CN110414638B - 一种基于rfid的立体仓储管理系统及管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及仓储管理技术领域，公开了一种基于RFID的立体仓储管理系统及管理方法，包括管理计算机、服务器、AGV小车、可贴设于货物上的RFID电子标签和RFID读写器；RFID读写器、AGV小车均与管理计算机通讯连接，管理计算机与服务器通讯连接，管理计算机内设置有报警模块。本发明通过在货物表面贴上含有货物标识的RFID电子标签，采用RFID读写器完成大量货物的录入工作，极大的提高了出入库的效率，节省了人力成本；通过对入库的货物分配合适的货位，大大提高了仓储的周转率；对于异常状况的智能报警能够让发生的错误被及时处理，降低了仓储的管理成本，也利于仓储管理的进一步完善。

Description

一种基于RFID的立体仓储管理系统及管理方法
技术领域
本发明涉及仓储管理技术领域，具体涉及一种基于RFID的立体仓储管理系统及管理方法。
背景技术
RFID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对象并获取数据，识别过程无需人工干预，RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长的优点，可工作于各种恶劣环境。
物流在当今社会发展异常迅速，许多企业都有自己的物流仓库，随着仓库规模的扩大，管理成了一个很大的问题，目前应用较多的仓库管理技术主要为软件管理系统结合人工盘查的方式，即通过每件货物的唯一标识对货物进行管理，并在出入库时，按照预先记录的唯一标识进行核对，以避免错误和混乱。
可即便如此，这种仓库管理方式仍存在以下不足：一是货物出入库耗时长，效率低；二是出入库时对货物种类及数量的盘查容易出错；三是对仓库内货物盘点的效率低下，无法实时掌握仓库内各类货物的数量和位置；四是发生错误很难察觉，要找寻错误也比较困难。这种管理方式不仅效率不高，还会无形的增加立体仓储的管理成本，因此有必要在前述的基础上，对此类管理方法进行进一步改进。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种基于RFID的立体仓储管理系统及管理方法，采用RFID读写器完成大量货物的录入工作，极大的提高了出入库的效率，节省了人力成本；通过对入库的货物分配合适的货位，大大提高了仓储的周转率；对于异常状况的智能报警能够让发生的错误被及时处理，降低了仓储的管理成本，也利于仓储管理的进一步完善。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于RFID的立体仓储管理系统，包括管理计算机、服务器、AGV小车、可贴设于货物上的RFID电子标签和RFID读写器；RFID读写器、AGV小车均与管理计算机通讯连接，管理计算机与服务器通讯连接，管理计算机内设置有报警模块；
RFID电子标签用于存储各个货物的标签信息，标签信息中至少包括对应货物的唯一标识ID；
RFID读写器至少有两个，分别设置于仓库入口处、出口处，用于读取货物上RFID电子标签的标签信息，并将标签信息传输至管理计算机；
服务器用于储存各类任务执行单和入库单，并根据任务执行单和入库单生成储存货物数量及对应货物货位的库存数据；
管理计算机用于根据接收到RFID读写器传递的标签信息自动生成入库单，并从服务器里获取已有的库存数据生成任务执行单，然后将任务执行单发送给AGV小车，任务执行单主要包括货物的存放货位及运输路线；同时管理计算机还用于在一批货物的入库任务都完成后，将完成的任务执行单及入库单发送至服务器内形成保存；报警模块用于在AGV小车运输货物出现异常时发出报警提示音；
AGV小车用于接收管理计算机发送的任务执行单，并按照任务执行单将指定货物运送到对应的存放位置，AGV小车到达货物的存放货位后向计算机反馈到达信息。
进一步地，RFID读写器通过USB接口或WIFI接入管理计算机，AGV小车与服务器通过网络与管理计算机相连。
进一步地，RFID读写器包括通如交流电后产生射频信号的RFID天线，RFID电子标签包括芯片和与芯片电性连接的感应线圈，通过RFID天线识别RFID电子标签的标签信息。
进一步地，货位上还设置有RFID读写器，用于扫描货位上现存货物上的RFID电子标签，并将扫描数据上传至管理计算机。
进一步地，管理计算机上设置有用于检测AGV小车位置的定位模块。
为解决上述问题，本发明还提供了一种基于RFID的立体仓储管理方法，包括货物入库时的货位分配运输方法和仓储作业的货物运输异常检测方法；
