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RFID在烟丝箱式自动化仓储物流系统中的应用
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      条码识别和无线射频识别技术。

  条形码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的一种广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域的自动识别技术,具有输入速度快、准确度篼、成本低、可靠性强等优点,在当今的自动识别技术中占有重要的地位。、可靠性强等优条形码是由一组规则排列的宽度不同、反射率不同的条、空以及对应的字符组成的标记,“条”指对光线反射率较低的部分,“空”

  指对光线反射率较高的部分,这些条和空组成的数据表达一定的信息。通过条码的扫描设备,读条形码符号,即把条形码条符宽度、间隔等信号转换成不同时间长短的输出信号,并将该信号转化为计算机可识别的二进制编码,然后输人计算机。经过译码,可以得到其所代表的数码,再根据数码得到相应的产品信息。通常对于每一种物品,它的编码是唯一的,对于普通的一维条形码来说,还要通过数据库建立条形码与商品信息的对应关系,当条形码的数据传到计算机上时,由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此,普通的一维条形码在使用过程中仅作为识别信息,它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。

  自动识别技术的一种篼级形式,被称为本世纪十大重要技术项目之一。RFID通过非接触读取数据,完成系统基础数据的自动采集工作,从而成为计算机信息处理所需原始数据快速而准确采集的有效工具。RHD被视为一种安全存取技术和一个有生命力的多应用平台,起到安全获取由基于网络解决方案提供服务的媒介作用。仓储物流数字化建设的基础工作之一就是基础数据的采集问题,基础数据的真实与完备是关系仓储物流数字化建设成功与否的关键与瓶颈,RHD的出现适时地解决了这一问题。

  RFID技术与条码的不同之处首先在于RF1D技术不是利用条码那种光学的方法对标签进行识读,而是通过电波的方式对标签进行非接触式的双向数据通信的新型自动识别技术。它就像手机通信一样是以问答形式进行的,所以可以在不需要直射和反射光的环境下对标签的内容进行询甚至改写,并且可以同时与多个标签进行“对话”。这种技术开始得到普遍关注是网络通信技术开始普及的20世纪90年代,与条码技术一样是为了进一步改善和提高零售业中的结算自动化和快速化,甚至使这个物流供应链的管理实现透明化的目的而受到关注的。

  ―个典型的RFID系统由射频电子标签(Tag)、读写器或阅读器(Reader)两部分构成。RFID系统的数据传输严格按照“主从原则”进行。发出指令的方向为应用系统一>阅读器一>电子标签,返回应答的方向则相反。电子标签中一般保存有特定格式的电子数据。在实际应用中,电于标签附着在待识别物体的表面。

  阅读器又称为读出装置,可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,然后通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

  无线射频(RFID)技术不仅将物理世界与计算机世界联系在一起,还将网络边缘的硬件、嵌入式软件及中间件与企业系统连接起来,使得由分布物理事件所形成的数据能够传递到企业系统中(如ERP系统),从而改进并提高了企业业务流程的集成与整合。

  下图显示了物理事件被Reader读取后所形成的数据从网络边缘向企业系统传递的过程。网络边缘的Reader读取到各类Tag的数据,实现了物理世界和计算机世界的关联。这些数据汇同从其他Reader读到的数据被集中到Controller.Controller对数据进行过滤与汇总。多个Controller的数据被传送到Premises558 Server.在这里可以根据企业系统的需求,对数据进行相应的处理,如转换格式、数据存储等。从这里开始,数据被集成到企业信息系统中。基于传统的企业系统,从多个PremisesServer来的数据将会被集成到企业业务流程中,为各种企业级应用提供数据支持。RHD数据的集成扩大并强化了企业系统的数据收集能力,使得企业系统能在企业资源规划、供应链管理等方面实现统一快捷的数据链,业务链和管理链。

  在条码技术刚刚开始使用了20多年之后,自动识别的另一项技术一一RHD技术便开始受到重视。其原因在于,在这20年中,计算机技术已从单台发挥作用的时代发展到通过网络实现互通互联的时代,而且为了加强对商品的管理,生产者与零售商从以品种为单位升级到以单品为单位,商品的标签已不再仅仅用来控制价格,而是用来控制供应链。电子商务的信息化水平因此迈上了新台阶,一台电脑可以在其所管辖的局部领域内使多台条码扫描机同时按照事先设定好的条件进行工作。可以说,网络的发展为整个供应链共享产品信息提供了条件。于是,对物品数据的掌控已经不限于单个商店的环境,从产品被生产出来开始,在运送、仓储、销售的整个供应链上都可以共享产品信息,RFID技术在整个供应链上开始起着至关重要的作用。我们可以理解条码技术是基于光学和计算技术的识读手段,而RHD技术是基于移动和网络技术的识读手段。另外,条码的编码信息量太少,而且只适用于某类产品。相比之下RFID技术的编码信息量大,可以为每件单品编码,例如条码技术只能为某种鸡蛋编码,而RHD技术可以为每个鸡蛋编码。

