1 企業(yè)如何選擇倉庫自動化

倉庫自動化的效益是顯而易見的：自動化能夠加快處理速度，提高精確度，降低勞動力成本，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)勢并不是免費得來的。自動化需要很昂貴的成本投入，只有通過運營成本的節(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 倉庫自動化的優(yōu)劣

一般說來，自動存儲系統(tǒng)(AS／RS)每小時能在每個巷道運送40～50個托盤，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)換的時間和轉(zhuǎn)換頻率會影響作業(yè)速度。

輕型貨架可用來存放貨箱，通過自動存儲，每小時可以在每巷道內(nèi)存取80～100個貨箱。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)實需要，每次作業(yè)可以搬運兩個或是更多的貨箱。

高速分揀機(jī)每小時可以完成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，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時信息。RFID標(biāo)簽在貨物追蹤上更具優(yōu)勢。想象一下，一個托盤上承載20個貨箱，每個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、操作工短缺的時候。但是，與此同時，自動化也有缺點：對變化的貨物吞吐量和貨物種類缺乏彈性、冗長的項目實施周期、項目實施中間服務(wù)質(zhì)量的下降等。

可以看出，自動化帶來了更高的物流作業(yè)水準(zhǔn)，同時也帶來了更多的執(zhí)行成本。因此，所有的優(yōu)劣條件都讓是否采用自動化難以抉擇，那么，如何選擇倉庫自動化的可行性呢?自動化需要很昂貴的成本投入，只有通過運營成本的節(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，在選擇倉庫自動化時應(yīng)該考慮以下幾方面的問題。

1.2 選擇倉庫自動化項目需要考慮的四個問題

1．要對項目進(jìn)行審視，著眼于實際業(yè)務(wù)需要，而不是為自動化而自動化。在考慮自動化的時候，還要考慮與它相配套的手工作業(yè)。事實上，基本上沒有哪一個立體倉庫是真正的立體倉庫，任何立體倉庫都是自動化與手工的結(jié)合。確定項目的時候，需要建立計劃數(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，確定自動化是否適當(dāng)。根據(jù)庫房吞吐量和存儲需要，可以確定是否需要自動化和自動化要達(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)輔助運輸貨箱；簡單自動化作業(yè)——例如，在全托盤進(jìn)出的庫房里，利用自動起重機(jī)和簡單的輸送系統(tǒng)；復(fù)雜自動化作業(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，我們的選擇也會跟著變化。例如，當(dāng)庫房每小時處理的定單超過500個時，自動化作業(yè)就被提上議事日程了。

3．當(dāng)確定有必要實施自動化以后，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)格實行先進(jìn)先出的庫房來說，單倍深自動存儲系統(tǒng)就足夠了，無須采用雙倍深的存儲系統(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?？赡馨l(fā)生的具體成本支出包括：設(shè)備占用面積的租金、稅費、水電冷氣、消防設(shè)備、運轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)成本和人工成本等。同時，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營支出。較為妥當(dāng)?shù)霓k法是，把與庫房自動化項目相關(guān)的支出根據(jù)設(shè)備的折舊年限和期望的報酬率進(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發(fā)生改變，可以發(fā)現(xiàn)方案的潛在缺陷。這時，計算機(jī)仿真測試就派上用場了。例如測試自動存儲系統(tǒng)的一個起重機(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。在重大自動化項目中，這是很有必要的，在計算機(jī)上對設(shè)計進(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，能把各個型號的自動化設(shè)備都考慮進(jìn)去。只有通過這樣徹底的分析，才能選中一個合適的自動化系統(tǒng)。

1.3 自動化倉庫的實施與安裝

明顯地，關(guān)于實施的一個很重要的話題是安裝和調(diào)試需要多長時間。建造一個標(biāo)準(zhǔn)的庫房并進(jìn)行通用設(shè)備安裝通常所需的時間不超過一年。如果能找到適合的建筑用房，工期還會進(jìn)一步縮短。

但是，全自動化系統(tǒng)的實施就需要相當(dāng)長的時間了，通常耗時最久、也是至關(guān)重要的一步是開發(fā)WMS(倉庫管理系統(tǒng))。不要低估可能耗費的時間，制定不切實際的時限。在項目實施的過程中，確保庫房和物料搬運設(shè)備和WMS的兼容性是至關(guān)重要的。這個協(xié)調(diào)任務(wù)從最初流程設(shè)計的時候開始，貫穿項目實施的始終。

信息系統(tǒng)和公司的運營需求不配套，最常見的原因往往是，物料搬運設(shè)備和WMS的不相契合，或是設(shè)計階段中沒有完全摸清公司的運營需要。還有十分重要的一點是，庫房布局設(shè)計可能與你以往的經(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，在自動存儲系統(tǒng)里，會有在巷道中開設(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)錯誤的產(chǎn)生。

總之，避免自動化項目失敗的工作從項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，才能確保自動化項目的最終成功。

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，正被廣泛地應(yīng)用于公路收費、考勤、門禁、餐廳記賬及身份識別等系統(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)及電腦半自動化管理實現(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，浪費大量時間。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)一個新的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.1 基于RFID技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)

基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)物品出／入庫控制、物品存放位置及數(shù)量統(tǒng)計、信息查詢過程的自動化，方便管理人員進(jìn)行統(tǒng)計、查詢和掌握物資流動情況。為達(dá)到方便、快捷、安全、高效等要求，系統(tǒng)設(shè)計如下。

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、移動讀寫器、RS-485接口卡、電動控制門、報警檢測裝置等。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，存儲其型號、生產(chǎn)日期、數(shù)量等資料。

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，生成報表等功能；

物資管理包括物資定位、盤點、統(tǒng)計及生成報表等功能；

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)主要功能及其實現(xiàn)

(1) 物資定位

物品進(jìn)出倉庫中的某區(qū)域時需經(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，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。這就實現(xiàn)了倉庫物資的實際位置與主機(jī)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息一一對應(yīng)，為管理人員查詢、點驗、尋找物資帶來了很大的方便。

(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，可能造成國家財產(chǎn)或企業(yè)財產(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，并最終生成報表，大大減少了管理人員的工作量。

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可人為強(qiáng)制打開或合上。

(3) 物資清點

在倉庫管理中，定期進(jìn)行盤點是必不可少的工作。本系統(tǒng)還配置了移動讀寫器，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。倉庫盤點結(jié)束后，生成物資統(tǒng)計報表和差異報表，便于及時發(fā)現(xiàn)問題。

3．接口通信設(shè)計

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) 校驗數(shù)”，其中，長度為從“命令字”到“校驗數(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，移動讀寫器地址為FEH；校驗為偶校驗。

串口參數(shù)波特率為9600，8位，1位停止位，無校驗。

(2) 接口函數(shù)

系統(tǒng)采用Windows API通信接口函數(shù)來實現(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；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)計及實現(xiàn)，是RFID技術(shù)的一個新的應(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)生更加積極的社會效益。