1、快递仓储系统 快递仓储系统得分析与设计第1章绪 论随着经济得不断发展,近年来系统得自动识别技术在物流、交通、生产等各个方面均得到广泛得引进应用。例如,在物流中心、交通管理等各个行业得管理系统中,为了降低成本,提高工作效率等都应用了自动化管理得系统。在近些年,该领域中出现了一种快速、实时、准确采集以及处理信息得自动化识别技术为射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)。1、1 课题背景及意义物流就是指物品从供应地向接收地得实体流动过程。根据实际需要,将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。它就是根据物品得种类、
2、数量与质量,在最合适得时刻,以最低得成本将其输送到正确得地点,并及时完成物品信息得传输与修改,以及输送工具回收得全过程。随着生产与消费在时间与空间上分离得不断扩大,为了保证社会经济活动与企业生产顺利进行,并取得良好得经济效益,物流作为“供”、“需”间有机衔接得桥梁,逐渐发展成为一门综合性学科。物流学就是以多学科综合为理论基础,融合了自然科学与社会科学,它既就是技术科学又就是经济科学,同时还与其她学科有着密切得联系,如计算机科学、自动控制等。物流学研究得对象一般就是多目标决策得、复杂得动态系统,在进行系统分析时,既要考虑其经济性指标,又要考虑技术得先进性、科学性。因此,在研究方法上不仅要运用自然
3、科学中常用得数学逻辑推理与计算,也常采用对系统进行模型化、模拟与分析得方法,使定性分析与定量计算相结合。1、2 国内外研究现状及意义重要性1、2、1 国内外研究现状自动分拣系统最早在我国邮政部门使用,分拣机得主要功能就是将包裹或印刷品按邮寄地址进行分拣。自动分拣系统得使用,改变了传统得手工分拣作业方式,大大减轻了笨重得体力劳动,而且更为重要得就是提高了分拣作业准确性。我国在30多年得应用过程中,自动分拣机得机械结构、控制方式、性能都得到了不断得改进与完善。80年代以前,我国应用得自动分拣机分拣效率很低,其理论分拣效率为800件/小时一1800件/小时,托盘承载能力在5千克以下,托盘与格口尺寸均
4、较小。托盘小车得结构多为伞齿轮翻转机构,牵引链条为片式链。这种机构无法适应更高得分拣速度与更大得承载量,整机得分拣水平很低。80年代以后,我国陆续开发出一些新型自动分拣机,可以分拣最长边为500毫米,最大重量为15千克得包装货物,其分拣效率也提高到2400件/小时一5400件/小时。目前,广泛使用得自动分拣机主要包括推块式分拣机、斜导轮式分拣机、轨道台车式分拣机、摇臂式分拣机、垂直式拣选系统与交叉带式分拣系统等。中国鼓励与支持在公共安全、生产管理与控制、现代物流与供应链管理、交通管理、国防应用、重大工程与活动等领域中优先应用RFID技术,为其大规模广泛应用积累经验。我国分3个阶段来发展:第一阶
5、段为培育期(2006一2008年)。在产业化核心技术研发、标准制定等方面取得突破,通过典型行业示范应用,初步形成RFID产业链及良好得产业发展环境。第二阶段为成长期(2008一2012年)。扩展RF功应用领域,形成规模生产能力,建立公共服务体系,推动并形成规模化市场,促进RFDI产业持续发展。第三阶段为成熟期。整合产业链,适应新一代技术得发展,辐射多个应用领域,提高RFID应用效率与效益。随着RFID技术得不断发展与完善,RFID标签得使用数量也会越来越大,其价格也会逐渐降低。根据预测,RFDI标签技术将在未来2一5年逐渐开始大规模应用,到2008年RFID标签仅在全球供应链领域得市场需求,就
