CN201955811U - 一种基于rfid的公共仓库实时信息管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统。所述系统包括作为服务器群的异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器以及与以上三个服务器连接的数据库服务器，与工作流管理服务器和数据库服务器连接的智能网关以及与智能网关连接的一系列智能对象。本系统面对公共仓库面向动态变动的客户企业、差异化的物料仓储业务流程、个性化的实时信息采集需求，实施基于RFID并兼容多种自动采集设备的实时仓储信息管理系统提供了解决方案和关键技术；本实用新型满足不同类型生产企业的个性化仓储需求，提供高效的公共仓库管理方法，对推动RFID技术在工业园区或工业集团中的高速普及应用具有积极效果。

Description

一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种仓库信息管理系统，具体是指基于RFID的公共仓库的实时信息管理系统。

背景技术

传统的仓库中通常以纸张记录方式来进行仓储数据的人工管理，数据精确度低，处理速度慢，历史资料追溯难，管理规模也非常有限；计算机仓管系统的引入初步解决了数据的存储规模、处理效率等问题，然而数据采集环节依然采取先纸张记录、再手工输入计算机的方式，数据录入的成本、效率、精度等问题仍未得到解决。随着仓储规模的不断扩大和出入库频率的剧增，基于RFID，条形码和二维码等自动识别技术和数据采集方式的仓库管理系统逐渐产生并趋于流行。通过在物品或托盘等关键物料上绑定标签并在关键库位安装相应读写器，系统可实现主要作业环节的数据自动化采集，保证各环节数据的录入速度和准确性，并实时的掌握库存物资的当前位置和数量信息，提高仓库管理效率。

随着国际、国内企业竞争加剧，以汇集技术优势来形成区域整体产业竞争优势的思路逐渐被国家和地方政府采纳，从而形成了各级、各类的“工业园区”。工业园区中的企业通过将厂房、设备、资金、技术、信息等资源进行有效共享，不仅可以提高生产技术，降低生产成本，也可以扩大区域影响力、提升产品需求量。而工业园区中有限的仓库使用面积一向被认为是制约内部企业扩大生产规模的重要因素，冗余、低效的物流流程也成为降低产品成本的障碍。“公共仓库”正是为了使园区企业共享各类仓储资源（库房、设备、人力、技术等）而形成的一种第三方仓储服务形式。

现有的RFID仓库管理系统多采用一种特定的自动识别技术（如包括RFID，条形码或二维码）、面向一个特定的仓储环境、按照一种特定的存储和配送流程、为一个特定企业进行服务。将其应用于“工业园区”中的多企业共享的“公共仓库”进行物料管理和配送时，其信息架构在物料订单的导入、排序、执行和记录等自上而下的四个层面存在着以下不足：

生产企业信息接口层面：由于不同企业往往采用不同的物料需求计划系统MRP（或不同的ERP系统），其程序接口及产生的物料订单的数据格式、规范不同，无法采用一致的方式导入仓管系统进行处理；

仓库订单任务处理层面：由于不同企业所需的服务等级（根据所付服务费用）、其生产特点（如批量或JIT生产）、订单参数（交货期、物料数量）等均可能不同，仓管系统不能再采用传统处理方式按照订单下达的先后次序安排配送任务；

仓库操作流程执行层面：由于不同企业、不同物料的出入库、配送流程可能不同，例如需要额外的装/拆箱、质检操作等，无法按照统一的操作流程进行仓储操作和数据的获取、记录；

仓库现场数据采集层面：由于不同企业、不同物料使用的标签种类可能不同（如条形码或RFID），仓管系统中无法使用统一的自动识别工具采集所有物料的数据获取和记录。

发明内容

本实用新型克服传统仓储管理系统只能面向一家工业企业，按照固定仓储业务操作流程，使用固定的数据采集手段和数据处理方法进行实时仓储信息管理的局限，提供一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是：包括服务器群、智能网关和智能对象；

所述服务器群，包括异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器和数据库服务器；

所述数据库服务器装有数据库服务模块，包括静态库和动态库，用于存储整个系统预设和产生的各种数据；所述数据库服务器包含有存放预设数据的静态库和存放实际操作中产生的各种数据的动态库，所述静态库包括将订单（或称订单任务、物料订单）标准化的ISA95转换规则库、存储订单任务权重的权重库、包含工作流定义文件的工作流库和包含实例化的智能对象的数据采集接口的智能对象资源库；所述动态库包括存放标准订单的标准订单库、存放订单序列的动态任务池、存放订单实施执行信息的实时执行信息库以及存放智能对象实时状态的对象实时状态库。

所述异构数据源服务器装有基于ISA 95工业标准的数据源服务模块，用于收集来自各个企业的ERP（或MRP）所发送的订单信息，并从基于ISA95标准预定义的ISA95转换规则库中查找对应于不同订单的转换规则，将订单中所包含的各项条目做数据映射，生成标准的订单任务，并将该订单任务转发到动态任务池服务器并存入数据库。

