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关键词:RFID技术;冷链仓储管理;集成测试;成功应用;经验启示
RFID是一种非接触式的自动识别技术,是21世纪发展前途最大的信息技术之一,主要包括无线通信技术、信息安全技术、标签封装技术、系统集成技术、芯片与天线设计和制造技术等。当前,中国已将RFID技术应用于诸多领域,包括铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等。2017年3月,天津市小蜜蜂公司将RFID技术应用于冷链仓储管理中,成功实现了集成测试,有效提高了冷链仓储环节的识别效率与准确性。由此,文章将深入分析此案例的成功经验,从而为RFID技术在整个物流业乃至跨境物流领域的应用提供参考与借鉴。
一、案例概述
天津小蜜蜂计算机技术有限公司(简称小蜜蜂公司)成立于2005年,主营RFID、通信、无线、楼宇智能化的系统集成及软件开发,并致力于成为领先的信息技术与物联网业务解决方案供应商。小蜜蜂公司一直重视为仓储物流领域提供具有先进的技术产品和服务,帮助客户建立智慧型仓储物流管理体系。2017年3月,小蜜蜂公司成功完成了RFID应用于某大型物流企业冷链仓储管理项目的集成测试,此次项目测试主要在客户的Smart WMS智慧仓库管理系统中融入RFID技术,并将该技术应用于冷链仓储业务流程中,包括理货、备货、标识、入库上架、移库、出库下架等业务。小蜜蜂公司旨在通过此次测试与客户一起实践,让客户真正了解RFID技术在冷链仓储管理中的应用效果,帮助其有效解决业务效率低下、业务操作流程混乱、仓库商品信息不全面、盘点不精准等仓储管理问题,实现对冷链仓储管理业务的高效管理。
在测试实施前,小蜜蜂公司的Smart WMS团队多次组织项目现场勘察和调研活动,并与客户积极沟通与交流,为制定合理可行的解决方案做准备。同时,小蜜蜂公司成立了专门的项目小组,并由其制定测试计划表,在测试准备期间,小蜜蜂公司团队对客户的仓储管理业务流程进行了详细分析,并按照仓储业务流程,进行RFID中间件以及应用软件的开发。经过充分的测试准备后,小蜜蜂公司团队开始进入现场进行测试,工作人员与设备进入仓库现场后,在叉车上进行RFID设备集成安装,并采用公司自主设计和制作的铝合金支架,对电源、车载式读写器、天线、平板电脑等设备进行可调整式固定。集成安装完成后,工作人员开展了卸货与码货作业,并在集装箱内、码货、取货叉托盘过程中进行RFID读取测试,进而依据测试数据调整软件参数、天线角度和设置策略;之后,小蜜蜂公司团队在每层货架上安装了RFID电子货位标签,并进行了上架和下架测试,进一步将货物读取标签安装在叉车上,以获取精准的货物位置信息,最后通过平板电脑显示上述信息。整个上架和下架测试持续了一天半的时间,期间小蜜蜂团队多次对RFID中间件、读取托盘标签与货架标签的天线、参数设置分别做出相应调整,以确保测试的准确性。完成上述测试后,小蜜蜂团队运用与测试相匹配的设备,陆续在现场进行了平面仓库RFID测试、高位叉车RFID测试和自动化仓库固定式RFID读写器测试,并取得了较为满意的数据读取率、数据采集灵活度和数据反馈效率。
此次RFID技术应用于冷链仓储管理的测试项目,是一种以客户需求和具体环境为中心的应用测试。测试对象包括整个方案的过程和结果,其开展的场景与实际应用环境非常接近。同时,测试团队以实现精益化冷链仓储管理为目标,将客户仓储管理业务流程与软件的智能算法相结合,以确定最佳的解决方案,为RFID应用于冷链仓储管理项目的具体实施提供了保障。
二、RFID应用成功的经验做法分析
