基于rfid的公共仓库实时信息管理系统及其管理方法

专利名称：基于rfid的公共仓库实时信息管理系统及其管理方法
技术领域：
本发明涉及一种基于RFID的、用于公共仓库的实时信息管理系统及其管理方法。
背景技术：
传统的仓库中通常以纸张记录方式来进行仓储数据的人工管理，数据精确度低， 处理速度慢，历史资料追溯难，管理规模也非常有限；计算机仓管系统的引入初步解决了数 据的存储规模、处理效率等问题，然而数据采集环节依然采取先纸张记录、再手工输入计算 机的方式，数据录入的成本、效率、精度等问题仍未得到解决。随着仓储规模的不断扩大和 出入库频率的剧增，基于RFID，条形码和二维码等自动识别技术和数据采集方式的仓库管 理系统逐渐产生并趋于流行。通过在物品或托盘等关键物料上绑定标签并在关键库位安装 相应读写器，系统可实现主要作业环节的数据自动化采集，保证各环节数据的录入速度和 准确性，并实时的掌握库存物资的当前位置和数量信息，提高仓库管理效率。随着国际、国内企业竞争加剧，以汇集技术优势来形成区域整体产业竞争优势的 思路逐渐被国家和地方政府采纳，从而形成了各级、各类的“工业园区”。工业园区中的企业 通过将厂房、设备、资金、技术、信息等资源进行有效共享，不仅可以提高生产技术，降低生 产成本，也可以扩大区域影响力、提升产品需求量。而工业园区中有限的仓库使用面积一向 被认为是制约内部企业扩大生产规模的重要因素，冗余、低效的物流流程也成为降低产品 成本的障碍。“公共仓库”正是为了使园区企业共享各类仓储资源(库房、设备、人力、技术 等)而形成的一种第三方仓储服务形式。现有的RFID仓库管理系统多采用一种特定的自动识别技术(如包括RFID，条形码 或二维码)、面向一个特定的仓储环境、按照一种特定的存储和配送流程、为一个特定企业 进行服务。将其应用于“工业园区”中的多企业共享的“公共仓库”进行物料管理和配送 时，其信息架构在物料订单的导入、排序、执行和记录等自上而下的四个层面存在着以下不 足
生产企业信息接口层面由于不同企业往往采用不同的物料需求计划系统MRP或不同 的ERP系统，其程序接口及产生的物料订单的数据格式、规范不同，无法采用一致的方式导 入仓管系统进行处理；
仓库订单任务处理层面由于不同企业所需的服务等级(根据所付服务费用)、其生产 特点(如批量或JIT生产)、订单参数(交货期、物料数量)等均可能不同，仓管系统不能再采 用传统处理方式按照订单下达的先后次序安排配送任务；
仓库操作流程执行层面由于不同企业、不同物料的出入库、配送流程可能不同，例如 需要额外的装/拆箱、质检操作等，无法按照统一的操作流程进行仓储操作和数据的获取、 记录；
仓库现场数据采集层面由于不同企业、不同物料使用的标签种类可能不同(如条形码 或RFID)，仓管系统中无法使用统一的自动识别工具采集所有物料的数据获取和记录。

发明内容
本发明克服了传统仓储管理系统只能面向一家工业企业，按照固定仓储业务操作 流程，使用固定的数据采集手段和数据处理方法进行实时仓储信息管理的局限，为公共仓 库面向动态变动的客户企业，提供差异化的物料仓储业务流程和个性化的实时信息采集需 求，提供基于RFID并兼容多种自动采集设备的实时仓储信息管理系统及信息管理方法。实现本发明的技术方案是首先，本发明提供一种基于RFID的公共仓库实时信息 管理系统，该系统包括服务器群、智能网关和智能对象；
所述服务器群包括异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器以及数 据库服务器；所述异构数据源服务器、动态任务池服务器及工作流管理服务器与数据库服 务器连接，工作流管理服务器与智能网关连接；
所述服务器群中数据库服务器，包括静态库和动态库，分别用于存储整个系统预设和 产生的各种数据；所述静态库包括将订单标准化的ISA95转换规则库、存储订单任务权重 的权重库、包含工作流定义文件的工作流库和包含实例化的智能对象的数据采集接口的智 能对象资源库(soUDDI)；所述动态库包括存放标准订单的标准订单库、存放订单序列的动 态任务池、存放订单实施执行信息的实时执行信息库以及存放智能对象实时状态的对象实 时状态库；
所述智能网关，包括固定式智能网关和手持式智能网关，与工作流管理服务器、数据库 服务器及智能对象连接；
