融合RFID 技术的智慧仓储管理系统设计

王东升，王中训，高阳

（1.烟台大学 光电信息科学技术学院，山东烟台 264005；2.烟台中科新智有限公司，山东 烟台 264006）

5G 时代的到来，使仓储管理的智能化、数字化成为可能。仓储管理是现代智慧物流的重要组成部分，一套优秀的智慧仓储方案可极大提高物资管理效率[1]，并提高企业竞争力。而将RFID 技术应用到仓储管理中，正是提升物流仓储管理效率的不二之选。

现阶段，受网络技术的限制，国内智慧仓储发展还处于初级阶段[2]，许多研究人员与企业，目前都在积极探究智慧仓储。宋纪恩团队提出亟需建立现代智慧仓的观点，并对此智慧仓的整体架构、建设功能做出了阐释[3]；连茜平对智慧物流背景下的中小企业仓储规划难点进行了分析[4]。

在探讨分析了用户的实际需求之后，文中在物料存储作业中，引入RFID 物料管理条码解决方案，对仓库的到货检验、入库、出库、调拨移库移位、先入先出、库存盘点、批次可追溯性等各个作业环节的数据进行自动化条码管理，使仓库管理数字化、流程透明化，实现真正意义上的“智慧仓储”。

1 相关技术介绍

1.1 WMS

仓储管理系统(Warehouse Management System,WMS)是仓储管理信息化的具体形式，它结合了众多知名企业的实际情况和管理经验，能够准确高效地管理跟踪客户订单、采购订单以及对仓库进行综合管理。WMS 的目标是整个仓库的收货、上架、库存管理、拣货、发运达到快而准，通过扫描目标物料条码提高精准度，真实反映仓库的实时库存[5]。

将WMS 正确应用到企业仓库管理中，加强企业之间信息的交流和共享，增加库存决策信息的透明性、可靠性和实时性，正是WMS 所要帮助企业解决的问题。WMS 系统管理示意图如图1 所示。

图1 WMS系统管理示意图

1.2 RFID

射频识别技术（Radio Frequency Identification,RFID）是自动识别技术的一种，其通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体进行续写，从而达到识别目标和交换数据的目的。

在Web 端与PDA 端进行数据交互时，采用RFID标签识别技术，可实现远距离读取、非接触识别、快速读取、同时处理多个标签数据等操作。RFID 技术的高频识别技术能够直接影响信息传输速度，可以帮助企业操作员做好物料识别工作，切实满足企业的实际需求，为顾客提供优质服务[6]。

近几年，RFID 技术的不断成熟，必定会给众多企业掀起一股数字化管理的热潮，也会凭借其独特优势广泛应用于各个领域[7]。

2 智慧仓储管理系统设计

2.1 系统架构

文中Web端系统采用的框架是SpringBoot框架[8]，该框架是Java 平台上的一种开源应用框架，可提供具有控制反转特性的容器。最重要的是，SpringBoot框架有两个非常独特的策略：开箱即用和约定优于配置。并且，SpringBoot 通过集成各种优秀的J2EE Web 框架，不仅实现了各层的松散耦合，还可以创建独立的应用程序，减少构建配置[9]。

一个规范的SpringBoot 项目包括实体层、数据层、业务逻辑层和控制层。实体层主要是属性对象，供其他层调用对象；数据层主要实现对数据库中的数据进行操作；业务逻辑层主要负责开发业务功能；控制层主要调用业务逻辑层的接口，直接输出结果到对应的前台。

2.2 系统功能

该智慧仓储管理系统是由Web 端与PDA 端协同操作的。

Web 端具有以下功能。

1）新建仓库、货架、储位；

2）新建商品：为便于商品后期的入库管理，新建商品时会绑定一个或多个储位；

3）新建入库单：在新建入库单时，系统会智能提醒入库商品绑定储位是否存在于目标仓库储位中，目的是让用户有更好的使用体验，也使商品的入库选择有更多的可能性；

4）新建出库单：在新建出库单时，系统会自动筛选出所选仓库中空闲的商品。如果用户填写的出库数量超出库存数量，系统会弹出提示框提醒用户，并显示出此商品的库存数量，让用户可以有目标地重新更改出库数量；

5）商品调拨：在新建调拨单据时，系统会自动捕获此商品所有库存储位，并向用户展示每个储位的库存数量。若填写的调拨数量大于所选目标储位的库存空闲数量，那么系统也会给出提醒，方便用户选择；

