[分享] RF技术与无线实时仓储管理系统

一、RF技术使物流业产生革命性变化

设想有一个上帝在注视着仓库内的活动。每当一件货物错放到一个发货箱内，就会听到上帝说：“货物放错位置了，应该放另一个箱子。”上帝的监督使得这个仓库井井有条，没有任何错位的货，客户没有收到过任何错误或短缺货。这个上帝已经来到今天的物流业，它就是RF（RADIO　FREQUENCY，无线射频）技术加上正确编程的实时物流系统。

什么是RF实时技术？RF技术是一种无线电信技术，目前用得较多的是IEEE802.11B标准。2.4GHz的高频道使服务器与终端之间的通讯速度可达12Mbps。而且这段频道由于干扰小，在绝大部分国家都不受无线管制。

RF物流系统的硬件主要由无线终端、无线网关与服务器构成。终端一般是一手持电脑加条码扫描器，具有无线通讯功能。无线网关架在仓库或现场高处，与服务器通过RJ45与局域网线联接。网关与终端之间的有效通讯半径为150米。如果半径大于150米，可多架网关使终端在其间漫游，就像移动电话网一样。终端与服务器之间通过网关交换信号。由于条码目前依然是最有效与成本低廉的识别手段，大部分物流系统是基于条码技术上的。硬件设备包含条码打印机与相关的耗材。RF实时软件系统是指装在终端与服务器上的程序。系统就像无所不知的上帝，而RF技术保证上帝无处不在。系统知道所有的规则和所有正确的操作，并且时刻指导着系统内的每一个操作和报告出准确的结果。

现代物流与传统储运的区别――物流业技术的灵魂是WMS系统，该系统的特点如下：

客户服务水平高：客户的需求都能得到满足。比如信息准确，快速送达，不丟失与错送，可实时查询某单货的在途状况，途中可改变目的地，进行门对门的服务。同时物流企业还可满足客户较高的要求，参与客户的供应链建设，成为其生产与市场战略的一部分。

规模大：物流公司可送货至大范围地区，甚至全球任何一个角落。如UPS自己的运输飞机有百架以上，保证其大规模运货范围。

快速：快速服务是现代物流的重要特征之一。比如UPS保证头天客户所交的货第二天早晨10点前能到达北美大陆任何一点。美国西海岸下班时已是东岸的深夜了，只飞行两岸间就需近6个小时，而UPS每天上千万件的货物数量在短短的几小时内就能完成分拣、运输与投递完毕，不能不让人佩服。

高附加值：物流业特快业务是附加值最高的业务。在所有物流储运力都相等的情况下，主要是信息与服务创造出了远高于一般储运的价值，而且快运的仓储费用低，因为货物在库内停留的时间短。这也解释了信息系统投入大但投资回报率更高的原因，这也是投资良性循环的表现。

现代管理：现代物流业不论是存货、运货现场还是办公地点，一切井然有序，流程快捷畅顺。而传统仓储则进出混乱，人员闲散。这些差距远非只是设备资金的投入，主要是管理水平的差距。当一个企业规模上到万人时，这种管理水平需要多么高的智慧！

因为具体环境不同，每个物流企业都需要订制自己的WMS（Warehouse Management System）。不少企业以为简单地将IT队伍与目前仓储管理人员合在一起开发出一套系统就是WMS了。其实这样的系统是可以提高一些准确度和效率，但物流水平却停留在原来管理人员的理解水平上。

RF通讯使得WMS实时数据处理成为可能，传统的流程可大大地简化。如原来的移库码单就有很多种，现在可简化为一两个操作。新的系统可以优化流程，使得大部分传统的流程省略和改变。优化的系统意味着管理理念的变化，那么谁来改变这些管理人员的观念呢？这个外力可以是现代物流咨询公司。咨询公司帮助企业确定最佳流程，然后配备硬件及物流系统，培训管理人员与员工，在多种可行性与复杂环境下，选择最佳方案。

以RF技术为基础的WMS的特征要求：

准确率接近100%：每一操作都必须得到验证。比如说人的失误率在1／200左右。从入库到出货间加盘点大概有5－7个操作，如果每一步都有自动纠错验证，即总的失误概率是：（1／200）7≈0。
实时：刚进库的货物即刻出现在销售清单上，此刻每库的总价值是多少？哪些货正在库内移动？某客户的货是否正在装车？对这些动态的数据系统了如指掌。

