物流工程专业课程设计(论文)-基于RFID的仓储业务运作研究.docx
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1、山东交通学院课 程 设 计 任 务 书题 目 基于RFID的仓储业务运作研究 系 (部) 交通与物流工程系 专 业 物流工程 班 级 物流083 学生姓名 学 号 7 月 11 日至 7 月 17 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2011年 7 月 8 日一、设计内容及要求RFID技术是一种非接触、不可见、远距离的自动识别技术,在数据采集、数据传输方面具有独到的优势。在仓库业务管理中有效地应用RFID技术, 可以大大提高仓储过程中入库、出库、验货、盘点等业务工作的效率和业务信息处理的准确性。本文在介绍RFID基本知识和原理的基础上,对RFID技术在仓储业务流程中的应用做出详
2、尽的设计与应用分析。1、RFID技术的基本原理与优点2、RFID在仓储业务流程的中的应用3、RFID在国内仓储业务应用较少的原因分析4、在我国仓储业务应用RFID技术的建议二、设计原始资料(无)三、设计完成后提交的文件和图表1设计完成后提交6000字左右的设计方案。2图纸部分:(无)四、进程安排7.11 下发任务7.1213 搜集资料7.147.16 撰写课程设计7.17 整理、打印五、主要参考资料1周云霞.仓储管理实务.北京:电子工业出版社,2007.2孟初阳.物流设施与设备.北京:机械工业出版社,2003.3王晓东,胡瑞娟.现代物流管理.北京:对外经济贸易大学出版社,2001.4丁立言.仓
3、储规划与技术.北京:清华大学出版社,2002.5 薛威物流仓储管理实务北京高等教育出版社,2006.6 周云霞仓储管理实务北京:电子工业出版社 ,2005.7贾争现,刘康.物流配送中心规划与设计.北京:机械工业出版社,2004.8徐贤浩.物流配送中心规划与运作管理.武汉:华中科技大学出版社,2007.山东交通学院仓储技术与管理课程设计说明书题目:基于RFID的仓储业务运作研究 院(系)别 交通与物流工程系 专 业 物流工程 班 级 物流083 学 号 姓 名 指导教师 二一一年七月摘 要RFID技术是射频标签以及无线方式发送数据,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,在读取器于被识别目标
4、之间,无需直线视线,并且是一种可读写技术。RFID的原理是利用无线电磁波传输数据,并可根据要求在不同的场合调教下使用低频、高频、超高频和微波等不同的频率,发挥他们各自的优点,实现信息快速采集的目的,而且由于RFID标签还具有不怕脏于可重复使用的等优点,RFID技术越来越被看好。RFID技术是一种非接触、不可见、远距离的自动识别技术,在数据采集、数据传输方面具有独到的优势。在仓库业务管理中有效地应用RFID技术, 可以大大提高仓储过程中入库、出库、验货、盘点等业务工作的效率和业务信息处理的准确性。本文在介绍RFID基本知识和原理的基础上,对RFID技术在仓储业务流程中的应用做出详尽的设计与应用分
5、析。关键词:RFID,仓储,业务流程1 绪论1.1 RFID介绍1.1.1 RFID概念 RFID(Radio Frequency Identification的),即射频识别,俗称电子标签,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,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。1.1.2 RFID的分类 RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(
6、MW),相对应的代表性频率分别为:低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G,5.8G。RFID按照能源的供给方式分为无源RFID,有源RFID,以及半有源RFID。无源RFID读写距离近,价格低;有源RFID可以提供更远的读写距离,但是需要电池供电,成本要更高一些,适用于远距离读写的应用场合。1.1.3 RFID的基本组成部分RFID系统主要由五部分组成,简单表示如图1.1所示:图1.1 RFID系统组成1. 标签(Tag):俗称电子标签,也称应答器(tag, transponder, responder),根据工作方式可分为主动式(有源)和被动式(
7、无源)两大类。RFID标签中存储一个唯一编码,通常为64bits、96bits甚至更高,其地址空间大大高于条码所能提供的空间,因此可以实现单品级的物品编码。当RFID标签进入读写器的作用区域,就可以根据电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差,并在标签芯片通路中形成微弱电流,如果这个电流强度超过一个阈值,就将激活RFID标签芯片电路工作,从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作,微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。内部结
8、构如图1.2所示。图1.2 两种电子标签内部结构图2. 阅读器(Reader):也称询问器(reader, interrogator),是对RFID标签进行读/写操作的设备,主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施,一方面,RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号,再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形,最后从中解调出返回的信息,完成对RFID标签的识别或读/写操作;另一方面,上层中间件及应用软件与读写器进行交互,实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时,读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简
9、单的条件过滤,将其加工为读写器事件后再上传,以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量,因此在很多读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统,实现一部分中间件的功能,如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势,还将具备更加强大的前端控制功能,例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。在物联网中,读写器将成为同时具有通讯、控制和计算(communication, control, computing)功能的C3核心设备。如图1.3所示。图1.3 RFID阅读器3. 天线(Antenna):是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和
10、建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线,一类是RFID标签上的天线,由于它已经和RFID标签集成为一体,因此不再单独讨论,另一类是读写器天线,既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视,在实际应用中,天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性,还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计。如图1.4所示。图1.4 RFID天线4.中间件(middleware):是一种面向消息的、可