所述智能对象是用于管理仓储操作的自动识别设备，包括安装有条形码阅读器、二维 码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有上述读写器 或标签的工作人员。本发明还提供基于RFID的公共仓库实时信息管理方法，该方法是基于上述信息 管理系统的。首先，建立服务器群，实现不同生产企业的信息系统与公共仓库信息管理平台的 标准化对接，生成标准化的订单任务(或称订单、物料订单)并进行动态优化与调度，将订单 任务转化为可执行的数据工作流以及数据的存储；所述服务器群包括异构数据源服务器、 动态任务池服务器、工作流管理服务器以及数据库服务器；
建立智能网关，用于管理仓储操作中使用的多种自动识别设备，包括安装有条形码阅 读器、二维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有 上述读写器或标签的工作人员； 管理步骤为
1)将企业新发送来的出/入库订单通过上述异构数据源服务器按一定的转换规则转 化成标准的订单，并存储到数据库里；
2)通过动态任务池服务器对新加入订单的属性计算其任务权重及结合已有的任务的 相似性权重计算出订单任务的综合权重，并按照综合权重值对新加入的订单任务与已有订 单任务进行排序，并存储到数据库里；
3)通过工作流管理服务器将权重值最高的订单任务转化为数据工作流输出并存储到 数据库里；
4)通过智能网关根据工作流的内容调用自动识别设备对出/入库的货物进行相应的处理，并将实时的操作数据存储到数据库里。具体的，所述服务器群中异构数据源服务器，其核心是订单适配器，用于实现生产 企业的异构信息系统(如ERP，MRP)与公共仓库信息管理平台的标准化对接，订单适配器将 企业异构物料订单导入，并从基于ISA95标准预定义的ISA95转换规则库中查找对应于不 同订单的转换规则，将订单中所包含的各项条目做数据映射，并形成基于xml的标准订单 存入下述数据库的标准订单库中并发给动态任务池模块，以供别的后续模块使用；
所述服务器群中动态任务池服务器，其核心是多目标订单优化调度器，用于将数据源 服务产生的标准订单转化为待执行的仓储操作任务(即待执行订单任务)并进行动态调度， 订单优化调度器将新增标准订单导入，并按订单的所属企业、缓急程度、生产流程类型等属 性从权重库中索引相应的“属性权重”，结合动态任务池中的已有订单任务与新增订单任务 的“相似性权重”，计算出该新增订单任务的综合权重值，按综合权重值的大小优化得出新 增订单任务与已有订单任务的组合方式，并按该组合方式把订单任务添加进动态任务池；
所述服务器群中工作流管理服务器，其核心是工作流管理器，用于将待执行仓储操作 任务转化为可执行的数据工作流实例，其取出动态任务池中综合权重值最大的订单任务按 照该订单任务属性从工作流库中索引对应的工作流定义文件并进行加载，然后逐一为工作 流节点从智能对象资源库中匹配查找合适的智能对象，配置形成工作流执行模型，按照所 定义的节点次序执行工作流，即通过节点智能对象对应的Agent (Agent本身是个“智能 体”，具有智能，通常拥有自己的知识库和推理机)调用智能对象完成实时信息采集操作，并 将实时执行信息(如任务进度)存入实时执行信息库。所述智能网关，指的是基于智能网关的异构设备管理服务器，其核心是基于Agent 的智能对象管理器，用于管理仓储操作中可能用到的各类不同的智能对象；所述智能对象 指的是持有自动识别设别的人或安装有各种自动识别设备的传统仓储资源，如条形码阅读 器、二维码阅读器、高频RFID阅读器、超高频RFID阅读器、带RFID标签的货物托盘和货位、 装有RFID识别器的叉车等，智能对象对应的数据采集接口被封装为网络服务注册于静态 库的智能对象资源库上供工作流查找、配置，当某工作流启动时，所有对应的智能对象均被 实例化为Agent而形成多Agent管理系统，随着某工作流节点的执行，相应的Agent调用智 能对象进行数据采集，将实时操作数据反馈给工作流管理器，并将智能对象状态存入对象 实时状态库。本发明具有积极的效果(1)满足不同类型生产企业的个性化仓储需求，支持 RFID与其他多种自动识别技术在现场数据采集流程中的动态融合使用以及基于实时信息 的订单处理技术，为第三方物流运营商开发基于RFID的公共仓库管理系统建立了一个可 行且通用的实时信息平台；(2)为面向动态变动的客户企业，差异化的物料仓储业务流程， 个性化的实时信息采集需求，实施基于RFID并兼容多种自动采集设备的实时仓储信息管 理系统提供了解决方案和关键技术。(3)本发明对中小型企业以共享方式、规模的使用RFID 技术进行实时物料仓储及配送过程的信息管理提供了解决方案，从而解决中小型制造企业 在使用RFID技术长期以来具有的三高(即资金门槛高、技术门槛高、风险高)的问题，对推动 RFID技术在工业园区或工业集团中的高速普及应用具有积极效果。