6）商品盘点：用户可自行决定盘点仓库、货架或储位下的商品，选择之后，前台页面会显示详细的盘点明细；

7）条码拆箱：可将生成的任务条码，根据需要，拆分成所需要商品数量的新条码；

8）条码打印：用户在打印时，可自行决定是一物多码还是多物一码。

PDA 端主要用于现场作业，并与商品的RFID 标签进行数据交互，以实现Web 端提交的任务单据。其主要功能有出入库管理、商品调拨、商品盘点。

系统具体实现的功能模块如2 所示。

图2 系统具体实现的功能模块

3 数据库设计

该系统采用PL/SQL 数据库。建立数据库是为了实现不同部门之间、不同地区之间的数据共享，所存储的数据之间不仅有各自鲜明的独立性，也有着关联性与组织性[10]。系统开发完成之后，用户可直接在前台界面进行数据操作，达到与后台数据库直接进行数据交互的目的。

下面以入库表为例展示数据表结构。入库表包括主表和子表，主表以入库单号、仓库编号、货架编号为主；子表以商品名称、批次、入库数量为主，二者呈一对多结构，一条主表数据可以对应多条子表数据，即允许一条入库单据，可以对多种货物的入库进行处理，有效提高工作效率。主表和子表的数据结构分别如表1、表2 所示。

表1 入库单主表

表2 入库单子表

4 智慧仓储管理系统实现

4.1 Web端实现

Web 端前端采用轻量级的渐进式Vue 框架，它的核心库只关注视图层，基于数据驱动和组件化的思想构建前端页面，运行效率高、简单易操作，是目前前端框架的首选[11]。而系统后端采用的是SpringBoot框架，严格遵循实体层-数据层-业务逻辑层-控制层的开发思想。

下面介绍该系统的若干人性化功能设计，以展示系统的实用性[12]。

1）商品入库：在新建商品时，可直接选定一个或多个储位，与储位信息绑定；在商品入库时，系统会自动判断此入库商品所绑储位是否在目标货架对应储位中，若没有，则直接可入库；若有，则会给出提示，让用户决定是否可以入库。这不仅让用户有了更多的选择性，还不会浪费货架储位的空闲资源。商品入库算法流程图如图3 所示。

图3 商品入库算法流程图

2）商品出库：在商品出库时，为避免操作的复杂性，用户可直接选取仓库调取出库商品，也可以根据具体需要，点击仓库下指定的货架，获取商品。在输入商品出库数量时，若输入数量大于商品库存数量，则会将此商品的空闲数量提示给用户，让用户可以清楚了解当前商品的库存数量，及时更改出库作业。商品出库算法流程图如图4 所示。

图4 商品出库算法流程图

4.2 PDA端实现

PDA 端主要在现场与物料包装上的RFID 标签做数据交互，完成计算机Web 端上传的商品出入库、盘点、调拨等单据作业。

RFID 电子标签突出的技术特点是可以单个识别非常具体的物体、可以对多个物体进行识读、可以透过外部材料读取数据。PDA 端现场操作模型图如图5 所示。

图5 PDA端现场操作模型图

PDA 端的优势在于简化了操作，提高了用户体验，主要表现在以下两个方面：

1）在扫描RFID 标签方面，由于RFID 具有唯一性与穿透性，因此操作员在用PDA 扫描标签时，不需要一一对应标签，PDA 可直接在众多标签中，自动捕获所需RFID 标签，提高了工作效率。

2）当用户在PDA 上新建商品调拨单据选择商品时，系统会根据此商品的库存数量与储位的空闲数量，自动推荐来源储位与调拨目标储位，用户可根据系统推荐填写单据，不需要再进行复杂的数据对比计算，降低了操作的复杂度。

5 测试

系统开发完成后，对该系统进行了测试。测试是使用人工或者自动的方式来运行或测定某个软件系统的过程，目的在于检验它是否满足规定的需求。测试的主要方法有黑盒测试与白盒测试[13]，黑盒测试即功能测试，按照操作文档进行正常的测试，测试结果反映了功能运行情况。通过黑盒测试可以查出系统存在的漏洞，也可完善优化计算机功能[14]。

在经过多次调试与修改调整之后，系统经检验符合用户使用需求。最终部分功能检测结果如表3、表4 所示。

表3 Web端部分功能检测记录

表4 PDA端部分功能检测记录

6 结束语

系统开发完成后，将其与RFID 识别技术相结合，形成了一套比较完善的智慧仓储管理系统。经反复测试，系统可正常交付客户并上线使用。该系统不仅有非常人性化的Web设计，在降低单据生成错误情况发生的同时，也给予了用户舒服的使用体验，而且PDA 端与RFID 标签数据交互的实现，在很大程度上提高了工作效率，优化了整个仓储流程[15]，符合现代大型仓储管理的基本需求。在后面的工作中，将继续优化系统，并且在实际应用中，不断推广智慧仓储系统，为社会创造更多的经济效益[16]。