煙草物流是煙草行業核心業務，是中國煙草面向未來、提升核心競爭力的重要支撐。當前，煙草物流正在努力推進信息化、智能化建設，特別是隨著卷煙生產經營決策系統、煙草物流綜合監管調度系統及工商在途、數字倉儲、視頻監控、片煙物流等系統建成投入使用，煙草物流智能化已經初見成效。構建一個高效流暢的煙草物流智能化系統，信息載體(條形碼、RFID等技術)是重要的前端因素，而RFID技術相比條形碼技術有明顯的優勢。 在煙草物流中的片煙物流環節、工業企業生產環節、工商托盤聯運環節乃至商業倉儲環節中，RFID技術都廣泛應用，但在卷煙包裝配送環節應用RFID技術成熟的案例較少。為此，S市煙草物流中心結合實際，探索創新，在現有物流作業管理的基礎上，設計建設了一套以RFID技術為依托的新型配送管理系統，替代原有在周轉箱上張貼紙質標簽和以紙質配送單為指引的傳統配送系統，以系統智能監管方式代替原有人工看板方式。系統在周轉箱和籠車上嵌入RFID標簽，在包裝配送等環節配置相關設備負責讀寫RFID標簽信息，并通過建設信息系統在卷煙包裝、移倉交接、配送和周轉箱回收等環節進行管理操作，以構建卷煙配送的新型智能化物流解決方案。 本文結合S市煙草物流中心基于RFID技術的卷煙配送管理系統的設計與應用實踐為例，總結系統設計要點、難點，對RFID技術在卷煙配送環節中的應用問題提出解決辦法，并給出具體的技術方案。 一、RFID技術的應用原理與特點 射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術，又稱電子標簽、無線射頻識別技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。最基本的RFID系統由電子標簽、讀寫器、天線三部分組成，電子標簽由耦合元件及芯片組成，每個電子標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;讀寫器是讀寫電子標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;天線在電子標簽和讀寫器間傳遞射頻信號。 RFID標簽可靈活附著在目標物中，并載有關于目標物的各類相關信息，RFID系統利用RF信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。與傳統的條碼標簽不同，RFID標簽可以反復讀寫，它所存儲的信息可以補償和修改。RFID具有遠距離識別、快速識別、信息存儲量大及適應環境能力強等特點，使其成為替代條碼進行倉儲運輸物流管理的有力工具。在互聯網信息系統的支持下，RFID能夠使物流的日常管理變得更加動態化、實時化、透明化。 二、卷煙配送系統的設計 1.系統總體設計 目前國內具有一定規模的煙草商業企業物流中心基本都建立了自動或半自動分揀系統，卷煙以條為單位在分揀設備上經過自動揀選后，進入包裝設備進行周轉箱自動裝箱或裹膜打包，然后將周轉箱或裹膜包有序堆疊在籠車中。卷煙配送出庫時，籠車移至出庫點，將周轉箱或裹膜包有序堆放在配送車廂送達零售戶。以周轉箱為載體的配送模式，需要在卷煙送達客戶后將周轉箱及時回收、并返回物流中心循環使用。本系統的設計應用是建立在以周轉箱為載體的卷煙包裝配送模式的基礎上。