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國家電網公司實施物資集約化管理以來,已經建立了統一的物資管理體系,在保障物資供應、促進管理規范等方面取得了顯著成效。為了支撐現代化物資倉儲業務的順利開展,建立以集約化、信息化、 自動化、專業化為核心驅動的倉儲管理信息支撐系統是十分必要的。然而由于歷史原因,倉儲管理基礎設施和信息化系統建設滯后,已不能適應國家電網公司對物資管理的需求,嚴重制約了物資集約化的管理水平。

無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術是提高倉儲管理信息化水平的有效途徑。 由于RFID標簽存儲信息量豐富、識別速度快、實時、 方便等特點,通過與國家電網公司ERP信息系統及RFID手持終端配合,可以實現對訂購、驗收、收貨、 上架、補貨、揀選、復核、發貨、退貨、配送等業務流程的支持。因此,有必要研究如何借助RFID技術提高倉儲管理信息化水平,實現倉儲精細化管理。

目前,在國家電網公司的倉儲管理中,對倉儲物料的信息采集主要采用接觸式的條碼技術,但是條碼技術存在一系列的缺點:條碼需要人工逐條掃描操作,效率低,并且記錄的信息無法更改,存儲容量相對較小;“看到”條形碼才能讀取;如果條形碼標簽被污損、撕裂或丟失,掃描設備將無法正確識別條碼等。由于條碼標簽存在先天不足與缺陷,導致越來越難以滿足倉儲管理的需求,從而影響管理的效益。 而RFID技術是未來物聯網自動識別應用的趨勢,和目前大量應用的接觸式條形碼識別技術相比,RFID技術具有以下優勢。

1)智能化。RFID通過無線 電信號識 別倉儲特定物資并讀寫相關數據,是非接觸式自動識別技術的一種。與傳統條形碼技術依靠光電掃描不同的是,RFID識別工作不需要人工干預,可應用于各種倉儲環境,且識別的數據可通過接口傳送到ERP等信息系統中,從而實現倉儲物資信息處理的自動化[1]。

2)遠距離識別。RFID標簽進入磁場后,不斷地主動或者被動地發射無線電波,可以被閱讀器接收并正確地識別出來。根據RFID類型的不同,識別的距離從幾厘米到幾十米不等。當采用自帶電池的主動標簽時,有效的識別距離可達30 m以上。

3)快速大批量掃描。RFID辨識器可同時辨識讀取多個RFID標簽,RFID的讀卡器每250 ms便可從射頻標簽中讀出商品的相關數據,同時當標簽進入磁場時,閱讀器能夠識別高速運動的物體,并同時處理多個標簽,實現批量識別(可同時處理200多個標簽)[2,3]。

4)體積小型化,形狀多樣化。在使用方面,RFID可以根據需要進行安裝,不受倉儲物資尺寸大小與形狀限制。此外,RFID標簽更可以向小型化與多樣形態發展,以應用于不同的倉儲物資。

5)抗污染能力和耐久性。目前倉儲管理使用條形碼的載體是不干膠或紙張,因此容易破損或受到污染。但RFID由于材質和制造工藝與條形碼完全不同,因此對水、油和化學藥品等物質具有很強的抵抗性。此外,倉儲物資在使用條形碼時,主要粘貼于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損,而RFID標簽是將數據存在芯片中,因此可以應用于比較惡劣的環境中。

6)可重復使用,使用壽命長并支持讀寫。倉儲物資所使用的條形碼包含的信息是只讀的,在粘貼上去之后就無法更改,只能夠一次性使用。而RFID標簽內存儲的數據則可以重復地新增、修改、刪除, 方便信息的更新,可以在使用完成后回收并標志其他倉儲物資。

7)穿透性和無屏障閱讀。RFID通過無線電信號識別特定倉儲物資并讀寫相關數據,因此能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質,并能夠進行穿透性識別。在需要時,甚至隔著箱子或其他包裝容器識別里面的庫存物資,而無需拆開庫存物資的外包裝。而條形碼掃描和識別必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以讀取條形碼數據[4]。

8)數據的記憶容量大。RFID標簽的容量比條形碼大,可標記的內容更多。一維條形碼的容量是50 Bytes,二維條形碼最大的容量可儲存2至3 000字符,而目前RFID最大的容量則有數MBytes,并且隨著記憶載體的發展,RFID數據存儲的容量也將不斷擴大[5]。

9)安全性。由于RFID存儲的是電子式信息, 其內部數據可經由算法進行加密,使存儲的內容不易被偷竊、偽造及變造。

在國家電網公司加快建設現代電網物流體系的過程中,RFID技術可以應用于倉儲管理環節中,以快速、準確、低成本的方式解決數據采集問題。在倉儲業務上涉及2個部分的業務應用:現場收發貨和倉庫移動應用,其中倉庫移動應用還包含倉儲管理 (Warehouse Management,WM)/ 物料管理(Inventory Management,IM)2個方面的業務應用。這些業務應用場景中涉及的業務涵蓋了現場交接、驗收、 發貨管理,以及庫內的收貨入庫、組盤上架、揀配下架、發貨出庫、庫內轉儲、盤點、倉位調整、記賬變更等業務階段。