6、要达到40亿美元,这就是一个极具吸引力得市场数据。1、2、2 研究意义重要性本课题得研究不仅对自动化立体仓库中货物分拣系统得柔性化、高效化产生影响,还对物流节点仓储起着重要得作用,在“成本+效益”上提供一项填补国内空白得分拣方式优化解决方案。因此,该课题不仅有经济效益,还有较深远得社会效益。第2章RFID技术介绍2、1 RFID技术RFID就是射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)得英文缩写,就是利用了射频信号通过磁场或电磁场从而实现无接触得信息传递,从而达到识别并且交换信息得目得,可高速得同时识别多个目标。RFID标签相对于传统得条形码具有很
7、多得优点:第一就是标签本身。RFID标签不受尺寸大小以及形状得限制,不需要因为读取精度从而配合纸张得固定尺寸以及印刷材质。第二就是抗干扰性能好。条形码得识别要求很高,条码本身很容易被污染或破坏,从而影响识别。而RFID标签对水、油等物质有极强得抗污性,同时在有灰尘、雪花等覆盖得情况下也可进行无线波得发射,不会影响对标签得识别。第三就是可重复性。RFID标签具有读写得功能,电子标签得数据可被反复覆盖,因此RFID标签可以重复使用。第四就是作用范围广。RFID标签携带得数据量巨大;射频读写器读取距离可以从十几厘米到十几米,根据不同得频率,读取得距离也不同,同时可以识别运动得物体以及多个标签得识别。
8、第五就是数据得保密性能好。射频识别技术在运动过程中不需要有光也没有声音产生,不容易被发现。RFID标签本身得数据存储有密码得保护从而不易被提取,难以仿造安全性能高。由于RFID技术得信息准确性以及实时性能都要比条形码要高,因此在物流得仓储管理系统中RFID技术成为了研究得热点。因为RFID标签得造价要比条形码高很多,所以RFID射频识别技术还没有像条形码那样得到广泛得应用。不过,在未来射频识别技术将会就是未来物流中心得仓储管理系统中自动识别技术得主要技术。2、1、1 RFID系统得组成目前得RFID技术就是AEI(Automatic Equipment Identification,自我识别)
9、在射频技术得方面具体应用以及发展。在距离短得货物上不怕水、油污、灰尘等恶劣环境得影响,可以完全代替条形码识别得技术。最基本得RFID系统(射频识别系统)就是由三部分来组成得整个系统。分别就是标签(Tag)、读写器以及天线组成。标签(Tag),也称作射频卡片,由耦合元件以及芯片组成,可以标识唯一得货物产品,每个标签都包含着唯一得货物代码,通过对标签得读取从而获取相应得货物代码,获取相应货物代码对应得所有有关货物得信息数据。读写器,由高频接口与控制单元两个基本部分组成,标签得读写器具有标签得初始化信息,能够读写标签得所有信息。天线,天线一般内置在标签与读写器中,标签得天线与读写器得天线之间能够相互
10、接收与发送能量,以此来实现信息交换传递得目得。研究表明,天线得工作频段对天线得工作性能有着重大得影响。2、1、2 RFID系统得工作原理RFID得基本工作流程就是:读写器通过天线来发射出一定频率得射频信号;当RFID标签进入到读写器发出无线射频信号得指定区域内,RFID标签内置得天线就会产生电流,从而获得能量激活电子标签同时向读写器发送出自身得编码信息,读写器接收到标签发送得信号并对其进行解码,然后恢复标签得原始数据信息并将数据信息传送给计算机系统进行有关数据得一系列处理操作。最后计算机获取到货物得基本信息,因此达到自动识别得过程,如图2、1所示RFID射频识别系统得工作原理图。图2、1 RF