货物入库时的货位分配运输方法包括以下步骤：
A1：管理计算机从服务器里获取历史出货工作单，然后根据获得的历史出货工作单统计得出每种货物的历史出货量和出库频率；
A2：利用时间序列模型ARIMA计算预测未来一段时间每种货物的出货量和出库频率，并将两者的乘积作为货物的活跃度；
A3：按照活跃度将所有货物种类进行降序排列，然后将货物种类按照活跃度由高到低划分为A、B、C三类，三类货物的数量比例为A：B：C＝2:3:5；
A4：置放货物的各个货架也按照与出口的距离远近进行排序，将每个货架上的每个货位视作个体，按照排序之后的货架顺序，将所有货位进行排序，从“1”开始计数，一直到最远的货位，货位编号的顺序整体上以货架距离出口远近的顺序为准，对于单个的货架，则是从距离出口的最近那一边，从最低一层开始，从下往上计数，最后可得一个关于所有货位的顺序表。
A5：从服务器中获取各个货物的历史最大出货量，把这个作为各个货物在货架上的置放区间。
A6：货物入库时根据RFID读写器扫描出的货物名称和等级得到该货物对应的置放区间，然后管理计算机从服务器中获取库存数据，在相应的编号区间查找空货位，找到后根据之前的货架排列顺序，将货位编号转换成清晰明了的货位号信息。
A7：管理计算机根据分配的货位号生成任务执行单，并下达指令给AGV小车，AGV小车根据接收到的任务执行单将货物运输至对应的货位。
货物运输异常检测方法包括以下步骤：
B1：管理计算机通过网络从服务器中获取所有任务执行单数据，然后通过统计，得出货物在仓储内运输过程中所耗费的最大时间，以最大时间的1.5-3倍设定为报警模块的报警值阈值；
B2：货物入库或离开货位出库时，管理计算机会记录下相应的时间，并根据AGV小车反馈货物到达货位时间或出口处RFID读取出库时间，计算AGV小车执行任务的时间；当任务执行时间超过报警阈值时，则会判断货物在运输过程中出现异常；
B3：管理计算机会发出报警信息，以方便异常错误的处理。
进一步地，步骤A3中根据从服务器(2)中所获取的历史出货工作单，计算同类货物间的相关性，对A、B、C里的同类货物的排列顺序进行调整，依次计算两个货物之间的条件概率，如果计算的值大于50％，则认为这两种货物的相关性强，将这两种货物放在一起，最后得到一个有关货物的分级排列顺序。
进一步地，货物存放过程中，通过设置于货位上的RFID读写器扫描货位上现存货物上的RFID电子标签，并将扫描数据上传至管理计算机，管理计算机获取服务器内的库存数据并生成盘点工作单，将盘点工作单与RFID读写器的扫描数据进行对比，以实现现存货物的盘点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在货物表面贴上含有货物标识的RFID电子标签，采用RFID读写器完成大量货物的录入工作，极大的提高了出入库的效率，节省了人力成本；通过对入库的货物分配合适的货位，大大提高了仓储的周转率；通过设置在货架上的RFID读写器对仓储内货物的数量和状态进行实时盘点、把控，根据货物上所贴的目标标签和设置于地面或货架上的参考标签之间的信号强度差异对货物进行实时定位，提高了仓储的整体透明度；对于异常状况的智能报警能够让发生的错误被及时处理，降低了仓储的管理成本，也利于仓储管理的进一步完善。
附图说明
图1为实施例1和2中一种基于RFID的立体仓储管理系统的结构框图；
图2为实施例1和2中的作业流程图；
图3为实施例2中货位分配里根据相关性对同类的货物进行顺序调整的流程图；
图4为实施例2中货位分配里对货架里的货位进行编号的原理图；
图5实施例2中货架排列顺序及货位号信息编号的原理图；
图6为实施例2中货物异常检测方法的流程图；
其中，1、管理计算机；2、服务器；3、AGV小车；4、RFID电子标签；5、RFID读写器；6、报警模块；7、定位模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
参见图1和图2，一种基于RFID的立体仓储管理系统，包括管理计算机1、服务器2、AGV小车3、可贴设于货物上的RFID电子标签4和RFID读写器5；RFID读写器5、AGV小车3均与管理计算机1通讯连接，管理计算机1与服务器2通讯连接，管理计算机1内设置有报警模块6；
RFID电子标签4用于存储各个货物的标签信息，标签信息中至少包括对应货物的唯一标识ID；
RFID读写器5至少有两个，分别设置于仓库入口处、出口处，用于读取货物上RFID电子标签4的标签信息，并将标签信息传输至管理计算机1；