鑒于RFID技術的特點，在籠車和周轉箱上都配置RFID標簽，籠車和周轉箱編上編號(以油漆噴號和激光雕刻方式)，系統后臺通過數據庫實現編號與RFID標簽唯一ID號的一一對應，實現一車一號、一箱一號。系統架構，如圖1所示。 基于RFID技術的卷煙配送管理系統設計與應用 卷煙配送管理系統主要包括包裝管理、配送管理、周轉箱管理、后臺信息管理等功能模塊。 2.包裝管理功能模塊的設計 包裝管理功能模塊主要實現周轉箱ID號、籠車ID號與卷煙分揀配送訂單間建立關聯對應，因此在分揀線的條煙裝箱設備上安裝相關的RFID設備，以精確讀取周轉箱和籠車的RFID標簽信息、實時掌握條煙裝箱的工作狀態以及對周轉箱在設備上的輸送進行控制。系統設計1臺下位機，負責與分揀線進行信號交互、采集和輸出信號。 基于RFID技術的卷煙配送管理系統設計與應用 如圖2所示，分揀線PLC與下位機通過信號線連接，交互信號包括周轉箱輸送、裝箱設備疊煙、裝箱設備對周轉箱裝煙、周轉箱輸送測序異常等;下位機、RFID讀寫器與系統 PC分別采用RS232串口連接;天線與讀寫器之間連接都是采用饋線連接。在此環節的設計中，測序天線采用獨立的RFID讀寫器，全檢天線、復檢天線和籠車天線等3個天線共用一個RFID讀寫器，掃描采用分時輪詢，解決各個天線間相互干擾的問題。 基于RFID技術的卷煙配送管理系統設計與應用 如圖3，RFID設備的布局和對周轉箱的狀態檢測流程為： 流程1 已安裝RFID標簽并初始化過的周轉箱向卷煙裝箱位置輸送，在周轉箱進入工位的輸送設備下方(位置O點)安裝一個RFID天線(全檢天線)對周轉箱ID號進行讀取，并對周轉箱的質量狀態進行校驗，如檢測發現是后臺已標記損壞的周轉箱指示紅燈亮，操作員需要將此破損周轉箱下線;如果周轉箱完好，則繼續輸送。 流程2 周轉箱進入卷煙裝箱位置前的A點安裝一個RFID天線(測序天線)，用于測出周轉箱進入卷煙自動裝箱位置的順序;對于RFID標簽無法被讀取和O點漏入的后臺標記損壞的周轉箱，則該工位輸送設備停止，禁止此周轉箱送入裝箱機，并提示將此周轉箱下線;同時系統設計自檢程序，防止操作員工強行人為將不符合要求的周轉箱推進裝箱位置。 流程3 周轉箱在卷煙裝箱位置停留直到完成條煙裝箱，在此位置設備將周轉箱翻轉擺正，裝有條煙的周轉箱進入另外一側的輸送設備，并被輸送到末端以待堆疊到籠車上。在B點安裝一個RFID天線(復檢天線)，讀出該周轉箱的RFID標簽ID號，并與A點讀取順序進行校對，核對無誤后建立該周轉箱與裝入其中的條煙信息的對應關系。 流程4 籠車放置處(C點)安裝RFID天線(籠車天線)讀取籠車上的RFID標簽，對籠車狀態進行監控。當每一配送組的最后一個周轉箱被堆疊上籠車時提示操作人員更換籠車，同時在下一配送組第一個周轉箱經過B點時，提示操作人員在籠車兩側的標識板上書寫送貨組編號。在此環節的設計中，當籠車上已裝上一些周轉箱時，因為周轉箱上也安裝有RFID標簽，本系統采取對周轉箱標簽和籠車標簽分別授權訪問的方法，以避免互相之間的讀取相互干擾。 3. 配送管理功能模塊的設計 按照卷煙的物流配送作業流程，配送環節包括分揀復核、配送交接、商戶交接等作業，這些作業使用手持機對RFID標簽進行讀寫操作，并通過網絡連接下載與讀取后臺服務器端的信息。因此，配送管理環節，主要是在手持終端設計研發“分揀復核”、“配送交接”和“商戶交接”等功能模塊。 