使用RFID技術無縫集成RFID識別系統,與國家電網公司ERP系統中的招標采購、供應商管理、物資管理、編碼體系等系統的橫向集成,實現訂購、驗收、收貨、上架、補貨、揀選、復核、發貨、退貨、配送等業務流程的支持,實現物資和備品備件的全程標準化統一管理。在現場收發貨、IM倉儲作業、WM倉儲作業三大場景下,RFID技術具體應用的業務流程如圖1、圖2所示。

圖1 現場收發貨、IM 倉儲作業環境下 RFID 技術具體 Fig.1 RFID application procedure in on-site receiving and delivery and IM

圖2 WM 倉儲作業環境下 RFID 技術具體應用的業務流程 Fig.2 RFID application procedure in WM

為加快建設現代電網物流體系,實現國家電網公司倉儲物資管理方式集約化,并向主動服務方向轉變,利用物聯網技術,通過射頻識別和激光掃描器等信息傳感設備以實現對電力物資的RFID智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,從而實現電力物資的標準化及信息化管理。

將RFID技術應用 于國家電 網公司的 倉儲物資管理中,在總體架構上分為三大部分:ERP系統、 RFID應用中間件和應用終端。其中,ERP系統為國家電網公司物資管理信息系統,系統功能強大,覆蓋倉儲物資管理全過程,提供完善的物資信息和管理方式;RFID應用中間件,能與ERP系統進行緊密的業務集成和數據集成,貫穿于ERP工作流程的庫存管理等環節,將應用終端硬件設備采集到的數據轉化為ERP系統可直接處理的業務單據,起到RFID系統與ERP系統之間的信息溝通作用;應用終端包含PDA移動客戶端、出庫檢查PC機、移動小車等形式,采用胖客戶端的原生應用APP模式,使用C/S架構,以保障系統運行的高質量性、高可靠性、高穩定性和低風險性。總體運行模式如圖3所示。

圖3 總體運行模式 Fig.3 Overall operation mode  下載原圖

1)庫存物資采購收貨。供應商根據到貨驗收單送貨到對應的倉庫,物資供應(分)公司倉庫管理員根據到貨驗收單對貨物進行檢驗。檢驗不合格則通知合同履約專責;檢驗合格,倉庫管理員將物料上架。供應商根據相關要求,打印物料碼標簽,并貼在物料或包裝上。如果供應商沒有打印物料碼標簽, 倉庫管理員需要打印物料碼標簽并貼在物料或包裝上。

2)庫存物資調撥入庫。物資發出部門將物料送達倉庫并提交調撥單,倉庫管理員根據調撥單進行貨物檢驗。如果檢驗不合格,與需求部門協調將物資退還給發貨部門;如果檢驗合格,倉庫管理員通過手持終端將物資入庫、上架。

3)庫存物資調撥出庫。倉庫管理員接收到調撥單,根據調撥單將物資下架、出庫。下架過程中如果發現所在倉位的物料數量、可用狀態與系統信息有差異,必須及時反饋并查實原因,確保出庫單數量與實際出庫數量一致。對托盤管理的物料,下架時必須掃描托盤條碼。倉庫管理員與領料部門必須按實發數量簽收出庫單。

4)庫存物資盤點。倉庫收到盤點任務,記賬員確認倉庫內沒有未完成的上架、下架任務后,創建盤點憑證同時凍結倉位,倉庫管理員進行盤點并錄入盤點數量,記賬員在系統中生成差異清單,并判斷是否需要重盤。如果不需要,創建差異分析報告,由相關部門審批,審批通過,記賬員清除WM中的差異,財務人員根據差異分析報告清除IM中的差異; 審批不通過,倉庫管理員根據審批意見進行相應的處理。

5)庫存物資報廢流程。倉庫有物料報廢的需求,將倉位上的物料凍結,由物資部門組織審核是否報廢。審核通過倉庫做報廢,倉庫管理員將物料下架; 否則將物料解凍,不做報廢。

本文在分析了國家電網公司物資集約化背景的基礎上,提出使用RFID技術可以實現電網行業倉儲管理領域的信息化和精益化管理。將RFID技術與以往電網行業使用的條碼技術作對比,并分析RFID技術的優 勢所在。 在此基礎 上,對RFID技術所應用的倉儲管理領域業務進行分析和提取, 提出總體業務框架,并分層次描述了實際應用的總體架構設計模式。最后,對RFID技術在電網行業倉儲管理的具體應用場景進行介紹,以此提高倉儲物資管理的安全性、高效性、準確性、集約化、全局性。