RFID技術在航空器材倉儲管理中應用
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摘要：隨著我國國防實力的增強，為了更好地適應信息化時展的要求，提高軍隊戰(zhàn)斗力，過去工作效率低、消耗時間長、出錯率較高的傳統(tǒng)倉儲管理方法已經(jīng)很難適應航材管理的發(fā)展需求。rfid是一種無線通訊技術，通過附著在航材包裝上的RFID標簽與天線實現(xiàn)射頻交互，讀取標簽數(shù)據(jù)，達到對航材自動識別的目的，文章運用RFID技術，構造了航材入庫、出庫、盤點等功能于一體的航材倉儲管理系統(tǒng)。以200件航材管理為例，運用RFID技術后，出庫、入庫、盤點工作的時間分別減少75.00%、13.39%、98.33%，最終達到提高航材倉儲管理的工作效率，提高航材收發(fā)準確性的目標。
關鍵詞：RFID；航材；倉儲管理；包裝；物流
0引言
航材是工作人員為了保障飛機安全飛行對飛機進行維護、維修時需要更換的零備件，相對于其他行業(yè)普通器材而言，航材的管理需要更加謹慎，它是保障航空兵飛行訓練與作戰(zhàn)任務完成的關鍵所在，航材的精確、高效、高質保障對提升軍隊的戰(zhàn)斗力有著十分重要的意義。航材的倉儲管理是提高航材保管質量和使用效率的重要途徑。傳統(tǒng)航材的管理采用人工收發(fā)、盤點的管理方式，對物品實際信息的采集、錄入，大部分通過手工完成，由于對人為管理的依靠性太強，工作不但步驟繁瑣、效率較低，而且很難保證器材收發(fā)的高準確性，隨著飛機機種、數(shù)量的增加，航材的種類、數(shù)量也隨之增加，在此情況下，更容易出現(xiàn)消耗時間長、準確性低的問題，傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)階段航材管理的發(fā)展需求。目前，盡管部分單位采用條形碼技術進行航材的數(shù)據(jù)采集和信息識別，但它也存在著容易破損、識別準確率低及存儲信息量小等缺陷[1-2]，同樣因條形碼只能一次讀取一個標簽[3]，所以已無法滿足目前航材管理復雜程度大、準確性高和工作效率快等要求。無線射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術是一種基于射頻的無線通訊技術，早期主要應用于軍事戰(zhàn)爭領域當中[4-5]。RFID標簽能夠在非接觸的工作條件下，利用射頻信號通過空間耦合發(fā)送內(nèi)部存儲的信息，讀寫器在讀取到標簽發(fā)送的信息后，快速、實時發(fā)到計算機進行數(shù)據(jù)處理，并且擁有較高的準確性[6-8]。同時，RFID標簽存儲數(shù)據(jù)量大、讀取速度快、可以重復寫入數(shù)據(jù)[9-11]，加上其有著體積小、壽命長、抗污損、安全系數(shù)高及有較強的穿透性等優(yōu)點[12-13]，目前已經(jīng)廣泛應用在商場超市、物流運輸、圖書館、食品安全、供應鏈管理等諸多領域，其應用范圍隨著其自身的優(yōu)點、制造成本的降低和技術的進步還在不斷擴大[14-15]。
1RFID技術
RFID系統(tǒng)的組成有電子標簽、讀寫器、RFID中間件和后端應用系統(tǒng)四部分。電子標簽是一種低電集成電路，它由耦合元件、天線和芯片構成，通過附著在器材上標記識別目標對象[6]。電子標簽根據(jù)不同的工作驅動方式，可分為有源型和無源型兩種。有源型電子標簽自帶電池進行驅動，可以通過自身的驅動發(fā)射器材信息，擁有信號強度強、傳輸距離遠、可靠性高等優(yōu)點。讀寫器由讀寫結構和天線兩部分構成，讀寫結構用來完成射頻信號的產(chǎn)生及讀寫工作，天線用來完成數(shù)據(jù)的接收及發(fā)射工作。中間件是RFID技術的核心部件，是溝通RFID硬件系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的橋梁，他的作用是完成采集數(shù)據(jù)的讀取與處理，并將信息傳輸?shù)接嬎銠C中的管理系統(tǒng)當中，最后運用管理系統(tǒng)進行相關統(tǒng)計與管理[7-8]。