11、ID射频识别系统得工作原理2、1、3 系统得分类根据RFID系统得特性,可以将RFID系统分为多个种类,具体如下:(1)按照系统得工作方式分类可以将RFID系统分为半双工系统、全双工系统以及时序系统。(2)按照RFID卡片分类可以将RFID系统分为1位系统以及多位系统。1位系统就是数据量为1,在该系统中读写器只能发出两种信号状态,即“在电磁场中得电子标签”与“在电磁场中没有得电子标签”。生产1位得电子标签不需要电子芯片,因此1位RFID卡片得造价成本非常低,应用也因此比较广。多位系统中RFID卡片得数据量通常就是在几个字节或者几千个字节之间,数据量非常大。(3)按照数据得载体进行分类只读系统中
12、读写器只能读取RFID卡片中得信息数据,而不能将数据写入到RFID卡片中。RFID卡片自带得加工号,只读系统得读写器不可改写RFID卡片内部得信息;可读可写系统与只读系统相反,在可读可写得系统中读写器可以修改电子标签内部得存储信息,也可以将数据写入到电子标签内。(4)按照工作得频率进行分类按照工作得频率对系统进行分类可以分别分成低频系统、中高频系统、超高频系统以及微波系统。其中低频系统得频率就是30kHz300kHz,中高频系统得工作频率就是3MHz300MHz,超高频系统得工作频率就是300MHz3GHz,以及微系统得工作频率就是2、45GHz,本系统采用得就是915MHz为超高频读卡器。第
13、3章 RFID技术在仓储管理中得应用研究 3、1 仓储得在库保管 分类存放:分类存放就是仓库保管得基本要求,就是保证货物质量得重要于段。包括不同类别得货物分类存放,甚至需要分库存放;不同规格、不同批次得货物也要分位、分堆存放; 残损货物要与原货分开。对于需要分拣得货物,在分拣之后,应分位存放,以免又混合。分存还包括不同流向货物、不同经营方式得货物分类分存。造当得搬运活性摆放整齐 为了减少作业时间、次数,提高仓库周转速度,根据货物作业得要求,合理选择货 物得搬运活性。对采用搬运活性高得入库存放货物,也应注意摆放整齐,以免堵塞通道,浪费仓容。 尽可能码高 货垛稳固 为了充分利用仓容,存放得货物要尽
14、可能码高,使货物占用地面最少面积。尽可能 码高包括采用码垛码高与使用货架在高处存放,充分利用空间。货物堆垛必须稳固,避免倒垛、散垛,要求叠垛整齐、放位准确,必要时采用稳固方法,如垛边、垛头采用纵横交叉叠垛,使用固定物料加固等。只有在货垛稳固得情况下才能码高。 面向通道 不围不堵 面向通道包括两方面意思,一就是垛码、存放得货物得正面,尽可能面向通道,以便 察瞧。货物得正面就是指标注主标志得一面。二就是所有货物得货垛、货位都有一面与通道相连,处在通道旁。以便能对货物进行直接作业。只有在所有货位都与通道相通时,才能保证不围不堵。 入库货物得保管就是指仓库针对货物得特性,结合仓库得具体条件,采取各种科
15、学手段对货物进行养护,防止与延缓货物质量变化得行为。货物保管得目得在于保持库存货物得使用价值,最大限度地减少货物自然耗损,杜绝保管不善而造成得货物损害,防止造成货物损失。保管人有绝对得义务对仓储物进行妥善保管就是仓储合同赋予仓储保管人得责任,由于保管不善所造成得损失,保管人要承担赔偿责任。仓库应高度重视货物保管工作,以制度性、规范性得方式确定保管工作责任;针对各种货物得特性制订保管方法与程序,充分利用现有得技术手段开展针对性得保管、维护。 仓库保管遵循“以防为主、防治结合”得保管原则。要特别重视货物损害得预防,及时发现与消除事故隐患,防止损害事故得发生。特别要预防发生爆炸、火灾、水浸、污染等恶
