基于RFID技术的备件管理系统设计与应用

摘要：针对目前备件管理存在的信息采集、处理手段落后的问题，提出了一种基于RFID技术的备件管理系统优化设计方案，给出了备件管理系统信息化管理及数据处理的实现方法。该方案能够实现对备件全方位的监控和管理，降低备件信息处理的差错率，提高备件管理的数据分析能力，为备件管理者提供了可靠的信息数据支持。
关键词：RFID；备件管理；数据分析；设计与应用

0 引言
    备件是维修故障设备时，用于替换故障部位的零部件。备件是设备维修的重要物质基础，及时的备件供应，可以缩短设备维修时间、减少停机损失；供应质量优良的备件，可以保证维修质量和维修周期，提高设备的可靠性。要做到对设备的及时维修和保养，必须保证有足够的备件作基础，备件管理会直接影响到设备完好性和寿命周期费用。备件储备过多，会造成积压，影响企业流动资金周转，增加产品成本，还会增加库房面积和保管费用；备件储备过少，供应不及时，就会带来风险，增加停机时间，使企业的生产活动和经济效益遭受损失。因此实现备件的合理管理对提高设备工作效率、降低企业成本具有十分重要的意义。
    现代企业备件涉及大量的产品，要想在激烈的竞争中取得优势，就必须对备件管理提出更高的要求：提高备件查询的准确性、改善盘点作业的质量、提高库存安全性、提高备件出入库效率，这些都是备件管理中应该做到的。然而，大多数单位现有的备件管理方式主要有2种。一是人工记忆与卡片相结合的方法。主要应用在备件种类少的企业，这种方式不仅费时费力，而且容易出错，使得备件管理效率低下，给企业带来较大的损失；二是通过实施现代的仓库管理系统，采用条码技术作为仓库管理中货物流和信息流同步的方法，而且条码具有成本低、能有效进行备件分类和传达众多物品信息等优点。但随着企业对信息化要求的不断提高，条码技术的缺点也逐渐表现出来：信息无法更改、存储容量小、读取信息不方便等，为快速、有效的数据采集带来不便，也对后期数据分析增加了难度。

1 RFID技术介绍
    射频标识(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式自动识别技术，它是利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目标的技术。RFID技术最早出现于二战时期英国空军的敌我识别系统(Identificat-ion Frlend and Foe，IFF)。RFID技术自诞生以来，以其独特的优势，逐渐被广泛应用于工商业自动化、交通运输控制、物流仓库管理等领域。将RFID技术引入备件管理系统能够满足企业对备件管理信息化、自动化、现代化的要求，实现备件状态的可视化，使备件管理更加有效地为设备正常工作服务，同时还可以提高仓库资源的利用率。
1．1 RFID组成及原理介绍
    RFID系统一般有4部分组成：电子标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，附着在物体上，用于标识目标，每个标签具有惟一的电子编码(EPC)；阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，分为手持式和固定式；天线(Antenna)：在标签和阅读器间传递射频信号；数据分析、处理系统，用于数据的分析和处理。RFID系统在具体的应用中，根据不同的应用目的和环境，系统的组成会有所不同。RFID的工作原理：当标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，即无源标签或被动标签(Passive Tag)，或者主动发送某一频率的信号有源标签或主动标签(Active Tag)，阅读器读取信息并解码后，送至后台信息处理系统进行有关数据处理，这就完成了RFID系统的工作过程。
1．2 RFID技术特点
    RFID技术具有条码技术所没有的许多优点。
    (1)读取速度快、距离远。RFID阅读器可同时辨读多个RFID标签，还可实现远程读取。条形码技术只能处在特定的环境下一次扫描一个条形码；
    (2)能够准确标示单一物品。电子标签能够惟一标示单一物品而与其他物品区分开来，条码技术中每一个条码只能标示一类物品不能对单一物品进行跟踪。
    (3)体积小、形状多。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，也可根据需要向小型化与多样化发展；
    (4)物理性能优越。可以储存永久性数据，数据可动态更新，反复使用，使用寿命长，耐高低温，能适应各种工作环境，尤其是油污、粉尘、放射等恶劣环境；
    (5)具有穿透性和无屏障阅读能力。在被覆盖的情况下，能够穿透纸张、木材和塑料等非金属非透明的材质进行穿透性通信。而条形码技术必须在近距离且没有阻挡的情况下，才可以辨读条码；
    (6)记忆容量大。RFID的容量随着记忆载体的发展，有不断扩大的趋势。而条形码最大的容量也只可储存3 000个字符；
    (7)安全性高。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容由密码保护，使其不易被伪造。
    正是由于RFID技术的这些优点使其在备件管理中具有广泛的研究与应用前景。