服务器2用于储存各类任务执行单和入库单，并根据任务执行单和入库单生成用于储存货物数量及对应货物货位的库存数据；
管理计算机1用于根据接收到RFID读写器5传递的标签信息自动生成入库单，并从服务器2里获取已有的库存数据生成任务执行单，然后将任务执行单发送给AGV小车3，任务执行单主要包括货物的存放货位及运输路线；同时管理计算机1还用于在一批货物的入库任务都完成后，将完成的任务执行单及入库单发送至服务器2内形成保存；报警模块6用于在AGV小车3运输货物出现异常时发出报警提示音；
AGV小车3用于接收管理计算机1发送的任务执行单，并按照任务执行单将指定货物运送到对应的存放位置，AGV小车3到达货物的存放货位后向计算机反馈到达信息。
在本实施例中，货物验收后在其表面贴上RFID电子标签4，RFID电子标签4与货物信息一一对应。当货物入库时，部署在立体仓库入口处的RFID读写器5对货物表面所贴的RFID电子标签4进行扫描识别，并将所扫描的数据传送给管理计算机1，接受到扫描数据的管理计算机1将扫描数据与入库信息进行精准校验，验证货物的种类和数量是否吻合，如验证不通过则停止入库，并开始检查错误，直到验证通过并生成入库单后才允许此批货物入库；然后管理计算机1根据入库单并结合从服务器2里获取已有的库存数据生成任务执行单，并向空闲的AGV小车3下达运输指令，待命中的AGV小车3在接收到运输指令后，移动到入口，托上货物后根据分配的货位以及管理计算机1规划好的运输路线将货物运送到指定货位。AGV小车3将货物放入指定货架后，AGV小车3通过网络向管理计算机1反馈货物到达货位的信息，接收到信息的管理计算机1将该任务设置为已完成，当一批货物的入库任务都完成时，管理计算机1会将完成的任务执行单及入库单发送至服务器2保存，服务器2根据任务执行单和入库单更新库存数据。
当货物出库时，管理计算机1根据出库单生成任务执行单，然后将任务下发给空闲的AGV小车3，接收到指令的AGV小车3通过管理计算机1给定的路径，前往指定货位托起货物，然后将货物运输至出口，运输过程中，部署在货架上的RFID读写器5会根据目标标签和参考标签之间的信号强度差异对货物进行实时定位；到达出口后，设置在仓库出口的RFID读写器5对货物上的RFID标签进行扫描识别，并将所扫描的数据通过网络传送给管理计算机1，接收到数据的管理计算机1将其与出库单进行精准校验，验证货物的种类和数量是否吻合，如验证不通过则停止出库，并开始检查错误，直到验证通过验证通过后即允许此批货物出库，然后管理计算机1会将完成的任务执行单及出库单发送至服务器2保存并更新库存数据。
上述的基于RFID的立体仓储管理系统是B/S结构的软件，即浏览器和服务器2结构，它是是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，减轻了系统维护和升级的成本及工作量。
本实施例中的RFID读写器5通过USB接口或WIFI接入管理计算机1，AGV小车3与服务器2通过网络与管理计算机1相连。RFID读写器5包括通如交流电后产生射频信号的RFID天线，RFID电子标签4包括芯片和与芯片电性连接的感应线圈，通过RFID天线识别RFID电子标签4的标签信息。
货位上还设置有RFID读写器5，用于扫描货位上现存货物上的RFID电子标签4，并将扫描数据上传至管理计算机1。当需要进行库内货物盘点时，管理计算机1会根据从服务器2获得库存信息生成盘点工作单，设置在货架上的RFID读写器5通过移动存放区的货物上的RFID标签进行扫描，再将扫描的数据通过网络传送给管理计算机1，管理计算机1在接收到所有设置在货架上的RFID读写器5的扫描数据后，将其与盘点工作单进行精准校验，校验的内容包括货物的种类、位置及数量等信息，如果校验不通过，则说明仓库内的货物的实际情况和盘点工作单不符，此时管理计算机1会将不吻合的地方记录下来，生成纠错工作单，为接下来的人工校对提供线索。
报警模块6由电性连接的触发电路和蜂鸣器组成，在AGV小车3运输货物过程中出现错误时，触发电路接通，蜂鸣器发出报警提示音。管理计算机1上设置有用于检测AGV小车3位置的定位模块7，AGV小车3在运输的过程中，定位模块7对小车位置实时定位，定位方式采用RFID读写器5根据目标标签和设置于地面或货架上的参考标签之间的信号强度差异对货物进行实时定位。便于工作人员及时找到发生错误的AGV小车3。
实施例2：
参见图1和图2,，一种基于RFID的立体仓储管理方法，包括货物入库时的货位分配运输方法和仓储作业的货物运输异常检测方法；
货物入库时的货位分配运输方法包括以下步骤：
