王克冰 楊 博

摘要:根據(jù)現(xiàn)代倉庫的管理需求,提出利用RFID的實(shí)時、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)識別的特點(diǎn)讀取企業(yè)底層的數(shù)據(jù)源,結(jié)合數(shù)據(jù)倉庫技術(shù),提高企業(yè)中的倉庫管理和決策支持功能。

關(guān)鍵詞:倉庫管理系統(tǒng);RFID射頻識別技術(shù);數(shù)據(jù)倉庫

中圖分類號:F253.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

Abstract: The paper combine RFID and data warehouse with WMS to meet the need of modern warehouse management. It means that can get real time, accurate and standard data from data source of enterprise by RFID. With the aid of data warehouse, the capability of WMS will be improved.

Key words: WMS; RFID; data warehouse

0引言

現(xiàn)代物流要求倉庫系統(tǒng)能快速及時地處理貨物信息,給管理層提供決策支持,而現(xiàn)在的倉庫管理系統(tǒng)(WMS)只是基本上實(shí)現(xiàn)了倉庫事務(wù)管理,而對于時間、信息準(zhǔn)確性及決策支持方面的功能支持不足。本文提出綜合運(yùn)用RFID自動識別技術(shù)和數(shù)據(jù)倉庫及其上的信息技術(shù)構(gòu)建更先進(jìn)的倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)對現(xiàn)代物流發(fā)展要求。

射頻RFID識別技術(shù)是現(xiàn)代科技中較為先進(jìn)的信息識別技術(shù),具有非接觸、容量大、讀取快的特點(diǎn),將其引入倉庫管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)倉庫實(shí)時狀態(tài)的可視化,使倉庫管理更加快速地響應(yīng)環(huán)境的變化,同時可以提高倉庫內(nèi)部資源的利用率;數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已被證明為獲得企業(yè)競爭優(yōu)勢的主要手段,將企業(yè)積累的大量歷史沉睡數(shù)據(jù)變?yōu)槠髽I(yè)的潛在的財富,為經(jīng)營分析者提供強(qiáng)大的OLAP(聯(lián)機(jī)分析處理)報表,為經(jīng)營決策者提供決策分析。在實(shí)際應(yīng)用中,二者結(jié)合度并不高,本文嘗試RFID識別技術(shù)與數(shù)據(jù)倉庫及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,使企業(yè)獲得倉庫信息的及時的自動獲取及分析,輔助倉庫管理,并對企業(yè)決策提供支持。

1現(xiàn)有倉庫管理系統(tǒng)的研究

在現(xiàn)在的物流管理系統(tǒng)中,倉庫管理系統(tǒng)已經(jīng)作為一個非常重要的組成部分發(fā)展日益成熟,具有以下特點(diǎn):

1.1完善的事務(wù)處理系統(tǒng),缺乏決策支持能力。倉庫管理通常分為操作人員和操作流程模塊,操作人員包括3個角色,分別是,倉庫管理員,搬運(yùn)員(包括手工搬運(yùn)員和叉車駕駛員),其他相關(guān)用戶(包括供應(yīng)商,客戶,上級領(lǐng)導(dǎo)以及其他倉庫外部人員)。操作流程分別是:入庫、出庫、盤點(diǎn)和查詢?，F(xiàn)有的倉庫管理系統(tǒng)都是基于這些人員和流程的事務(wù)處理系統(tǒng),也即是為處理當(dāng)前業(yè)務(wù)而專門設(shè)計的解決當(dāng)前問題的信息系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠迅速及時的對操作人員提供業(yè)務(wù)支持,但是對于管理層了解企業(yè)倉庫情況,做出下一步的準(zhǔn)全局決策的幫助效果不大。

