自动识别技术与设备在现代物流中的应用

自动识别技术与设备在现代物流中的应用
 2002-8-5  中国第三方物流网

 

　　一、概述

 

 

　　“物流”概念形成于二次大战后，20世纪60年代得以逐步完善。现代物流已不仅仅是实物的流动，而是一个实物流、信息流统一的综合服务领域。众所周知，信息在计算机及其网络中“流动”最有效、最快捷、最安全，但实物往往要通过装卸、配送运输、仓储等许多物理环节才能从源头“流”向终点。实现信息流、实物流“互连”，就需要依靠自动识别技术。

 

　　自动识别技术在物流过程中，具有信息获取和信息录入功能，是指通过自动（非人工手段）获取项目标识信息并且不使用键盘即可将数据实时输入计算机、程序逻辑控制器或其他微处理器控制设备的技术。

 

　　一般说，自动识别系统由标签、标签生成设备、识读器及计算机等设备组成。其中，标签是信息的载体，识读器可获取标签装载的信息，并自动转换为与计算机兼容的数据模式传入计算机，实现信息的自动识别以及信息系统的自动数据采集。

 

　　物流过程中，标签装载着物流信息，并附着于物流单元上，保证标识信息与实物同步，识读器则成为物流单元与信息系统的纽带。自动识别技术在物流中的作用显而易见。例如：配送中心的交接运输过程是这样的：货物进入配送中心的入口端时，工作人员需要一面卸货，一面根据订货单要求对货物进行调配，并确定货物的出货模式及目的地，最终从配送中心的出货端将货物运出。如果不使用自动识别技术，“物”与信息完全分离，货物卸货后，工作人员只能坐等货物信息和货物处理指示信息，因为没有这些信息，人们无法得知哪个箱子与哪个订货单对应、各箱子是要通过常规渠道运输，还是要进行其他处理，运输的目的地是哪里。如果使用自动识别技术，工作人员收到货物的同时，利用识读器可获取随货物同时到达的物流信息，并传入信息系统，从而获得货物处理指示，按照要求卸货，货物顺利“流”向下一环节。减少仓库存储空间占用，也减少了出货调配用的单据数量，消除了人工处理产生的费时和人为错误问题，还能动态了解物品运行全过程情况。

 

　　自动识别技术家族有一批基于不同原理的自动识别技术，包括：条码技术、射频识别技术、磁识别技术、声音识别技术、图形识别技术、光字符识别技术和生物识别技术等。各种自动识别技术间没有优劣之分，只能根据具体应用确定最适合的自动识别技术。目前，在物流应用中常用的自动识别是条码技术和射频识别技术。

 

　　二、条码自动识别技术在物流中的应用

 

　　采用条码技术的物流系统，物流标签以条码作为信息载体。所谓条码，是由一组按特定规则排列的条、空组成的图形符号，可表示一定的信息内容。识读器根据条、空对光的反射率不同，利用光电转换器件，获取条码所示信息，并自动转换成计算机数据格式，传输给计算机信息系统。

 

　　条码技术是在计算机应用发展过程中，为消除数据录入的“瓶颈”问题而研究产生的，可以说是最“老”的自动识别技术。条码技术从产生到现在，条码种类有几百种之巨，所幸常用的只有十几种。1973年，美国统一代码委员会UCC　(Uniform　Code　Council)选定IBM公司的条码系统。作为北美的通用产品代码，即UPC码(Universal　ProductCode)，应用于食品零售业，利用条码技术进行自动销售系统，大大加快了食品的流通。1981年，在前欧洲物品编码协会的基础上成立了国际物品编码协会(Article　Numbering　Association，International)，简称EAN。建立起全球统一的商品标识代码系统及条码标识，以条码识读为基础的POS自动销售系统，带来了销售、库存管理、订货、结算方式的变革，同时也促进了条码体系的发展及其在更大范围、更多领域的应用，逐步从供应链的零售未端前推到配送、仓储、运输等物流各个环节。近年来，EAN与UCC合作建立了全球统一的开放系统的物品编码体系及条码标识，为全供应链物流环节的条码应用提供了解决方案。不夸张地说，没有条码的物流过程已成为不可想象。