(一)精准定位目标客户,满足多元业务需求
天津市小蜜蜂公司在冷链仓储管理集成中,成功应用RFID技术的主要经验之一是准确定位了应用测试目标,满足客户I务需求,从而提供先进技术与商品服务。在选择供应商方面,小蜜蜂公司优先定位了专业型提供冷链仓储物流服务的供应商。例如,供应商具有提供总体供应链服务,第三方跨境电商、海关查验服务、商检、高质量冷链仓储物流、进口食品国际交易服务等能力。在定位客户方面,深入了解与掌握客户仓储现场工况环境,客户期望等。包括,RFID系统的规划到设计、评估到实施,不断运营与后续支持,为客户提供一种立体化、全方位与灵活处理方案,助力客户构建新时代智慧的仓储物流管理。例如,个性化定制开发、软硬件一体化商品、生命周期管理与咨询等服务。通过应用RFID技术,充分满足仓了储物流领域的客户实际业务需求,由此提供优质商品与服务。
(二)测试计划周密、准备充分,提高了RFID应用的成功率
为了实现将RFID技术成功应用于冷链仓储管理,在测试实施前,小蜜蜂公司Smart WMS团队为此次测试项目设立了包括项目经理、软硬件支持人员的专门项目小组,并由其制定测试计划表。项目小组依据客户的冷链仓储管理需求、业务流程以及预计效益,制定了测试目标,以及涵盖约200个测试事项的计划表,为具体测试提供了参照依据,从而提高测试成功率。同时,在测试前,Smart WMS团队多次到项目现场进行考察和调研,并与客户积极沟通与交流,充分了解客户仓储现场的工况环境和仓储管理业务操作流程,并进一步结合关于RFID应用的智能算法、过滤机制等,开发与仓储现场相适应的手持、车载、固定式RFID中间件以及测试Demo应用软件,提升RFID与客户冷链仓储管理系统的匹配度。此外,在测试准备过程中,小蜜蜂公司与多家读写设备、各类标签等硬件的供应商合作,选用高性能RFID设备,并为叉车、托盘与自动化仓库中准备了相应的先进配件,以此推进RFID在冷链仓储管理体系中的运用,提高客户仓储业务的效率。
(三)测试环节覆盖较广,有效规避了应用的不确定性
此次测试项目中,小蜜蜂公司将RFID全面融入到客户冷链仓储管理系统中,测试环节包括叉托盘测试、上架和下架测试、平面仓库测试、高位叉车测试以及固定式读写器测试。并且,项目小组在每个环节中均开展了全方位的测试内容,例如,在上架与下架测试中,工作人员在叉车上安装了货物读取标签,以获取货物位置信息,规避RFID在冷链仓储管理中应用的不确定性;针对货物上架的具体测试操作,相关工作人员先后对货物标签、货位标签分别进行扫描,扫描数据通过无线网路与数据库通讯进行比对,确认数据无误后,完成上架;针对货物下架的具体测试操作,工作人员依据下架任务找到货物后进行扫描,进而完成下架操作。再如,对平面仓库进行测试时,根据此仓库货物需要用铁框托盘进行堆叠码放的特征,测试小组在铁框托盘上安装了抗金属标签,并进行高层和底层的托盘读取测试,同时,将货位标签作为地标安放在货物前面的地上,开展地面RFID标签测试。总体来看,小蜜蜂公司对冷链仓储管理不同环节进行了RFID应用测试,有效规避了不同情况下RFID应用的不确定性,从而实现仓储管理可视化、全局化和协同化。
(四)有效运用多方协作模式,场景选择接近实际应用环境,提高测试结果的可靠性
在此次项目测试中,小蜜蜂公司充分运用多方协作模式,场景选择接近实际应用环境,提高测试结果的可靠性是成功将RFID技术应用于冷链仓储管理集成的主要经验之一。例如,在Smart WMS业务发展中,采用“联系+发展”的协作模式,创建各行业仓库管理过程中入库、退库、调拨等核心业务环节,以及各方面专业人才的协同配合,形成了企业仓库管理完整体系。此外,整个方案过程和结果的测试场景选择与部署,接近实际应用环境,有效保证了测试结果的可靠性。具体而言,在现场测试环节中,仓库穿廊的地方温度为-4℃至-5℃,库房内部恒温在-20℃以下,持续性测试了4-5天。并且,在实际现场测试过程中,安装了相应测试设备,对不同场景与仓库进行全方位测试,由此为测试的成功提供了进一步保障。