操作简单：好的系统不需繁杂的操作规程和长期培训来掌握。工人只需几个简单的指令即可完成任务。系统要像功能强大的高级专业照相机，却拥有一部傻瓜相机的操作界面。

编程工程师需要长期经验：系统需要在业内反复使用，满足一线操作与管理人员的需求。系统对任何错误操作都给反馈，告诉使用者出了什么问题，再重新进行正确操作。在任何情况下，系统不能死机，这就需要有各种场面都见过的程序师用经验来解决问题。一个系统如果没有5年的实际运作考验，不能算做成熟的系统。

可靠性：系统运行中发生意外怎么办？数据是否丢失？如同银行间交易巨额款项一样，WMS完整的数据库需要保护每一个操作的数据及具备丢失回复功能。

网络用户环境：大家都曾体验过在买机票或在银行存款时操作人员等待电脑回复数据的情景，WMS系统要求同时交叉多位置拣货与放置货，如果程序效率不高就会出现系统失灵，好的程序简捷而包袱少，能经受多用户使用网络资源，而且维护成本低。

极大提高企业效率与投资回报：RF系统将使仓库面积利用率提高50％以上，因为货物不必依事先分区堆放。人员与设备需求也大为降低，因为准确的信息避免了无效的劳动。客户零库存的实现使企业资金流控制合理。客户服务水平的提高更带来巨大潜在收益与直接收益。好的WMS系统常可在实施第一年就使企业回收投资，仓储企业依靠RF技术才能真正转变为现代物流企业。

二、无线实时仓储管理系统

系统的基本功能：无线实时仓储管理系统是以条码技术为核心，充分应用无线网络通讯技术和无线手持电脑终端，结合C/S和B/S体系结构，建立的自动化实时仓储管理系统。综合考虑现有的仓储系统需求，自动化的仓储系统基本功能如下：

一是实时货位查询：通过扫描商品的条码可以实时查询其存储的货位，同时基于货位库存信息查询商品信息。
二是人力、物力资源动态综合分配：可以基于出入库商品的批量，动态地分配人力、物力资源，提高系统的运行效率，减少资源的浪费。
三是仓库系统综合盘点功能：可以定期对整个仓库系统进行全面的盘点，产生差异表，便于复盘验证。
四是仓库内部随机抽查盘点功能：可以分仓库、分区、分货位进行随机抽查，也可以针对特定类商品抽查。
五是关联客户内部数据查询功能：通过商品编码实时查询商品信息，检查商品上的信息是否与系统一致。
六是临时销售功能：在节假日的客户销售高峰时，可以将RF终端当作POS机使用，缓解客户销售时收银台结帐的压力。

系统的建立必须满足以下条件：

实时数据采集：由于人员操作的流动性，必须采用无线网络技术和无线手持电脑终端。
商品条码化：条码是商品的唯一标识，现代商业管理（包括仓储管理）的基础是商品的条码化。目前我国有相应的条码管理标准,但也要结合国际惯例综合选择合适的条码标准，这是实行条码管理的基础。
货位规范化、条码化：自动化的仓储管理必须借助条码技术建立货位管理规范化。

系统的网络结构设计：

1.采用RF技术。RF（无线射频）技术以无线信道作为传输媒体，建网迅速，通信灵活，可以为用户提供快捷、方便、实时的网络连接，是实现移动通信的关键技术之一。目前RF技术的应用已经渗透到商业、工业、运输业、物流管理、医疗保险、金融和教学等众多领域。随着对RF技术构成的无线计算机局域网络需求的不断增长，美国电子电工工程协会IEEE 组织于1997年6月正式公布了计算机无线网络通讯标准——IEEE802.11标准。随着该标准的制定和推行，无线局域网的产品将更加丰富，不同产品的兼容性将得到加强。

目前，全球无线RF扩频技术主要有码分多址CDMA的直序扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）技术和跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum，简称FHSS）技术。IEEE802.11标准对这两种技术均予支持，从技术角度而言，直扩技术与跳频技术各有其优势。就频带利用来说，直扩采用主动占有的方式，跳频则是跳换频率去适应。

就目前各自的技术特点而言，在极限速率的规定方面直扩技术能达到10Mbps以上，而跳频只能支持3Mbps左右。在抗干扰方面，跳频技术优于直扩技术。而对于大型仓储管理系统而言，传输速率方面的考虑要大于对抗干扰性的要求，同时对于无线信号的抗干扰因素，直扩技术完全可以满足其要求。就目前所知，大型仓储超市仓储系统的设计选择了基于直扩技术的无线RF产品。