 

　　条码自动识别技术系统由条码标签、条码生成设备、条码识读器和计算机组成。条码标签绝大多数是纸质基材，一般由信息系统控制打印生成，或直接印刷在物品包装上，具有经济、抗电磁干扰能力强等特点，在许多环境恶劣的制造业企业内部物流中也有广泛的应用。有些企业甚至利用条码技术实现了产品从原料到成品的全过程跟踪。条码识读器有光笔识读器、CCD识读器和激光识读器等几类。光笔识读器一般需与标签接触才能识读条码信息，而CCD识读器能近距离（识读距离一般在10cm以下）对标签进行扫描，激光识读器识读时可在距标签较远的距离进行，长距离识读的激光识读器识读距离可达1米甚至更元。不同类型的识读器可供不同物流应用选择。

 

　　让我们来看看一个典型的仓储配送过程的条码应用。这是一个在世界上具有领导地位的物流公司，用于仓储或货物处理的场所有480个之多，占地面积近1.5平方英里。公司处理的货物、从木料、纸张到易腐的食物应有尽有。安全、有序地对仓库货物进行管理是必不可少的。该公司首先对仓库进行了专业性分工。此例介绍的是其中一个某消费品仓库，货物使用托盘装载、堆放，仓库空间进行了科学划分，每一部分位置用条码标识，附着于仓库天花板上。所有货物包装上也采用了条码标签，叉车上配备了电脑及可长距离识读条码标签的手持式激光识读器。货物进出仓库时，工作人员先识读货物包装上的条码标签，然后识读货物存放位置条码标签，准确地对每件货物及其存放位置进行统一管理，并实现了实物与信息管理系统之间实时的数据交换，保证科学、快捷、准确的仓储管理。

 

　　在其用于配送的传送带旁，也配有计算机及激光识读器，配送货物的包装上都贴有条码标签，条码识读器通过识读随传送带移动的货物标签信息，使计算机系统自动实现配送信息录入及实时统计，并控制传送带将各货物送到各自的出口。

 

　　该公司处理的每一个包装都用条码把目的地及源数据、内装货物信息标识于包装上，利用条码自动识别技术，确保所有的运输货物能按时到达正确的地点。可见条码是承载这些信息的理想载体。

 

　　三、射频识别技术及其在物流中的应用

 

　　射频识别技术RFID（Radio　Frequency　Identification）是相对“年轻”的自动识别技术。20世纪80年代出现，90年代后进入实用化阶段。

 

　　射频识别的标签与识读器之间利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信，实现标签存储信息的识别和数据交换。

 

　　射频识别技术最突出的特点是：可以非接触识读(识读距离可以从十厘米至几十米)，可识别高速运动物体；抗恶劣环境能力强，一般污垢覆盖在标签上不影响标签信息的识读；保密性强；可同时识别多个识别对象等。应用领域广阔，常用于移动车辆的自动识别、资产跟踪、生产过程控制等。由于射频标签较条码标签成本偏高，目前在物流过程，很少像条码那样用于消费品标识，多数用于物流器具，如可回收托盘、包装箱的标识。

 

　　射频识别识读器与标签之间的耦合方式有三种，静电耦合、感应耦合和微波。

 

　　静电耦合系统，识读距离在2mm以下，我们常见的“信息钮”就是以静电耦合方式获取信息的，可用于固定货物的巡检等。

 

　　感应耦合系统，识读器天线发射的磁场无方向性，可以不考虑货物上射频标签位置和方向，常用于移动物品的识别、分拣。

 

　　微波射频识别系统，识读微波方向性很强，一般用于高速移动物体，如运输车辆的识别等。

 

