基于RFID的电子标签系统的设计与开发—工业工程学士学位毕业论文

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 部： 机械工程学院 专 业： 工业工程 题 目： 基于RFID的电子标签系统的设计与开发 3毕业设计说明书（论文）中文摘要物流的管理离不开信息技术的应用，RFID电子标签因其独有的非接触、无磨损、寿命长、阅读速度快、便于使用等特点成为时下最为先进的非接触感应技术，目前正广泛应用于各个行业和领域。电子拣货系统是物流管理的一个重要组成部分，电子标签拣货系统原理是借助安装于货架上的电子标签取代拣货单，将订单信息通过电脑传输到电子标签中，从而引导拣货人员正确、快速地完成拣货工作。本文重点从RFID的基本原理出发，介绍了电子标签的关键技术，包括芯片，天线技术，封装和标签技术的应用。研究电子标签拣货系统硬件组成结构和工作原理，分析设计了该系统的功能结构、数据模型，并利用VB和ACCESS完成了拣货系统程序设计，实现了两种分拣模式下的库存管理、库存操作以及库存的盘点等作业。关键词 物流 拣货 电子标签 数据库 RFIDTitle Design and development of the Electronic Tagging Systembased on Radio frequency identification （RFID） technologyAbstractThe management of logistics can not do without the applyment of informationtechnology. The electronic tagging based on Radio frequency identification（RFID）is the most advanced contactless technology. It is widespread usedon many enterprise because of no wear non-contact and long service life andso on. The picking system on electronic is the most important part of management of logistics. The picking system used electronic tagging to replace order picking and transferred order form to electronic tagging with the help of computer, then people can finish the picking work correctly and quickly.The thesis mainly proceed from the principle of RFID, introduced the key technology of electronic tagging including chip, antenna and tag. It does research on the hardware structure and working principle of electronic picking system, then analyses and designs the function structure and data model, finally completes the design of VB technology and ACCESS database management system, realizing the management, operation and stocktack on inventory by two types of picking models. Keywords Logistics picking electronic tagging RFID database management system 毕业设计说明书（论文）中文摘要II南京工程学院毕业设计说明书（论文）目录前 言1第一章绪论21.1课题背景21.2国内外研究现状31.3先进技术41.4研究内容4第二章基于RFID电子标签系统分析62.1 RFID原理及组成说明62.2电子标签系统概述72.3电子标签拣货方案92.3.1使用摘果法拣货92.3.2使用播种法拣货102.3.3使用分区式拣货102.3.4使用波浪式拣货102.4条形码系统与RFID系统的比较112.4.1条形码系统概述112.4.2 RFID系统的优势112.5系统总体设计122.6系统硬件结构及环境分析132.7系统流程分析142.8两种拣货方案流程分析162.9系统功能模块结构18第三章 基于RFID电子标签系统设计203.1系统数据分析203.1.1 E-R图模型的设计203.1.2各实体及属性介绍203.2系统数据具体设计253.3系统的I/O及数据库设计263.4系统界面设计26第四章 电子标签系统的实现324.1系统开发运行平台选择324.2读写器介绍324.3系统实现界面33第五章 总结39参考文献40致谢41附录42南京工程学院毕业设计说明书（论文）前 言随着全球经济快速发展，科学技术迅速进步，世界经济正处于前所谓有的全球化和经济化过程中，而物流是世界经济的重要组成部分，随着全球经济的发展，物流业得到了迅猛发展，同时它的发展程度又影响着世界经济的发展程度，因此企业对于内、外部资源进行管理和调配的要求也不断提高。 