  既然RFID技术作为一项优于条码的技术为现代信息社会所关注,所以要求RFID技术在应用上比条码更方便、更快速、更准确。条码时代可实现的性能,RFID技术不但可以实现,而且更能发挥其特点和长处。例如,条码的数据可以实现在一台计算机控制下的多台扫描机共享。RFID技术要在更加广泛的领域内共享数据,这种共享不是靠标签自身,而是要靠网络。条码技术已经不是通过标签本身传递信息,RF1D技术就更不要靠标签本身。尽管电子标签可以做到容量很大,除了与条码类似的编码之外,甚至可以把编码所表示的内容载人,但是,如果这样理解和使用电子标签的话,就使得代表商品的编码失去了存在价值,延长了读取电子标签的时间,背离了使用条码技术和RFID技术的初衷。也就是说,电子标签可以做到大存储量,但是切不要把这种优势应用于物流的电子标签上。那种所谓“前台式”的电子标签可以不依赖网络,适用于身份证或是一卡通,但不适用于物流用途的电子标签。

  价格篼、识读速度慢、保密性差等缺点决定了这种标签在物流环境下不适用。

  目前,在大量电子标签存在并且要求读取速度很快的条件下,人们认为RFID技术的缺点在于识读率达不到百分之百。实际上条码技术在这种条件下的性能更差。在同等条件下,RFID技术的识读应该比条码技术更加准确,RFID技术的识读率可达到95%.对于读取率,任何技术都不能做到绝对准确,在使用RHD技术时可以采用辅助手段或改善环境来提高识读率,使得RFID技术更加符合实际要求。有工程实例表明,RFID技术的识读率有可能达到99.9%以上。使用“后台式”标签,可以减少读取电子标签传送数据的时间和误差,并提篼识读率。

  与当前广泛应用的条形码相比,RFID有着以下特点:1.无方向性:读取时不需对准,只需在阅读器的范围内,利用无线电进行读取。

  唯一性:识别码独一无二,无法仿造。

  丰富性:电子标签能储存较多数据,存储能力可达几百字节,并可重复读写。

  同时性:一次能读取数个至数千个标签识别码及数据。

  坚固性:能全天候作业,不易污损或遭受破坏。

  二、RFID在烟丝箱式自动化仓储物流系统中的应用仓储是物流中不可缺少的一环,在整个物流过程中发挥着重要作用。仓储是生产中原材料、半成品、成品的缓冲池,为生产的持续稳定进行提供保障,实现生产和运输的经济性。同时,仓储可以克服生产者和消费者之间的时间和空间差异,支持企业的物流策略,提高客户服务水平,并降低物流成本。可以说离开了仓库的支持,就不可能有高效率低成本的物流服务。

  现行的仓储物流,大部分采用条形码作为仓储管理智能化的方式,虽然其智能化程度比以前大大提高,但条码标签被划破,污染或是脱落以及存储能力小、不能改写等的缺点限制了它在自动识别领域的应用。

  1.RFID系统在烟丝箱式自动化仓储物流系统应用在烟草制丝加工工艺中,将现代的物流技术和烟草工艺相结合,采用箱式立体库形式储存制丝过程中的半成品烟丝,实现了半成品烟丝储存的自动化,提篼了烟丝储存空间的利用率。由于烟丝的加工特性和自身特性,烟丝加工是按照分牌号、分批次进行的,而各牌号、批次的烟丝人是无法直接识别的,而传统的条形码识别虽然可以实现自动识别,并将相关烟丝信息存储到数据库中,但由于条形码自身特性,条形码本身并不储存信息,在条形码被划破,污染或是脱落后,人无法辨别此烟丝箱内烟丝信息,虽然数据库有数据,但无法与此烟丝箱进行对应,因此无法保证烟丝箱内烟丝信息的准确和安全。而采用了RFID技术,在RFID的智能芯片中可以储存烟丝箱内烟丝的牌号、重量、时间等相关信息,不论条码和数据库是否可读,只要通过RFID读/写装置读取,即可知道箱内相关信息。为了保证烟丝相关信息的准确安全,将条形码和电子标签共同使用,利用各自的特点和优势,可以保证在任何情况下烟丝信息的安全准确。

  烟丝箱式自动化仓储物流系统中RHD系统选用了西门子公司的用于物流系统的MOBYD系列RFID系统,由读写器、总线模块和载码体组成,读写器完成烟丝箱品种、批次、重置、出人库时间和箱号等信息的写人和读取,每个烟丝箱各配一个载码体用于存储相关信息,读写器通过总线模块连接到PROFIBUS总线上从而与主控制器进行通信。