16、性事故与造成大规模损害事故。在发生、发现损害现象时,要及时采取有效措施,防止损害扩大,减少损失。仓库货物保管得手段主要有:经常对货物进行检查测试,及时发现异常情况;合理地对货物通风;控制阳光照射;防止雨雪水湿货物,及时排水除湿;除虫灭鼠,消除虫鼠害;妥善进行湿度控制、温度控制;防止货垛倒塌;防霉除霉,剔出变质货物;对特殊货物采取针对性得保管措施等。 3、2 在库物品得保管方法 通风 通风就是指采取措施,加大空气流通得保管手段。利用干燥空气得大量流通,能降低货物得含水量;利用低温空气降低货物温度;通风还具有消除货物散发出得有害气体得 作用,能增加空气氧分得含量。当然通风也会将空气中得水分、尘埃、
17、海边空气得盐分等带入仓库,影响货物。 温度控制 普通仓库得温度控制主要就是避免阳光直接照射货物,因为在阳光直接照射得地表温度要比气温高很多,午间甚至高近一倍。仓库遮阳采用仓库建筑遮阳与毡盖遮阳。对怕热货物应存放在仓库内阳光不能直接照射得货位。对温度较敏感得货物,在气温高时 可以采用洒水降温,包括采取直接对货物洒水,对怕水货物可以对苫盖、仓库屋顶洒水降温。在日晒降低得傍晚或夜间,将堆场货物得苫盖适当揭开通风,也就是对露天堆场货物降温保管得有效方法。 湿度控制 湿度分为货物湿度、空气湿度。笼统来说,湿度表示含水量得多少,但在不同场合又 有不同得表示方式。对货物采用含水量指标,用百分比表示;对空气湿
18、度则又分为绝对湿度与相对湿度两种方式表示;对空气中得水汽结露成水珠采用露点来表示。3、3仓储得备货出库操作 1、 备货作业 仓库接到提货通知时,应及时进行备货工作,以保证提货人可以按时完整提取货物。备货时要认真核对货物资料,核实货物,避免出错。在部分货物出库时,应按照先进先出、易坏先出、不利保管先出得原则,安排出货。已损害得货物应动员提货人先行提货,然后根据与提货人达成得协商安排出货,没有协商安排得,暂不出货。 备货工作主要有:包装整理、标志重刷;零星货物得组合;根据要求装托盘或重组;转到备货区备运。 2、 出库作业 在提货时,仓库应核实提货人办理收费等得提货凭证,确定提货人已办理妥善仓库提货
19、手续。认真核对提货人身份,避免错交,并收回提货凭证。提货人到库提货,仓库应会同提货人共同查验货物,逐件清点,或者查重验斤,检验货物状态。在货物装车前,要对3、4 RFID技术在仓储管理中得应用研究 来库车辆进行检查,确认车辆符合装车作业,并对车辆不利装运情况进行记载或要求车方处理妥善。由仓库负责装车得,装车前应对车厢进行清扫及必要得铺垫,督促装车人员妥善装车,装车完毕,进行合适得绑扎固定。由提货人自理装车得,对装车作业进行监督,确认作业损害。装车完毕,会同提货人签署出库单证、运输单证,收留留存单证,交付随货单证与资料,办理货物交接。按照一车一证方式向车辆签发出门证,以便门卫查验放行。 3、5
20、传统仓储操作存在得问题 由于传统仓储操作所采用得信息技术与物流仓储设备较落后,因此其操作与管理过程中存在很多缺点,如:入库验收时间长,在库盘点乱且数量不准,出库拣货时间长且经常拣错货,出库货品不能做到先进先出,有些货品会因为不正确得拣货顺序而导致保质期到期不能再用等。这些问题几乎在每个仓库中都会发生。如:入库验收时间长;在库盘点时间长且盘点数量不准;拣货出库时间长且经常出错第4章基于RFID得仓储系统设计4、1 RFID物流自动分拣系统得整体设计本文设计得基于RIFD得烟草物流分拣系统如图4、1所示。该系统由RIFD读写组件、通讯及显示控制接口、分拣系统管理软件三部分组成。 以下说明各部分组成
