摘 要

仓储管理是企业物流的关键环节，一个好的仓储管理能控制好生产和库存的关系，能为企业带来巨大的经济效益。目前，大多数企业都建立了以生产数据管理PDM及企业资源管理ERP为核心的综合信息化管理系统。但是，在仓储管理上缺少现场管理，易产生数据不一致的情况，降低库存决策信息的透明性、可靠性、实时性。物联网的兴起为仓储管理带来了福音。“智能物流”的提出使得仓储技术的发展有了更加广阔的研究空间，仓储管理逐步向自动化与智能化方向发展。课题基于物联网技术设计智能仓储管理系统，实现仓储物料的智能化管理、生产资料的智能化调度和采购。

关键词： 智能仓储 物联网 RFID

Abstract

Warehousing management is the key link of enterprise logistics. A good warehousing management can control the relationship between production and inventory, which can bring huge economic benefits to the enterprise. At present, most enterprises have established an integrated information management system with production data management and enterprise resource management as the core. However, the lack of on-site management in warehouse management is prone to data inconsistency and reduce the transparency, reliability and real-time of inventory decision information. The rise of the Internet of Things has brought good news to warehousing management. The introduction of "smart logistics" has made the development of warehousing technology have a broader research space, and warehousing management has gradually developed towards automation and intelligence. The project is based on the Internet of Things technology to design intelligent warehouse management system, to achieve intelligent management of warehouse materials, intelligent scheduling and procurement of production materials.

Key words: Intelligent warehousing , Internet of Things , RFID

目录

1 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 物联网发展与应用 2

1.2.2 物联网在智能仓储领域的发展 3

1.3本文的主要内容安排 4

2.智能仓储管理系统的组成 5

3.系统编码体系 6

4. 射频识别体系 7

4.1无线射频识别技术 7

4.2电子标签 7

4.3阅读器 8

4.4中间件与应用软件 8

5. 系统的网络结构 9

5.1传感层 9

5.2网络层 9

5.3应用层 10

6.仓储管理软件的实现 11

6.1数据库 11

6.1.1概念结构设计 11

6.1.2逻辑结构设计 12

6.2业务应用 16

6.2.1入库管理 16

6.2.2出库管理 18

6.2.3盘点管理 19

6.3功能的实现 21

6.3.1入库功能模块 21

6.3.2出库功能模块 22

6.3.3盘点功能模块 22

7.总结与展望 23

7.1工作总结 23

7.2未来展望 23

参考文献 24

致 谢 25

最后，感谢对百忙之中评审这篇论文的各位专家教授表示诚挚的谢意！ 26

1 绪论

• 1. 研究背景与意义

在德国“工业4.0”和“中国制造2025”发展契机下,慢慢改变着电子技术和计算机技术在传统行业中的应用，实现“互联网 工业”的整体布局。传统的仓储管理主要依靠人工操作，以纸张文件作为仓储物料管理的凭证，效率低，且造成大量的人力物力的资源浪费。而目前企业的仓储已慢慢实现了半自动化的管理模式，但是在面对需求量大和竞争激烈的市场环境时，半自动化的管理模式也逐步在制约着企业的发展^[1]。

当前，我国仓储业正在逐步实现信息化，包括条形码、智能标签等自动化识别技术、可视化跟踪系统、自动分拣等都需要借助互联网完成。但同时，我国的物流现状仍然存在许多的问题，在宏观上表现为：

1. 在2016年，物流费用占GDP总比重的13.8%，欧美发达国家物流费用占GDP总比重的5%，我国与国外物流成本控制上存在的差异较大。
2. 企业规模小，位置散乱没有形成集群。从2010年至2016年间，仓储企业不断增长，复合增长率为18.5%左右，随之增加的是就业人数，与为传统仓储相关的企业的增长。但是这些企业的运营成本过高，技术水平低，物流增值服务基本不提供，一旦遭遇较大的行业风险，容易大面积失去市场，因此价格竞争激烈。
3. 我国大部分企业基础设施落后，在对科技的研发方面没有太大的能力与需求，大部分都是靠引入，没有很强的自主创新意识。很多成熟的商业模式仍处于探索阶段，传统的仓储管理模式难以满足日益增长的物流运输需求，企业在物流的成本越来越高。据相关调查显示，截至到2016年，建立自动化立体仓库的仓储行业企业有3000多家，而仓储行业企业总数达到5.8万家。
4. 行业供应方面，仓储行业截至到2016年，新增固定资产5,3250.1亿元，同比增长20.8%，复合增长率33.6%。从市场需求方面看，仓储市场规模达到405.20亿元，复合增长率15%，从2013年至2016年间。预计到2020年，我国智能仓储市场规模将突破800亿人民币^[2]。