  整个物流系统设置了17套固定式RFID读写器和2套手持式RFID读写器。RHD读写器的设置如下:在中试成品烟丝自动装丝工位和膨胀烟丝自动装丝工位处每个工位各设置1套电子标签读写器(共4套),实现功能:当烟丝装箱完成后,把当前的品种、批次、人库时间和烟丝箱类型等信息写人该箱的标签内。

  在加箱盖工位设置1套电子标签读写器,实现功能:经过静态称称量、烟丝箱加箱盖后,把当前的重量和烟丝箱类型等信息写人该箱的标签内。

  在剩余烟丝自动装箱工位处设置1套电子标签读写器,实现功能:剩余烟丝装箱完成后或机组回收烟丝进行人库时,把当前的品种、批次、人库时间和烟丝箱类型等信息写入该箱的标签内。

  在去箱盖工位设置1套电子标签读写器,实现功能:出库烟丝箱经过去箱盖后,把当前的烟丝箱类型(无盖烟丝箱)信息写人该箱的标签内,同时核对出库烟丝箱。

  在每个翻箱点各设置1套电子标签读写器(共8套),实现功能:在烟丝箱准备翻箱前对烟丝信息进行最后核对保证出库烟丝的正确,更改该箱的品种、批次和烟丝箱类型等信息,同时写人出库时间。

  在出库抽检站台处设置1套电子标签读写器,实现功能:通过读标签内容检烟丝的相关信息。

  在残留烟丝图象识别工位处设置1套电子标签读写器,实现功能:通过图象识别确认烟丝确实已倒空,清除标签内的品种、批次、人库时间等信息,同时更改烟丝箱类型。

  配置2套手持式电子标签读写器,以方便信息读写、更改和维护。

  选用西门子公司的MOBYD系列RF1D产品。

  MOBYD读/写装置(SLG)负责处理感应通讯,并为MDS提供电源以及各种系统(PC、PLC)上的串行接口(RS采用通用固定式集成天线的读/写装置,传输频率13. 56MHz,读/写装置配备有一个RS 422接口,用于通过通讯模块ASM452与SIMATICS7或PROFIBUS进行通讯。采用3964R协议,防护等级IP65,符合标准EN60529. 44字节EEPROM,可提供8字节序列号,读/写距离可达900mm,读操作次数>1000000次,数据保存时间> STGD是一个集成了读/写天线的强大的可移动手持终端,564包括一个基本装置(基于PSIONWorkaboutmx)与一个紧凑型插接式读/写头。手持终端有一个防溅的外壳(IP54),LCD屏幕具100像素、数字键区与各种接口(用于EEPROM卡,电池充电,用于MOBY读取头的RS232/TTL,以及包括用于PC链路的RS232的电池充电器接口等)。

  三、RHD在仓储物流中的发展障碍对于仓储物流来说,当前制约RFID发展的最大障碍是技术标准。目前针对RFID在物流的应用存在两种编码体系:一是由日本UID中心(UbiquitousID,该中心实际上就是日本有关电子标签的标准化组织)提出的UID编码体系,支持这一阵营的有曰本电子厂商、信息企业和印刷公司等,总计已达352家。另一阵营是由美国的EPC(电子产品代码)环球协会“提出的EPC电子产品编码标准。全球最大的零售商沃尔玛连锁集团、英国Tesco等1多家美国和欧洲的流通企业都是EPC的成员,同时由美国IBM公司、微软、Auto―IDLab等进行技术研究支持。

  由于两种编码体系的不同,严重影响RFID技术的应用和发展。因为每个RHD标签中都有一个惟一的识别码,如果它的数据格式有很多种且互不兼容,那么使用不同标准的RFID产品就不能通用,这对经济全球化下的物品流通是十分不利的。而数据格式的标准这个问题涉及到各个国家自身的利益和安全。

  如何让这些标准相互兼容,让一个RFID产品能顺利地在世界范围中流通,是当前重要而急切需要解决的问题。

  另外一个褥要解决的问题,便是电子标签的价格问题。这也是影响RFID应用的一个重要方面。因为仓储是对大批量的物品进行存储,如果每个物品都贴上电子标签而每个标签都价格不菲,那带来的仓储成本也将大大提高。只有电子标签的价格降下来,才有可能在对RF1D进行批童定购和使用,否则,电子标签价格高所带来的成本,不是每个厂家都承受的起的。

  其他的方面,比如射频接收距离限制,射频对人身的辐射,以及RFID所面临的频率限制等等方面的问题,也是RFID发展中的障碍。

  RFID有着相当广泛的发展前景。随着经济的发展和科技的进步,RFID也会慢慢由发展走向成熟,在仓储物流中的应用也将会越来越普遍。RFID技术在烟丝箱式自动化仓储物流系统中经过实践和应用,取得了很好的效果,达到了预期目的,从根本上确保了烟丝信息的准确和安全。

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