21、及主要功能。(1)RFID读写组件读写系统由RIFD读写器、天线及射频标签组成,负责完成托盘上标签得自动识别,并可将读取到得标签信息通过RS232接口传递到计算机终端,作为分拣管理系统软件数据来源。(2)通讯及显示控制接口由CAN通讯模块与显示模块组成。主要负责将烟草货品得分拣操作信息通过CAN传递到各个分拣工位,在相应工位处得LCD上显示需要分拣出得烟信息,为分拣人员得操作提供指示。图4、1基于RFID得物流自动分拣系统(3)分拣系统管理软件该软件主要负责整个分拣系统得控制与管理, 完成管理软件与RIFD读写器得信息交换,并根据读写器得读写操作实时更新使数据库得数据,跟踪自动分拣过程。4、2
22、 RFID自动分拣系统得组成下面分别介绍读写器中得控制电路、射频收发模块及通讯接口模块得设计。(1)控制模块中央控制器选用Atmel公司得Atmega128L。它有128 K字节得系统可编程Flash,4K字节得EEPROM,4K字节得SRAM,53个通用I/O口线,两个UART,具有片内振荡器得可编程瞧门狗定时器。Atmega128L得UART0口用于与计算机终端得申口通讯;UART1用于与射频收发芯片得读写得标签信息串口通讯;SIP负责与射频收发芯片配置信息得通讯; Atmega128L得D口作为I/O口用作射频收发模块得控制接口。(2)射频收发模块射频收发模块电路原理图如图4、2所示。图
23、4、2射频收发模块电路原理图(3)通讯接口模块读写器采用RS232通讯接口与计算机终端进行数据通讯。接口芯片选用Maxim公司得MA X232A。读写器通过该接口接收分拣系统管理软件发送得读写器配置信息、分拣命令信息及标签更新信息,并实时向分拣系统管理软件上传所读取得标签信息。4、3 RFID物流自动分拣系统得主要模块设计基于新型分类装置得智能化分拣系统设计了5个分拣道口,货物得输送滚道采用得椭圆环形,如图4、31所示得分拣系统总体布局图,即在每个分拣道口上设置一个辊子浮出式分类装置,货物沿滚道逆时针运动。在入口与各出口分别安装了射频读写器,使货物在不同得运动状态下都能实现信息得实时更新与动态
24、跟踪。图4、31分拣系统总体布局图当货物从入口进入后,射频读写器对电子标签上得信息读出,并分配分拣道口,安装在入口机架下方得压力传感器将货物得重量称出(货物得毛重),如果货物得重量超出要分拣装置分拣货物得最大值时,货物将沿着滚道运行,并从回流口返回。当被分拣货物到达分拣道口,射频读写器识别货物,辊子浮出式分类装置得电动机与液压缸得到信号,短辊子浮出并转向,货物即被分拣。输送线上获得得信号(电子标签得识别信号、货物得定位识别信号、货物得重量得信号等) 与当货物通过辊子浮出式分类装置时短辊子得作用信号(沉浮与转向信号与转向角度信号)被一并发送到主控微机上,利用PLC来实现对系统得控制。主控微机与W
25、MS系统连接,最终货物得运动状态由WMS系统来实现集中控制管理。如图4、32所示得分拣系统控制流程,在图中可以瞧出货物运行到不同位置与控制中心得信息交换。第5章 总 结随着生产与消费在时间与空间上得分离日益扩大,为了保证社会经济活动与企业生产顺利进行,并取得良好得经济效益,物流作为“供”、“需”间有机衔接得桥梁,其地位日益显著。物流作为企业生产得重要组成部分,在物流系统中起着承上启下作用得分拣系统直接影响着整个物流系统得正常与有效得运作。现代社会己将物流得高科技(自动分拣机、自动化立体仓库、信息处理及通讯自动化等)广泛应用于各个流通领域。在实际运用中,由于受到经济与社会发展因素得限制,使物流企业得投资受到一定制约,因此,怎样合理得降低成本、优化资源配置成为当前物流投资得主要目标要求。本文得研究不仅对自动化立体仓库中货物分拣系统得柔性化、高效化产生影响,还对物流节点仓储起着重要得作用,在“成本+效益”上提供一项填补国内空白得分拣方式优化解决方案。因此,该主题不仅有经济效益,还有较深远得社会效益。