附图1为本发明的系统架构图； 附图2为本发明的实施方式的用例图。
具体实施例方式本发明是基于RFID的公共仓库实时信息管理系统及管理方法，服务对象为多个 不同类型的生产企业，拟利用RFID结合先进的信息通信及决策技术实现对各企业物料的 一致性仓储管理和配送服务。基于RFID的公共仓库实时信息管理方法的主要步骤是将不 同生产企业的信息系统与公共仓库信息管理平台的标准化对接，生成标准化的订单任务并 进行动态优化与调度，再将订单任务转化为可执行的数据工作流，对仓储设备的调配以及 数据的存储。平台实施方案如图2所示，最顶层表示异构企业信息系统(以ERP系统为例)，虚线 框内为本发明的平台。平台分三层进行部署实施第一层为服务器群，包含异构数据源服 务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器和数据库服务器；其中，异构数据源服务器安 装基于ISA 95工业标准的数据源服务模块，动态任务池服务器安装基于任务池的订单动 态调度服务模块工作流管理服务器安装面向RFID的可重配置工作流管理服务模块，而数 据库服务器作为数据库，安装“静态库服务”模块和“动态库服务”模块。第二层为智能网 关，包含固定式智能网关和手持式智能网关，作为基于智能网关的异构设备管理服务器，均 安装基于智能网关的异构设备管理服务模块。第三层为智能对象层，包含该公共仓库中可 能用到的各类自动识别设备，如装有RFID识别器的叉车、带有RFID标签货物托盘或货位， 手持RFID识别设备的工作人员等。企业从其ERP或者MRP将其原始的物料订单发送到异构数据源服务器，异构数据 源服务器从数据库服务器的静态库的ISA95转换规则库中查找对应于不同订单的转换规 则，将订单中所包含的如所属企业、生产流程类型等各项条目做数据映射，并形成基于xml 的标准订单存入动态库的标准订单库中，并将订单发送到动态任务池服务器。动态任务池服务器接收到异构数据源服务器发送的任务订单的xml文件，从该订 单文件提取出订单的各种属性，再通过多目标订单优化调度器按订单的所属企业、缓急程 度、生产流程类型等属性从权重库中索引相应的“属性权重”，然后结合动态任务池中的已 有任务与新增任务的“相似性权重”，按综合权重值的大小优化得出新增订单任务与已有订 单任务的组合方式，并按该组合方式把订单任务添加进动态任务池。工作流管理服务器从数据库服务器的动态任务池提取综合权重值最高的订单任 务并按照该订单的任务属性从静态库的工作流库中索引对应的工作流定义文件并进行加 载，逐一为工作流节点从静态库的智能对象资源库中匹配查找合适的智能对象形成工作流 执行模型，按照所定义的节点次序执行工作流。智能网关将所有节点对应的智能对象均实 例化为Agent而形成多Agent管理系统，当工作流启动时，随着工作流节点的执行，相应的 Agent调用智能对象进行数据采集，当智能对象完成数据采集后，智能网关将实时操作数据 反馈给工作流管理服务器上的工作流管理器，并将智能对象状态(如叉车、托盘的位置等) 存入动态库的对象实时状态库，工作流管理器根据当前的工作流的执行信息(如任务进度、 所采集的数据等)存入动态库的实时执行信息库。当工作流进度完成时，工作流管理服务器自动更新数据库确认任务终止，关闭该工作流，等待下一个工作流的执行。以货物出/入库为例，当某企业的一批货物到达时，该企业从其ERP或者MRP将其 原始的货物入库订单发送到异构数据源服务器，异构数据源服务器将订单转化成基于ml 的标准订单并将订单发送给动态任务池服务器并存入动态数据库的标准订单库中，以供别 的后续模块使用。动态任务池服务器从异构数据源服务器接收到新加入的任务订单的xml文件，计 算出该订单的综合权重，按综合权重序列对新加入订单和已有订单进行排序，将所得动态 订单任务队列添加进动态数据库的动态任务池。工作流管理服务器从数据库提取综合权重值最高的订单任务(此处假设该入库订 单任务综合权重值最高，为优先执行的订单任务)，按照入库订单任务属性从数据库查找工 作流定义文件配置对应的智能对象，也就是依据实际货物数量进行分货计算，即根据货物 的属性、货位使用情况、用户事先制定的存储规则等信息分配各种仓储设备资源(如持有 自动识别设备的工作人员、装有自动识别设备的货位、货物托盘、叉车等)，并实例化成工作 流，最后将该工作流发送到智能网关处理并保存到数据库。