基于RFID技术的卷烟配送管理系统设计与应用

发布时间：2017-06-14 作者：詹玉铭蔡维德刘志民来源：中国烟草总公司深圳市公司

关键字：RFID 卷烟配送管理系统

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本文主要介绍了基于RFID技术的卷烟配送管理系统，即通过在卷烟包装设备上安装的RFID设备及RFID手持机，在卷烟包装、转运、配送以及周转箱回收等物流环节读写周转箱和笼车上的RFID标签，快速识别与记录卷烟物流作业的状态，实时向信息系统更新各作业节点的信息数据，建立卷烟、周转箱、笼车以及配送单之间的关联，实现对卷烟配送物流作业的控制和管理。

烟草物流是烟草行业核心业务，是中国烟草面向未来、提升核心竞争力的重要支撑。当前，烟草物流正在努力推进信息化、智能化建设，特别是随着卷烟生产经营决策系统、烟草物流综合监管调度系统及工商在途、数字仓储、视频监控、片烟物流等系统建成投入使用，烟草物流智能化已经初见成效。构建一个高效流畅的烟草物流智能化系统，信息载体(条形码、RFID等技术)是重要的前端因素，而RFID技术相比条形码技术有明显的优势。

在烟草物流中的片烟物流环节、工业企业生产环节、工商托盘联运环节乃至商业仓储环节中，RFID技术都广泛应用，但在卷烟包装配送环节应用RFID技术成熟的案例较少。为此，S市烟草物流中心结合实际，探索创新，在现有物流作业管理的基础上，设计建设了一套以RFID技术为依托的新型配送管理系统，替代原有在周转箱上张贴纸质标签和以纸质配送单为指引的传统配送系统，以系统智能监管方式代替原有人工看板方式。系统在周转箱和笼车上嵌入RFID标签，在包装配送等环节配置相关设备负责读写RFID标签信息，并通过建设信息系统在卷烟包装、移仓交接、配送和周转箱回收等环节进行管理操作，以构建卷烟配送的新型智能化物流解决方案。

本文结合S市烟草物流中心基于RFID技术的卷烟配送管理系统的设计与应用实践为例，总结系统设计要点、难点，对RFID技术在卷烟配送环节中的应用问题提出解决办法，并给出具体的技术方案。

一、RFID技术的应用原理与特点

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，又称电子标签、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。最基本的RFID系统由电子标签、读写器、天线三部分组成，电子标签由耦合元件及芯片组成，每个电子标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；读写器是读写电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线在电子标签和读写器间传递射频信号。

RFID标签可灵活附着在目标物中，并载有关于目标物的各类相关信息，RFID系统利用RF信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。与传统的条码标签不同，RFID标签可以反复读写，它所存储的信息可以补偿和修改。RFID具有远距离识别、快速识别、信息存储量大及适应环境能力强等特点，使其成为替代条码进行仓储运输物流管理的有力工具。在互联网信息系统的支持下，RFID能够使物流的日常管理变得更加动态化、实时化、透明化。

二、卷烟配送系统的设计

1.系统总体设计

目前国内具有一定规模的烟草商业企业物流中心基本都建立了自动或半自动分拣系统，卷烟以条为单位在分拣设备上经过自动拣选后，进入包装设备进行周转箱自动装箱或裹膜打包，然后将周转箱或裹膜包有序堆叠在笼车中。卷烟配送出库时，笼车移至出库点，将周转箱或裹膜包有序堆放在配送车厢送达零售户。以周转箱为载体的配送模式，需要在卷烟送达客户后将周转箱及时回收、并返回物流中心循环使用。本系统的设计应用是建立在以周转箱为载体的卷烟包装配送模式的基础上。鉴于RFID技术的特点，在笼车和周转箱上都配置RFID标签，笼车和周转箱编上编号(以油漆喷号和激光雕刻方式)，系统后台通过数据库实现编号与RFID标签唯一ID号的一一对应，实现一车一号、一箱一号。系统架构，如图1所示。

卷烟配送管理系统主要包括包装管理、配送管理、周转箱管理、后台信息管理等功能模块。

2.包装管理功能模块的设计

包装管理功能模块主要实现周转箱ID号、笼车ID号与卷烟分拣配送订单间建立关联对应，因此在分拣线的条烟装箱设备上安装相关的RFID设备，以精确读取周转箱和笼车的RFID标签信息、实时掌握条烟装箱的工作状态以及对周转箱在设备上的输送进行控制。系统设计1台下位机，负责与分拣线进行信号交互、采集和输出信号。

如图2所示，分拣线PLC与下位机通过信号线连接，交互信号包括周转箱输送、装箱设备叠烟、装箱设备对周转箱装烟、周转箱输送测序异常等；下位机、RFID读写器与系统 PC分别采用RS232串口连接；天线与读写器之间连接都是采用馈线连接。在此环节的设计中，测序天线采用独立的RFID读写器，全检天线、复检天线和笼车天线等3个天线共用一个RFID读写器，扫描采用分时轮询，解决各个天线间相互干扰的问题。

如图3，RFID设备的布局和对周转箱的状态检测流程为：

流程1

已安装RFID标签并初始化过的周转箱向卷烟装箱位置输送，在周转箱进入工位的输送设备下方(位置O点)安装一个RFID天线(全检天线)对周转箱ID号进行读取，并对周转箱的质量状态进行校验，如检测发现是后台已标记损坏的周转箱指示红灯亮，操作员需要将此破损周转箱下线；如果周转箱完好，则继续输送。

流程2

周转箱进入卷烟装箱位置前的A点安装一个RFID天线(测序天线)，用于测出周转箱进入卷烟自动装箱位置的顺序；对于RFID标签无法被读取和O点漏入的后台标记损坏的周转箱，则该工位输送设备停止，禁止此周转箱送入装箱机，并提示将此周转箱下线；同时系统设计自检程序，防止操作员工强行人为将不符合要求的周转箱推进装箱位置。

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