三、几点启示
(一)加大RFID技术的科研投入,提升物流仓储管理水平
RFID企业应加大RFID的科研力度,加速RFID创新,尤其是技术创新、生产创新、应用创新,以及中间件的发展创新,提升物流仓储管理水平。一方面,企业应加大RFID传感器网络与通信网络技术的研发投入,增加拥有自主知识产权的技术和产品数量。并且,应针对物流仓储管理产品,研发新一代RFID标签检测仪,运用物流识别检测技术,进行完整准确的数据统计、物流仓储分类细化与环境识别,从而减少物流仓储损失。另一方面,研发企业要加大RFID远距离快速读取技术的创新力度,建立RFID的货物管理平台,通过对货物入库、出库、盘点等核心业务优化升级,提升物流仓库管理业务水平。同时,企业应加大RFID的自动识别功能技术的研发力度,提供货物实时动态消息,实现信息及时共享;创建准确性、盈利性和客户满意的物流仓储管理,实现物流仓储管理水平的提升。
(二)优化基于RFID的物流管理信息系统,实时监控货物冷链仓储信息
将RFID应用于物流信息系统中,可以发挥其自动识别与精准定位等功能,实时监控货物在物流全过程的相关信息。由此,企业应不断优化基于RFID的物流管理信息系统的硬件构成,包括电子标签、读写器、中间件与服务器等,大幅提高冷链仓储环节货物信息采集的及时性与准确性。具体而言,可通过优化电子标签方式,扩大读写器作业范围,精确过滤和整理仓储入库货物数据,并对各个车间的仓储信息进行实时监控、定位和追踪。同时,在物流管理信息系统中,应将RFID技术与MES相结合,实时控制冷链仓储的各个环节,保证物流顺利开展。例如,应借助安装于各个车间的读写器,实时读取与传输各类仓储信息与数据;借助MES的实时监控功能,进行货物冷链仓储工作的指令下达与调度,提高物流管理信息系统的自踊与信息化程度。通过优化此系统方式,可以实时监督与调控货物的冷链仓储信息,提高整体物流效率。
(三)加强RFID安全系统建设,保护客户隐私数据与信息
随着人们网络安全意识的觉醒与日渐扩大,保护隐私数据与信息已成为RFID应用于物流管理领域的关键问题。因此,相关企业应从保护物流仓储环节中的客户隐私数据出发,加强RFID的安全系统建设,一方面,RFID相关企业应在原有数据保护技术基础上,创建适用于RFID的新型安全系统,对物流仓储环节的客户隐私数据与信息进行保护:另一方面对应用RFID系统的物流管理数据进行筛选,利用细粒度加密方法对数据采取加密处理。通过建立密钥管理模块和管理协议,对数据隐私进行保护,防止客户隐私数据泄露。同时,冷链物流企业应加大对RFID安全系统的监管力度,确保电子标签和读写器之间数据传输的安全,有效保护物流仓储环节中的客户隐私数据与信息。
关键词:农产品;冷链;智能;仓储管理系统
中图分类号:F252.1 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2012)29-0213-02