所述动态任务池服务器与数据库服务器连接，装有基于任务池的物料订单动态调度服务模块，用于将数据源服务模块产生的标准订单转化成待执行的仓储操作任务（即待执行订单任务）并按订单的所属企业、缓急程度、生产流程类型等属性从权重库中索引相应的“属性权重”，结合动态任务池中的已有订单任务与新增订单任务的“相似性权重”，计算出该新增订单任务的综合权重值，按综合权重值的大小优化得出新增订单任务与已有订单任务的组合方式，并按该组合方式把订单任务队列存入数据库。

所述工作流管理服务器与数据库服务器连接，装有面向RFID的可重配置工作流管理服务模块，其将动态任务池中综合权重值最大的任务按照该任务属性从工作流库中索引对应的工作流定义文件并进行加载，然后逐一为工作流节点从智能对象资源库中匹配查找合适的智能对象，配置形成工作流执行模型，按照所定义的节点次序执行工作流，即通过节点智能对象对应的Agent（Agent本身是个“智能体”，具有智能，通常拥有自己的知识库和推理机）调用智能对象完成实时信息采集操作，并将实时执行信息（如任务进度）存入实时执行信息库；

所述智能网关，包括固定式智能网关和手持式智能网关，装有基于Agent的智能对象管理器服务模块，用于接收上述工作流管理服务器发送的数据工作流实例，根据需要对智能对象进行管理，再将智能对象的状态发动到数据库服务器；

所述智能对象，指的是用于仓储操作中的各种自动识别设备，包括安装有条形码阅读器、二维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有上述读写器或标签的工作人员。

与现有技术相比，本使用新型的有益效果在于：（1）满足不同类型生产企业的个性化仓储需求，支持RFID与其他多种自动识别技术在现场数据采集流程中的动态融合使用，以及基于实时信息的订单处理技术，为第三方物流运营商开发基于RFID的公共仓库管理系统建立了一个可行且通用的实时信息系统。（2）为公共仓库面向动态变动的客户企业，差异化的物料仓储业务流程，个性化的实时信息采集需求，实施基于RFID并兼容多种自动采集设备的实时仓储信息管理系统提供了解决方案和关键技术。（3）本实用新型对中小型企业以共享方式、规模的使用RFID技术进行实时物料仓储及配送过程的信息管理提供了解决方案，从而解决中小型制造企业在使用RFID技术长期以来具有的三高（即资金门槛高、技术门槛高、风险高）的问题，对推动RFID技术在工业园区或工业集团中的高速普及应用具有积极效果。

附图说明

附图1为本实用新型系统组成结构示意图；

附图2为本实用新型的系统架构图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和货物出/入库具体实施例对本实用新型的技术方案作一详细描述:

如图1，本实用新型所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，包括服务器群、智能网关和智能对象；所述服务器群包括异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器以及数据库服务器；

所述异构数据源服务器装有基于ISA 95工业标准的数据源服务模块，用于收集来自各个企业的ERP（或MRP）所发送的订单信息，并将该信息转发到动态任务池服务器并存入数据库；

所述动态任务池服务器与数据库服务器连接，装有基于任务池的物料订单动态调度服务模块，用于将数据源服务模块产生的标准订单转化待执行的仓储操作任务并与已有的任务进行动态优化与调度，再将优化后的订单任务队列存入数据库；

所述工作流管理服务器与数据库服务器连接，装有面向RFID的可重配置工作流管理服务模块，用于将待执行仓储操作任务转化为可执行的数据工作流实例并将工作流的实时执行信息存入数据库；

所述数据库服务器装有数据库服务模块，包括静态库和动态库，用于存储整个系统预设和产生的各种数据；

所述智能网关，包括固定式智能网关和手持式智能网关，装有基于Agent的智能对象管理器服务模块，用于接收上述工作流管理服务器发送的数据工作流实例，根据需要对智能对象进行管理，再将智能对象的状态发动到数据库服务器；

所述智能对象，指的是用于仓储操作中的各种自动识别设备，包括安装有条形码阅读器、二维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有上述读写器或标签的工作人员。

当某企业的一批货物到达时，该企业从其ERP或者MRP将其原始的货物入库订单发送到异构数据源服务器，异构数据源服务器从数据库服务器的静态数据库的ISA95转换规则库中查找相应物料订单的转换规则，将订单中所包含的如所属企业、该批货物的详细信息(货物名称、编码、预计到货数量、堆放规格、生产日期等)、生产流程类型等各项条目做数据映射，并形成基于xml的标准订单发送给动态任务池服务器并存入动态数据库的标准订单库中，以供别的后续模块使用。

动态任务池服务器从异构数据源服务器接收到新加入的物料订单的xml文件，从该订单文件提取出订单的各种属性，再通过多目标订单优化调度器按订单的所属企业、缓急程度、生产流程类型等属性从权重库中索引相应的“属性权重”，然后结合动态任务池中的已有订单任务与新增订单任务的“相似性权重”，计算出该新增订单任务的综合权重值，按综合权重值的大小优化得出新增订单任务与已有订单任务的组合方式，并按该组合方式把订单任务队列存入数据库。

