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    RFID技术在船厂仓储管理中的研究与应用

      信息来源:   发布时间:2021-11-23  点击数:

    1 引言

    射频识别技术 (Radio Frequency Identification, 简称RFID) 在现代仓储管理中得到了越来越广泛地应用, 其非接触式识别和强大的环境适应力等优势在很大程度上提高了仓储管理的作业效率和经济效益。早在伊拉克战争中, 美国利用RFID技术建立了可视化的后勤网络, 使美军的后勤补给能力变得空前强大。近年来, 国内外有 识之士都 特别重视RFID技术在民用领域的应用, 一些权威人士甚至将RFID技术视为新的经济增长点, 是扭转世界经济危机的希望[1]。在我国造船行业由大转强的关键时期, 恰逢此次世界经济危机, 我们不能坐以待毙, 必须抓住时机, 在提升生产效率的同时, 利用先进的可视化管理技术提升船厂的仓储管理水平和物流能力, RFID技术无疑是当下很好的选择。

    2 RFID系统简介

    RFID是一种无线射频识别技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触, 即非接触识别。它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等介质并在恶劣环境中阅读标签, 具有极强的环境适应力, 阅读速度极快, 大多数情况下不到100ms[2]

    2.1 RFID系统的基本原理

    最基本的RFID系统由三部分组成:标签、阅读器和数据交换与管理系统。标签由天线、耦合原件及芯片组成, 每个标签具有唯一的电子编码, 附着在物体上标识目标对象;阅读器由天线、耦合原件及芯片组成, 用来读取或写入标签信息。RFID系统的基本工作原理如图1所示。

    图1 RFID 系统基本原理图

    图1 RFID 系统基本原理图  下载原图


    RFID系统工作时, 先由阅读器通过天线发送一定频率的射频信号, 当RFID标签进入阅读器的工作场时, 其天线产生感应电流, 从而激活RFID标签向阅读器发送自身的编码等信息。阅读器读取标签的自身编码等信息后并解码送至数据交换与管理系统 (计算机系统) 处理[3]

    2.2 RFID技术对船厂仓储管理的意义

    运用RFID技术, 船厂仓储管理可以在减少库存量的同时减少资金的占用。精益造船模式下的船厂仓储管理, 必须尽量消除各种不增值的浪费行为, 而仓储过程中的物流基本不增值, 所以就要降低仓储过程中的物资消耗, 从而将更多的物资投入到可增值的生产和经营活动中。应用RFID技术, 可以对物资进行可视化管理, 有利于采购部门及时了解库存以及在途物资, 从而有计划地进行采购, 降低采购物资的库存 量以及因 过多库存 而产生的 资金占用。

    3 船厂仓储管理分析

    3.1 传统船厂仓储管理的弊端

    仓储管理对船厂来说是一项繁杂的工作, 物资入库检验、定位、堆放、集配出库、盘点库存等工作基本靠人工完成, 为保证正常生产和物资的安全, 要花费大量的人力物力来做数据记录和统计工作。传统仓储管理存在的几个突出问题如下: (1) 物资堆放非常凌乱, 有些设备和自制件连仓管员也找不到其所在的具体位置, 集配出库占用大量时间, 直接影响生产效率; (2) 物资无法做到先进先出, 导致很多物资一直积压, 甚至破损而无法使用, 造成极大的浪费和资金流占用; (3) 盘点仓库操作耗时费力, 仓管员既要完成集配又要盘点库存, 盘点时难 免出现多、漏、错等情况, 这也加剧了前述两种问题。如此, 传统船厂仓储管理的弊端显而易见。

    3.2 船厂采用 RFID 系统进行仓储管理的优势

    将RFID技术应用于船厂的仓储管理, 其优势如下:

    (1) 可以提高仓储管理的效率和质量, 原本需要由人工完成的工作, 都可以由RFID系统自动识别, 物资的入库、定位、盘点、集配、出库等操作效率极大提升, 并且可以确保其准确性。

    (2) 可以增强对于原材料和中间产品数据采集的实时性和自动化程度, 动态实时的库存控制能够有效降低库存成本。

    (3) 可以使仓储管理与船厂的生产管理系统结合更加紧密, 形成从采购、仓储管理到生产的每个环节都采用RFID技术进行可视化管理, 实现对产品质量的实时监控, 最大程度地节约生产综合成本。

    RFID系统中的电子标签是精益造船模式中的“看板”[4], 里面记录着物资的属性信息, 可以包含生产厂家信息, 物资尺寸规格, 甚至包含物资流向、供应时间、操作部门或操作者、操作类型、处理方式等详细的生产信息。RFID系统的应用可以从供应链进入船厂中间产品制造的核心, 通过在船厂的车间层逐步采用RFID技术, 船厂可以无缝且不间断地集成从RFID系统反馈的信息并链接到现有的生产管理系统中, 与配置RFID功能的供应链协调, 不需要更新已有的生产管理系统就可以发送准确可靠的实时信息[5], 创造产品附加值, 大幅提高船厂的生产效率。

    4 应 用 RFID 系 统 的 船 厂 仓 储 管 理 解 决方案

    4.1 RFID系统在船厂实施的流程

    现在以浙江某船厂策划实施RFID仓储管理系统为例, 来说明RFID系统在船厂实施的流程。

    4.1.1 硬件采购及软件开发

    根据RFID系统的工作原理以及该船厂的实际情况, 决定购置两种形式的阅读器, 分别是Intermec-70Series-RFID手持式RFID阅读器和Intermec-IF2固定式读写器;购置塑料电子标签和纸质电子标签, 以及用来打印电子标签的Intermec PM4i热敏/热转印打印机。

