全球最大的零售业巨头沃尔玛,2003年曾要求指定的100家供应商在2005年1月1日起要对所有的商品全部使用RFID识别标签和读卡器,并要求识别标签的认读率达到100%。这一表态,曾震动了整个物流和零售业界。虽然最近沃尔玛对使用无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)的最后期限作了微调,但不少业界人士预言,RFID电子标签的广泛应用,正与电子供应链紧密联系,有可能在几年内取代条形码扫描技术,给零售、物流业乃至全球供应链管理带来革命性变革。
RFID被认为是未来5年改变人类生活的一项重大技术。RFID技术的推广和普及将对制造、物流、零售以及电子信息等诸多产业产生广泛深远的影响,并日益成为世界各工业大国重点发展的核心产业。随着薄、小、低成本RFID的问世,将来RFID标记不仅会被嵌入几乎所有的物件中取代条形码,而且还会越来越多地集成于网络之中,用于各个领域,成为网络社会无所不在的一个基本工具。
为了保持企业竞争力,许多企业投资者都设法促使RFID技术能顺利地应用在业务内。不过由于将RFID设备与企业后端系统(如:SCM系统,各种技术背景的ERP系统)之间的整合耗费不菲且技术复杂,使得许多企业对应用RFID技术采取了谨慎的态度。近来,一些大型的软件公司(如IBM、Sun、Microsoft等)都推出了支持RFID技术的中间件软件,能解决技术和成本这两方面的问题,打消了企业决策者的忧虑,加速了RFID技术应用推广这一进程。本文将介绍RFID技术,研究RFID中间进架构以及如何利用RFID中间件平台来开发RFID应用系统,并给出一个在IBM RFID中间件软件平台上开发的仓储管理系统的实例。
1 RFID技术简介
RFID射频识别技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。射频识别技术与IC卡有着密切的关系。数据存储在电子数据载体(称应答器)之中。然而,应答器的能量供应以及应答器与阅读器之间数据交换不是通过电流的触点接通而是通过磁场或电磁场,这方面采用了无线电和雷达技术。射频识别是无线电频率识别的简称,即通过无线电波进行识别。
目前广泛应用的自动识别技术主要是条码、IC卡和射频卡技术。条码成本最低,适用于需求量大且数据不必更改的场合(如商品包装),但它较易磨损,数据不能更改,且数据存储量很小,采集速度和有效率都很有限;IC卡数据安全性好,数据存储量很大,但是由于它的触点暴露在外面,触点对腐朽和污染缺乏抵抗能力,容易损坏;射频卡(RFID卡)最大的优点就在于非接触,抗干扰能力很强,不受环境影响,因此完成识别工作时无须人工干预,可识别高速运动物体并可同时识别多个目标,操作快捷方便。它们的比较如表1。
表1 3种自动识别技术的比较
射频识别系统至少应包括以下两个部分:读写器和电子标签(或称射频卡、应答器等)。另外还应包括天线,主机等。一般由应答器和阅读器两部分组成。RFID系统在具体的应用过程中,根据不同的应用目的和应用环境,系统的组成会有所不同,但从RFID系统的工作原理来看,系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。
2 RFID中间件架构
RFID中间件就是利用已经成熟的企业级中间件技术将其延伸到RFID产业链中,类似于中间件在分布式信息系统中的作用一样,RFID中间件在RFID产业链中同样起着承上启下的作用:它是介于前端RFID设备(如:射频识别阅读器、event伺服器)与后端数据库及应用软件(如SCM系统、各种技术背景的ERP系统)中间,提供程序管理、资料过滤与汇集、事件管理、安全管理、网络管理等机制,是支持RFID应用系统开发和运行的支撑软件,能为RFID应用构建了一个标准的平台,一方面屏蔽了芯片、标签、读写器等RFID硬件设备以及操作系统、数据库等的差异,提供了高安全、高性能、高扩展性、可管理性等方面的可靠保障;另一方面有效驱动后端的业务应用系统形成统一的协调运作。
2.1 RFID中间件的结构介绍
目前提供RFID中间件平台的厂商主要有IBM、Microsoft、Oracle、SAP、Sun等。本文所讨论的RFID中间件是IBM WebSpbere RFID Software。中间件结构如图1所示,RFID中间件主要包括Edge controller边缘控制器、Premises Server前提服务器两部分。Edge controller主要负责与RFID硬件设备之间的通信,对RFID读写器所提供的数据进行过滤、整合,将其提供给Premises Server。Premises Server充当了所有RFID设备信息采集的汇合中心,存储数据并与企业后台管理系统整合。Edge controller主要由控制器、过滤器、读写器代理等部分组成。Premises Server主要由WAS(Web Sphere Application Server)、MQ中间件、DB2数据库等部分组成。Edge controller与Premises Server之间采用发布主题,订阅主题(Published Topic/Subscribed Topic)的方式通信。
