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RFID技术在矿机备件库智能管理中的方法分析 本文选自物流科技2014年第5期，版权归原作者和期刊所有。目前我国的矿山设备备件种类繁多，价格昂贵，而且有些备件是由国外引进，采购手续复杂，订购周期长，这就给备件库的管理与安全库存带来了挑战。有些企业缺乏备件精细化管理意识，企业的备件使用部门、计划采购部门、设备管理部门和技术部门之间缺乏协同合作和信息沟通，最终造成备件超储、积压、甚至报废，导致大量资金的浪费，或是供应不及时，增加停机时间，使客户企业生产活动和经济效益受到损失。随着我国经济的不断发展和转型，中国制造必然向中国智造转型。备件管理是矿山设备管理的关键与核心，因此针对备件库的智能管理应运而生。 为有效地管理备件仓库，目前大多数企业采用条形码技术，虽然条形码技术价格低廉，应用广泛，但是条形码印刷后不能更改，无法循环利用，使用效率低，并且扫描货物信息时需要近距离逐个对准货物条形码，工作效率慢，不能实现智能化管理。相比之下，RFID（无线射频识别， Radio Frequency Identification）技术因其非接触性以及可对多目标同时快速识别的特性正逐渐应用在仓库管理系统。 1 RFID技术及应用 RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，识别工作无须人工干预。基本的RFID应用系统由以下部分组成： （1）标签：俗称电子标签或智能标签，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。由于矿机备件多是金属，所以在仓库管理中多采用抗金属标签； （2）读写器：读取或写入标签信息的设备，有手持式和固定式； （3）应用接口或中间件软件：是应用系统和读写器间数据流入和数据流出的软件； （4）传输网络：网口、232接口或USB接口（如发卡器），wifi（固定式读写器）或蓝牙（手持式读写器）； （5）业务应用与管理系统：规范仓库作业流程，改善仓库的管理，如WMS（Warehouse Management System的缩写）仓库管理系统。 在矿机备件仓库管理过程中使用RFID技术，可以有效地减轻或代替现有的人工操作，实现仓库管理的智能化。RFID技术在仓库管理中的主要作用如图1所示。 2 智能作业流程 2.1 智能仓库管理 一般的仓库作业包括出入库管理和在库管理。 入库时，备件与写入信息的电子标签关联，经过叉车组盘后通过入库通道，使用仓库入口处的固定式读写器采集备件信息。在通过入口的RFID读写器时，备件的信息都会被自动记录。入口处的RFID固定读写器将备件的详细信息自动传递给智能仓库管理系统（EWMS），该系统将所接收到的信息与产品入库单进行身份验专业提供专业的服务，欢迎光临证。如果电子标签信息合法就进行后续工作的处理，否则将会反馈报警信息，库存管理人员接收到报警信息后拒绝产品入库。在接收到的信息合法情况下系统分配库位，根据系统分配对备件执行上架，利用手持RFID读写器将货架标签与备件标签关联，更新数据库，完成入库操作。流程图如图2所示。 出库时，销售部门接到客户订单后向EWMS发送出库通知，系统接收到出库指令后通过数据库中所记录的备件货位信息提示库存管理人员扫描备件的电子标签，库存管理人员进行产品分拣和出库作业，当备件通过出库口通道的RFID读写器时，出库口RFID读写器获取经过出库通道的备件电子标签内所包含的详细信息，自动上传到EWMS，系统对接收到的电子标签信息与出库单核对，如果电子标签信息合法就进行后续工作的处理，否则将会反馈报警信息。在电子标签信息合法情况下生成出库清单，取消电子标签与备件及货位的关联并更新库存管理系统中的信息，实现电子标签的循环使用。出库流程图如图3所示。 在库管理主要是对在库产品进行盘点管理、备件查询、货位查询、备件信息的修改。利用RFID阅读器对在库备件的标签进行扫描，并与系统数据库中所记录信息进行比对核实，方便库存管理人员实时、准确地掌握在库产品的详细信息。 