RFID技術(shù)在航空器材倉(cāng)儲(chǔ)管理中應(yīng)用
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摘要：隨著我國(guó)國(guó)防實(shí)力的增強(qiáng)，為了更好地適應(yīng)信息化時(shí)展的要求，提高軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力，過(guò)去工作效率低、消耗時(shí)間長(zhǎng)、出錯(cuò)率較高的傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理方法已經(jīng)很難適應(yīng)航材管理的發(fā)展需求。rfid是一種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，通過(guò)附著在航材包裝上的RFID標(biāo)簽與天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)射頻交互，讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，達(dá)到對(duì)航材自動(dòng)識(shí)別的目的，文章運(yùn)用RFID技術(shù)，構(gòu)造了航材入庫(kù)、出庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)等功能于一體的航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。以200件航材管理為例，運(yùn)用RFID技術(shù)后，出庫(kù)、入庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)工作的時(shí)間分別減少75.00%、13.39%、98.33%，最終達(dá)到提高航材倉(cāng)儲(chǔ)管理的工作效率，提高航材收發(fā)準(zhǔn)確性的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：RFID；航材；倉(cāng)儲(chǔ)管理；包裝；物流
0引言
航材是工作人員為了保障飛機(jī)安全飛行對(duì)飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)、維修時(shí)需要更換的零備件，相對(duì)于其他行業(yè)普通器材而言，航材的管理需要更加謹(jǐn)慎，它是保障航空兵飛行訓(xùn)練與作戰(zhàn)任務(wù)完成的關(guān)鍵所在，航材的精確、高效、高質(zhì)保障對(duì)提升軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力有著十分重要的意義。航材的倉(cāng)儲(chǔ)管理是提高航材保管質(zhì)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(pán)點(diǎn)的管理方式，對(duì)物品實(shí)際信息的采集、錄入，大部分通過(guò)手工完成，由于對(duì)人為管理的依靠性太強(qiáng)，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(zhǔn)確性，隨著飛機(jī)機(jī)種、數(shù)量的增加，航材的種類(lèi)、數(shù)量也隨之增加，在此情況下，更容易出現(xiàn)消耗時(shí)間長(zhǎng)、準(zhǔn)確性低的問(wèn)題，傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)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(shù)進(jìn)行航材的數(shù)據(jù)采集和信息識(shí)別，但它也存在著容易破損、識(shí)別準(zhǔn)確率低及存儲(chǔ)信息量小等缺陷[1-2]，同樣因條形碼只能一次讀取一個(gè)標(biāo)簽[3]，所以已無(wú)法滿(mǎn)足目前航材管理復(fù)雜程度大、準(zhǔn)確性高和工作效率快等要求。無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術(shù)是一種基于射頻的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，早期主要應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域當(dāng)中[4-5]。RFID標(biāo)簽?zāi)軌蛟诜墙佑|的工作條件下，利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合發(fā)送內(nèi)部存儲(chǔ)的信息，讀寫(xiě)器在讀取到標(biāo)簽發(fā)送的信息后，快速、實(shí)時(shí)發(fā)到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且擁有較高的準(zhǔn)確性[6-8]。同時(shí)，RFID標(biāo)簽存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大、讀取速度快、可以重復(fù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)[9-11]，加上其有著體積小、壽命長(zhǎng)、抗污損、安全系數(shù)高及有較強(qiáng)的穿透性等優(yōu)點(diǎn)[12-13]，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在商場(chǎng)超市、物流運(yùn)輸、圖書(shū)館、食品安全、供應(yīng)鏈管理等諸多領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍隨著其自身的優(yōu)點(diǎn)、制造成本的降低和技術(shù)的進(jìn)步還在不斷擴(kuò)大[14-15]。