物流(logistics)指物品从供应地向接受地的实体流动过程，它是以追求物流过程的持续改进和满足顾客的需求为目标的，根据企业的实际需要将运输、包装、流通加工、配送、存储、装卸、搬运、信息处理等基本功能实行有机结合。随着供应链管理(SCM，Supply Chain Management)的兴起，物流管理也被归纳到其中。在供应链过程中强调营销、产品及物流之间的相互关系和互动作用，物流不再是作为一个单一的实体存在，也不再局限于自身范围，而成为现代化管理体系中的重要环节，它与整个生产、流通过程息息相关【1】。“谁掌握了物流和配送，谁就掌握了市场”这句话更是证明了物流在现代企业中的重要性，它可以称为第三方源泉，因此现代企业都追求高效率、低成本、优服务。物流的管理离不开科学技术，作为时下最先进的自动识别技术(RFID电子标签)，因其独有的非接触、阅读速度快、无磨损、寿命长、便于使用、读取量大等特点，目前成为最受企业欢迎的技术。作为一种能大幅度提高拣货效率，降低拣货错误率，降低企业成本的电子标签系统也应运而生。但是目前这项工程还有待改进、完善。第一章 绪论1.1 课题背景随着现代经济和科学技术的快速发展，物流事业的发展呈现越来越好的发展趋势。仓库管理系统是物流管理信息系统的一部分，它能够通过运行业务规则和运算法则对资源行为、存货和分销、信息等进行更优化的管理，使其最大化的满足企业要求，提高工作效率，降低企业成本。显然，随着全球经济的快速发展，仓储数量和客户需求都在不断增长和提升，同时也伴随着分拣量的增加、补货响应时间的缩短和服务质量的提高等要求，依靠普通的分拣方法(例如单靠传统的人工记忆和手工录入方式)不仅效率低下费时费力，而且容易出错，这些问题都会给企业的生产经营管理带来不可挽回的损失，无法满足大规模配货配送的要求。因此如何提高人员、设备、空间的使用效率，缩短订货、拣货流程和补货时间，降低存货成本，加强存货控制，降低物流和配送费用，成为许多仓储部门共同关心的问题。近年来，通过采用一些先进的自动识别技术手段实现了各类设备或物品在不同状态下的自动识别和管理。这使得这些技术在许多服务领域包括货物销售与后勤分配以及材料流通和生产企业领域得到快速的发展和推广。自动识别有多种技术，包括IC卡和RFID射频技术、条形码技术、光学符号识别、指纹法等技术【2】。几年前，条形码技术在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛应用。但是由于它存储能力不够强大、不能随便改写，而且抗污染能力弱等缺点，条形码在越来越多的情况下已经不能达到人们的目的、满足人们的需求了。在这个时候，基于RFID射频技术的电子标签拣货系统作为一种电脑辅助的无纸化拣货系统，极大地满足了企业的需求。其原理是借助安装于货物上的电子标签代替纸质的拣货单，将订单信息通过电脑传输到电子标签中，自动完成数据处理，引导拣货人员正确、快速、轻松地完成拣货工作。RFID射频技术所带来的经济效益也逐渐开始呈现在世人面前。产品包装带有RFID标签的企业在国际上具有明显的竞争优势。因此，是否具有“RFID能力”已经成为衡量企业竞争的新标准【2】。1.2国内外研究现状由于RFID射频识别技术在我国起步较晚，因此其应用的领域不是很广泛，除了应用在中国铁路的车号自动识别系统外，主要的应用就只是公路收费，停车场收费，考勤系统，门禁系统以及各类购物收费系统如各高校普遍使用的“一卡通”。当前，各大城市正陆续推行的无线射频公交片以及第二代公民身份证，正是目前为止我国在RFID射频技术应用领域中最大的项目【3】。我国RFID企业总数虽然也不少，但是最主要的是缺乏关键核心技术，特别是在超高频RFID方面。从芯片、天线等硬件产品来看，低高频RFID射频技术门槛较低，国内发展较早，技术相对比较成熟，产品在应用方面也很广泛；超高频RFID射频技术门槛较高，国内发展较晚，技术相对弱后，从事超高频RFID产品生产的企业很少，更缺少具有自主知识产权的创新型企业【4】。从产业链方面看，RFID的产业链主要由应用软件、读写设备的设计和制造、芯片设计、中间件、标签封装等环节组成。目前我国对于RFID产品的核心技术还未完全掌握，尤其是在芯片、中间件等方面，完成整个系统还是要依赖于外国企业。在国内已经基本成熟，只有极少数企业具备了研发中低、高频标签封装技术和超高频读写器设计和制造的能力，但是还不能满足应用于特殊环境里的可靠性RFID标签天线设计能力。系统集成是在众多环节中发展相对较快的环节，中间件以及后台软件部分还有待改善，我国在这些方面还需要加强研究力度。虽然如此，但是可以看得出，我国射频识别产品的市场是十分巨大的。随着文化交流、旅游业及其他活动的发展，对自动收费系统的需求也会日益增长，以前的人工运作的停车收费方式也终将被淘汰，利用射频识别技术的高速公路不用停车自动收费系统是将来的发展方向 【5】。 国内已有几家公司在引进国外的RFID先进技术，相信随着一大批有为学者的努力研究和市场环境的逐渐成熟，一定可以通过学习研究来开发自己的射频识别系统。RFID射频技术比较有发展前景，其将是未来一个新的经济增长点。所以可以肯定的是， RFID射频技术的掌握和普遍应用于各市场只是时间问题，RFID技术在中国的发展将遇到新的市场机遇，其发展前景也大为可观【6】。从国际形势来看，RFID射频技术最早起源于MIT的AutoID实验室，随后经过各种演变进入商业化阶段，就交给EPCglobal进行处理。从国外的情况来看，RFID对零售业的推广非常有利，沃尔玛的强制性使用要求也带动了除了美国的其他世界各地的企业的使用，因为美国是它最开始的动力，是在物流上利用，所以日前应用关注点还是在物流供应链，希望带来革命性的一种改变。