2．系统的网络拓扑结构。根据不同的应用环境，目前无线局域网采用的拓扑结构主要有网桥连接型、访问节点连接型、HUB接入型和无中心型4种。

自动化仓储管理系统应用是以集中服务为核心，针对仓储管理的需求，移动节点之间无须通信，作为物流中心内部，设计的无线RF网络拓扑结构为访问节点连接型。RF移动终端的操作区域遍及商店的各个角落，要求移动终端在仓库内部的任何地点，都能和服务器主机保持实时的通讯。因此，在系统网络架构中，必须保证安装的AP点（ACCESS POINT）能对整个仓库进行无线信号的全覆盖。如果仓库的面积较大，在进行无线网络设计时，可以充分利用无线RF技术的网络扩展能力和无缝漫游特性，对仓库的无线信号进行多个AP点的组合，即通过设置多个AP节点，做到信号的全覆盖，而且相邻AP之间互相覆盖，提高无线网络的可靠性。同时考虑到大型仓储仓库的办公区可能与储存地不在同一区域，而且不便使用有线网络连接，因此储存与办公区之间可以采用无线网桥连接，使之成为统一的网络体系，便于网络的扩展和拆除。以分拨为主的通过型仓库可以参照这个模式进行设计。

3．RF手持数据采集终端。RF手持数据采集终端（内置激光条码扫描器）的选择主要基于以下4点：一是传输速率；二是抗干扰性；三是兼容性；四是未来可升级可扩展性。在电磁环境比较简单的条件下，家世界选择采用直扩技术的RF手持数据采集终端，以最大限度地满足系统实时性的需要。同时注意到RF手持数据采集终端必须符合IEEE802.11协议标准，以满足兼容性的要求。综合考虑RF手持终端的性能价格因素，选择了具有模块化设计结构的产品，便于未来技术的升级和扩展。考虑物流中心为大型超市或在市区内进行配送服务也应该注意以上的技术因素。

系统的软件设计与实现

系统的开发方式：RF手持数据采集终端的开发模式主要有以下3种：
（1）基于Telnet结构：RF手持终端（内置Telnet Client，即仿真终端）远程登录到主机服务器（运行有Telnet Server）上，运行主机服务器上的仓储数据采集软件，将采集的数据实时直接存入数据库，查询结果返回RF手持终端显示；
（2）客户/服务器（C/S）结构：主机服务器上运行仓储管理服务器软件，而在RF手持终端上运行相应的仓储数据采集客户软件；
（3）基于WEB结构：主机服务器上运行WWW服务器和仓储管理应用服务软件，在RF手持终端上运行嵌入式浏览器。以上3种方式中，基于Telnet结构的优势在于可以充分利用主机服务器的处理能力，结构较为简单；客户/服务器（C/S）结构对于RF手持终端的处理能力要求较高，同时从编程角度而言，对厂商提供的开发工具的依赖性较强；基于WEB结构的优势在于编程、维护简单，集中在服务器端开发，但对于RF手持终端的输入、显示配置要求较高。因此，为了便于未来拓展、移植应用，选择基于Telnet结构的方式进行软件开发，同时结合地理信息系统GIS技术，在服务器端开发了基于WWW的货位信息查询系统的这种方式是较理想的选择。

系统的软件开发

无线系统的软件配置如下：

（1）系统主机服务器软件：UNIX和Windows NT操作系统各有其优势，Windows NT易于维护，UNIX可以支持更多的RF手持终端，但对客户系统技术维护人员的要求较高。由于本系统要求支持的RF手持终端数小于50，因此选择了Windows NT 2000 Advanced Server作为系统主机服务器的操作系统，同时选择Microsoft SQL Server 2000作为系统的数据库，选择UNIX for Windows NT 2000作为Telnet Server，IIS作为Web Server。

（2）仓储管理系统软件：此软件分为两部分。一是用于仓储管理服务、统计等的服务器软件，另一个是RF手持终端登录后运行的功能模块Telnet客户软件。本系统使用Delphi 5.0和C++ Builder 5.0开发语言，实现仓储管理服务、统计等功能的服务器软件RF Warehouse2000和RF手持终端登录后运行的功能模块客户软件RF Warehouse Client2000均采用C/S结构开发。为了提高数据库访问速度以及处理数据冲突，对于数据库的操作采用存储过程和触发器机制。货位查询系统基于B/S结构，开发语言克服了ASP运行速度不足的问题。同时应用地理信息系统GIS的概念，采用JAVA实现货位的图形可视化查询。无线实时仓储管理系统的实现，可以大幅提高仓储式物流中心运作与管理的工作效率，大幅度减少现有模式中查找货位信息的时间（经检测可以缩短2/3左右），提高查询和盘点精度（精确度可以达到99%以上），大大加快了商品流转速度。同时系统的实现还减少了人力资源浪费，提高人员的利用率。通过使用，可增强仓储业使用无线设备的信心，同时也要开发订单和收货功能，以便更充分地发挥RF终端的使用效率。