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摘要：針對射頻識別( RFID) 技術應用的廣泛前景, 本文以連鎖超市作為依托, 設計了一個基于RFID 的連鎖超市應用系統的框架, 該框架在實現普通連鎖超市收銀系統所具有的功能的同時, 重點突出了引入RFID 技術以后該應用系統所具有的新特征。

作者：江蘇大學 趙躍華 錢宇力

    1 引言

    無線射頻識別技術(RFID) 是自動識別技術的一種高級形式。RFID 最大的優點是在于非接觸讀取數據, 解決了基礎數據錄入最后0- 10 米的數據問題, 數據的自動采集( 識別) 完成了系統的原始數據的采集工作, 解決了人工數據輸入的速度慢、誤碼率高、勞動強度大、工作簡單重復性高等問題, 為計算機信息處理提供了快速、準確地進行數據采集輸入的有效手段。在大型連鎖超市中, 貨物的周轉速度非常關鍵,RFID 技術的引入, 可以很好的改進超市的庫存控制、存貨管理、供應鏈管理及銷售管理。

    2 射頻識別技術( RFID) 簡介

    RFID 技術是利用無線電波來進行通訊的一種非接觸式自動識別技術。其基本原理是通過讀頭和粘附在物體上的標簽之間的電磁耦合或者電感耦合來進行數據通訊以達到對標簽物品的非接觸式自動識別。由閱讀器發送指令給天線, 由天線發送無線電波“掃描”射頻標簽, 射頻標簽接到信號后將數據信息返回成無線電波的形式, 再由天線接收后解碼成計算機可以使用的數據。

    射頻識別系統一般由以下三部分構成:

    1 應答器( 射頻標簽) 。應答器是射頻識別系統的數據載體, 應答器應放置在要識別的物體上。通常, 應答器沒有自己的供電電源( 電池) 。只是在閱讀器的響應范圍之內, 應答器才是有源的。應答器工作所需的能量, 如同時鐘脈沖和數據一樣, 是通過耦合元件傳
輸給應答器的。另外, 射頻標簽可以封裝成各種形狀。
    2 閱讀器。讀取應答器數據的裝置, 有的具有讀/寫功能。一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊( 發送器和接收器) 、控制單元以及與應答器連接的耦合元件。此外, 許多閱讀器還都有附加的接口以便將所獲得的數據進一步傳輸給另外的系統( PC 機等) 。
    3 后臺數據庫應用軟件: 用來管理收集而來的數據。

    3 連鎖超市中使用RFID 技術的優勢

    連鎖超市要在同種商品售價低于其他零售商店的前提下實現利潤最大化, 就必須盡可能地使成本最小化。成本分成商品進價成本和商品附加成本。在超市中, 商品的附加成本主要有兩類: 一是固定附加成本。這方面的成本主要是各超市地址的選擇、店面的建造與裝修、配送中心位置的確定與建造等, 開店前已經調查分析過, 具有相對確定性。二是非固定附加成本。主要是人工成本、物流成本( 庫存成本、配送成本) 、銷售成本及管理成本?；跅l碼的信息系統的引入一定程度上降低了以上這些非固定附加成本。而基于RFID 的信息系統的引入, 則會進一步降低以上成本, 特別是超市物流成本。具體說來, 引入RFID 技術以后, 超市在可獲得以下一些經濟效益:

    ( 1) 縮短作業流程。對于連鎖超市配送中心, 出入庫在平時作業中占很大的比例。利用RFID 閱讀器可以遠距離的動態的一次性識別多個標簽, 將托盤和包裝箱及單件貨品上都貼上RFID 標簽, 在配送中心出入庫口處安放閱讀器, 這樣貨品出入庫時, 無需逐件進行人工掃描, 可在運輸車運動中捕獲數據, 計算機根據所閱讀到的信息, 對數據庫進行訪問, 并進行相應的數據記錄, 大大節省了出入庫的作業時間。
    ( 2) 改善盤點作業質量。由于每個包裝箱、托盤以及單件商品上都貼有RFID 標簽, 進行盤點作業時, 只需利用手持式RFID 閱讀器依次經過所有貨架, 閱讀器就自動獲取所有標簽上的信息, 利用PC 機進行盤點記錄。利用RFID 技術將大大減少傳統盤點作業中所出現的遺漏等差錯, 增強了信息的準確性、可靠性。
    ( 3) 增大配送中心的吞吐量。當配送中心的主要作業- - 出入庫作業效率提高以后, 配送中心對貨物的處理能力將大大提高, 這樣就可以增加配送中心每日的貨物吞吐量, 為配送中心獲得更大的經濟效益。
    ( 4) 降低運轉費用。由于RFID 技術具有可以動態的同時識別多個數據且識別距離大的特點, 在出入庫作業過程中, 驗收和出入庫幾乎是同時完成, 無需再同以往的先將貨物堆放在收貨區等待驗貨和條碼掃描, 而直接可以接貨后驗貨入口和揀貨后驗貨出庫。這樣大大減少了貨物在配送中心內的搬運次數,降低了搬運所帶來的設備費用和人工費用。