微观上表现为：

1. 目前仓储管理一部分是人工管理，一部分实现条形码管理，仅有部分实现二维码或射频标签，条码系统相对物联网射频识别系统，存在识别速度慢，信息携带量小，尺寸大，已损毁等缺点。
2. 人工录入的工作繁琐，工作量大，资料一多就容易出现遗漏，从而增加仓储环节人工成本；手工盘点工作量大，盘点周期长，货物丢失不能及时发现，纸质单据容易损坏或丢失不易保存。
3. 使用物联网智能仓储管理系统人工可降低20%--30%，降低商品丢失风险，改良的供应链管理将降低20%--25%的工作服务时间；提高仓储信息的准确性和可靠性；高效准确的数据采集，提高作业效率；入库出库数据采集，降低人工错误；降低企业仓储物流成本。

总体而言，我们目前的仓储管理系统还不成熟，总的来看仍然处于初始阶段，主要表现在行业内缺乏统一的标准，智能设备的连接以有线为主，不利于仓库的二次改造和布线。但是正因为还在初始阶段，才有着巨大的发展前景。随着物联网的高速发展，许多新技术逐渐被应用于仓储生产中，这些技术的出现为解决上述问题提供了有力的技术支持。通过小范围的实践证明，通过信息化的手段改造优化仓储管理环节有利于降低仓储物流成本，提高管理效率。借着物联网的发展浪潮，智能仓储应运而生^[3]。

智能仓储指的是利用先进的物联网技术（例如射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）、无线传感器技术、移动互联网技术、通信网络技术）通过无线通信平台进行专业化的数据处理，然后应用于仓储中的人员管理、物资出入、盘点等环节，从而实现了仓储管理的信息化、智能化与系统化，大大降低了人力物力的成本。

• 1. 国内外研究现状

近年来，物联网的发展迅速，国内外众多学者对其进行了深入的学术与应用的研究，并将相应的研究成果应用于各个领域，也推动着物联网技术在智能仓储上的应用发展。

• • 1. 物联网发展与应用

物联网（the Internet of Things，IOT）由国际电信联盟（ITU）在2005年正式提出后受到广泛关注。在2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略，2009年6月欧盟的“物联网行动计划”，以及2009年8月日本的“i-Japan”计划等，都是利用各种信息技术来突破互联网的物理限制，以实现无处不在的物联网络。中国紧随其后，在2009年8月7日正式提出要集中力量突破核心技术，着力提升自主创新能力，推动传感网更好地为产业可持续发展服务^[4]。从此，“感知中国”的战略浮出水面。

物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，具有广阔的发展前景。经过这十几年的发展，相关技术的应用渗透到了诸多的行业。以中国为代表，“互联网 ”的发展计划涉及各个领域。

• • 1. 物联网在智能仓储领域的发展

智能仓储起源于上世纪五十年代，美国出现了采用桥式堆垛起重机的高架仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机高架仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的高架仓库。此后，自动化高架仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建高架仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化高架仓库最多的国家之一。
　　我国对高架仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所负责），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化高架仓库（高15米，机械部北京起重运输机械研究所负责），该库1980年投入运行。到目前为止，据不完全统计，我国高架仓库数量已超过500座。高架仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的技术，越来越受到企业的重视^[5]。

在世界范围内，仓储管理逐渐朝着数字化、信息化的方向发展，最终产生智能仓储的理念。而在执行智能仓储的操作时，经常要用到RFID设备、条形码设备等。

RFID是我国仓储行业中应用最广的物联网技术。根据2017年发布的《中国智慧物流大数据发展报告》显示，2016年我国境内物流详细数据完备率指数为84.8，反映出物流行业中RFID设备手持终端的普及率、信息系统的建设能力以及数据对接协同能力已经达到较高水准。取得这么高的数据完备率与先进的信息采集技术密不可分。

国内学者王继华研究了一种基于RFID的智能电子货架系统；邱歌研究仓库系统建模与自动引导运输车（AGV）调度控制策略，阐述了多AGV智能仓库系统运转低效且拥堵死锁状况频繁发生的成因，设计了多AGV智能仓库物流调度系统，并进行了仿真；丁耿佳结合RFID定位以及传感技术，探讨了物联网中间件在智能仓储中的应用，研发了面向智能仓储的RFID定位技术，实现对仓储货物的定位管理。国外学者Burcu BEKTAS分析了仓储作业中人工操作的短板，研究了一种基于RFID和XBee的自动化验证模型，并将其引入到仓储管理系统中，以减少人工的失误。这些学者在物联网与智能仓储领域的研究中取得了许多成果，为智能仓储的发展做出了贡献。