在欧洲也有很多企业厂商在跟进这样的技术，像西门子、麦德龙集团等大型企业【7】。总之，国外RFID技术较为先进，理论更为成熟。 1.3先进技术射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触的自动识别技术，它是用无线射频技术对物体对象进行非接触式和即时自动识别的无线通信信息系统，它是现代科技高速发展的产物，它适应社会发展的需要，也是未来标签发展的趋势。典型的电子标签系统由电子标签，电子标签读写器以及、管理系统等组成。电子标签也称射频卡，它具有智能读写和加密通信的能力。读写器由无线收发模块、控制模块及接口电路、天线等组成【2】。电子标签系统最大的特点是采用RFID技术非接触识别，因此可以同时识别多个电子标签包括高速运动过程中的电子标签。它以无线方式通信，无须外露式的电接触点，可以按不同的应用要求来封装电子标签的芯片，可以抵抗恶劣环境，预防污损等【8】。1.4研究内容现代物流管理作为一种先进的组织方式和管理技术，物联网技术正炙手可热地快速发展。通过电子标签来实现计算机实时监控订单式拣货。使用RFID可以通过无线电讯号识别特定的目标和读写相关数据，方便拣货过程。采用RFID自动识别技术有助于系统信息处理，减少人员数量流动，增加物流系统的高效性，达到提高系统工作效率和降低成本的目的。本次设计的具体任务如下：1.调查分析射频识别技术的产生、国内外发展现状及应用、先进技术，及其在多个应用领域中的应用价值。结合射频识别技术的特点及优势设计总体解决方案 。2.对电子标签的系统原理进行分析，包括电子标签系统的构成、主要技术参数等。3.分析条形码技术与RFID射频技术的区别以及各自特点，比较两种应用下的电子标签系统的效率。4. 就物流仓储管理进行初步系统总体设计和各功能模块设计，基于电子标签和阅读器的物流管理系统的硬件设备给出实际的设计，对组成部分进行研究。5. 完成RFID中间件和应用系统软件的开发，运用ACCESS建立数据库，用Visual Basic语言编写阅读器协调控制、数据过滤与处理、数据路由与集成、进程管理的系统。6. 对设计的系统进行测试，包括功能测试，性能测试等。第二章 基于RFID电子标签系统分析2.1 RFID原理及组成说明射频是一种高频交流变化电磁波，通常所指的频率范围为100KHZ30GHZ。射频识别系统的数据是存储在电子标签之中的，其是通过电磁耦合供应能量以及实现与阅读器之间的数据交换，而不是通过接通电流触点来实现的。1. RFID工作原理RFID工作原理是：(1)在一定的区域范围内，当装有电子标签的物体接近天线时，读写器会受控发出微波查询信号 ；(2)当物体表面的电子标签接收到读写器的微波查询信号后，电子标签会根据查询信号中的命令要求并将标签中的数据信息反馈给读出装置；(3)读写器接收到电子标签反射回的微波信号后，电子标签内的识别代码通过读写器内部微处理器即可将信息分离出来【9】；(4)最后计算机将识别信息作进一步处理，从而完成物品的信息的查询、修改、统计管理等应用。2. RFID组成RFID由电子标签、阅读器及天线等组成。(1)电子标签电子标签也称为智能标签，是射频识别系统真正的数据载体。一般情况下，电子标签是由无线天线和标签专用芯片组成的，其中包含串行电可擦除可编程只读存储器、加密逻辑、射频手法电路和微处理器。依据电子标签供电方式的不同，可以将电子标签分为有源电子标签(Active tag)、半有源标签和无源电子标签(Passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池。半有源标签介于两者之间，虽然带有电池，但是只用来激活系统，激活后进入无源标签工作模式。根据调制方式的不同分为主动式、被动式和半被动式。一般来讲无源系统为被动式，有源系统为主动式。有源电子标签，需要电池为集成电路的操作和与阅读器的通信提供能源，准确性也高，识读范围最远，工作可靠性高，当然成本也高。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，通过无线电波与读写设备进行交换数据。系统工作发送无线信号时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率，基本上划分为五个主要范围:低频(30300kHz、高频(330MHz)和超高频(300MHz3GHz)以及微波(2.45GHz以上)。高频系统用于门禁控制和需要传送大量数据的应用； 低频系统用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪；超高频系统应用于需要较长的读写距离和较高的读写速度的场合，如火车监控、高速公路收费等系统【10】。(2)阅读器也称读写器，用于产生发射无线电射频信号并接受由标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、阅读器天线以及控制单元和接口电路，主要负责与电子标签的双向通信，同时接受来自主机系统的控制指令。阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率则决定了射频识别的有效距离。阅读器按照其外形分类可以分为工业阅读器、固定式阅读器、OEM模块、手持机、发卡机。(3)天线天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置，天线的设计和位置对系统的覆盖范围、操作通信的准确性和识读距离起着重要作用。