2.1航材倉儲管理系統(tǒng)需求分析
為提高航材倉儲工作流程，提高航材收發(fā)工作效率及準確性，實現(xiàn)信息化管理，本文設計的管理系統(tǒng)應滿足以下要求：（1）工作人員在航材的管理過程中能夠實現(xiàn)所有用戶權限管理，如航材的查詢、種類及數(shù)量統(tǒng)計等功能。（2）實現(xiàn)航材的精確定位功能。過去，航材的定位主要采用固定貨位存放的方法，通過系統(tǒng)查詢所需航材的具體位置。但是，由于部分航材的流動性較大，因此經(jīng)常出現(xiàn)航材實際位置與系統(tǒng)顯示位置不符的情況，大大地降低了器材發(fā)付的工作效率。運用RFID技術后，倉庫保管員在進行器材發(fā)付時，能夠根據(jù)RFID標簽發(fā)出的信號，通過系統(tǒng)提示，精確查找到器材存放位置，且器材貨位定位時間不大于5秒。（3）實現(xiàn)航材的實時盤點功能，大幅提高盤點工作效率。過去，航材的盤點工作主要依靠人工來完成，由于航材的數(shù)量較大，因此往往需要耗費大量時間完成盤點工作，且盤點結果的準確性也不高。同時在日常工作中，航材出入庫頻繁，為提高管理的準確性，必須經(jīng)常對航材進行盤點。本系統(tǒng)通過運用RFID技術，應達到快速盤點的目標，單個倉庫的自動清倉盤點時間不大于5分鐘。
2.2航材倉儲管理系統(tǒng)構建
本文構建的航材倉儲管理系統(tǒng)采用了RFID技術完成整體設計。相對于傳統(tǒng)倉儲管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是在非接觸的情況下可以完成對航材數(shù)據(jù)的采集并可以對RFID標簽進行讀寫工作，同時具有高識別率、高效率、對工作環(huán)境要求較低等優(yōu)點，可以實現(xiàn)對航材的實時定位與數(shù)據(jù)統(tǒng)計。在航材入庫之前，每個航材都懸掛或粘貼了唯一的RFID標簽，標簽上記錄了航材存儲、安裝、使用等過程中的各類信息，當航材進出貨物時，需要運用RFID讀寫器填寫、識別標簽信息，實現(xiàn)航材出入庫的智能化與信息化。同時，還需要在每個貨架上安裝固定的RFID讀寫器，以完成航材的定位與實時盤點功能。本系統(tǒng)涉及的工作流程滿足航材的入庫管理、出庫管理及盤點等功能，主要內(nèi)容如下。2.2.1航材入庫管理。航材入庫前完成檢查后，需要完成航材預入庫，將RFID標簽懸掛、粘貼在航材表面或封存包裝上，根據(jù)航材的材料、體積及封存方式的不同，選用周轉箱電子標簽、普通電子標簽、柔性電子標簽及抗金屬標簽4類。對于存放在周轉箱包裝的器材，因周轉箱包裝的箱體對信號有部分屏蔽作用，因此需要選擇頻率較高的有源RFID電子標簽完成標記；由于航材很大一部分為金屬材料，而RFID標簽應用在金屬物體表面的時候，標簽的輻射效率會發(fā)生較大變化，造成標簽的識別性能降低，可讀取的距離變小，解決方法是運用抗金屬標簽使其正常工作，抗金屬RFID標簽利用金屬反射，達到傳遞電磁波的目的，使器材有效識別距離可以達到10米以上；柔性電子標簽運用PVC、PE、PP等高分子材料作為介質，標簽在較低厚度的情況下可以發(fā)生較大程度彎曲，進而達到與曲面形狀航材共形的目標，擴大航材管理的應用范圍。航材倉庫的入口處安裝有固定RFID讀寫器及天線的通道門，保障航材出入庫時能夠不被漏讀。需要入庫的航材在進行檢查后，根據(jù)器材材料和形狀粘貼或懸掛相應的RFID標簽，按照工作要求將器材信息錄入到標簽當中，當攜帶RFID標簽的航材通過通道門時，由于讀寫器的電磁波作用，標簽會自動激活并與讀寫器進行通信，完成對器材信息、數(shù)量的錄入。最后，航材倉儲管理軟件系統(tǒng)根據(jù)航材類別的分區(qū)、體積大小的不同以及貨架空缺情況確定航材庫位，通過貨架上的聲光裝置引導進行貨架查找，完成航材的入庫上架工作。2.2.2航材出庫管理。過去，工作人員在領取航材時，需要根據(jù)航材的存放規(guī)律、經(jīng)驗及系統(tǒng)記錄完成航材的尋找定位，對于常用器材，可以迅速地完成航材找尋工作，而使用頻率較低的航材，卻需要耗費一定時間去尋找，而且部分航材存在位置存放錯誤的情形，給航材的定位無形中又增加了難度。