1RFID技術(shù)
RFID系統(tǒng)的組成有電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、RFID中間件和后端應(yīng)用系統(tǒng)四部分。電子標(biāo)簽是一種低電集成電路，它由耦合元件、天線(xiàn)和芯片構(gòu)成，通過(guò)附著在器材上標(biāo)記識(shí)別目標(biāo)對(duì)象[6]。電子標(biāo)簽根據(jù)不同的工作驅(qū)動(dòng)方式，可分為有源型和無(wú)源型兩種。有源型電子標(biāo)簽自帶電池進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)自身的驅(qū)動(dòng)發(fā)射器材信息，擁有信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。讀寫(xiě)器由讀寫(xiě)結(jié)構(gòu)和天線(xiàn)兩部分構(gòu)成，讀寫(xiě)結(jié)構(gòu)用來(lái)完成射頻信號(hào)的產(chǎn)生及讀寫(xiě)工作，天線(xiàn)用來(lái)完成數(shù)據(jù)的接收及發(fā)射工作。中間件是RFID技術(shù)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?jì)算機(jī)中的管理系統(tǒng)當(dāng)中，最后運(yùn)用管理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)與管理[7-8]。
2構(gòu)建基于RFID技術(shù)的航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)
2.1航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)需求分析
為提高航材倉(cāng)儲(chǔ)工作流程，提高航材收發(fā)工作效率及準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)信息化管理，本文設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：（1）工作人員在航材的管理過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)所有用戶(hù)權(quán)限管理，如航材的查詢(xún)、種類(lèi)及數(shù)量統(tǒng)計(jì)等功能。（2）實(shí)現(xiàn)航材的精確定位功能。過(guò)去，航材的定位主要采用固定貨位存放的方法，通過(guò)系統(tǒng)查詢(xún)所需航材的具體位置。但是，由于部分航材的流動(dòng)性較大，因此經(jīng)常出現(xiàn)航材實(shí)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(yùn)用RFID技術(shù)后，倉(cāng)庫(kù)保管員在進(jìn)行器材發(fā)付時(shí)，能夠根據(jù)RFID標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)提示，精確查找到器材存放位置，且器材貨位定位時(shí)間不大于5秒。（3）實(shí)現(xiàn)航材的實(shí)時(shí)盤(pán)點(diǎn)功能，大幅提高盤(pán)點(diǎn)工作效率。過(guò)去，航材的盤(pán)點(diǎn)工作主要依靠人工來(lái)完成，由于航材的數(shù)量較大，因此往往需要耗費(fèi)大量時(shí)間完成盤(pán)點(diǎn)工作，且盤(pán)點(diǎn)結(jié)果的準(zhǔn)確性也不高。同時(shí)在日常工作中，航材出入庫(kù)頻繁，為提高管理的準(zhǔn)確性，必須經(jīng)常對(duì)航材進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)。本系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用RFID技術(shù)，應(yīng)達(dá)到快速盤(pán)點(diǎn)的目標(biāo)，單個(gè)倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)清倉(cāng)盤(pán)點(diǎn)時(shí)間不大于5分鐘。
2.2航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)構(gòu)建