天线的工作频率和频带宽度要能够符合射频识别系统的频率范围要求，如天线可以工作在860960MHz的频率范围内。一般天线都会和读写器整合在一起，天线具有多种不同的形式和结构，如阵列天线、八木天线、平板天线、螺旋天线等。在实际的应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，这就需要专业人员对系统天线进行专业的设计、安装【12】。2.2电子标签系统概述物流系统又称物流管理系统，在当今世界，物流已经成为一个不可或缺的部分，因此合理的物流过程将大大影响企业的效益。在这个信息化较高的互联网社会，计算机必然参与到物流管理中去，同时数据库系统占用的作用越来越明显。管理人员只有及时地获取可靠的信息才能做出正确的判断和决策。因此利用数据库和编程软件设计仓库管理系统实现电脑管理已成为大多数企业的首选。电子拣货系统是一种可以实现无纸化物流管理的电脑辅助拣货系统。使用自动识别技术，它可以简化物流管理中的订单处理过程，降低错误率，提高工作效率，降低成本。电子拣货系统由计算机连接数据控制器控制货架上的电子装置，借助信号灯与数字显示引导拣货人员快速、准确地完成拣货工作。在该系统中电子标签取代纸质拣货单，可以在货架上显示拣货信息，拣货人员只需依照电子标签指示执行拣货作业就可以【4】。由于拣货作业的效率及准确率对企业的服务质量和声誉有很大影响，所以如何才能有效地提高拣货作业效率及降低作业成本成为拣货作业研究领域的最大的课题。考虑在人工成本及作业效率的平衡，电子标签拣货系统应运而生，而且得到迅速发展和大量应用。同时基于RFID电子标签拣货系统在原本的电子标签系统前提下增加了射频技术，更加满足了准确、高效、简便的需求。电子标签拣货系统的优势： 1) 识别速度快，读取量大而且方便简捷，不需要书写任何纸质材料作业，减少了工作人员的工作量；2) 零判断作业，不需要寻找库存储位只需按拣货标签亮灯信号指示进行作业，快速、准确； 3) 计算机系统下达作业指示，作业人员无需等待，作业效率提高； 4) 作业错误率可接近为零，计算机实时监控，作业状态可实时反馈。5) 降低了库存和销售人员和读码劳动力方面的成本根据统计资料，基于RFID电子标签系统可以带来以下的效率：1) 人员培训时间短，训练容易且标准化；2) 库存可用性提高510，使销售提高37；3) 盗窃损失降低4050；4) 降低拣货错误率，其拥有高达999的正确率；5) 场地管理减少30；6) 损坏率和过期商品的销账减少可达20；7) 仓库产品的吞吐量增加了20；8) 物品存储的人工成本减少30。 2.3电子标签拣货方案拣选作业是按订单将一种或多种存储货物从仓库储位取出，按顾客订单的要求整理组合(包括拆包或再包装)，并放置在指定地点的整套作业。订单对手工作业来说是不可或缺的，员工需要将订单中每种要拣取的货物单独列出一行，并标有数量，每次拣货员只能拣取一种货品，即一个订单行。这里所说的订单是指配送中心发货单、拣选单、车间发料单、顾客订单等，它是所有拣选工作所依赖的信息。现代仓库或配送中心主要面向商店、工厂、公司等，一般每张订单只有一种货物的可能性很少，因此拣选作业主要是多行订单，拣取作业包括查找存储在不同地方的货物、提取货物和拣货确认等订单文件处理和其他工作。现代物流对拣选作业的要求，从顾客服务的方向来看，主要有: 需求物品品种多，数量少； 出货速度快时间短，至少不影响后面的送货； 选后必要的包装和贴标签； 无差错地拣出正确的货物，保证物品质量；订单实时跟踪； 整的供应链服务和管理。订单拣选是仓库的一项基本服务，但是却是影响拣选效率的重要因素，一般占仓库作业成本的一半。订单拣选通常有4种策略，即:摘果式、播种式、分区式、波浪式。2.3.1使用摘果法拣货摘果式作业也称单订单拣取(Single-Order-Pick)，这种作业方式要求拣选人员巡回于仓库内，一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取并集中的方式，是较传统的拣选方式。摘果式的优点是:一单一拣，准确度高，不易出错；接单后，立即拣货，作业前置时间短；可按照客户的要求调整配货次序；紧急情况下可以集中力量快速拣选，及时配送；拣货后无须分类作业，减少作业时间。但它也有明显的缺点: 商品品种多时，拣选路径加长、重复，拣取效率降低；拣选区域大时，搬运系统设计困难。2.3.2使用播种法拣货播种式拣选是指拣货员或拣货工具从存储点集中取出多个客户共同需要的某种货物，然后巡回于各客户的货位之间，按照每个客户的需要量分放后，再集中取出共同需要的货物，反复进行，直到客户需要的所有货物分放完毕，即完成各个用户的配货工作。播种作业方式的优点是:订单差异较小时，效率高；缩短拣货时的行走时间；增加单位时间的拣货量。缺点是:对订单的到来无法做迅速的反应，因此会有停滞的时间产生；拣取后还要分选，若数量多则很费时。2.3.3使用分区式拣货分区式拣选可以是许多工人分别在不同的拣选区共同拣取一个订单的货物或多个订单的货物，拣取的货物最后再分选、合并。在一个拣选通道内，先将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，拣取完汇集一起后再分配。 优点:每区可采用不同的技术和设备；如果快出货物在最易拣区，能减少拣选时间。缺点:分区拣选难以平衡各区工人的工作量和拣选速度。2.3.4使用波浪式拣货波浪式是按照某种特性将要发货的订单分组，一次完成这一组订单，下一波再拣选另一组的。它只适用于自动拣选机械的拣选，例如UPS自动仓库拣选系统就是采用这种方式。