分揀復核作業：條煙分揀完成后，籠車裝載周轉箱轉運至出庫暫存區，在分揀人員與倉儲人員進行卷煙交接時，由倉儲人員使用手持機對條煙進行查詢以確認交接卷煙是否正確。 操作流程如下：倉儲人員進入“分揀復核”功能模塊，選擇需要進行分揀復核的批次。掃描籠車或籠車上任意一周轉箱的RFID標簽，核對手持機上顯示的信息與實物是否一致，不一致時進行異常反饋提交到后臺;一致則確認復核。 配送交接作業：以籠車為單位，倉儲人員把卷煙移交給配送人員的交接過程(當直接發貨配送時，可在分揀復核后直接進行配送交接)。因此卷煙在分揀復核或者確認交接后才能進行配送交接操作。 操作流程如下：配送人員進入“配送交接”功能模塊;選擇批次，系統自動顯示需進行配送交接的送貨線路及籠車數;在與配送組確認后，掃描籠車標簽或者批量進行交接。 商戶交接作業：配送人員到商家送貨時進行商戶交接，該功能用于跟蹤記錄送貨組具體的交貨信息。 操作流程如下：配送人員在與商戶進行交接時，在手持終端進入“商戶交接”功能模塊，掃描周轉箱RFID標簽，配送人員根據列表信息與零售戶進行實物的交接與確認。 4. 周轉箱管理功能模塊的設計 周轉箱的管理包括配送人員在卷煙交給零售戶后的周轉箱回收作業以及在分揀包裝與配送環節對周轉箱損壞情況進行登記的作業。因此，系統主要設計了“周轉箱回收管理”與“周轉箱破損登記”功能模塊。 周轉箱回收管理：此功能用于對每天完成商戶交接的周轉箱進行批量回收，同時統計每個送貨組已交還周轉箱的數量和待回收周轉箱的數量。為了能大批量讀取周轉箱的RFID標簽，系統設計了一個龍門RFID回收通道，該通道配置多個RFID天線、讀寫器、PC終端、LED顯示屏、控制器和金屬布等，回收龍門識別區域集中，可保證高速度、大容量采集的可靠性，能滿足回收現場復雜的環境，具有良好的抗電磁干擾特性，其拓撲結構如圖4所示。 基于RFID技術的卷煙配送管理系統設計與應用 控制器、遙控器(識別觸發裝置)及LED顯示屏組成人機交互模塊，主要實現對回收系統的操作，包括可人工觸發周轉箱識別的功能以及實時顯示回收過程的提示和狀態的功能。控制器負責檢測接收遙控器的指令，并上傳給前端PC，LED顯示屏由前端PC發送指令，顯示識別結果及異常提示。 周轉箱破損登記：在各個作業環節，操作人員發現周轉箱破損，都可以通過手持機進入周轉箱破損登記界面，對破損情況進行記錄并后臺存儲。破損可以采用分級制，詳細定位破損情況。通過登記也可以將破損定位到各個作業環節，進而定位到責任人。 5.后臺信息管理功能模塊的設計 后臺信息管理主要包括卷煙分揀配送情況以及周轉箱、籠車使用情況等相關信息的分析統計、系統使用權限和相關參數的設置等，為卷煙的分揀配送作業提供管理信息。 三、卷煙分揀配送系統的應用 1.系統應用效果 S市煙草物流中心在系統試運行期間，約1萬個周轉箱安裝了RFID標簽，六個月的時間內，有不同區域的22個送貨組采用RFID周轉箱分揀配送卷煙，配送約50萬個周轉箱卷煙，重復回收周轉箱50萬個，每1籠車周轉箱(160個)在10秒內可完成批量入庫。系統實現了卷煙包裝配送物流全過程的數據采集及跟蹤;在卷煙包裝環節中免去了粘貼紙標、更換色帶、打印紙等作業，實現無紙化物流作業;對周轉箱狀態的實時追蹤提升了周轉箱的管控能力，并利用周轉箱群讀入庫回收提升了周轉箱的交接效率。 2.