工作人员从智能网关获取工作流的内容，对货物进行相关操作，并反馈到智能网 关，搬运工人根据系统的分配将货物搬运至不同的托盘上，叉车司机或库房管理员通过叉 车上的RFID读写器及车载系统或手持终端上的RFID读写器将货物信息与电子标签ID进 行绑定。然后，将该组命令传给库房管理员(使用RFID手持终端)、叉车操作员(使用如便 携PC、手持终端或车载系统等操作终端和车载RFID读写器)等相关人员，叉车操作员叉取 托盘时，根据叉车上RFID天线读取到的信息，智能网关将立即返回该托盘计划放入的货位 信息，叉车操作员根据这些提示信息进行货物的搬运。入库时叉车上的RFID天线将读取到 货位标签，智能网关根据之前确定的库位分配信息来确认托盘(即货物)是否放入正确的 货位，如有错误及时发出警告。在正确上架之后，操作终端提示操作员该作业完成，同时向 智能网关发出确认，智能网关将信息反馈给工作流管理服务器，工作流管理服务器自动更 新数据库确认货物入库。至此货物入库业务流程结束。当企业有货物需要提取的时候，与入库流程基本相同，企业从其ERP或者MRP将其 原始的货物出库订单发送到异构数据源服务器转化成标准的订单文件，经过动态任务池服 务器进行优化调度，再经过工作流管理服务器生成可执行的任务数据工作流实例，最后通 过智能网关(PC、手持终端等)对智能对象(物料、工具、员工等)进行相应的调配。工作人员从智能网关获取工作流的内容，对货物进行相关操作，并反馈到智能网 关，同入库业务的货位分配、搬运操作相类似，利用RFID设备检查托盘与货位信息，判断是 否有错误操作，并对应出库单记录物品交接信息。搬运分拣工在分货区根据要求将货物拆分、打包、装车。在实际操作中，可能出现 托盘上的货物并不是一次性出库的情况，管理员或叉车司机需要利用RFID设备动态关联 托盘，并根据实时记录更新托盘信息。在正确出库之后，管理员向原仓储系统发出确认，系 统根据RFID系统记录的实时货品信息更新订单数据库确认货物出库。至此货物出库业务 流程结束。在以上过程中，所有对应的智能对象均被实例化为Agent而形成多Agent管理系 统，随着工作流节点的执行，相应的Agent调用智能对象进行数据采集，也就是在实际操作
8中诸如“01号叉车将02号托盘放到03号货位”的工作指令中所出现的01号叉车的RFID 读写器识别02号托盘和03号货位等情况的数据采集，并判断相关的数据(托盘号、货位等) 是否正确，正确才做最后确认，完成数据采集。当智能对象完成数据采集后，智能网关将实 时操作数据反馈给工作流管理服务器上的工作流管理器，并将智能对象状态(如叉车、托盘 的位置等)存入动态数据库的对象实时状态库，工作流管理器根据当前的工作流的执行信 息(如任务进度、所采集的数据等)存入动态数据库的实时执行信息库。考虑到实际应用中不会有太多的智能网关，对于大规模的应用，可以利用PC机、 手持终端及车载系统等连接智能网关，以实现相应的对智能对象的管理等操作。当然，本发明还有其他多种实施例，如比较通用的简单应用单纯地在托盘或者货 物上附加电子标签，用手持终端或固定在货位上的读写器实现数据采集；或者是更加全面 的应用仓库门口及其他地方加固定式读写器，人员胸牌加电子标签，实现简单的人员管理 和考勤管理，叉车装读写器，仓库地面下埋设电子标签，可以实现识别叉车位置，智能规划 行车路线(相当于RFID式的仓库内GPS)等功能，每个货位及货架安装定向读写器，实现物 料动态管理，配合软件相应模块，可基本实现仓储无人管理。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明 作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是包括服务器群、智能网关 和智能对象；所述服务器群，包括异构数据源服务器、动态任务池服务器、工作流管理服务器以及数 据库服务器；所述异构数据源服务器、动态任务池服务器及工作流管理服务器与数据库服 务器连接，工作流管理服务器与智能网关连接；所述智能网关，包括固定式智能网关和手持式智能网关，与工作流管理服务器、数据库 服务器及智能对象连接；所述智能对象是用于管理仓储操作中的自动识别设备，包括安装有条形码阅读器、二 维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标签的各种工具和带有上述读写 器或标签的工作人员。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述异 构数据源服务器包含有用于把企业的订单转化成为标准的订单的基于ISA 95工业标准的 数据源服务模块。