    该RFID系统中的软件系统由江苏某船舶设计公司开发, 并将集成到该船厂的生产管理系统中, 形成完整的先进造船解决方案。

    4.1.2 区分管理权限

    为节省管理成本, 只对A类物资 (通常为进口物资, 例如主机) 和B类物资 (通常只被某号船使用, 例如阀件、附件、泵、铁舾件等) 运用RFID技术进行管理。而对于C类物资 (标准件, 如法兰、螺栓、螺母等) 和涂料等其他船用物资则运用传统的条码技术管理。

    为方便管理, 对于A类物资, 不可代用, RFID电子标签中的信息不可随意修改。对于B类物资, 原则上不宜代用, 特殊情况下要在同号船上进行代用的, 需要相关部门进行审批, 然后对电子标签进行重置, 同时更新数据库中相应代用物资的信息, 做到物资与数据库信息高度同步。

    4.1.3 仓库及货位规划

    将该船厂仓库分为八个区域:阀件仓库A1, 进口仓库A2, 国内设备仓库A3, 电缆仓库A4, 铁舾仓库B1, 焊材仓库B2, 管子仓库B3, 工具仓库B4。仓库厂区内布置无线网络, 每个仓库门禁处安装一台RFID阅读器。

    4.1.4 电子标签初始化

    考虑到该船厂的外购厂商发货时没有配备船厂所需的RFID电子标签, 船厂需要自行配备相应电子标签。根据设备、外协件的尺寸和材质, 需要使用塑料电子标签跟踪的物资, 用读写器等设备将物资属性信息拷贝到塑料电子标签中, 并将标签安装在相应物资上;需要使用纸质电子标签跟踪的物资, 用标签打印机将物资属性信息打印到纸质标签中, 并黏贴在相应物资上, 将标签贴在零配件外沿, 主芯片与大部分天线悬空, 读取面尽量向上, 贴标一侧要放置在靠近车行道一侧。电子标签中的信息必须同后台数据库信息一一对应。

    4.1.5 入库管理

    在PC端或PDA端使用系统扫描电子标签, 根据编码规则输入相应物资代号、物资名称等信息, 将这些信息上传至系统数据库。具体流程如图2所示。

    4.1.6 出库管理

    可在PDA手持终端上输入需要查找的物资, 该查询指令通过无线网络发送到后台数据库, 数据库会根据物品代码和前面入库时记录的位置信息, 告知仓库人员需要出库物资的具体位置及入库日期, 可以实现物资先进先出的管理规则。当确定出货物资后, 运送物资出门时, 大门旁边的RFID固定式读写设备能够远距离读取物资上的电子标签, 以实现物资的自动扫描出库。除了使用RFID固定式读写设备进行出库外, 也可以使用PDA设备手工扫描电子标签, 进行出库操作。出库流程如图3所示。

    图2 入库管理流程图

    图2 入库管理流程图  下载原图


    图3 出库管理流程图

    图3 出库管理流程图  下载原图


    4.1.7 移库移位与盘点

    用PDA查询需要移动的物资所在的具体位置, 扫描其电子标签, 在PDA上指定物资移位的目标位置, 进行移位操作, 后台数据库更新物资的新位置, 同时改写标签中的物资属性信息。

    定期用PDA盘点库存, RFID系统可以读取库存数据信息, 打印出库存物资清单, 将物资库存统计的多、漏、错等情况汇总, 供船厂采购部门参考。

    4.1.8 生产流程中的物资可视化管理

    对于已经出库的物资, 生产管理相关部门要掌握其即时的物流信息、所处工位及装配情况等生产信息, 即可通过RFID系统查询, 实现可视化管理。例如在某些情况下, 为防止一些价格昂贵的阀件、仪器丢失, 舾装托盘中虽有此类物资, 但在船舶中间产品的制作阶段先用相应的模型替代, 待需要安装实物的阶段, 可通过RFID系统查询其所在位置, 进行安装, 对于丢失或者损坏的, 要追究相应负责人员的责任, 这样可以保证物资的安全性。

    4.2 实施结果

    经过一段时间的实 施, 发现该船 厂使用RFID技术进行仓储管理可以快速完成各类物资的集配、出库、盘点操作, 入库操作效率相对较差, 需要和外购单位协商, 共同建立基于RFID的供应链管理系统, 在外购件入库前张贴所需的电子标签;仓管员责任明确, 仓库管理井然有序;船厂管理层可以可视化跟踪和管理库存物资, 实时掌握采购、物资、仓储状况;基本实现了对主要设备物资进行流通量管理, 对易耗物资实现库存量管理;数据统计分析准确性和及时性得到很大提升;船厂的资金压力得以缓解。

    5 结束语

    目前RFID技术的应用标准尚待完善, 工程应用还存在一些技术问题, 在船舶制造业中应用RFID技术具有一定的难度, 然而已经取得的成绩让我们造船人有信心先在仓储管理中应用好这项技术, 随后将此技术应用到整个造船生产过程中, 为企业实现可视化管理, 无纸化制造以及精益造船摸索出一条现实可行的道路。

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