系統應用問題及解決辦法 周轉箱RFID標簽安裝問題：煙草行業現在使用的條煙自動裝箱機，主要功能基本為人工放箱、自動輸送、條煙側推裝箱、周轉箱翻轉立正以及人工將周轉箱堆疊到籠車或托盤上的作業，無法將不同輸送方向周轉箱的RFID標簽統一在在同一方位。為確保系統準確、高效運行，必須在每個周轉箱上安裝四個RFID標簽，并且為了防止RFID標簽在分揀設備上受損，需要對RFID標簽進行塑化封裝，在封裝表面雕刻編碼，這在一定程度上增加了系統成本。另外，為方便RFID標簽安裝，新制作的周轉箱可做一個凹槽，將RFID標簽插入凹槽內。 智能化提醒與糾錯能力問題：在卷煙分揀環節，當進行人工操作或設備自動化動作時可能會出現分揀差錯，RFID標簽相對紙張標簽目視化程度較低，因而需要在系統中增加智能化提醒與糾錯功能。如條煙分揀包裝時，分揀組之間如果基于效率的問題，“換組”太快，沒明顯的時間間隔，則容易人為裝錯籠車，因而可通過“換組”提示的方式提醒;又如卷煙分揀錯誤時，需要人工查找和調整時，應通過手持機快速進行糾錯處理等，這些都需要在系統設計中就進行考慮;又如為提升配送車輛的裝載率，在配送環節存在較多拼箱作業時，需要在手持機中設計與配送模式相適應的拼箱功能，方便配送交接時操作。 卷煙交接環節待改進的問題：現有系統設計中，在卷煙配送交接到零售戶的環節比較簡單，可在零售戶中增設裝載零售戶信息的RFID標簽，通過手持機GPS定位和對零售戶信息的RFID標簽復核等手段，在卷煙物流供應鏈中提升其透明度，加強卷煙專賣管理，可以有效遏制甚至杜絕體制外循環，能夠在煙草專賣管理上發揮較大作用，并可減少配送差錯。 3.系統的應用前景分析 配送環節是卷煙供應鏈的末端環節，是卷煙商業企業與卷煙零售戶密切聯系的關鍵環節，因此，卷煙配送環節的物流效率與信息管理是整個供應鏈的重要部分。但是現有卷煙配送環節信息采集不及時、信息記錄不全面、信息數字化和物流作業智能化水平低，是整個卷煙供應鏈的短板之一。 建立以RFID技術為基礎的卷煙配送管理系統，利用RFID信息為配送作業過程提供自動化記錄的途徑，既能進行實時監控，又能實現智能化物流作業。在包裝環節，以RFID標簽取代一次性紙質標簽，減少周轉箱貼標等作業環節從而減輕勞動強度，更可節能環保，在交接環節，利用RFID信息可有效降低出貨交接等物流環節的差錯率;在零售送貨環節，通過信息紐帶把零售客戶與煙草商業企業緊密聯系起來，為行業全面開展物聯網建設奠定基礎，為開展多元化社會物流業務提供有效的管理系統支撐，增加物流企業經濟效益，提升企業核心競爭力;在周轉箱回收環節，利用RFID信息對周轉箱的使用進行追蹤監管，并減少周轉箱的人為損壞，延長周轉箱使用壽命，更有利于開展績效考核和精細化管理，提升服務水平;隨著RFID技術的成熟與成本的降低，隨著煙草物流數字化、信息化建設的推進，基于RIID技術的卷煙配送管理系統將在卷煙商業物流中得到更為廣泛的應用。 四、結論 以RFID技術為依托，通過在周轉箱和籠車上安裝RFID標簽，在分揀包裝設備等關鍵作業節點上安裝RFID讀寫設備，利用信息系統建立條煙、周轉箱、籠車以及配送單據間的關聯，并配以RFID手持機等移動設備快速采集RFID標簽信息，可構建出新型的卷煙配送智能管理系統，實現卷煙配送全過程數據的采集及跟蹤。系統具備自動識別、跟蹤和糾錯功能，可實現無紙化作業，降低勞動強度和提高物流效率，提升卷煙物流信息化水平，為煙草行業供應鏈物流創新發展及物聯網的建設提供必要的經驗和技術基礎。