总之，通过上述了解，摘果式拣选和播种式拣选是两种最基本的拣选策略。两者比较而言，摘果式拣选弹性较大，临时性的产能调整较容易，适合于订货大小差异较大，货品特性差异较大，客户订货品种少数量多的情况，订单数量变化频繁，且货品外型体积变化较大，分类作业较难进行的仓库或配送中心。播种式拣选的作业方式通常在系统化、自动化后产能调整能力较小，适用于货品外型体积较规则固定，且订单大小变化小，订单数量稳定，以及流通加工之类的仓库或配送中心【11】。2.4条形码系统与RFID系统的比较2.4.1条形码系统概述条形码是由平行排列的宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则编制成的，用以表达相应记号系统的数据项。常见的条形码的组成是反射率相差很大的黑条和白条。它可以进行光学扫描阅读，根据黑白条对激光的不同反射来识别。扫描器对于条形码不需要严格的方向和位置，条形码数据的译码可靠性高，出错率低。条形码是一组按一定规格排列的竖线及空白区组成的信息编码。有其固定的编码格式，以标准的13位条形码为例，它的编码规则分为四部分：头三位代表该产品生产国家与地区的代码；第四位至第七位为制造商的代码；第八位至第十二位为产品代码；第十三位为终检码【12】。条形码广泛应用的原因： 1) 简单：传统的库存系统一般依赖于以纸张文件来记录，以人为主体进行库存管理和追踪进出的货物。这样就会导致劳动效率低下以及人力资源浪费并且造成企业损失。2) 低成本：条形码成本很低，例如商场包装上就很便宜。适用于具有大量需求且数据不必更改的场合。3) 速度快：在库存管理中应用条码技术，去掉了手工书写单据和人工输入的步骤，实现数据的自动化识别和采集，加快了库存速度。4)可靠性高:能准确传输，确保库存作业高效，有利于提高企业生产率、减少无效劳动、有效地利用有限的仓库空间【12】。2.4.2 RFID系统的优势RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术。射频技术的优点是：1） RFID射频识别技术识别距离比光学系统远；2） RFID射频识别卡具有读写能力，可携带大量的数据；3） RFID射频识别卡智能性较高，难以伪造；4） 标签的识别无需人工干预，适用于实现自动化以及高速运动物体； 5） 寿命长，不易损坏，不怕油渍、灰尘等环境污染【12】。2.5系统总体设计电子标签拣选系统涉及多个数据库，包括库存数据库、订单数据库、己拣货数据库等。系统主要由手持式的电子标签式读写器、固定阅读器、货架标签、货物包装箱电子标签、主机管理系统等5部分组成。在仓储操作过程中，操作员首先用手持式设备扫描货物包装上的电子标签信息，而后写入并更新货架上的电子标签信息。仓库通过多部固定式阅读器被划分为多个区域，用来监控该区域内各个货架上的电子标签的信息改变，读取货架标签中的库存信息并更新系统的数据库，确认货物的出入库信息。系统运行结构如图2-1所示。图2-1为电子标签系统运行结构图在该方案中，根据每批入库货物的信息，生成了用于仓储内部管理的货物包装箱电子标签，解决了原有货物条码的缺陷问题；同时每个货架上也都放置了一张电子标签来收集该货架上摆放的货物信息，便于即使更新、统计。货架标签上的信息通过手持式电子标签读写器(AUTOID6)，更新货物包装箱上电子标签后进行。主机系统则通过固定阅读器以无线方式收集货架标签上的信息，并通过计算机进行实时处理。该方案通过运用RFID技术，有效的提高了信息收集的自动化程度，方便了对库存货物的查询、盘点，大幅度提高了仓储作业的工作效率和降低了仓储成本。主机管理系统主要由基础数据管理模块、库存管理模块、库存操作模块、库存盘点模块、综合查询模块、货架设置模块、报警处理模块组成，用来对整个仓储过程实施全面的监控与管理。2.6系统硬件结构及环境分析电子拣货系统由电子标签、阅读器、管理软件组成。用户在管理界面输入用户名和密码后，系统核实后允许用户进入系统进行查看、修改等操作。硬件结构：在标签的面板上，包含三色LED信号灯和上、下、确认键，可显示5位数的LED显示屏幕。其作用主要是显示拣货信息，如图2-2所示。图2-2五位数电子标签六位数显示器：标签面板上有6位数的LCD显示屏，此组件的作用是用来作订单显示器显示拣选的订单号。如图2-3所示。图2-3六位数显示器完成器：标签面板上有信号灯，确认按键和蜂鸣器。如图2-4所示。图2-4 完成器2.7系统流程分析1.总流程现代库存管理的主要业务流程是基础资料管理、收货入库管理、库存盘点管理和拣货出库管理，系统流程如图2-5所示。图2-5 系统流程图库存管理系统的基础数据管理模块负责原始信息的录入，负责整个系统的配置所需的一切。用户可以通过不同权限查看本权限以内的各种资料。在其他模块中输入单据时，可以通过参照基础数据管理中的项目来快速输入。输入数据主要包括库位入库和库位货号输入。这些基础数据包括仓库管理系统设置、仓库基本信息、库位基本信息、立体货架位置、物品分类信息等【13】。2.收货入库流程收货入库管理模块是对入库单的货物进行验收盘点以及上架处理，其主要步骤如图2-6所示。图2-6 收货入库流程图3.拣货出库流程拣货出库业务流程主要根据货物出库单，对出库的货物分拣处理，并进行出库管理，其流程如图2-7所示。图2-7 拣货出库流程图4.库存盘点流程库存盘点是对现在仓库的库存进行数量的清点，主要是实际库存数量与账面数量的核对工作。其业务流程图如图2-8所示。图2-8 盘点流程图2.8两种拣货方案流程分析拣货作业是指依据客户的订货要求或配送中心的送货计划，迅速、准确地将商品从其储存位置或其他区域拣取出来，并按照一定的方式进行分类、集中、等待配装送货的作业流程。