1.2采用條碼技術(shù)。倉庫管理系統(tǒng)一般通過條碼技術(shù)識別貨物信息,相比手工記錄提高了識別速度。(1)識別速度慢。由于條碼僅能夠標(biāo)記同類貨物,條碼本身屬于被動式識別,即需要人工操作,利用光學(xué)原理識別,這種識別方式在貨物數(shù)量比較少時能起到良好作用,但當(dāng)處理大批量貨物時企業(yè)不能夠?qū)崟r的獲得倉庫具體貨物的進(jìn)出信息,了解貨物的存放位置,并且倉庫流程中的重復(fù)讀取數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)的讀取方式造成企業(yè)資源的巨大浪費(fèi)。(2)讀取信息不準(zhǔn)確。條碼技術(shù)因?yàn)槭占畔⒘科?、易受干擾、不可重寫、讀取距離短、讀取煩瑣等局限性,數(shù)據(jù)讀取不準(zhǔn)確,WMS不能準(zhǔn)確獲得庫存信息,數(shù)據(jù)大都需要經(jīng)過一定處理才能進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(3)信息不標(biāo)準(zhǔn)。條碼技術(shù)采用一維編碼,對于現(xiàn)代物流要求的供應(yīng)鏈管理來講,不能夠滿足供應(yīng)鏈上貨物從產(chǎn)地到目的地的跟蹤過程的信息存儲,同時不滿足后續(xù)過程數(shù)據(jù)倉庫中對數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出時間、產(chǎn)地、目的地等多維性的的需求。

1.3數(shù)據(jù)缺乏組織性。倉庫貨物繁多混雜,倉庫日處理事物數(shù)量龐大,WMS存儲的一般都是短期數(shù)據(jù)。WMS一般采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,其中的數(shù)據(jù)缺乏組織性,也沒有系統(tǒng)的、集成的歷史記錄,所以很難對這些數(shù)據(jù)作出具體詳細(xì)的分析,發(fā)現(xiàn)有用的信息,把握企業(yè)的發(fā)展趨勢和市場變化。

因此,本文嘗試通過使用RFID射頻自動識別技術(shù)使企業(yè)實(shí)時準(zhǔn)確獲取庫存信息,并能利用其信息的標(biāo)準(zhǔn)化使企業(yè)利用數(shù)據(jù)倉庫及其以上的數(shù)據(jù)分析技術(shù)及時的分析庫存現(xiàn)狀,提供企業(yè)貨物存儲的位置及最佳存放或揀選路線的分析;對企業(yè)的庫存利用率、缺貨補(bǔ)貨情況甚至企業(yè)的營銷情況做出決策支持,增加其企業(yè)應(yīng)對市場的能力。

2技術(shù)介紹

2.1射頻識別RFID。射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification),俗稱電子標(biāo)簽,是一種新型的非接觸式自動識別技術(shù),實(shí)現(xiàn)對靜止或移動的物體的自動識別。利用RFID,在商品上置入特制的微芯片,稱為RFID標(biāo)簽(RFID Tags),可以用來追蹤和管理幾乎所有的物理對象,是物流工程、追蹤等領(lǐng)域信息化的重要手段之一。

工作原理:應(yīng)答器進(jìn)入閱讀器發(fā)出的電磁場后,接收閱讀器所發(fā)出的射頻信號,借著感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息,或者是主動發(fā)送某一頻率的信號。閱讀器讀取信息并解碼后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)信息的處理,如圖1。

2.2數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)。數(shù)據(jù)倉庫作為一種新興并日益成熟的技術(shù)引起了人們的廣泛重視。數(shù)據(jù)倉庫+數(shù)據(jù)挖掘+聯(lián)機(jī)處理分析的結(jié)構(gòu)已被認(rèn)為是決策支持系統(tǒng)的有效解決方案。與傳統(tǒng)的面向事務(wù)性處理的數(shù)據(jù)庫相比,數(shù)據(jù)倉庫面向復(fù)雜的分析型數(shù)據(jù),解決了數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)不一致等問題,使企業(yè)的業(yè)務(wù)操作環(huán)境和信息分析環(huán)境分離,從而有效地為決策提供實(shí)時的信息服務(wù)。再配合以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù),就可以構(gòu)成實(shí)用的決策支持。數(shù)據(jù)倉庫與傳統(tǒng)型事務(wù)處理數(shù)據(jù)庫的區(qū)別:(1)數(shù)據(jù)倉庫的首要特征是面向企業(yè)重要的主題,它是一種分析驅(qū)動/面向主題的數(shù)據(jù)處理技術(shù), 而傳統(tǒng)的事務(wù)數(shù)據(jù)庫是事務(wù)驅(qū)動/面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理方式。(2)數(shù)據(jù)倉庫另一個主要特征是數(shù)據(jù)的集成化,如一致的命名規(guī)則、一致的度量單位、一致的編碼規(guī)則、一致的數(shù)據(jù)物理屬性等。這樣保證了據(jù)的可靠性與一致性。(3)數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)不是一個時刻的數(shù)據(jù),而是一個時間段的數(shù)據(jù)。事務(wù)數(shù)據(jù)庫對當(dāng)前是“精確”的,而數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)對一個時間段來說都是“精確”的,故具有時間跨度性。(4)面向應(yīng)用的事務(wù)數(shù)據(jù)庫的操作基于單個記錄的插入、更新與刪除,性能敏感、內(nèi)容易變且無冗余,而面向主題的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的操作基于多個數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的成批刷新,性能不敏感、內(nèi)容可有冗余。