　　物流过程应用的射频识别一般是感应耦合方式的系统。感应耦合射频识别系统的工作过程通常是这样的；射频识读器的天线在其作用区域内发射能量形成电磁场，载有射频标签的物品在经过这个区域时被读写器发出的信号激发，将储存的数据发送给识读器，识读器接收射频标签发送的信号，解码获得数据，达到识别目的。由于射频识别技术应用涉及使用频率、发射功率、标签类型等诸多因素，目前尚没有像条码那样形成在开环系统中应用的统一标准，因此主要是在一些闭环系统中使用。下面几例介绍了射频识别在一些物流环节中的应用。

 

　　例1：智能托盘系统。

 

　　这也是一家世界著名的物流公司，为高效解决用户生产原材料在其仓库中装卸、处理和跟踪问题，使用了以射频识别技术为核心的智能托盘系统，此射频识别系统解决了原材料流通相关信息的管理。系统组成中的射频识读器，安装在托盘进出仓库必经的通道口上方，每个托盘上都安装了射频标签，当叉车装载着托盘货物通过时，识读器使计算机了解哪个托盘货物已经通过。当托盘装满货物时，自动称重系统自动比较装载货物的总重量与存储在计算机中的单个托盘重量进行比较，并获取差异，了解货物的实时信息。该系统日常处理大量托盘货物，射频识别技术的应用大大提高效率，并保证原材料有关信息准确、可靠。

 

　　例2：通道控制系统。

 

　　这是一座汽车制造业的仓库，创造性地使用射频识别技术“红、绿信号”系统，控制3500个仓库进出的包装箱（板条箱、柳条箱可重复使用的包装箱），这些包装箱上固定着射频识别标签，包装箱装载着需要特殊标识的原材料。射频标签承载着每个包装箱的唯一的标识，被固定在包装箱上。在包装箱途径的进出口处安装了射频识读器，识读器天线固定在上方。当包装箱通过天线所在处，标签装载的标识信息与主数据库信息进行比较，正确时绿色信号亮，包装箱可通过，如果不正确，则激活红色信号，同时将时间和日期记录在数据库中。该系统消除了以往采用纸张单证管理系统常出现的人为错误，排除了以往不堪重负的运输超负荷状况，建立了高速、有效和良好的信息输入途径，可在高速移动过程获取信息，大大节省了时间。同时该系统采用射频标签还可使公司快速获得信息回馈，包括损坏信息、可能取消的订货信息，从而降低消费者的风险。

 

　　例3：配送过程贵重物品的保护。

 

　　外国的某保税仓库存储着价值昂贵的货物，为防止货物被盗，也为防止装着这些货物的托盘放错位置而导致交货延识，该仓库采用射频识别技术，保证叉车按正确设置的路线移动托盘，降低在非监控道路货物被盗的可能，公司建造了一个悬浮在上方的识读器，叉车装备了射频标签。沿途经过的详细资料通过射频联结从中央数据库下载到叉车，这些信息包括正确的装货位置，沿途安装的识读器将提供经由路径。如果标签发现错误，叉车会被停止，有管理者重新设置交通路径，同时自动称重也实时提供监控信息。

 

　　例4：气瓶防盗系统。

 

　　在该系统运行的每个气瓶上都装有射频标签。装有气瓶的卡车通过装有射频识读器的出口时，识读器可同时识别每个气瓶上的标签信息，如有非注册气瓶，可认为是被盗气瓶，被限制运出。该系统还同时获取气瓶的年检信息。该系统充分利用了射频识别系统可识别高速移动物体及可同时识别多个标签的特点，实现气瓶运输过程多气瓶的实时监控及防盗。

 

　　四、结论

 

　　自动识别技术具有：准确性——自动数据采集，彻底消除人为错误；高效性——信息交换实时进行；兼容性——自动识别技术以计算机技术为基础，可与信息管理系统无缝联结。自动识别技术大大增加了物流过程的自动化、现代化，是物流过程重要的支持技术之一。