主要的拣货的两种方案为摘取式拣货和播种式拣货。1.摘取式分拣流程如图2-9所示。图2-9 摘取式分拣流程图2.播种式分拣流程如图2-10所示。图2-10 播种式分拣流程图2.9系统功能模块结构系统的总体设计可以分解为多个功能模块，根据对实际的仓储管理流程的分析，该系统应该满足以下几个方面的需求：1） 系统具有通常信息管理系统的权限管理。2） 系统能够提高盘点作业的质量。3） 系统能够提高货物查询的速度和准确性。4） 系统能帮助降低企业的库存管理的成本。5） 系统具有数据查询、统计管理等功能。6） 当库存量低于安全库存量时，系统能自动提供报警警示。7） 系统能加快货物出入库速度，从而增加库存中心的吞吐量。8） 系统能自动收集库存信息，从而实现库存管理的无纸化作业。10) 系统能够给管理者与决策者提供及时准确的库存信息。根据需求分析设计了基本的模块如下:基础数据管理模块、库存管理模块、库存操作模块、库存盘点模块、综合查询模块、货架设置模块、报警处理模块。具体的功能结构图如图2-11所示。图2-11为系统功能结构模块图第三章 基于RFID电子标签系统设计3.1系统数据分析3.1.1 E-R图模型的设计系统的实体包括部门、用户、供应商、客户、出库单、入库单、补货单、入库明细单、摘取式订单、播种式订单、商品、摘取式货架、播种式货架，每个实体都有多个相应的属性，我们根据系统所要实现的功能，设计出的结构，以及它们之间的相互关系绘制出系统的E-R图，包括实体属性的设置值，如图3-1所示。图3-1 系统E-R图3.1.2各实体及属性介绍E-R模型中包含的主要公共构件是实体和联系。联系表示的是实体之间的关系，联系具有方向性。按照实体之间的数量对应关系，通常可以将联系分为四类，即一对一、一对多、多对一、多对多，其中一对多和多对一是相互的。多对多联系在现实世界中普遍存在，但在数据库系统中难以实现，所以在设计时需要把一个多对多联系分解成两个一对多关系。根据系统分析设计的结果，得出本系统的实体：部门、用户、供应商、客户、出库单、入库单、补货单、入库明细单、摘取式订单、播种式订单、商品、摘取式货架、播种式货架。1、客户客户主要字段为：客户代号、客户名称和备注。其结构表如表3-1所示。表3-1客户表中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空客户代号customeridA7YesYes客户名称customer_tagVA20NoNo备注tipsVA100NoNo2、部门部门主要字段为：部门代号和部门名称，其结构如表3-2所示。表3-2部门表中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空部门代号didA8YesYes部门名称dnameVA10NoNo3、用户用户主要字段为：用户代号、用户姓名和登录密码，其结构如表3-3所示。表3-3用户表中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空用户代号useridA4YesYes用户姓名usernameVA20Noyes登录密码usercodeVA10Noyes4、入库单入库单主要字段为：入库单号、经手人，入库日期和状态。其结构如表3-4所示。表3-4 入库单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空入库单号inbillidA10YesYes经手人useridA4NoYes入库日期indateDNoYes状态intipsA10NoYes5、入库明细单入库单主要字段为：入库明细单号、入库单号、入库商品代号、入库数量、入库状态和供货商。其结构如表3-5所示。表3-5入库明细单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空入库明细单号indetailidA6YesYes入库单号inbillidA10NoYes入库商品代号barcode_inbillA14NoYes入库数量num_inbillA10NoYes入库状态statusA6NoYes供应商sidA7NoNo6、供应商供应商主要字段为：供应商代号、名称，地址等，其结构如表3-6所示。表3-6供应商表中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空供应商代号sidA7YesYes供应商名称snameVA20NoYes地址asddressVA20NoYes电话stelVA20NoYes传真sfaxVA20NoYes信誉screditA2NoYes7、出库单出库单主要字段为：出库单号、客户代号、出库日期和状态，其结构如表3-7所示。表3-7出库单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空出库单号outbillidA6YesYes客户代号customerA7NoYes出库日期outdateDNoYes状态statusA6NoYes8、摘取式订单摘取式订单摘取式订单主要字段为：摘取单号、出库单号，出库商品代号等，其结构如表3-8所示。表3-8摘取式订单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空摘取单号outdetailidA6YesYes出库单号bill_pickA7NoYes出库商品代号barcode_pickDNoYes出库数量num_pickINoYes状态statusA6NoYes9、播种式订单播种式订单主要字段为：序号、商品条码、客户代号、数量和状态，其结构如表3-9所示。