1.3本文的主要内容安排

我们通过对这些学者的研究理论进行整理，设计一套符合现代化仓储管理的系统，实现资源配置的最大化和物流系统的敏捷运转。

论文各章节的内容安排如下：

第一章为绪论，主要介绍仓储管理系统在制造业所起的作用，概括了当前国内仓储管理系统的现状。

第二章介绍了整个智能仓储管理系统的分层体系

第三章介绍了它的系统编码体系。

第四章介绍了物联网的核心技术之一RFID技术以及它在整个系统中所起到的作用。

第五章介绍了系统网络的结构。通过搭建无线传感器网络来连接系统的应用部分，对仓储车间进行实时监控。

第六章介绍了用户使用的仓储管理软件的功能测试，对数据、业务逻辑、表示层的实现进行了关键的描述。

第七章对整个系统进行了总结以及对未来的展望。

2.智能仓储管理系统的组成

智能仓储管理控制系统通过将互联网技术、物联网技术、移动通信技术、RFID识别技术、实时监控系统、物料自动装卸设备、搬运机器人等先进的信息技术和智能化技术，实现了实时、准确、高效、优质的现代仓储管理体系、物流系统。具有实时的仓储物流管理信息远程监控系统，通过仓储物流管理系统控制中心或终端设备对仓库各区域实时的设备、物品等信息、数据处理，实时的远程精确控制、操作，实现一人控制多部设备的智能化控制^[6]。智能仓储管理控制系统流程图如图1。

将物联网系统地、具体地运用到仓库系统中，其核心内容主要包括系统编码体系、射频识别体系、系统网络结构及软硬件设备设计。由图1可知，出入库管理利用RFID实现物品的自动识别，通过网络建立各物品之间的关联，利用EPC（Electornic Product Code,产品电子代码）实现物品的统一、唯一编码，并利用传感器与视频技术对仓库的温度、湿度、货物情况等进行实时监控，当达到某个阈值时，启动相应的报警措施。

3.系统编码体系

编码是指给编码对象赋予一定的有规律、易于计算机识别和处理的符号，形成的代码元素组合。其目的是用规定的字符来代表复杂的概念，便于查询、统计分析与汇总。在制定编码规则时应遵循以下基本原则：

1. 唯一性。每个定制好的编码表示唯一的一个物品，每一样物品只能有着唯一的一个编码。
2. 合理性。编码的体系要与物品的定义相对应，物品的概念、属性等要按一定的规律排列，编写的格式应当统一。
3. 可扩充性。每一类编码设计等长，应留有适当的后备编码容量用于扩充。
4. 简明性。结构尽量简单，长度尽量短，以节省存储空间和减少代码的差错率^[7]。

在电子标签信息编码中，国际物品编码协会EAN和美国统一代码委员会（ UCC ）的一个合资公司EPCglobal定义的一个常用的96位EPC编码，并在全球范围内被广泛使用。

EPC编码是由一个版本号（标头）加上另外三段数据（依次为域名管理者、物品对象分类、序列号）组成的一段数字。其版本号标识EPC的版本号，使得EPC随后的段码有64位、96位、256位之分；域名管理是描述与EPC相关的生产厂商信息；对象分类记录产品的精确类型的信息；序列号则是物品的唯一标识符。如表1就是一个96位的EPC编码格式。

表1 96位EPC编码格式

在仓库管理系统中应用EPC/RFID技术能够实现了货品动态出入库管理，极大提高对出入库产品信息记录采集准确性。EPC编码能够在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各个环节全面应用，并能随时扩充，是一种灵活的可持续发展的体系 ；能在任何时间及时地显示当前库存状态，具有独立的工作平台与高度的互动性。 EPC系统可直接与内部专网连接，由射频设备或无线传感器获取的信息也可直接在内网上传输，可确保物资在仓储管理过程中具有准确的信息流，方便地对物资信息进行管理和查询，并且可以和其他环节进行信息共享。

1. 射频识别体系

射频技术的基本原理是电磁理论。优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡具有读写能力，可携带大量数据，同时具有难以伪造和智能性较高等特点。射频标签的最大优点就在于它的非接触性，因此完成识别工作时无须人工干预，能够实现自动化且不易损坏，可识别高速移动物体并可同时识别多个射频标签，操作快捷方便。而它的缺点是标签的成本比条码、磁卡等一般数据采集技术要高，在使用完标签后不能随意扔掉，可重复利用。

典型的RFID系统主要由电子标签、阅读器、RFID中间件和应用系统软件四大部分组成。

4.1无线射频识别技术

RFID是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合（电磁感应或电磁传播）传输特性，实现对物品的自动识别。

电磁感应，依据的是电磁感应定律。电磁感应方式一般适用于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有125KHz、225KHz和13.56MHz。该技术的识别作用距离小于1m，典型作用距离为10~20cm。

电磁传播，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁传播一般适合超高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型的作用距离为3~10m。

射频信号的两种耦合方式分别适用于不同的工作距离，使用范围全面，具有很强的适应性，满足多用途的需求。

4.2电子标签

电子标签（Electronic Tag）也称为智能标签，是指右IC芯片和无线通信天线组成的超微型小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。

电子标签是射频识别系统真正的数据载体，根据不同场合表现不同的应用形式。在整个系统中，因电子标签内具有唯一的EPC编码而具有对货物的识别功能，以及对货架、叉车等其他设备的控制功能。

4.3阅读器

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