    ( 5) 物流跟蹤。RFID 技術的核心是標簽上的EPC(產品電子代碼) 提供對物理對象的唯一標識, 利用EPC 可以實現貨物在整個供應鏈上的物流跟蹤和供應鏈的自動化管理, 增加供應鏈管理的透明化程度。
    ( 6) 提高超市門店前端銷售的效率。由于RFID 具有非接觸識別的特性, 顧在超市前端POS 系統中將用RFID 標簽及閱讀器來完全取代條碼系統, 從而可以大大提高商品銷售的速度, 方便顧客。

    4 連鎖超市RFID 應用系統的整體框架設計

    4.1 連鎖超市業務流轉框架

圖1 連鎖超市業務流轉框架圖

    連鎖超市的業務流轉框架如圖1, 說明如下:

    ( 1) 采購員根據連鎖超市總部計劃業務部門制定的銷售計劃, 與供應廠商洽談并簽訂商品進貨合同后, 將訂貨合同信息送配貨中心;
    ( 2) 供應商按訂貨合同組織商品送配貨中心, 配貨中心收貨員根據訂貨合同驗貨, 同時核對供應商送貨單, 將不合格商品退回, 合格商品交保管員入庫并記帳建倉卡, 新的可配貨信息與庫存信息送配貨組;對于直送連鎖超市分店的商品, 此時的驗收工作由分店完成;
    ( 3) 收貨員將檢驗后的商品質量數據、退貨數據及新庫存信息送到連鎖超市總部計劃業務部門與采購員;
    ( 4) 采購員將該訂貨合同實際驗收數據及結算通知傳送到連鎖超市公司財務部門, 財務部門根據該信息與供應商結算;
    ( 5) 各分店根據自己商品銷售情況制定請貨單與請調單到配貨組, 配貨組配貨后將配送單與調撥單送配貨中心組織商品配送, 同時將配送單與調撥單送分店來驗收與調撥商品;
    ( 6) 各分店根據配貨中心的配送單與調撥單進行商品驗收與調撥, 合格商品入庫記帳建倉卡, 非合格商品另存并申請退貨;
    ( 7) 配貨中心將配送單、調撥單與退貨單送財務部, 財務部建立各分店臨時應收帳, 待分店確認后, 財務部建立各分店應收帳, 各分店則建立應付帳;
    ( 8) 配貨中心將經業務部門核可的庫存商品削價表及每月的盤盈盤虧表交財務部;
    ( 9) 各商場及時統計自己的商品銷售數據報業務計劃部門, 主要統計信息有:銷售額統計( 日、月、年) ; 銷售量統計( 日、月、年) ; 新產品試銷信息; 各廠商商品銷售實績; 庫存信息; 資金信息;
    ( 10) 采購員將商品進價信息、庫存商品削價申請與促銷優惠價申請等送連鎖超市公司物價組;
    ( 11) 公司計劃業務部門將政策性調價信息、廠商提供的調價信息與市場行情信息等送公司物價組;
    ( 12) 各分店將商品銷售信息、削價申請、變價申請與自定價格申請等送公司物價組;
    ( 13) 物價組根據以上所獲得的信息并遵循某些定價原則, 制定商品的零售價格, 并通知公司計劃業務部門、公司財務及各分店。

    4.2 子系統的劃分

    根據前面對連鎖超市業務流程的分析, 以及按照子系統劃分與系統組成的一般原則, 連鎖超市RFID應用系統由下列分系統組成:

    ( 1) 連鎖超市總部管理分系統: 主要由商品進貨管理模塊、連鎖店配送管理模塊、商品價格管理模塊、財務管理模塊、人事管理模塊、綜合計劃模塊、經理查詢模塊、系統管理模塊及通信管理模塊組成。
    ( 2) 配貨中心管理分系統: 主要由貨運作業模塊、商品進貨存儲配送管理模塊、分系統管理模塊、財務模塊及通信管理模塊組成。
    ( 3) 超市分店管理分系統: 主要由零售點終端( POS) 模塊、連鎖分店進貨管理模塊、庫存管理模塊、人事管理、財務管理模塊、通信模塊及分系統管理模塊。

    由于配貨中心管理分系統與RFID 結合的比較緊密, 所以下面對此分系統先進行一些說明。

圖2 連鎖超市RFID 應用系統邏輯結構圖

    圖2 是關于連鎖超市配貨中心管理分系統的結構圖, 從圖可知在配貨中心應用RFID 的過程如下:

    1 入庫和檢驗。當貼有RFID 標簽的貨物運抵配貨中心時, 入口處的閱讀器將自動識讀標簽, 根據得到的貨物信息, 如貨物的數量, 單價信息, 貨物種類等, 后臺的管理分系統就自動更新存貨清單, 同時, 根據訂貨單的需要, 將相應貨品發往正確的地點。
    2 整理和補充貨物。裝有移動閱讀器的運送車自動對貨物進行整理, 根據管理系統的指示自動將貨物運送到正確的位置, 同時將管理系統中的存貨清單更新, 記錄下最新的貨品位置。超市收銀系統將在存貨不足指定數量時自動發出補貨申請, 從而在適當的時間補充相應數量的貨物。在整理貨物和補充存貨時, 如果發現有貨物堆放到了錯誤位置, 閱讀器將隨時向超市收銀系統報警, 根據指示, 運送車將把這些貨物重新堆到指定的正確位置。
    3 貨物出庫運輸。當貨物在配送中心出庫, 經過倉庫出口處閱讀器有效范圍時, 閱讀器自動讀取貨品標簽上的信息, 不需要掃描, 可以直接將出口的貨物運輸到分店, 同時管理分系統及時更新配貨中心貨物庫存信息。
    4 配送中心庫存盤點。此處設想在整個配送中心倉庫中合理的安排各個RFID 閱讀器的位置, 從而能使所有的倉庫中的貨品所貼標簽能被覆蓋到, 這樣在進行盤點時, 可以利用RFID 閱讀器讀入倉庫中所有RFID 標簽的信息, 然后進行匯總計算核對商品的庫存信息。

    對于分店的管理分系統而言, 總體的系統結構圖與配貨中心的系統結構圖類似, 顧此處不再給出圖例, 需要說明的是, 此時主要是貨物( 確切的說是分店商品) 由顧客帶出分店時, 由閱讀器自動讀出商品信息, 如商品數量, 單價信息等傳給后臺分系統來進行自動處理, 如結算出顧客所需付的總金額等?？紤]到大型連鎖超市的各個分店的貨展面積比較大, 并且RFID 技術在定位方面的可行性, 顧在該分系統中初步設想了一個可選配的超市導購模塊( 對于比較小的分店不用此模塊) 。

    該模塊的設計思路如下:

    每個進入分店購物中心購物的顧客手腕上戴有一個閱讀器( 有LCD 顯示屏, 可以顯示該分店的地圖) , 在分店的周圍墻壁上、天花板上等部位貼有被動式RFID 應答器。利用一種改進型的Monte- Carlo 定位算法, 該算法把要求定位點所有可能出現的位置以不同概率的隨機點來表示, 在收到測量信息后利用貝葉斯原理對這些隨機點的概率進行更新, 找到出現最大概率的隨機點, 取這些隨機點位置的平均值就是最后所求點的位置坐標。這樣, 在手腕式閱讀器靠近周圍環境的被動式應答器時, 閱讀器能夠讀出周圍的應答器, 利用算法把自己的位置在電子地圖上標出來, 消費者輸入自己想找的物品, 顯示上能夠及時把銷售地點標出來, 方便了購物。

    整個的連鎖超市RFID 應用系統邏輯結構如圖3所示:

圖3 配貨中心系統結構圖

    從圖3 可見, 該連鎖超市RFID 應用系統是建立在分布式數據庫和遠程通信網上的應用系統?？偛抗芾矸窒到y, 配送中心管理分系統與各超市分店管理分系統通過通信管理分系統構成一個整體。而各分系統的各子模塊通過該分系統的公用數據庫有機地結合在一起, 各分系統的子模塊之間的關系是“局部公共環境耦合級”關系。而各分系統之間通過通信子網構成一個整體, 實質上是通過數據通信實現各分系統數據庫記錄的復制與更新, 因而各分系統之間也是通過其公用數據庫實現有機的集成, 各分系統之間的關系是“遠程公共環境耦合級”關系。

    需要附加說明的是RFID 標簽的成本問題?，F在RFID 標簽的成本是25 至30 美分, 也就是人民幣2 元左右。這么高的成本, 導致本文所闡述的RFID 連鎖超市應用系統似乎是個空中樓閣, 毫無應用價值可言,因為該系統把RFID 標簽貼到單件商品上, 這對超市中很多毛利很小的商品而言, 根本是不現實的。不過,根據網上的資料可知, 現在的全球的RIFD 標簽的年需求量大約是1000 萬片, 當需求量超過50 億片后,及格便能降到2 美分( 即人民幣1 毛5 分) 。并且據估計, 當2010 年時, 全球的RFID 標簽消耗量有可能達到5 千億個( 國內RFID 標簽的需求量的增加可能還要滯后一點) , 這數據可能有點夸大, 但它充分說明了RFID 標簽的需求潛力巨大, 一旦RFID 在超市上的應用得到推廣, RFID 標簽量產, 完全有理由相信其成本可以降到可接受的范圍內, 顧本文所闡述的RFID 超市應用系統可作為RFID 在超市上應用的一個探索性研究。

    5 結束語

    本文根據RFID 的技術特點, 把它應用到連鎖超市上, 構建了一個功能相對完整的連鎖超市RFID 應用系統的框架, 并且突出強調了超市引入RFID 以后在物流方面效率的極大提高, 從而為超市盡可能的進一步的降低商品附加成本提供了可能性, 增加了連鎖超市在市場中的競爭力。在實際中, 該連鎖超市RFID應用系統具有一定的參考價值和現實意義。