3RFID與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)改進(jìn)WMS概述

將RFID射頻識別技術(shù)與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)應(yīng)用在倉庫管理系統(tǒng)中,就是采用RFID射頻識別技術(shù)來跟蹤貨物在倉庫中的信息,將這些信息存儲在事物性數(shù)據(jù)庫,提取到數(shù)據(jù)倉庫中,以數(shù)據(jù)倉庫作為企業(yè)層的數(shù)據(jù)源,再加上各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),組成有效的決策支持系統(tǒng),并結(jié)合企業(yè)專家知識庫系統(tǒng),增強(qiáng)傳統(tǒng)倉庫管理信息系統(tǒng)的實(shí)時決策功能。

3.1可行性分析。RFID射頻識別技術(shù)能實(shí)時、準(zhǔn)確并能標(biāo)準(zhǔn)化的的讀取信息,對于企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫及時的將最近時段的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)聯(lián)系進(jìn)行分析起到良好作用。在現(xiàn)在企業(yè)倉庫中,人工讀取與條形碼讀取方式處于主導(dǎo)地位,企業(yè)一般采用業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)而缺乏數(shù)據(jù)倉庫分析來支持企業(yè)管理層的決策。(1)解決實(shí)時讀取,使數(shù)據(jù)倉庫及時得到一手?jǐn)?shù)據(jù)。人工讀取受人員限制影響較大,讀取緩慢;條形碼自身編碼性質(zhì)及依附可視化讀取的特點(diǎn),只能一次一個,造成收集信息量偏少、易受干擾、不可重寫、讀取距離短、讀取煩瑣,都不能滿足現(xiàn)代倉庫數(shù)目巨大的倉儲要求,也不適合企業(yè)及時、準(zhǔn)確并能標(biāo)準(zhǔn)化得讀取信息。RFID技術(shù)因?yàn)槠涮攸c(diǎn)可以遠(yuǎn)距離讀取,并可以同時讀取多個RFID的標(biāo)簽資料,滿足大量貨物共同處理時不產(chǎn)生擁堵、等待,能實(shí)現(xiàn)實(shí)時的數(shù)據(jù)讀取。(2)RFID電子標(biāo)簽信息精確。條碼需要人工讀取,很容易造成人為錯誤,RFID 標(biāo)簽內(nèi)的資料全部是通過電磁波傳遞,可以在很大程度上降低這種錯誤的可能性。信息一旦寫入標(biāo)簽中,不易丟失,更改信息需要一定權(quán)限以及特殊讀寫裝置,保證標(biāo)簽信息的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)倉庫處理中,最不希望出現(xiàn)的情況就是處理錯誤信息,也即所謂的“垃圾進(jìn)垃圾出”,RFID電子標(biāo)簽?zāi)苡行p少信息的錯誤率,保證數(shù)據(jù)倉庫源頭的清潔。(3)RFID電子標(biāo)簽資料容量上大,可以按照一定標(biāo)準(zhǔn)儲存信息,標(biāo)簽中的信息存儲與用戶數(shù)據(jù)庫中的存儲方式保持一致,減少企業(yè)在信息讀取后將其載入數(shù)據(jù)倉庫時進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、凈化、轉(zhuǎn)化等數(shù)據(jù)預(yù)處理的時間,使企業(yè)迅速的得到一手?jǐn)?shù)據(jù),結(jié)合歷史數(shù)據(jù)做出決策。

3.2系統(tǒng)構(gòu)架分析。根據(jù)這種思想初步構(gòu)成如圖2所示的改進(jìn)倉庫管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模式:

3.2.1RFID識別模塊。以入庫操作為例,說明RFID識別模塊設(shè)計:(1)倉庫收到供應(yīng)商的發(fā)貨通知;(2)貨物進(jìn)入倉庫時,系統(tǒng)自動掃描RFID標(biāo)簽,進(jìn)行身份驗(yàn)證,確認(rèn)為合法標(biāo)簽后與訂貨單核對;否則反饋信息并拒絕其入庫;(3)倉庫管理系統(tǒng)將符合要訂貨單的貨品在倉庫知識庫中查詢應(yīng)該擺放的貨位,并在相應(yīng)的托盤RFID標(biāo)簽內(nèi)寫入,生成入庫單并更新數(shù)據(jù)庫;(4)搬運(yùn)員用手持設(shè)備讀取在RFID標(biāo)簽中的商品信息,在收到這些實(shí)時數(shù)據(jù)后,根據(jù)已有的知識庫按其指示路徑堆放貨品;(5)搬運(yùn)員用手持設(shè)備讀取在托盤電子標(biāo)簽中的貨位信息,搬運(yùn)員通過手持設(shè)備向系統(tǒng)反饋信息,更新在庫托盤信息表和倉庫貨位信息表;完成更新數(shù)據(jù)庫;(6)系統(tǒng)將入庫商品報表發(fā)送至供應(yīng)商系統(tǒng)。

3.2.2數(shù)據(jù)倉庫建立模塊。(1)確定主題進(jìn)行數(shù)據(jù)建模。根據(jù)企業(yè)決策需求確定主題,選擇數(shù)據(jù)源,對數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)組織進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計。針對倉庫管理系統(tǒng),可分別設(shè)立倉庫內(nèi)貨品存放位置及路徑主題、企業(yè)貨品需求和利潤計算等多個主題,并針對各個主題選擇不同數(shù)據(jù)源。(2)設(shè)計數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)庫,即設(shè)計多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的事實(shí)表和維表。針對不同主題選擇不同數(shù)據(jù)模型。(3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程。實(shí)現(xiàn)從源系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)、清理數(shù)據(jù)、一致性格式化數(shù)據(jù)、綜合數(shù)據(jù)、裝載數(shù)據(jù)等過程的設(shè)計和編碼,利用RFID技術(shù)能及時和準(zhǔn)確讀取信息的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)倉庫對企業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時精確地掌握,減少以前手工或條碼時期信息收集緩慢粗放的情況。(4)定義元數(shù)據(jù), 即定義數(shù)據(jù)的意義及系統(tǒng)各組成部件之間的關(guān)系。元數(shù)據(jù)包括關(guān)鍵字、屬性、數(shù)據(jù)描述、物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)時限等。利用原數(shù)據(jù)跟蹤數(shù)據(jù)來源,增加時間戳,對RFID自動識別性能進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整,保證信息質(zhì)量。

3.2.3數(shù)據(jù)分析處理模塊?；跀?shù)據(jù)倉庫上的數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包括:OLAP技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。(1)聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù):即OLAP技術(shù),是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)中最重要的技術(shù),通過對數(shù)據(jù)倉庫中建立的多維數(shù)據(jù)集進(jìn)行多維切片分析、多維切塊分析、多維旋轉(zhuǎn)分析、上卷分析、下鉆分析等方式,能夠?yàn)闊煵萜髽I(yè)提供快速的多視角多維度的OLAP數(shù)據(jù)立方體查詢,使企業(yè)從不同角度,不同層次上查看企業(yè)倉庫中的貨品情況。(2)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù):數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在的、有用的信息和知識的過程。

采用這兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)倉庫中建立的多維數(shù)據(jù)集的分析,在本系統(tǒng)研究中,突出的解決兩類問題,一類是倉庫內(nèi)部貨物存放位置和叉車行走路線的問題分析,另一類是企業(yè)整體角度對貨物缺貨與補(bǔ)貨情況分析、貨品盈利率分析以及貨品需求情況的分析。如圖所示:

3.2.4分析結(jié)果前端顯示模塊。通過前端顯示軟件設(shè)計使數(shù)據(jù)分析結(jié)果以圖表或其他易見形式表達(dá)給管理層,是管理層對倉庫情況有直觀的認(rèn)識,加強(qiáng)對倉庫的監(jiān)管能力和未來情況的決策能力。

4結(jié)論

本文提出將RFID與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)結(jié)合,利用RFID實(shí)時準(zhǔn)確獲取信息的能力,結(jié)合數(shù)據(jù)倉庫的分析技術(shù),給企業(yè)提供倉庫內(nèi)部的優(yōu)化支持和企業(yè)貨物缺貨補(bǔ)貨、序曲球水平的分析。本文制作出初步架構(gòu),還存在具體算法分析等問題,在以后的研究工作中加以改進(jìn)。

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