工作流管理服务器从数据库提取权重最高的订单任务（此处假设该入库订单任务权重最高，为优先执行的订单任务），按照入库订单任务属性从数据库查找工作流定义文件配置对应的智能对象，也就是依据实际货物数量进行分货计算，即根据货物的属性、货位使用情况、用户事先制定的存储规则等信息分配各种仓储设备资源（如持有自动识别设备的工作人员、装有自动识别设备的货位、货物托盘、叉车等），并实例化成工作流，最后将该工作流发送到智能网关处理并保存到数据库。

工作人员从智能网关获取工作流的内容，对货物进行相关操作，并反馈到智能网关，搬运工人根据系统的分配将货物搬运至不同的托盘上，叉车司机或库房管理员通过叉车上的RFID读写器及车载系统或手持终端上的RFID读写器将货物信息与电子标签ID进行绑定。然后，将该组命令传给库房管理员(使用RFID手持终端)、叉车操作员(使用如便携PC、手持终端或车载系统等操作终端和车载RFID读写器)等相关人员，叉车操作员叉取托盘时，根据叉车上RFID天线读取到的信息，智能网关将立即返回该托盘计划放入的货位信息，叉车操作员根据这些提示信息进行货物的搬运。入库时叉车上的RFID天线将读取到货位标签，智能网关根据之前确定的库位分配信息来确认托盘(即货物)是否放入正确的货位，如有错误及时发出警告。在正确上架之后，操作终端提示操作员该作业完成，同时向智能网关发出确认，智能网关将信息反馈给工作流管理服务器，工作流管理服务器自动更新数据库确认货物入库。至此货物入库业务流程结束。

当企业有货物需要提取的时候，与入库流程基本相同，企业从其ERP或者MRP将其原始的货物出库订单发送到异构数据源服务器转化成标准的订单文件，经过动态任务池服务器进行优化调度，再经过工作流管理服务器生成可执行的任务数据工作流实例，最后通过智能网关（PC、手持终端等）对智能对象（物料、工具、员工等）进行相应的调配。

工作人员从智能网关获取工作流的内容，对货物进行确认，并反馈到智能网关，同入库业务的货位分配、搬运操作相类似，利用RFID设备检查托盘与货位信息，判断是否有错误操作，并对应出库单记录物品交接信息。

搬运分拣工在分货区根据要求将货物拆分、打包、装车。在实际操作中，可能出现托盘上的货物并不是一次性出库的情况，管理员或叉车司机需要利用RFID设备动态关联托盘，并根据实时记录更新托盘信息。在正确出库之后，管理员向原仓储系统发出确认，系统根据RFID系统记录的实时货品信息更新订单数据库确认货物出库。至此货物出库业务流程结束。

在以上过程中，所有对应的智能对象均被实例化为Agent而形成多Agent管理系统，随着工作流节点的执行，相应的Agent调用智能对象进行数据采集，也就是在实际操作中诸如“01号叉车将02号托盘放到03号货位”的工作指令中所出现的叉车的RFID读写器识别02号托盘和03号货位等情况的数据采集，并判断相关的数据（托盘号、货位等）是否正确，正确才做最后确认，完成数据采集。当智能对象完成数据采集后，智能网关将实时操作数据反馈给工作流管理服务器上的工作流管理器，并将智能对象状态（如叉车、托盘的位置等）存入动态数据库的对象实时状态库，工作流管理器根据当前的工作流的执行信息（如任务进度、所采集的数据等）存入动态数据库的实时执行信息库。

考虑到实际应用中不会有太多的智能网关，对于大规模的应用，可以利用PC机、手持终端及车载系统等连接智能网关，以实现相应的对智能对象的管理等操作。

当然，本实用新型还有其他多种实施例，如比较通用的简单应用：单纯地在托盘或者货物上附加电子标签，用手持终端或固定在货位上的读写器实现数据采集；或者是更加全面的应用：仓库门口及其他地方加固定式读写器，人员胸牌加电子标签，实现简单的人员管理和考勤管理，叉车装读写器，仓库地面下埋设电子标签，可以实现识别叉车位置，智能规划行车路线（相当于RFID式的仓库内GPS）等功能，每个货位及货架安装定向读写器，实现物料动态管理，配合软件相应模块，可基本实现仓储无人管理。

在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是：包括服务器群、智能网关和智能对象；

所述服务器群，包括异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器以及数据库服务器；所述异构数据源服务器、动态任务池服务器及工作流管理服务器与数据库服务器连接，工作流管理服务器与智能网关连接；

所述智能网关，包括固定式智能网关和手持式智能网关，与工作流管理服务器、数据库服务器及智能对象连接；

所述智能对象是用于管理仓储操作中的自动识别设备，包括安装有条形码阅读器、二维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有上述读写器或标签的工作人员。

2.根据权利要求1所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是：智能对象和智能网关之间的连接根据智能对象类型采用相应数据接口相连，连接方式包括蓝牙、USB、串口、ZinBee、WiFi。

3.根据权利要求2所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是：服务器之间、服务器群和智能网关及数据库之间使用物理网络或无线网络进行连接。 

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