本文構(gòu)建的航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)采用了RFID技術(shù)完成整體設(shè)計(jì)。相對(duì)于傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是在非接觸的情況下可以完成對(duì)航材數(shù)據(jù)的采集并可以對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)工作，同時(shí)具有高識(shí)別率、高效率、對(duì)工作環(huán)境要求較低等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航材的實(shí)時(shí)定位與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在航材入庫(kù)之前，每個(gè)航材都懸掛或粘貼了唯一的RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽上記錄了航材存儲(chǔ)、安裝、使用等過(guò)程中的各類(lèi)信息，當(dāng)航材進(jìn)出貨物時(shí)，需要運(yùn)用RFID讀寫(xiě)器填寫(xiě)、識(shí)別標(biāo)簽信息，實(shí)現(xiàn)航材出入庫(kù)的智能化與信息化。同時(shí)，還需要在每個(gè)貨架上安裝固定的RFID讀寫(xiě)器，以完成航材的定位與實(shí)時(shí)盤(pán)點(diǎn)功能。本系統(tǒng)涉及的工作流程滿(mǎn)足航材的入庫(kù)管理、出庫(kù)管理及盤(pán)點(diǎn)等功能，主要內(nèi)容如下。2.2.1航材入庫(kù)管理。航材入庫(kù)前完成檢查后，需要完成航材預(yù)入庫(kù)，將RFID標(biāo)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(zhuǎn)箱電子標(biāo)簽、普通電子標(biāo)簽、柔性電子標(biāo)簽及抗金屬標(biāo)簽4類(lèi)。對(duì)于存放在周轉(zhuǎn)箱包裝的器材，因周轉(zhuǎn)箱包裝的箱體對(duì)信號(hào)有部分屏蔽作用，因此需要選擇頻率較高的有源RFID電子標(biāo)簽完成標(biāo)記；由于航材很大一部分為金屬材料，而RFID標(biāo)簽應(yīng)用在金屬物體表面的時(shí)候，標(biāo)簽的輻射效率會(huì)發(fā)生較大變化，造成標(biāo)簽的識(shí)別性能降低，可讀取的距離變小，解決方法是運(yùn)用抗金屬標(biāo)簽使其正常工作，抗金屬RFID標(biāo)簽利用金屬反射，達(dá)到傳遞電磁波的目的，使器材有效識(shí)別距離可以達(dá)到10米以上；柔性電子標(biāo)簽運(yùn)用PVC、PE、PP等高分子材料作為介質(zhì)，標(biāo)簽在較低厚度的情況下可以發(fā)生較大程度彎曲，進(jìn)而達(dá)到與曲面形狀航材共形的目標(biāo)，擴(kuò)大航材管理的應(yīng)用范圍。航材倉(cāng)庫(kù)的入口處安裝有固定RFID讀寫(xiě)器及天線(xiàn)的通道門(mén)，保障航材出入庫(kù)時(shí)能夠不被漏讀。需要入庫(kù)的航材在進(jìn)行檢查后，根據(jù)器材材料和形狀粘貼或懸掛相應(yīng)的RFID標(biāo)簽，按照工作要求將器材信息錄入到標(biāo)簽當(dāng)中，當(dāng)攜帶RFID標(biāo)簽的航材通過(guò)通道門(mén)時(shí)，由于讀寫(xiě)器的電磁波作用，標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)激活并與讀寫(xiě)器進(jìn)行通信，完成對(duì)器材信息、數(shù)量的錄入。最后，航材倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件系統(tǒng)根據(jù)航材類(lèi)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(kù)位，通過(guò)貨架上的聲光裝置引導(dǎo)進(jìn)行貨架查找，完成航材的入庫(kù)上架工作。2.2.2航材出庫(kù)管理。過(guò)去，工作人員在領(lǐng)取航材時(shí)，需要根據(jù)航材的存放規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)及系統(tǒng)記錄完成航材的尋找定位，對(duì)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(fèi)一定時(shí)間去尋找，而且部分航材存在位置存放錯(cuò)誤的情形，給航材的定位無(wú)形中又增加了難度。為解決這一問(wèn)題，倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)在貨架的每一層布置了RFID有源電子標(biāo)簽、天線(xiàn)及閱讀器，在查找所需航材時(shí)，根據(jù)依附在貨架及航材上的RFID標(biāo)簽信息，只需對(duì)所有貨架進(jìn)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(yīng)器材。查找到出庫(kù)所需航材后，需要對(duì)航材出庫(kù)信息進(jìn)行錄入。航材數(shù)量較少時(shí)，可以使用手持式高頻RFID讀寫(xiě)器完成對(duì)出庫(kù)航空器材管理系統(tǒng)航空器材讀寫(xiě)器標(biāo)簽天線(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖1基于RFID技術(shù)的航材管理系統(tǒng)航材信息的采集；航材數(shù)量較多時(shí)，可直接通過(guò)通道門(mén)，利用固定的讀寫(xiě)器與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)采集，最終完成出庫(kù)流程。2.2.3航材盤(pán)點(diǎn)管理。航材盤(pán)點(diǎn)管理是航材管理工作中的重要環(huán)節(jié)，過(guò)去的盤(pán)點(diǎn)工作由于完全靠人工完成，因此效率及準(zhǔn)確性都不高，需要進(jìn)行多次查驗(yàn)才能按要求完成工作。