2 RFID在备件管理中的设计应用
    因为电子标签具有读写方向无关性、不易损坏性、可远距离读取、多物品同时一起读取等特点，可以大大提高备件信息的记录采集速度，减少人为失误率，因而被广泛地运用于库存管理中。
    备件管理系统运用平台化设计思路，底层的固定式和手持式阅读器采集备件信息、并实时在终端上显示备件的基本信息；中间层通过无线网络和有线网络，将单台或多台设备采集到的数据传送到数据库进行数据更新并在用户终端上显示备件变动情况；顶层的信息综合管理系统进行数据分析处理，用户可以对采集到的信息综合利用。系统具有模块化、集成化、标准化等特点，便于维护、监控，易于管理。运用RFID技术的备件管理系统可以在备件管理中将备件的整体情况更加精确地量化，达到可视化的效果。无论是在备件入库，还是出库方面，都可以通过信息管理平台对备件进行跟踪处理。图1是根据某单位备件管理实际要求，提出的基于RFID技术备件管理系统设计框图。

2．1 系统实现
    系统基于B／S架构，具有开放性，客户终端环境简单，升级部署简便，便于实现与其他系统的集成并具有严格精细的数据权限控制。采用业内领先的J2EE体系架构，具有开放性和灵活性的特点。客户应用可以根据需求不同部署在不同的操作系统和硬件平台上，便于在需求深化发展时，软硬件平台实现平滑升级。系统基于中间件技术屏蔽数据库之间的差异，支持Oracle等主流数据库，满足不同用户的需求。系统用Oracle 10g数据库管理软件及Java技术实现，便于部署实施，方便日后功能扩充。在总体设计方法依据设计原则，首先对企业需求进行深入分析，得出系统的业务架构划分，在业务架构基础上，合理划分应用域和应用组，针对不同用户的特定需求，形成各终端的应用模式，然后进行数据架构和技术架构设计，进行软件功能模块研制。最后，将软件功能模块予以抽取组合，形成备件管理系统。
2．2 数据管理
    主要完成数据库维护，包括备件目录、管理人员，仓库设置、备件储备标准、手持机信息、供应厂商、使用单位等基本设置，主要是对数据进行添加、删除、更新等操作。
2．3 数据查询
    查询统计主要对备件库存、台帐、库存明细帐、备件消耗、备件供应商、物资增加凭单、物资消耗凭单、备件和出入库等常用数据进行精确或模糊查询。
2．4 日常管理
    主要应用RFID技术，按照备件配套体系，实现备件的入库、出库、盘库、货位等库存管理。主要任务按功能模块划分，主要包括：备件入库管理、备件出库管理、备件盘库管理。
    (1)入库管理。对备件从启封、登记、生成标签到入库上架过程的管理。备件库入库操作管理流程如图2所示。

    (2)出库管理。实现对备件从出库单的确认、位置查询、分发和出库过程的管理。操作管理流程如图3所示。

    (3)盘库管理。能够完成盘库单拟制，生成盘库明细信息并根据盘库单列表信息进行盘库结果分析。盘库主要利用手持机遍历盘点仓库的方式实现，操作管理流程如图4所示。

2．5 数据分析
    主要完成对备件消耗量统计、备件库存统计、备件积压量统计、备件经费统计等主要参数进行分析，并以电子表格的形式输出，按用户要求形成统计表格。
2．6 辅助决策
    主要对历年备件统计结果建模分析、相关备件的优劣情况比较、备件库存限额分析等进行辅助决策，包括技术把关、故障诊断、性能评估、测试数据分析、故障规律分析、备件消耗分析等，为备件订购提供理论依据。同时还具有报警提示功能，能对备件保养、最低库存、寿命等进行提醒。
2．7 系统管理
    主要完成用户权限设置、数据备份、数据恢复和系统帮助等功能。

3 结语
    本文就基于RFID技术的备件管理系统设计做了相应阐述，讨论了RFID技术在备件管理系统中应用的便利性，描述了系统的整个工作流程及备件管理数据分析的设计。随着RFID技术的不断发展和电子标签价格逐步降低，其技术方面的优势与使用价值势必将改变备件管理的面貌，给备件管理带来新的机遇与挑战。