我国是一个农业大国,农业是“十二五”规划的重中之重。随着对食品新鲜度的不懈追求以及对食品安全的日益重视,人们开始关注冷链物流。冷链物流是以保持低温环境为核心要求的供应链系统。冷链建设是农产品物流建设中不可回避的重要课题,它是保障鲜活农产品质量安全的基础。我国农产品冷链物流起步较晚,冷链物流设施能力严重不足,冷库数量不足,第三方冷链物流企业发展滞后,农产品的冷链物流基础设施情况不容乐观。据统计,因冷链的不完善,我国水果蔬菜在采摘运输储存等环节的损失率高达25%—30%,造成经济损失超过750亿元。因此,运用现场总线技术、自动控制技术和智能信息管理系统技术等物联网先进技术,研究农产品冷链智能仓储管理系统,对提高冷链物流的效率、节约能源、降低物流成本具有重要意义。
一、冷链物流仓储管理的现状
随着社会国际化程度的日益提升,冷链仓储市场也蓬勃发展。但是,目前中国的冷链市场却还不十分发达。究其原因主要有:仓储设施落后,规范标准不成熟,意识不足缺乏经验,管理意识陈旧等。
(一)研究背景
目前,国内外学者对冷链仓储的研究方向主要集中在以下两方面:
第一是RFID在仓储中的应用。RFID利用无线射频通信实现远距离识别的非接触自动识别功能。与传统物流领域普遍使用的条码技术相比,在读写距离、保密性、智能性、环境适应能力以及使用寿命方面都有显著的优势。
第二是仓储管理系统设计研究。随着RFID、WSN等技术的发展,将RFID和WSN进行整合并应用于开发智能仓储管理系统正逐步可行。该类系统提高了仓储运作和管理的工作效率,减少现有模式中查找货位信息的时间,加快出入库的流转速度,增加仓储系统的作业能力,并且提高了人员利用率,减少不必要的损耗。
(二)亟待解决的问题
1.对RFID、传感器感知技术等物联网技术在低温环境下工作研究不足。大多数农产品要求在低温条件下储存,而低温对于电子芯片、红外传感等都具有一定的影响。对于如何保证其在低温、潮湿等极端条件下仍能稳定高效地工作的研究比较少,而这正是实现仓储智能管理所必备的条件。
2.对于农产品冷链智能仓储管理方面的研究很少。大型冷库储存的农产品种类繁多,而每种产品都有其自身物理化学性质上的独特性,对储存条件的要求各不相同,仓库货存量大,货物出入流量大,对于如何做到准确、保质、保量方面的智能系统控制研究缺乏先例。
二、系统设计的主要技术
1.RFID射频识别技术(电子标签、无线射频识别)
RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。
2.数据库技术
: 是基于通用语言的编译运行的程序,采用c#语言来编写程序。
Sql server2000: SQL Server 是一个关系数据库管理系统, SQL Server 2000是SQL Server 数据库管理系统的一个版本。具有使用方便,可伸缩性好与相关软件集成程度高等优点。
Visual studio:Visual Studio 是微软公司推出的开发环境,Visual Studio 可以用来创建 Windows 平台下的 Windows 应用程序和网络应用程序,也可以用来创建网络服务、智能设备应用程序和 Office 插件等。
3.现场总线技术
现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
三、系统的设计
1.系统功能模块图
进行系统开发时,必须考虑系统的合理性、使用的方便程度和系统用户界面友好等特性。农产品冷链智能仓储管理系统主要包含5个功能模块,系统总体结构如图1所示。
2.模块设计
本系统要完成的工作是对库存中每个楞位的数据进行可视化查询。依据冷链仓库位置图,对库存状态进行分析。控制库区温度湿度以达到农产品的最佳储存环境,对仓储环境温 湿度进行实时监测与记录,并对超出规定范围的温湿度进行有效调控;查看库位利用情况,剩余空间情况。对该系统中所应用的关键技术进行研究,能够极大地提高系统的安全性和实用性,也能够提高系统的运行效率,设计的模块及完成功能如下:
(1)系统设置模块:在此功能模块,用户可以进行系统基本的环境量、出入库和设备操作类型设置,实现系统的各个模块的分工明确。
智能信息统计分析模块: 智能信息统计分析模块包括环境量数据查询模块、出入库数据查询模块和设备操作模块,可以完成环境量、出入库数据和设备的查询功能。在此功能模块,系统通过与传感器的连接可以及时反映并记录各种条件的温度湿度的数据,出入库货物的数据统计,以及设备的使用状况,使得操作更加方便,统计更加快速准确。
(2)智能温度湿度调控模块:温度湿度调控包括环境量上下限设置和环境量预警信息。通过预先设定的温度湿度的上下限值,能够控制温度适度在预定的范围内。当温度湿度达到一定的数值时,系统能给予预警。
(3)智能临界库存预警模块:临界库存预警模块包括库存上下限设置管理和库存预警信息管理。根据仓库的规模设置库存量的上下限值。但库存量达到一定的数值后,系统发出预警。
(4)智能仓储数据库:智能仓储数据库模块包括商品种类管理,商品管理和商品数量统计。其中,商品数量统计包括按商品统计、按商品种类统计以及按种类统计。此部分完成了商品的录入与统计。更加方便用户了解库存信息,并能快速做出相应的决策。
四、智能仓储管理信息系统具备的功能
农产品冷链智能仓储管理系统的开发针对于农产品的规范仓储:如何更好、高效地利用仓位,降低农产品在仓储流通作业过程中的损耗,合理控制库存量,实现出库入库的时序控制;仓储管理的远程控制端能够监控和调节仓库的温度、湿度,统计不同种类农产品的流通情况及分析其流通周期,预测现有库存的供应能力,及时预警作出定购决策;在出入库时通过操作屏的提示指导搬运人员选择合理的路径及合适的仓位。
1.农产品冷链仓储货区及货位的优化布局。运用CAD优化货位及货区的布局,选择合理路径以实现农产品出库入库的时间分离与空间分离。
2.农产品冷链仓储温度及湿度的智能控制。对温度、湿度传感器在不同货区的进行合理配置,实时监控货区温度及湿度信息,反馈至系统,借助于系统数据库储存的信息对货区内的温度及湿度进行自动化、智能化调节。
3.农产品冷链智能仓储管理系统研发。系统的模块化分解,模块逻辑的设计和模块功能的实现,对模块间进行整合,调试完善系统。能够实现对农产品出库入库作业、存货区的温度与湿度的自动调控、农产品未来需求预测、临界库存预警、库存信息实时更新及冷库运营日志的记录等环节的智能化管理。
结束语
随着思念的规模不断发展壮大,对配送、仓储等物流服务环节也提出更高的要求。公司的销售额从过去的几千万,到现在几十个亿,对物流的需求也在快速上升,同时对物流资源的依赖性也越来越大。思念的物流体系也在经历着一系列变化。
思念也有类似其他一般企业的经历,在企业开始创业的最初几年,由于业务量不大,自有车辆完全可以满足运输,所以从生产、销售、物流、运输都是公司自己负责。随着公司业务不断的发展壮大,2005年思念领导层决策逐渐转型,立志于把思念打造为一个――专注生产领域的速冻包馅食品企业。公司开始将旗下非核心的仓储、运输及配送业务外包给专业的第三方物流企业。
据思念食品有限公司物流总监孙洪建介绍,从2008年开始,思念仓库和配送实行外包。从这两年情形来看,确实也解决了一些问题,但是随着市场需求的不断变化,思念的物流也在调整。“我们现在更关注一体化的物流合作伙伴,既帮我们提供仓库,又帮我们提供配送,而且提供一个系统化的物流仓储配送的管理能力。不仅仅是一个仓库,从冷链角度出发,不能保障产品的一个特点。我们第二次发展要一个综合性的物流合作伙伴。”