2.2 智能身份识别 为工作人员发放RFID标签，在RFID标签内写入基本信息，并设置权限，即库管是高级用户，其他工作人员是普通用户。利用在库区门边的读写器，和工作人员佩戴的RFID标签，可以识别进入库区的人员是否符合规定，执行报警操作。其次，在进出仓库时只有高级用户，经过接受器扫描验证，方可授予作业权限进行出入库操作，普通用户能进入仓库，但是不能进行出入库操作，未佩戴标签的非法用户进入仓库，执行门禁或报警操作。流程图如图4所示。 2.3 智能防盗报警 当仓库发生被盗情况时，仓库的物理报警系统（如声光报警系统）被破坏，被盗取备件离开带有RFID电子标签读写器的仓库出库口时，标签读写器接收到被盗产品上RFID电子标签发射的信号，并将被盗备件的详细信息发送到EWMS，系统将接收到被盗备件的详细信息与系统内所记录信息进行核实比对，由于系统没有得到正常的出库指令，所以RFID标签读取到的备件状态信息与系统记录的备件状态信息不一致，说明该备件是未经授权移动而异常出库，执行门禁或报警操作，并通过产生智能报警报表将产品的详细信息（例如货位信息）通过PC端或手机终端发送给库存管理人员，在最短时间内起到智能报警作用，而库存管理人员通过得到的被盗备件详细信息例如被盗备件货位号能够尽快对被盗备件定位，减少了纯人工盘查操作环节，为后期的破案工作和追回被盗备件争取了更多有效时间，减少了仓库和企业的损失。流程图如图5所示。 2.4 智能备件预测 利用RFID无线识别技术对矿机零部件中关键件进行全程跟踪标识，达到全程智能化的管理。设备厂商提前准确地预测到维修厂备件的未来需求是至关重要的，从而决定何时给维修厂补货以及补货数量的多少。 在关键件装入设备时，主要是建立关键件号与设备号的对应联系。关键备件上贴RFID 标签，标签里写入关键件的专业提供专业的服务，欢迎光临各种需要跟踪的信息，包括该关键备件的自身详细信息，销售信息，使用维修记录信息，库存信息，各种收集到的信息都上传到系统整合平台上。设备厂商将这些信息汇集起来对其 进行相应的分析处理，利用数据挖掘技术对关键件的需求进行预测模型训练，建立未来相关的预测模型，对关键件的需求进行及时的预测补货，自动生成生产订单，然后经过系统审核和修改确认最后的订单。预测模型图如图6所示。 3 基于RFID技术的智能备件库管理系统设计 3.1 系统构架设计 矿机备件库管理系统构架共分为三层： 信息采集层：利用发卡器将备件信息写入标签，通过读写器采集备件信息和储位信息。主要设备有发卡器、手持式读写器、固定式读写器以及电子标签。 信息传输层：通过无线通讯技术或计算机网络技术将采集到的信息传输到数据库。主要设备有前端控制器、无线接入设备和相关的网络、数据库设备。 信息管理层：对采集数据信息进行分析、处理与管理，包括数据库服务器、相关的网络服务器和信息管理软件。 系统利用DELPHI平台+ SQL Server 2000构建客户端、应用服务器和数据库服务器三层结构。 3.2 系统模块设计 系统主要有五大功能模块：基本信息模块、仓库管理模块、身份识别模块、智能报警模块和智能预测模块。如图7所示。 基本信息管理模块包含综合信息和标签管理（写卡、读卡）。综合信息包括登录系统、客户服务、储位及备件设置等。写卡是库存管理人员在专门写标签区域向RFID电子标签中写入产品的入库信息，读卡是在整个库存管理中都会出现的操作。 仓库管理模块主要包括出入库管理和在库管理。入库管理包括入库信息、入库报表以及入库作业。在库管理主要包括盘点管理、货物查询以及货位查询。出库管理包括出库信息、出库报表以及出库作业。 身份识别模块通过设置权限区分不同工作人员，利用标签管理将该信息写入标签达到对使用人员权限的管理。当有非法身份进入仓库时，启用报警及门禁管理。 智能报警模块当有异常出库时，产生报警并产生智能报警报表将产品的详细信息（例如货位信息）通过PC端或手机终端发送给库存管理人员，同时启用门禁系统。 智能预测模块利用RFID技术采集关键备件的库存信息、维修信息以及销售信息，根据相关算法预测补货，生成订单，完成智能预测过程。 