RFID技術(shù)應(yīng)用后，可迅速利用布置在貨架上的固定閱讀器及天線(xiàn)完成航材盤(pán)點(diǎn)工作，使相關(guān)部門(mén)迅速、準(zhǔn)確掌握航材庫(kù)存的實(shí)時(shí)信息，為科學(xué)制定決策提供有力支撐。2.2.4航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)。航材倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的軟件平臺(tái)在航材的管理過(guò)程中發(fā)揮著巨大作用，它可以對(duì)航材的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄、處理及分析，擁有航材入庫(kù)信息管理、出庫(kù)信息管理、質(zhì)控信息管理、修理信息管理及報(bào)廢信息管理等功能。同時(shí)具備嚴(yán)格的登錄管理，不同工作人員在運(yùn)用管理系統(tǒng)時(shí)擁有不同的權(quán)限，不同類(lèi)別的倉(cāng)儲(chǔ)管理人員可以根據(jù)工作需要對(duì)庫(kù)存信息進(jìn)行查詢(xún)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(cāng)庫(kù)軟件基于B/S架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，采用分層的體系結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)集中在主控機(jī)上，通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)各類(lèi)服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理。RFID智能倉(cāng)庫(kù)軟件體系結(jié)構(gòu)分為4層架構(gòu)，分別為環(huán)境支撐層、業(yè)務(wù)支撐層、業(yè)務(wù)服務(wù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，軟件架構(gòu)如圖2所示。
2.3效果提升
運(yùn)用RFID技術(shù)進(jìn)行航材倉(cāng)儲(chǔ)管理后，航材倉(cāng)庫(kù)日常管理效率大幅提升，主要體現(xiàn)在航材出庫(kù)、入庫(kù)及盤(pán)點(diǎn)管理等工作流程，以200件器材管理工作為例，1名經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員分別運(yùn)用傳統(tǒng)方法和RFID技術(shù)對(duì)管理時(shí)間及準(zhǔn)確率進(jìn)行比較，得到結(jié)果如表1所示：經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，RFID技術(shù)在航材倉(cāng)儲(chǔ)管理過(guò)程中效果提升明顯，200件器材的出庫(kù)管理工作的時(shí)間減少75.00%，入庫(kù)管理工作的時(shí)間減少13.39%，其中盤(pán)點(diǎn)管理流程的效果提升最為有效，工作時(shí)間由300分鐘縮短至5分鐘，運(yùn)用RFID技術(shù)后，盤(pán)點(diǎn)工作的時(shí)間減少98.33%，極大地提升了部隊(duì)航材管理工作效率。如表2試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理準(zhǔn)確率在出庫(kù)、入庫(kù)及盤(pán)點(diǎn)管理三個(gè)流程過(guò)程中均高于傳統(tǒng)的航材倉(cāng)儲(chǔ)管理RFID技術(shù)在航空器材倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用方法，且在出庫(kù)及盤(pán)點(diǎn)管理工作過(guò)程中達(dá)到了100%的準(zhǔn)確率，完成了提高航材收發(fā)準(zhǔn)確性的目標(biāo)。
3結(jié)束語(yǔ)
隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化、信息化、自動(dòng)化的技術(shù)日益成熟，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍隊(duì)的要求也越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)于航材管理的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。本文通過(guò)運(yùn)用RFID技術(shù)改變航材倉(cāng)儲(chǔ)管理的工作方式，在航材的管理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)航材的自動(dòng)識(shí)別、數(shù)據(jù)采集與動(dòng)態(tài)監(jiān)管，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果驗(yàn)證了基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理能夠大幅提升航材出庫(kù)、入庫(kù)與盤(pán)點(diǎn)管理工作的效率與準(zhǔn)確性。
作者:李琨 孫偉奇 史玉敏 單位:海軍航空大學(xué)青島校區(qū)