表3-9播种式订单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空序号idIYesYes商品条码barcode_sowA13NoYes客户代号customeridDNoYes数量num_sowINoYes状态statusA6NoYes10、播种式货架信息播种式货架信息主要字段为：地址号，标签号、客户代号和客户名称，其结构如表3-10所示。表3-10播种式货架信息中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空标签名no_tag A6YesYes地址号addr_tagA10NoYes客户代号customeridA7NoYes客户名称customer_tagA10NoYes11、摘取式货架信息摘取式货架信息主要字段为：地址号、标签号、商品条形码和商品名称，其结构如表3-11所示。表3-11摘取式货架信息中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空标签名no_tagA6YesYes地址号addr_tagA10NoYes商品条形码barcode_tagA7NoYes商品名称goodsname_tagA10NoYes12、补货单补货单主要字段为：订单号、商品条形码、数量和状态，其结构如表3-12所示。表3-12补货单中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空订单号bill_supplyA10YesYes商品条形码barcode_supplyA7NoYes数量num_supplyINoYes状态statusA6NoYes13、商品信息商品信息主要字段为：商品条形码、商品名称、状态、数量、规格、单位、价格，其结构如表3-13所示。表3-13商品信息中文名称代码数据类型是否主关键字是否非空商品条形码barcodeA13YesYes商品名称goodsnameVA50NoYes规格weightINoYes单位unitA10NoYes价格priceN(6,2)NoNo3.2系统数据具体设计电子标签系统编码的组成要求：1)职能部门编码职能部门编码由2位数字码在10-99之间选择。2)用户编码用户编码采用4位数字xx xx 前两位为职能编码，后两位00-99数字格式。3)客户编码客户编码采用7位数字码xx xx xxx前两位省级代码，中间两位市级代码，最后三位数字码001-999之间选择。4)供应商编码供应商编码采用7位数字码。xx xx xxx前两位省级代码，中间两位市级代码，最后三位数字码001-999之间选择。5)商品编码商品编码采用13位数字码即商品包装上的条形码。6)订单编码主要分类为：入库单、出库单、摘取式分拣订单、播种式分拣订单、补货单。由6位数字码组，xx xx xx前两位为日期，后四位为编号。3.3系统的I/O及数据库设计完成了E-R图以后，将其转换为数据表结构。在E-R图向数据表转换过程中，首先需要将实体转换为一个独立的数据表，然后将实体的属性转换为数据表中的字段，最后根据实体之间的关系建立成物理模型。本系统的物理模型如图3-2所示。图3-2为物理模型图3.4系统界面设计完成各个界面不仅要充分考虑用户使用功能的简洁方便性、还要保证数据操作的规范性和数据库读写数据的统一性。本系统部分界面的设计如图3-3至图3-10所示。1)用户登录界面设计用户登录界面有确定和取消两个按钮，用户在登录界面输入登录的用户号和密码，如图3-3所示，单击确定按钮，如果登录名称和密码不正确则提示“用户或密码错误！”要求重新输入。若正确，则进入主界面。图3-3用户登入界面2)系统的主界面设计系统的主界面包括九个下拉菜单栏和有九个按钮的工具栏，具体设计如图3-4所示。图3-4 系统主界面3)基础数据管理界面设计基础数据管理界面包括多个信息管理界面，包括用户信息管理、商品信息管理、客户信息管理、部门管理、供应商信息管理。图3-5为商品信息管理界面，该界面主要对商品信息进行增加，更改，删除和查询。图3-5 商品信息管理界面4)库存管理界面设计库存管理界面将订单和订单明细表放在同一个窗口上，便于同时观察两张数据表数据，易于做好订单的维护工作。库存管理界面包括入库管理和两种拣货管理。图3-6为入库管理界面，该界面主要功能是对入库单以及明细的增加，修改和删除。图3-6 入库管理界面5)库存执行界面设计库存执行界面包括入库执行以及两种方式的出库执行，图3-7为摘取式出库的界面：图3-7 摘取式出库的界面6)综合查询界面设计综合查询界面包括入库查询和出库查询，出库查询的两种方式(摘取式和播种式放置在同一个界面，但需要通过勾选来实现查询内容。图3-8为摘取式出库查询界面：图3-8 摘取式出库查询界面7)库存盘点界面设计库存盘点界面运用的dgdata控件可command控件组合完成了对仓库货物的清查工作，具体如图3-9所示。图3-9 库存盘点界面8)货架设置界面设计货架也分为两种(摘取式和播种式)所以两种货架的界面也是分开的，图3-10为货架信息设置界面:图3-10 货架信息设置界面3.5系统运用的工具选择1.Visual BasicVisual Basic (VB)作为一种可视化设计语言，除了提供常规的编程功能外，还提供一套可视化的设计工具，便于程序员建立图形对象，更加快速准确地设计出所需的系统。VB具体的优点如下：1)简单VB提供了数据控件，利用该控件，用户只要编写少量的代码甚至不用编写任何代码就可以访问数据库，对数据库进行浏览。