3.根据权利要求2所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述动 态任务池服务器包含有用于将异构数据源服务器产生的标准订单转化为待执行的仓储操 作任务并进行动态调度的基于任务池的订单动态调度服务模块。
4.根据权利要求3所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述工 作流管理服务器包含有用于将待执行仓储操作任务转化为可执行的数据工作流实例的面 向RFID的可重配置工作流管理服务模块。
5.根据权利要求4所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述数 据库服务器包含有存放预设数据的静态库和存放实际操作中产生的各种数据的动态库；所 述静态库包括将订单标准化的ISA95转换规则库、存储订单任务权重的权重库、包含工作 流定义文件的工作流库和包含实例化的智能对象的数据采集接口的智能对象资源库；所述 动态库包括存放标准订单的标准订单库、存放订单序列的动态任务池、存放订单实施执行 信息的实时执行信息库以及存放智能对象实时状态的对象实时状态库。
6.根据权利要求5所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述智 能网关包含有用于管理仓储操作中用到的自动识别设备的基于智能网关的异构设备管理 服务模块。
7.根据权利要求6所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理系统，其特征是所述智 能对象的数据接口都被封装为网络服务模块注册于数据库服务器的智能对象资源库中，以 便智能网关调用和管理。
8.一种基于RFID的公共仓库实时信息管理方法，首先，建立上述权利要求中所述的服务器群，包括异构数据源服务器、动态任务池服务 器、工作流管理服务器和数据库；实现不同生产企业的信息系统与公共仓库信息管理平台 的标准化对接，生成标准化的订单并进行动态优化与调度，将订单转化为可执行的数据工 作流以及数据存储；建立上述权利要求所述的智能网关，用于管理仓储操作中使用的多种自动识别设备， 包括安装有条形码阅读器、二维码阅读器、超高频RFID读写器、高频RFID读写器、RFID标 签的各种工具和带有上述读写器或标签的工作人员；管理步骤为1)将企业新发送来的出/入库订单通过上述异构数据源服务器按一定的转换规则转 化成标准的订单，并存储到数据库里；2)通过动态任务池服务器对新加入订单的属性计算其任务权重及结合已有订单的相 似性权重计算出新加入订单的综合权重，并按照综合权重值对新加入订单与已有订单进行 排序，并存储到数据库里；3)通过工作流管理服务器将权重值最高的订单转化为数据工作流输出并存储到数据 库里；4)通过智能网关根据工作流的内容调用自动识别设备对出/入库的货物进行相应的 处理，并将实时的操作数据存储到数据库里。
9.根据权利要求8所述的基于RFID的公共仓库实时信息管理方法，其特征是所述智 能网关是基于智能网关的异构设备管理服务器，用于管理仓储操作中使用的智能对象；上述智能对象具体指安装有自动识别设备的传统仓储资源，智能对象对应的数据采集 接口封装为网络服务注册于静态库的智能对象资源库上供其他模块查找、配置；所有对应 的智能对象均被实例化为Agent而形成多Agent管理系统，相应的Agent调用智能对象进 行数据采集。
全文摘要
本发明公开了一种基于RFID的公共仓库实时信息管理系统及其管理方法。本发明实现不同生产企业的信息系统与公共仓库信息管理平台的标准化对接，生成标准化的订单任务并进行动态优化与调度，再将订单任务转化为可执行的数据工作流，对仓储资源的调配以及数据的存储；本发明面向公共仓库面向动态变动的客户企业、差异化的物料仓储业务流程、个性化的实时信息采集需求，实施基于RFID并兼容多种自动采集设备的实时仓储信息管理系统提供了解决方案和关键技术；满足不同类型生产企业的个性化仓储需求，提供高效的公共仓库管理方法，对推动RFID技术在工业园区或工业集团中的高速普及应用具有积极效果。
文档编号G06Q10/00GK102004964SQ20101057479
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者屈挺, 李志安, 董泉, 黄国全 申请人:广东够快物流信息科技有限公司