图1 RFID中间件原型架构
2.2 RFID中间件数据流向
Reader获得标签数据之后将其发布到Microbroker Bus上;Controller和Filter订阅了标签数据这一主题,就从Microbroker Bus上得到数据,Filter对数据进行过滤,忽略重复的标签信息,将正确的标签信息的头信息去掉,然后将处理后的标签数据(Pallet Tag)发布到Microbroker Bus上。Premises Server订阅了Pallet Tag这一主题,就从Microbroker Bus上获得数据,然后将其提供给WAS。WAS中的消息驱动Bean对数据进行进一步过滤、整理,将数据通过MQ以XML的格式提供给企业应用系统。
3 RFID中间件在仓储管理的应用
现代物流的根本宗旨是提高物流效率、降低物流成本、满足客户需求,并越来越呈现出信息化、网络化、自动化、智能化、标准化等发展趋势。仓储管理是对物流过程中货物的储存以及由此带来的商品包装、分拣、整理等活动进行的管理。仓储管理系统是提高物流管理效率的重要途径,通过实现RFID技术与仓储管理系统的结合,使得RFID数据可在整个物流供应链中得到全面应用,而提高整个物流供应链的效率。
利用上述RFID中间件来构建RFID应用系统简单而快速。RFID中间件在仓储管理应用的结构如图2所示。该系统采用J2EE的架构在IBM WebSphere平台上开发。建立一个具有共享性和整合性的数据服务平台,对Premises Server所提供的数据(XML格式)进行处理,存储和管理所有的RFID数据,应用系统的其他部分直接对数据服务平台操作,能够通过EPC(Electronic Product Code)网及Internet网被供应链上其它应用节点访问。应用系统与中间件之间采用企业服务总线的方式进行通信。该应用系统主要工作包括3部分:设置,解除Tag ID与EPC码关联、出,入库操作、与原WMS(Warehouse Management System)整合。
图2 RFID中间件在仓储管理应用的结构
3.1 设置,解除TagID与EPC码关联
设置/解除Tag ID与EPC码关联,主要是将标签的Tag ID与对应产品的EPC码建立,取消关联。同时还有设置EPC属性的功能:把EPC码对应产品属性数据写入EPC IS(EPC Information Service),将EPC IS在EPC网中注册。供应链上其它节点可以通过EPC网的ONS(Object Name Service)系统访问到此EPC IS。在设置EPC属性的时候先将一类商品的共同信息存入EPC IS,设置单件商品的属性所对应的商品类别的继承属性,在建立关联的同时,再将每件商品的特征信息写入EPC IS。利用继承的关系,就可得到每件商品的全部信息。如同一种型号的空调,它们的功率、生产厂家、厂家地址等都是一样的,这就是它们的共性。这种型号的每件空调都可继承这些属性,同时也有自己的特性,如出厂日期等。
3.2 出/入库操作
货物进出仓库时,通过扫描货物标签,得到标签的Tag ID,根据Tag ID与EPC码的关联关系,得到货物的属性,从而获得本批次货物所包括的商品,以及每种商品的数量等信息。将此数据信息与入库/出库单据进行核对。一旦数据有出入,就会及时提醒。如果正确则进行入库/出库操作,入库时录入货物的存放信息,将货物的属性信息及存放信息一同存入数据库。出库时修改货物的库存状态,如果库存数量少于标准值则提醒向供应商追加订货。
3.3 与原WMS整合
修改原WMS系统的出/入库操作,将RFID数据写入原WMS系统的数据库,使RFID数据为原WMS系统所用,实现RFID系统与原WMS系统的整合。原WMS系统的其他功能模块都可直接使用(如查询、管理)。
4 总结
RFID中间件既提供了与RFID硬件设备的沟通界面,又提供了与企业级应用进行深度整合的沟通界面,还实现了中间件标准处理模块及用户自定义模块等几方面的功能。在开发企业应用系统时,根据应用业务需求,通过RFID中间件提供的接口可以很容易地将RFID服务平台与企业管理系统整合到一起,加快了企业RFID应用系统的构建速度,提高了建设效率,从整体上降低开发、运行和维护RFID应用系统的总成本;而且企业应用(如企业仓库管理、供应链、物流管理等)的效率大大提高,可以在很大程度上提高其经济效益。
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本文标题:RFID中间件及其仓储管理的应用
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