為解決這一問題，倉儲管理系統(tǒng)在貨架的每一層布置了RFID有源電子標簽、天線及閱讀器，在查找所需航材時，根據(jù)依附在貨架及航材上的RFID標簽信息，只需對所有貨架進行一次數(shù)據(jù)掃描，便可完成定位工作。最后，根據(jù)安裝在貨位上的聲光裝置的提示，迅速找到相應器材。查找到出庫所需航材后，需要對航材出庫信息進行錄入。航材數(shù)量較少時，可以使用手持式高頻RFID讀寫器完成對出庫航空器材管理系統(tǒng)航空器材讀寫器標簽天線計算機網(wǎng)絡圖1基于RFID技術的航材管理系統(tǒng)航材信息的采集；航材數(shù)量較多時，可直接通過通道門，利用固定的讀寫器與RFID標簽進行通信，完成數(shù)據(jù)采集，最終完成出庫流程。2.2.3航材盤點管理。航材盤點管理是航材管理工作中的重要環(huán)節(jié)，過去的盤點工作由于完全靠人工完成，因此效率及準確性都不高，需要進行多次查驗才能按要求完成工作。RFID技術應用后，可迅速利用布置在貨架上的固定閱讀器及天線完成航材盤點工作，使相關部門迅速、準確掌握航材庫存的實時信息，為科學制定決策提供有力支撐。2.2.4航材倉儲管理系統(tǒng)軟件平臺。航材倉儲管理系統(tǒng)的軟件平臺在航材的管理過程中發(fā)揮著巨大作用，它可以對航材的數(shù)據(jù)信息進行記錄、處理及分析，擁有航材入庫信息管理、出庫信息管理、質控信息管理、修理信息管理及報廢信息管理等功能。同時具備嚴格的登錄管理，不同工作人員在運用管理系統(tǒng)時擁有不同的權限，不同類別的倉儲管理人員可以根據(jù)工作需要對庫存信息進行查詢及使用，為航材的精確保障提供精確的數(shù)據(jù)支撐。RFID智能倉庫軟件基于B/S架構的設計思路，采用分層的體系結構，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)集中在主控機上，通過瀏覽器訪問各類服務進行相應的業(yè)務處理。RFID智能倉庫軟件體系結構分為4層架構，分別為環(huán)境支撐層、業(yè)務支撐層、業(yè)務服務層和業(yè)務應用層，軟件架構如圖2所示。
2.3效果提升
運用RFID技術進行航材倉儲管理后，航材倉庫日常管理效率大幅提升，主要體現(xiàn)在航材出庫、入庫及盤點管理等工作流程，以200件器材管理工作為例，1名經(jīng)驗豐富的管理人員分別運用傳統(tǒng)方法和RFID技術對管理時間及準確率進行比較，得到結果如表1所示：經(jīng)過試驗對比發(fā)現(xiàn)，RFID技術在航材倉儲管理過程中效果提升明顯，200件器材的出庫管理工作的時間減少75.00%，入庫管理工作的時間減少13.39%，其中盤點管理流程的效果提升最為有效，工作時間由300分鐘縮短至5分鐘，運用RFID技術后，盤點工作的時間減少98.33%，極大地提升了部隊航材管理工作效率。如表2試驗對比發(fā)現(xiàn)，RFID技術的倉儲管理準確率在出庫、入庫及盤點管理三個流程過程中均高于傳統(tǒng)的航材倉儲管理RFID技術在航空器材倉儲管理中的應用方法，且在出庫及盤點管理工作過程中達到了100%的準確率，完成了提高航材收發(fā)準確性的目標。
3結束語
隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化、信息化、自動化的技術日益成熟，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍隊的要求也越來越高，相應地對于航材管理的要求也越來越嚴格。本文通過運用RFID技術改變航材倉儲管理的工作方式，在航材的管理過程中實現(xiàn)航材的自動識別、數(shù)據(jù)采集與動態(tài)監(jiān)管，并對系統(tǒng)進行了實驗測試，結果驗證了基于RFID技術的倉儲管理能夠大幅提升航材出庫、入庫與盤點管理工作的效率與準確性。
作者:李琨 孫偉奇 史玉敏 單位:海軍航空大學青島校區(qū)