2)灵活VB不需要用某些指令对当前打开的数据库进行操作，不会局限于特定的应用程序结构，因而比较灵活。3)可扩充VB是一种可以扩充的语言，其中包括在数据库应用方面的扩充。也可以使用由Microsoft公司提供的Active X控件。2. Microsoft Access 数据库Microsoft Access 数据库是微软公司的Office办公软件的一个重要组件，具有存储方式简单，操作简便，易于维护管理，面向对象，集成环境、处理多种数据信息的优点。 Access 数据库是关系数据库中的一种，使用它不需要进行过多的复杂的编程，利用所提供的向导和一些图形化的界面就可以实现系统的设计。Access 数据库提供了7种对象来完成数据库的功能。这7种对象为表、查询、窗体、报表、页、宏和模块。在这7种对象中，表用来存储数据，查询对数据进行查看和分析，窗体为数据的输入等操作设置有好的外观，报表以格式化的形式来对外展示数据，宏将自动完成一组操作，模块能完成常规任务并且创建业务解决方案。第四章 电子标签系统的实现4.1系统开发运行平台选择本文主要开发了基于RFID的电子标签系统，具体开发平台如下：操作系统：Microsoft Windows NT Workstation/XP编程工具与技术：Microsoft Access编程语言：VB读写器：AUTPOID6-U5W1电子标签:RFID标签4.2读写器介绍阅读器AUTPOID6-U5W1基本外形以及各部件详解如图4-1所示。图4-1为阅读器AUTPOID6-U5W1其基本特性和性能介绍如下：其支持条形码扫描(一维和二维)、RFID(高频和超高频)、GPS、Camera、RS232。还具有WIFI、GPRS、蓝牙等无线通信功能。其HF组件1：读写标签为支持ISO15693、ISO14443A/B(不带加密协议)、ISO18000-3协议的标签。读写频率为13.56MHZ,读写距离为0-6cm。HF组件2：读写标签为ISO14443A带加密协议的标签。读写频率为13.56MHZ,读写距离为0-6cm。4.3系统实现界面1)主界面的实现系统的主界面运用了下拉菜单栏以及ImageList控件和Toolbar控件连接运用组成的快捷工具栏，通过点击选择下拉工具栏内的信息，可以实现与快捷工具栏一样的功能，具体实现如图4-2所示。图4-2 系统主界面2)基础数据管理界面基础数据管理界面包括多个信息管理界面，可以对用户信息进行管理，包括增、删、改、查。还有商品信息管理、客户信息管理、部门管理、供应商信息管理。点击信息的Key属性，其其他属性会显示在对应的文本中，对其更改后点击更改按钮，即可实现信息更改功能。图4-3为对部门信息进行更改操作的示意图：图4-3 部门信息更改操作界面3)库存管理界面库存管理界面是对订单和订单明细表进行增删改查的操作，入库管理就是当有订单过来时就增加信息，并且，可以在同一个界面显示出对应的明细，便于核查，同时次管理界面也可以对订单进行更改、删除操作。库存管理界面包括入库管理和两种拣货管理。图4-4为入库管理界面，执行了入库信息的更改操作。图4-4 入库信息更改界面4)库存执行界面库存执行界面包括入库执行以及两种方式(摘取式和播种式)的出库执行，执行界面是系统最核心的部分，其他模块都是为了能执行而做的准备。系统通过类模块中的DBConnect.cls模块了进行连接数据库，通过CommonDAO.cls模块来对数据库进行读写操作，这样数据库中的数据就可以使用VB语言来调用了。执行的五个部分，我们使用process这个变量来进行切换。在不同界面我们实现不同功能，入库的执行就是选择入库单，并确定其相应数量、规格的正确，然后通过核查再点击入库按钮，即可进行入库操作。在库存执行过程中，无法实现返回功能。图4-5为入库执行的界面，图46为摘取式分拣过程中，无法返回主界面的示意图：图4-5为入库执行的界面图4-6为摘取式分拣过程中，无法返回主界面的示意图5)综合查询界面综合查询界面可以执行入库查询和出库查询，选择入库单号或者经手人等关键字，选择所要查询的信息，再点击查询即可，图4-7为入库查询执行界面：图4-7为入库查询执行界面6)库存盘点界面库存盘点是对库存量进行核查的过程，点击开始盘点，如果电子标签显示数据与实际盘点数据相符则按确认键确认盘点完成，如果不相符，通过按上、下键和确认键更改显示数据为实际盘点数量，完成后按“确认键确认盘点完成。同时盘点的数据也会在电脑系统中更新。图4-8为盘点执行界面： 图4-8为盘点执行界面4） 货架设置界面货架信息的设置是将货架内产品与货架相对应，以便以后拣货操作。本界面可以实现货架信息的更改，选择仓位号和货物及条形码，进行更改即可修改货架信息，图4-9为货架信息更改界面:图4-9为货架信息设置界面5） RFID方面的应用产品的电子标签通过用手持式阅读器读写出来后，发送到计算机上，再使用VB语言进行调用，其应用界面如图4-10所示。图4-10为rfid读取信息界面第五章 总结本次毕业设计通过查阅大量的书本资料以及网络资料，分析了RFID电子标签系统的存在意义，它的发展对于企业节约成本、资源，提高效益有着重大意义。它在原有电子标签系统(采用的条形码技术)的基础上，加入了RFID射频技术，其利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触式信息传递并通过所传递的信息达到自动识别，具有读取距离大，速度快，不易损坏等优点。但是本次毕业设计完成的并不是很完整，由于能力有限，不能实现标签信息直接读取传到计算机，只是初步地实现了读取标签信息，以xml格式传到计算机，并用VB语言调用并修改、增加信