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。如果升降機需要更換巷道，單次轉換的時間和轉換頻率會影響作業(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存取80～100個貨箱。盡管如此，通過一些專門的設備，還可進一步提高作業(yè)速度。如果設備和產(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。但務必要注意，處理速度和物件大小、重量及物件特性密切相關。當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，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、項目實施中間服務質量的下降等。

可以看出，自動化帶來了更高的物流作業(yè)水準，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．要對項目進行審視，著眼于實際業(yè)務需要，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年內倉庫的吞吐量、存儲容量、訂單貨物的類別等要素考慮進去。

2．進行技術評估，確定自動化是否適當。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；機器輔助作業(yè)——借助升降機，把托盤送上貨架，或用直式輸送機輔助運輸貨箱；簡單自動化作業(yè)——例如，在全托盤進出的庫房里，利用自動起重機和簡單的輸送系統(tǒng)；復雜自動化作業(yè)——包括指示燈輔助揀選系統(tǒng)、復雜的輸送系統(tǒng)、高速分揀系統(tǒng)等。隨著庫房作業(yè)復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．當確定有必要實施自動化以后，下一步就要對設備的性能進行詳細的審視。每個被選設備的可選特性只需通過“是／否”備選框就可以挑選出來。例如，對嚴格實行先進先出的庫房來說，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)或密集的起重機系統(tǒng)。對設備的特性進行如此細致的評估后，就能理直氣壯地得出棄用某些設備的結論了。

這個過程結束后，可能只有兩三種比較適合的方案留下來，進而對剩下的兩三種方案進行全面成本比較。比較的時候要把相關的成本都考慮進去。例如，在考慮設備資金投入的基礎上，把占用的空間、操作工的數(shù)量、維修與保養(yǎng)等都考慮進去。可能發(fā)生的具體成本支出包括：設備占用面積的租金、稅費、水電冷氣、消防設備、運轉養(yǎng)護成本和人工成本等。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?shù)霓k法是，把與庫房自動化項目相關的支出根據(jù)設備的折舊年限和期望的報酬率進行折現(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的平均支出。

4．根據(jù)計劃階段設定的作業(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)的一個起重機發(fā)生故障后對整體作業(yè)的影響，只需輸入相關參數(shù)就可以了。在重大自動化項目中，這是很有必要的，在計算機上對設計進行測試是非常容易的，當進入簽約階段，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備都考慮進去。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，關于實施的一個很重要的話題是安裝和調試需要多長時間。建造一個標準的庫房并進行通用設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，工期還會進一步縮短。

但是，全自動化系統(tǒng)的實施就需要相當長的時間了，通常耗時最久、也是至關重要的一步是開發(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備和WMS的兼容性是至關重要的。這個協(xié)調任務從最初流程設計的時候開始，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，物料搬運設備和WMS的不相契合，或是設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，庫房布局設計可能與你以往的經(jīng)歷不同。例如，在通過叉車進行托盤搬運的倉庫里，在有足夠的指示標志和隔離物的情況下，在巷道中設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，會有在巷道中開設連接通道的情況。在工程的早期階段就向技術專家請教，可以有效避免相關錯誤的產(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。做細致周密的數(shù)據(jù)分析，在作業(yè)目標和顧客服務水平上達成一致，大家共同努力，才能確保自動化項目的最終成功。

2 RFID技術在倉庫管理中的應用

隨著RFID技術的迅速發(fā)展，因其不易污染、磨損、劃傷，以及標簽本身是無源件、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技術應用于倉庫管理比較理想，這也是RFID技術一個新的應用領域。

2.1 基于RFID技術的倉儲管理系統(tǒng)

基于RFID技術的倉庫管理系統(tǒng)設計的目的是實現(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，方便管理人員進行統(tǒng)計、查詢和掌握物資流動情況。為達到方便、快捷、安全、高效等要求，系統(tǒng)設計如下。

1．系統(tǒng)組成

基于RFID技術的倉庫管理系統(tǒng)硬件包括：主機、打印機、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行控制，如設置權限、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)結構如圖12.6所示。本系統(tǒng)使用RFID電子標簽作為物品的標識，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)則設置等功能；

出／入庫管理包括讀／寫電子標簽，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出方向，如圖12.7所示。主機接收記錄及進出標識，對數(shù)據(jù)庫進行修改。若物品進入某區(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數(shù)據(jù)庫內的信息一一對應，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制打開或合上。

(3) 物資清點

在倉庫管理中，定期進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。具體流程是：分區(qū)域進行；讀寫器讀取RFID電子標簽的信息，輸送到主機作為記錄存入新數(shù)據(jù)庫；一個區(qū)域讀取完畢后，主機進行該區(qū)域的新舊數(shù)據(jù)庫比較并記錄結果；進入下一區(qū)域重復以上過程。倉庫盤點結束后，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．接口通信設計

主機通過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技術的迅速發(fā)展，各個RFID電子標簽生產(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國際標準的3次互感校驗技術，以對電子標簽和讀寫器的合法性進行相互校驗；在數(shù)據(jù)通信上采用DSA算法對數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)不被非法修改。在讀寫控制上采用授權方式，即讀寫設備必須先獲得“設備授權標簽”的授權后才能讀寫本系統(tǒng)的電子標簽，而電子標簽的初始化又必須經(jīng)過上級授權標簽的授權，并且只能在指定的授權設備上進行。因此，授權方式不存在密碼被破解問題，只要保證授權標簽不被盜用，即可保證系統(tǒng)的安全性。

因此，正確規(guī)范RFID電子標簽的管理制度，妥善保存和使用各授權卡，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電子標簽的價格較貴，倉庫內的物品種類、數(shù)量眾多，因此要求合理配置電子標簽，以使系統(tǒng)的性價比最佳。

2.2 總結

基于RFID技術的倉庫管理系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)，是RFID技術的一個新的應用。隨著RFID技術的不斷發(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。