A1：管理计算机1从服务器2里获取历史出货工作单，然后根据获得的历史出货工作单统计得出每种货物的历史出货量和出库频率；
A2：利用时间序列模型ARIMA计算预测未来一段时间每种货物的出货量和出库频率，并将两者的乘积作为货物的活跃度；
A3：按照活跃度将所有货物种类进行降序排列，然后将货物种类按照活跃度由高到低划分为A、B、C三类，三类货物的数量比例为A：B：C＝2:3:5。本实施例中，A、B、C三类货物分类后，根据从服务器2中所获取的历史出货工作单，计算同类货物间的相关性，对A、B、C里的同类货物的排列顺序进行调整，依次计算两个货物之间的条件概率，计算流程如图3所示；如果计算的值大于50％，则认为这两种货物的相关性强，将这两种货物放在一起，最后得到一个有关货物的分级排列顺序，例如A-1，A-2，B-1，B-2，C-1，C-2，便于货物的分级管理。
A4：置放货物的各个货架也按照与出口的距离远近进行排序，将每个货架上的每个货位视作个体，按照排序之后的货架顺序，将所有货位进行排序，从“1”开始计数，一直到最远的货位，货位编号的顺序整体上以货架距离出口远近的顺序为准，对于单个的货架，则是从距离出口的最近那一边，从最低一层开始，从下往上计数，最后可得一个关于所有货位的顺序表。假设货架左边离出口更近，则货位的顺序表如图4所示。
A5：从服务器2中获取各个货物的历史最大出货量，把这个作为各个货物在货架上的置放区间，例如A-1这个等级的货物的历史最大出货量是1000，则它在货架上的置放区间为编号1-1000，后面的货物依次进行这项操作。
A6：货物入库时根据RFID读写器5扫描出的货物名称和等级得到该货物对应的置放区间，然后管理计算机1从服务器2中获取库存数据，在相应的编号区间查找空货位，找到后根据之前的货架排列顺序，将货位编号转换成清晰明了的货位号信息。如图5所示，假设仓库有4个货架，每个货架有500个货位，每个货架有5层，即每层100个货位，假设根据距离出口的远近所得到的货架排序为1,3,2,4，货位编号603所对应的则是顺序第2的货架的第2层的第3个货位，而根据货架排序可知，顺序第2的货架所对应的是第3号货架，所以货位信息在系统前台则输出3-2-3。
A7：管理计算机1根据分配的货位号生成任务执行单，并下达指令给AGV小车3，AGV小车3根据接收到的任务执行单将货物运输至对应的货位。
参见图1和图6，货物运输异常检测方法包括以下步骤：
B1：管理计算机1通过网络从服务器2中获取所有任务执行单数据，然后通过统计，得出货物在仓储内运输过程中所耗费的最大时间，以最大时间的1.5-3倍设定为报警模块6的报警值阈值；本实施例采用两倍最大时间的允许上限作为报警阈值。
B2：货物入库或离开货位出库时，管理计算机1会记录下相应的时间，并根据AGV小车3反馈货物到达货位时间或出口处RFID读取出库时间，计算AGV小车3执行任务的时间；当任务执行时间超过报警阈值时，则会判断货物在运输过程中出现异常；
B3：管理计算机1会发出报警信息，以方便异常错误的处理。
货物存放过程中，通过设置于货位上的RFID读写器5扫描货位上现存货物上的RFID电子标签4，并将扫描数据上传至管理计算机1，管理计算机1获取服务器2内的库存数据并生成盘点工作单，将盘点工作单与RFID读写器5的扫描数据进行对比，以实现现存货物的盘点。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于RFID的立体仓储管理方法，基于RFID的立体仓储管理系统，所述RFID的立体仓储管理系统：包括管理计算机(1)、服务器(2)、AGV小车(3)、可贴设于货物上的RFID电子标签(4)和RFID读写器(5)；所述RFID读写器(5)、所述AGV小车(3)均与管理计算机(1)通讯连接，所述管理计算机(1)与服务器(2)通讯连接，管理计算机(1)内设置有报警模块(6)；所述RFID电子标签(4)用于存储各个货物的标签信息，标签信息中至少包括对应货物的唯一标识ID；所述RFID读写器(5)至少有两个，分别设置于仓库入口处、出口处，用于读取货物上RFID电子标签(4)的标签信息，并将标签信息传输至管理计算机(1)；所述服务器(2)用于储存各类任务执行单和入库单，并根据任务执行单和入库单生成储存货物数量及对应货物货位的库存数据；所述管理计算机(1)用于根据接收到RFID读写器(5)传递的标签信息自动生成入库单，并从服务器(2)里获取已有的库存数据生成任务执行单，然后将任务执行单发送给AGV小车(3)，任务执行单主要包括货物的存放货位及运输路线；同时管理计算机(1)还用于在一批货物的入库任务都完成后，将完成的任务执行单及入库单发送至服务器(2)内形成保存；所述报警模块(6)用于在AGV小车(3)运输货物出现异常时发出报警提示音；所述AGV小车(3)用于接收管理计算机(1)发送的任务执行单，并按照任务执行单将指定货物运送到对应的存放位置，AGV小车(3)到达货物的存放货位后向计算机反馈到达信息，其特征在于：包括货物入库时的货位分配运输方法和仓储作业的货物运输异常检测方法；所述货物入库时的货位分配运输方法包括以下步骤：