在以往招标的时候,企业最关注的一般是报价,因为有很多物流企业十分关注成本问题,也就是更关注的是价格竞争,而忽视了服务质量。根据孙洪建总监的经验,物流成本高低和价格有关系,但不是最直接关系。“思念最近的公司招标中,不仅仅是关注价格,更要求每个竞标公司提交一份工作管理方案。报价不是问题,但是服务商能不能在这个价格机制里提供我满意的服务是他们最关注的。作为一个企业,我们不能因为一时的价格诱惑,放弃企业长远的发展目标。”
据孙洪建介绍,快行线(北京)食品物流有限公司一直是思念的物流合作伙伴,在合作之前,思念物流最早的模式是仓库和配送是分开的。但是从2005年,双方开始对合作模式进行调整了,双方采用以销量来定价,物流成本的计算方式全部改变。“从去年的物流费用来分析,虽然只节省几十万的物流费用,但是我觉得对双方帮助很大。因为调整模式以后,双方关注的焦点变成了怎样提高产品的周转率,资源利用率提高了,另外产品在仓库的时间也变短了。”产品库存低,仓库周转率高,孙洪建认为这是他要的目标。
“另外就是从我们企业内部来说,公司每年对仓储进行招标。去年,公司在价格没有发生下降的情况下,部分还发生了上涨。但是2009年,我们物流费用降低了一千万,这个一千万并不是通过降低服务价格,通过对大量的资源整合。把过去分开的工作,现在交给一个工作人员来做。”
但是近年,市场竞争迫使企业不能将眼光仅停留在企业内部,而是要通过供应链优化,向上延伸至资源,向下连接客户满意度,走出企业边界才能获得大发展。为了顺应这一趋势,2009年,公司筹建了思念食品冷藏物流配送中心,总建筑面积25000平方米,含低温冷库、压缩机房及配套辅助建筑,形成存储能力达2万吨的冷藏物流配送中心;购置冷库制冷设备、冷库运输设备及配套辅助设备等。
时至今日,对思念的现状孙洪建用了三个“用心”和三个“担心”来描述。三个用心即:第一,思念致力于用心去生产好的产品;第二,思念用心去呵护自己的品牌;第三,用心去满足消费者的需要。两个“担心”的是:企业现在开启了冷链物流供应链,由于没有足够经验,第一,担心思念的产品质量不能得到一个持续的保障;第二,担心消费者的食品安全得不到保障;第三,担心企业的品牌会不会收到损害。对于要求特殊的食品行业,如果企业冷链物流做不好的,会影响食品安全,这对企业营销、甚至品牌的影响都是非常巨大的。
思念对于冷链物流发展的未来是满怀信心的。思念在国内有四个生产基地:河南郑州、成都、还有浙江湖州,华南广州,广州马上要开始投产。“思念将在华南、西南、华东考察当地物流资源情况,根据自身资源状况,并进行不断的调整制定切实可行的物流网络构建计划。目前,在华东地区计划在两年之内,西南地区三年之内打造完善的物流网络。当然,如果在这些地方配套资源具备一定条件后,思念会快速地进入市场,打造自己的品牌,缩短实现战略计划的时间。所以企业一定要适时的抓住机会,更快速的占领市场。未来思念将在这四个地方打造区域物流中心,这些物流中心不是简单的仓储配送,而是要找一些大客户,进行战略性合作。怎么利用这些物流网络去运作,怎么保障思念的供应链,怎么降低成本,这将是思念冷链今后的一个发展方向。”
广东太古冷链物流启用新冷库
3月22日,广东太古冷链物流有限公司正式启用位于广州市黄埔区港前路、黄埔港码头一侧的3号冷库,该冷库采用了世界最先进的设计理念及建造工艺,同时使用最新的仓务管理系统软件,库容达25000吨。冷库由五个独立库房组成,能提供五百万立方英尺的温控存储空间,温度范围为5至零下25摄氏度。采用双回路供电,另外还配备了一台备用发电机,可确保冷库的正常运作不受停电的影响。在作业工具盒制冷设备方面,新冷库采用了科朗的叉车和托盘车,鼎虎的双深拣选式货架,以及约克的制冷系统。新冷库还拥有温控的封闭月台及33个装卸口。该冷库由贝科工程咨询(上海)有限公司设计和建造。