质检后，操作人员根据质检合格单将采购合格数量与收料通知单关联生成外购入库单（如图5所示）。外购入库单通常是确认货物入库的有效证明文件。外购入库单包括蓝字外购入库单和红字入库单，红字外购入库单是蓝字外购入库的反向单据，代表物料的退库。外购入库单的常用增加方式有手工新增和关联生成方式两种。
图5外购入库单
4.2.2入库管理描述及业务流程图
入库时，仓库操作员根据订货清单清点检查每一件货品，检查合格后交给仓库保管员送入库房。仓库保管员持手持机扫描已完成收货操作的入库申请单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描的入库申请单的物料收货信息，物料信息包括：物料条码、物料名称、收货数量以及托盘条码，并指定物料是否需检验以及检验是否完成，同时标识物料是否为急件。仓库操作员根据物料收货信息，扫描物料条码、库位条码并录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完收货信息中指定的物料后提交到仓库管理系统进行相应的处理，提交的信息包括：物料条码、入库数量及托盘条码并指定物料是否为急件，完成后入库操作完成。
图6入库管理流程图
4.3移库管理
4.3.1仓库调拨单（移库）：
仓库调拨单是确认货物在仓库之间流动的书面证明。它是体现库存业务状态的重要单据，仓库管理系统的最大特色是以独立于企业物流的有形的单据流转代替业务中无形的存货流转轨迹，从而将整个业务流程统一为一个有机整体。系统为仓库调拨单提供了手工录入、关联生成或复印生成等多种生成方法，系统为调拨单单据的处理提供了新增、审核/反审核、作废、打印、引出等多项操作功能（如图7所示）。
图7仓库调拨单
4.3.2移库管理描述及业务流程图
仓库操作员生成物料移库单，并在移库单上指定物料移库的最终目的地，并打印移库单条码。仓库操作员使用无线移动设备扫描移库单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描移库单的物料移库信息，移库信息包括：物料条码、物料名称、托盘条码以及库位条码并指出该库位是否被设置为日常盘点的库位。仓库操作员根据物料移库信息扫描物料条码、移出库位条码，录入移库数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码，然后，扫描移入库位条码和托盘条码。如果所扫描的移出库位被设为日常盘点的库位，则需要录入该库位上该物料移出后还剩余的数量。仓库操作员扫描完移库单中指定的物料信息后提交物料移库信息到仓库管理系统中作相应的处理，移库信息包括：物料条码、移入移出的托盘条码和库位条码以及库位上物料的剩余数量（库位被设置为日常盘点库位），完成后移库操作完成。
图8移库管理流程图
4.4出库管理
4.4.1领料通知单（出库单）：
领料通知单是体现库存业务的重要单据，是物料出库的重要凭证（如图9所示）。对领料单的生成，系统提供了关联投料单的自动生成、人工新增等多种方法，对零料的领取方法系统提供了单件领料、工序领料、配套领料、批量领料等多种方法，企业可根据实际情况灵活应用。车间人员到仓库进行生产领料，仓库人员核对领料单上的数量和发料仓库无误后，发料并保存领料单。如果选择“严格按投料单发料”系统参数时，仓库发料人员所发的物料不得大于投料单上的应发数量，否则领料单不能保存。
图9领料单
4.4.2出库管理描述及业务流程图
仓库操作员制作出库单，并打印出库单条码。仓库操作员使用无线移动设备扫描出库单条码，无线移动设备到仓库管理系统中下载所扫描的出库单的物料出库信息，出库信息包括：物料条码、物料名称、库位条码、物料托盘条码以及出库数量。仓库操作员依据出库单的物料信息扫描物料条码、库位条码并录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完出库单中指定的物料后将出库信息提交到仓库管理系统作相应的处理，提交的信息包括：物料条码、实际出库数量、库位条码、托盘条码以及生产批次和工位条码。
图10出库管理流程图
4.5盘点管理
4.5.1库存盘点
库存盘点是处理与库存数据相关的日常操作的信息管理的综合功能模块，主要备份盘点数据、打印盘点表、输入盘点数据、编制盘点报告表等处理功能，实现对数据的备份、打印、输出、录入单据等。它是对账存数据和实际库存数据进行核对的重要工具，是保证企业账实相符的重要手段。
4.5.2盘点管理描述及业务流程图
仓库操作员制作盘点单，并打印盘点单条码。仓库操作员使用无线移动设备（手持设备）扫描盘点单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描的盘点单的盘点物料信息，盘点物料信息包括：物料条码、物料名称、物料所在库位条码以及物料在该库位上的数量。仓库操作员扫描盘点单上指定的物料条码、物料所属的库位条码并录入该物料在库位上的实际数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完盘点单上指定的物料后提交盘点的物料信息到仓库管理系统中进行相应的处理，提交的信息包括：物料条码、库位条码以及数量，提交完成后盘点操作完成。
图11盘点管理流程图
第五章系统应用效果评价
在本解决方案中，使用无线移动处理技术和RFID技术解决企业在现实生产过程中信息实时处理和数据采集自动化的要求。无线移动处理技术可以使操作人员在作业过程中第一时间将作业信息采集到系统中，或得到信息系统对作业的智能化支撑。
5.1仓库管理系统与RFID技术结合
RFID技术在制造企业执行层系统的应用价值在于提升作业效率和信息的自动化精确获取。当仓库管理系统引入了RFID技术，在企库存管理各环节，可以获得更多的自动化数据采集，功能控制。操作工人可以不必在工作的同时执行数据采集的动作，可以全身心的投入生产作业中，从而作业效率也得到提高。这一点对进行大批量作业的制造企业显得尤其重要，虽然一个手工扫描或按钮动作只需要1-2秒，但对于一个作业节拍只有十几秒的企业来说，那就是一种重要的提高了。
由于RFID标签的能存储较大容量的数据的特性，使得系统能够实现更多的交互性控制，使得一些在原先完全基于条码技术时的难点瞬时迎刃而解，使得企业物流数据可以环环相扣，顺畅流动。当然限于目前RFID设备的成本问题，要想完全实现利用RFID技术带来的优点，必须要付出高成本的代价，因此我们只能做些局部的尝试。但日后随着技术的提升和普及，成本问题一定会得到解决。
5.2作业流程的改进与保持
对原有的库存管理作业方式，在本解决方案实施以后将得到较大的改变，在每一个日常作业环节中融入信息系统的支持与指导，使其成为作业的一部分，虽然从表面上看增加了作业人员的操作步骤，但却大大增加了每次作业的正确性和受控性，所以从最终的效果来看，这样的改变是增加了整体作业的绩效的。对于这样的改进，在信息系统设计与实施的时候是所必须的。
第六章研究成果
●将整个仓库管理系统与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，
改进仓库管理，提升效率及价值；
●提高物品出入库过程中的识别率，可不开箱检查，并同时识别多个物品，提高
出入库效率；
●缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的
可视化管理；
●采用射频技术能大大提高拣选与分发过程的效率与准确率，并加快配送的速度，
减少人工、降低配送成本；
●精确掌握物资情况，优化合理库存。