A1：管理计算机(1)从服务器(2)里获取历史出货工作单，然后根据获得的历史出货工作单统计得出每种货物的历史出货量和出库频率；
A2：利用时间序列模型ARIMA计算预测未来一段时间每种货物的出货量和出库频率，并将两者的乘积作为货物的活跃度；
A3：按照活跃度将所有货物种类进行降序排列，然后将货物种类按照活跃度由高到低划分为A、B、C三类，三类货物的数量比例为A：B：C＝2:3:5；
A4：置放货物的各个货架也按照与出口的距离远近进行排序，将每个货架上的每个货位视作个体，按照排序之后的货架顺序，将所有货位进行排序，从“1”开始计数，一直到最远的货位，货位编号的顺序整体上以货架距离出口远近的顺序为准，对于单个的货架，则是从距离出口的最近那一边，从最低一层开始，从下往上计数，最后可得一个关于所有货位的顺序表；
A5：从服务器(2)中获取各个货物的历史最大出货量，把这个作为各个货物在货架上的置放区间；
A6：货物入库时根据RFID读写器(5)扫描出的货物名称和等级得到该货物对应的置放区间，然后管理计算机(1)从服务器(2)中获取库存数据，在相应的编号区间查找空货位，找到后根据之前的货架排列顺序，将货位编号转换成清晰明了的货位号信息；
A7：管理计算机(1)根据分配的货位号生成任务执行单，并下达指令给AGV小车(3)，AGV小车(3)根据接收到的任务执行单将货物运输至对应的货位；
货物运输异常检测方法包括以下步骤：
B1：管理计算机(1)通过网络从服务器(2)中获取所有任务执行单数据，然后通过统计，得出货物在仓储内运输过程中所耗费的最大时间，以最大时间的1.5-3倍设定为报警模块(6)的报警值阈值；
B2：货物入库或离开货位出库时，管理计算机(1)会记录下相应的时间，并根据AGV小车(3)反馈货物到达货位时间或出口处RFID读取出库时间，计算AGV小车(3)执行任务的时间；当任务执行时间超过报警阈值时，则会判断货物在运输过程中出现异常；
B3：管理计算机(1)会发出报警信息，以方便异常错误的处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：步骤A3中根据从服务器(2)中所获取的历史出货工作单，计算同类货物间的相关性，对A、B、C里的同类货物的排列顺序进行调整，依次计算两个货物之间的条件概率，如果计算的值大于50％，则认为这两种货物的相关性强，将这两种货物放在一起，最后得到一个有关货物的分级排列顺序。
3.根据权利要求2所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：货物存放过程中，通过设置于货位上的RFID读写器(5)扫描货位上现存货物上的RFID电子标签(4)，并将扫描数据上传至管理计算机(1)，管理计算机(1)获取服务器(2)内的库存数据并生成盘点工作单，将盘点工作单与RFID读写器(5)的扫描数据进行对比，以实现现存货物的盘点。
4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：所述RFID读写器(5)通过USB接口或WIFI接入管理计算机(1)，所述AGV小车(3)与服务器(2)通过网络与管理计算机(1)相连。
5.根据权利要求1所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：所述RFID读写器(5)包括通如交流电后产生射频信号的RFID天线，RFID电子标签(4)包括芯片和与芯片电性连接的感应线圈，通过RFID天线识别RFID电子标签(4)的标签信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：所述货位上还设置有RFID读写器(5)，用于扫描货位上现存货物上的RFID电子标签(4)，并将扫描数据上传至管理计算机(1)。
7.根据权利要求1所述的一种基于RFID的立体仓储管理方法，其特征在于：所述管理计算机(1)上设置有用于检测AGV小车(3)位置的定位模块(7)。
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