11、以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题,还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。中间件的内存数据库还可以根据一个或多个读写器的读写器事件进行过滤、聚合和计算,抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息构成业务事件,以满足来自多个客户端的检索、发布/订阅和控制请求。 5. 应用软件(application software):是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面,协助使用者完成对
12、读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置,逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件,并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定,因此很难具有通用性。从应用评价标准来说,使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。1.1.4 RFID的应用 RFID技术在各方面都有广泛的应用:1物流:物流过程中的货物追踪,信息自动采集,仓储应用,港口应用,邮政,快递。2零售:商品的销售数据实时统计,补货,防盗。3制造业:生产数据的实时监控,质量追踪,自动化生产。4服装业:自动化生产,仓储管理,品牌管理,单品管理,渠道管理。5医疗
13、:医疗器械管理,病人身份识别,婴儿防盗。6身份识别:电子护照,身份证,学生证等各种电子证件。7防伪:贵重物品(烟,酒,药品)的防伪,票证的防伪等。8资产管理:各类资产(贵重的或数量大相似性高的或危险品等)。9交通:高速不停车,出租车管理,公交车枢纽管理,铁路机车识别等。10食品:水果,蔬菜,生鲜,食品等保鲜度管理。11动物识别:训养动物,畜牧牲口,宠物等识别管理。12图书馆:书店,图书馆,出版社等应用。13汽车:制造,防盗,定位,车钥匙。14航空:制造,旅客机票,行李包裹追踪。15军事:弹药,枪支,物资,人员,卡车等识别与追踪。1.1.4 RFID的工作原理原理 标签进入磁场后,接收解读器发出
14、的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。如图1.5所示。图1.5 RFID工作原理1.2 RFID应用环境分析1.2.1国内外RFID研究现状关于RFID的技术和应用研究已经在全球如火如荼的进行着。在技术研究方面,Intermec公司、德州仪器、飞利浦、Alien公司和讯宝等国际大型设备生产商,都已看到将从现在的17亿美元迅速增加到2008年的59亿美元的无线射频标签市场,所以这些公司正在加快脚
15、步进行研究试验,以避免落后于市场发展速度。惠普早在2年前就开始成立自己的研发队伍来开发RFID技术相关的领域工作,IBM已经投资2亿5千万美金成立了专门的RFID技术咨询与实施部门,微软以设备驱动程序的形式来在windows平台中支持RFID。许多大型的应用系统开发商如Sun、SAP、Oracle等公司也纷纷开始在其产品中集成RFID技术以满足未来这方面的巨大需求。在应用方面,美国早在20世纪的后半叶就开始研究RFID技术,现在已经将RFID技术成功应用于其国防管理系统。日本及欧洲国家也已经广泛应用RFID技术于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域,如汽车火车交通监控,高速公路自
16、动收费,停车场管理,物品管理,流水线生产自动化,安全出入检查动物管理,车辆防盗等。我国应用RFID最成功的案例就是铁路的车辆调度系统。然而RFID技术虽然已应用于多个领域,但是其应用是局限在某一封闭市场内,因此其市场规模受到了极大的限制。但是随着RFID技术的发展演进以及成本的降低,未来几年内RFID技术主要以供应链的应用为赢利的主体,全球开放的市场将为RFID带来巨大的商机。所以以沃尔玛、宝洁和吉利等公司为首的零售业厂商正在积极地进行试验,将RFID技术引入其供应链,研究如何使用该技术来最大限度的确保其物流供应链的顺畅。1.2.2各国政府以及我国政府的大力推广美国RFID解决方案公司首席执行
17、官与创始人Harold Clampitt则预测世界现在正在从信息驱动经济走向下一步Invisible Wave,他认为在这种经济形式下RFID将大有可用武之地。RFID技术的最大特点就是非接触自动识别,同时由于它具有使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,是一种市场前景和应用规模巨大的高新技术,这种技术的应用必会给供应链整体以及包括库存管理在内的各个子环节带来革命性变化。据Deloitte研究中心的分析和预测,从2006年开始,供应链将成为推动RFID的主要产业。至2009年,RFID应用的约70%都在供应链产业中。RFID在中国尚处于起步阶段,R
18、FID进入中国企业和政府产业管理部门是从2004年4月22日EPC与物联网论坛开始的,一年来许多企业、研究机构、政府部门都开始关注这个新兴产业的发展,国内已有几家公司在引进国外的先进技术,开发自己的RFID系统。此外,2004年、2005年两届国内RFID学术年会的召开,标志着RFID技术在我国的应用即将进入大发展时期。中国政府、产业部门、科技部门都已经将RFID的应用和它的发展规划、产业化问题列在相关的课题中。国家的中、长期发展规划,包括国家的“863项目”,包括国家自然科学基金的一些项目,都提出要研究RFID相关的应用和相关的技术。所以可以很确定地说,RFID在中国具有很大的发展前景,新的
19、市场机遇将随处可在。目前,国内已有一些单位在试点应用RFID,如海尔的国际物流中心的立体仓库,香港溢达集团的新疆棉花物流系统,还有我们国家的整个铁路调度系统和通信系统。此外上汽集团将RFID应用于汽车制造质量管理中,中国邮政利用RFID分拣邮包,军队在车牌中用RFID打击“冒牌车”等。这些应用既有仓库一级的,也有整个供应链的,还有铁路这样覆盖全国的网络。但所有用户无一例外的是在闭环中试点应用RFID。这些封闭的独立系统自成体系,标准也多是自己定的。这是当前应用的一个共同特点。1.2.3 RFID与EPC系统EPC,即Electronic Product Code,其中文名称为电子产品码。EPC
20、是美国自动识别中心开发的用于射频识别系统的代替条形码的一种产品电子编码系统。EPC系统是一个非常先进的、综合性的复杂系统,其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由全球产品电子代码(EPC)的编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成,主要包括六个方面。1. EPC编码体系全球产品电子编码(EPC)体系是新一代的编码标准,它是全球统一标识系统的拓展和延伸,是全球统一标识系统的重要组成部分,是EPC系统的核心与关键。EPC编码是由标头、管理者代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字。具有科学性、兼容性、全面性、合理性、国际性、无歧视性等特性。2. RFID射频识别系统E
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