3.3 软件开发 3.3.1 软件开发方式。该智能仓库管理系统（EWMS）的开发方式有两种：（1）自己动手编写程序，完成底层读写器对电子标签的读写以及读写器与上位机的通信等。对于开发者，这种方式具有很大的灵活性，但同时要求开发者具有较高的软、硬件水平，不是开发者都能完成的。（2）利用厂商提供的Windows标准动态链接库（DLL）文件。采用该方式不仅灵活，而且开发过程比较容易。 下面主要介绍Delphi环境下采用第二种方法。 3.3.2 专业提供专业的服务，欢迎光临动态链接库（DLL）。动态链接库（DLL）是一个可执行的并可以被多个Windows应用程序共享的程序模块，包含了一些可以被多个Windows应用程序或DLL共享的代码、数据和资源。DLL不是代码的复制，不用重复编译或链接，而是在应用程序运行时刻载入，从而提高了运行效率。程序利用RFID 读写器厂家提供的DLL（EPCSDK.dll）实现函数的调用。下面对所用到的函数说明如下： （1）OpenComm 函数原型：HANDLE OpenComm（int portNo）；功能说明：打开串口。 （2）CloseComm 函数原型：void CloseComm（HANDLE hCom）； 功能说明：关闭串口。 （3）IdentifySingleTag 函数原型：BOOL IdentifySingleTag（HANDLE hCom， BYTE* tagID， BYTE* antennaNo，BYTEReaderAddr）； 功能说明：识别单个标签。 （4）StopReading 函数原型：BOOL StopReading（HANDLE hCom， BYTE ReaderAddr）； 功能说明：使读卡器停止读取标签。通常是在定时模式下，要临时停止读标签，使用该函数，如果要恢复到定时模式，此时要发送 ResumeReading，即复位读取命令。 （5）ResumeReading 函数原型：BOOL ResumeReading（HANDLE hCom，BYTE ReaderAddr）； 功能说明：复位读写器，相当于对读写器重新上电，用于定时模式下，临时停读标签之后，恢复到定时读取标签。 （6）FastWriteTagID 函数原型：BOOL FastWriteTagID（HANDLE hCom， int bytesNum， const BYTE* bytes， BYTEReaderAddr）； 功能说明：快写标签ID，只写标签的EPC区，即通常所说的标签号码。 （7）FastWriteTag 函数原型：BOOL FastWriteTag（HANDLE hCom， BYTE memBank， BYTE address， BYTE WordCount，constBYTE* bytes，BYTE ReaderAddr）； 功能说明：快写标签，包括EPC区，数据区和保留区。 在Delphi静态调用DLL时，一般要用extern子句声明要调用的过程或函数及其所在的DLL文件名。例如实现打专业提供专业的服务，欢迎光临开串口，需要先声明调用的打开串口函数，Function OpenComm（PortNo：Integer）：THandle；Stdcall External EPCSDK.dll；然后，在程序中直接调用OpenComm函数即可打开相应串口。 4 结束语 该备件库智能管理系统的应用可以实现有关仓库管理的智能化，通过系统的身份识别与防盗报警模块为仓库安全提供保障，利用该系统可以实现关键备件的跟踪，通过智能预测进行补货，满足了安全库存要求。将RFID技术引入矿山机械备件仓库的管理有如下重要意义： （1）矿山机械备件价格昂贵，且由于其大小不一，形状不规则等原因导致其必须放置在集装箱内运输，所以每次验货都需要开箱扫描检验，不便于管理。而RFID技术可以透过外包装进行无光源读取数据，则免去了开箱检验的环节，提高了工作效率。 （2）RFID标签是靠电磁波工作的，而金属环境会阻碍电磁波的传播，而矿山机械都属于金属器械，所以在应用