基于RFID的百货超市仓储管理系统的设计与实现

摘 要

百货超市给人们的生活带来了很大的便利，在人们的日常生活中有着举足轻重的地位，有无配套的百货超市已成为人们购房选址的重要指标。随着经济的发展以及人们生活水平的提高，小规模的百货超市已经无法满足老百姓的购买需求。这促使品种单一、管理混乱的小规模超市向商品类型丰富、管理规范的大型超市发展，涌现出了大批的优秀企业（如洪客隆、旺中旺、华润万家等）。伴随着百货超市的发展壮大，仓储管理的问题也逐渐突显出来，众多百货超市纷纷引进了仓储管理系统(Warehouse Management System,略作WMS),但传统的仓储管理系统使用的是人工记录单据的方式，这种方式不但费时费力，还容易造成人为损失，而且劳动力成本高,入库与拣货出库周期过长，影响仓储管理的效率，制约百货超市行业的发展。
本文设计一个结合了RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)技术的百货超市仓储管理系统，本系统主要由超市仓储管理平台、射频数据识别采集系统和RFID电子标签组成，这几个部分相互联系，共同完成仓储管理系统的各个流程。其中仓储管理平台的研究和设计是本论文的重点部分。主要包括仓储管理系统的功能设计和数据库设计两大部分。此仓储管理系统采用B/S模式的三层架构系统。在开发中，采用Java 2平台企业版的J2EE作为软件开发工具，SQLServer2005数据库作为数据库管理系统。
本文以软件工程的生命周期作为依据，结合RFID技术，在对百货超市仓储管理的需求进行了分析之后对传统仓储管理流程进行了改造和重新设计。系统实施后不仅能够高效地完成各种管理操作，还能大大的简化库存管理，满足百货超市的业务发展需求，从而给企业带来直接的经济效益并提高企业的核心竞争力。实验证明了本系统设计方案的实用性和可靠性。

关键字:
百货超市，仓储管理，射频识别 ，电子标签

第1章 绪论
1.1 系统开发背景
仓储管理在百货超市的销售管理中占据重要的地位。传统的百货销售业仓储管理是以人工笔录或者使用条形码对仓储物品进行识别记录，随着百货超市行业的快速发展，市场要求销售产品种类多样化，更新速度快，加上承包仓库场地成本的提高，这种依靠笔录或者条形码对仓储产品进行管理的方式越来越显现出其弊端，已经无法满足现实市场高速运转的需要[22]。因此，建立一个能够快速识别及定位库存物品，能够适应产品多样化、更新周期快速化，借助电脑化、信息化将库存物品信息、物品存储量及位置与仓库管理者三者紧密联合的智能仓储系统是市场发展的新需求，是很有必要的。
仓储管理及库存精确定位在整个企业的管理流程中起着十分重要的作用，若不能保证及时的库存控制、准确进货，将可能会给百货超市带来巨大的损失。这不仅导致企业各项管理费用增加，而且还会使得客户服务质量很难得到保证，而最终影响到企业的市场竞争力[28]。所以本文提出了全新的基于RFID技术的智能仓储管理系统方案来解决传统百货销售行业仓储管理出现的问题。
1.2 国内外研究现状
(1)国外研究现状
RFID技术在上世纪90年代开始成熟，美国是该技术的应用先驱，首先应用在美国的铁路动输系统。2000年国际零售业巨头沃尔玛以及美国国防部开始推行RFID计划[34]。2003年，RFID技术被美国国防部应用在针对伊拉克的行动中，同年RFID标准和联盟形成。欧洲RFID的发展紧跟美国的脚步，硬件方面主要以西门子、飞利浦、Intermec、Alien、Symbol等公司为代表。而Microsoft、IBM、HP、SAP等公司则以研究系统集成为主。RFID技术应用很广泛，主要使用在货物识别，以Wal-Mart，UPS，Gillette等为代表的众多企业已经开始全面使用RFID技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率、管理水平并为客户提供各种增值服务。Wal-Mart在2005年时要求他的100家供应商使用RFID技术，预计每年可以节约83.5亿美元[11]。
（2）国内研究现状
国内RFID技术的发展相对落后，据统计，目前国内只有30%的企业使用RFID技术,另有近40%的企业欲使用这项技术。成功案例如中国的二代身份证，中国火车机车管理系统等。从数据上看，RFID技术的发展趋势是不错的,但核心技术远不如欧美，尤其是超高射频识别技术。国内百货超市RFID技术及其仓储软件的使用不容乐观，就连目前炙手可热的京东在2012年也因为仓储管理瓶颈不得不对网友的购买喊停。虽然目前京东商城已经使用RFID技术解决了仓储管理的问题，并带了巨大的成功，但国内仍有大量的处在发展阶段的中、小型百货超市在为仓储问题发愁。
RFID技术在仓储管理中的应用是我国目前很多研究人员和企业的研究重点，如金蝶、用友等软件生产商根据物流仓储的特点，结合国内物流仓储的发展现状，合理地将RFID技术应用到仓储管理的各个流程中,西安电子科大也对基于RFID技术的仓储管理系统提出了优化方案。今后RFID技术发展仍然有很长的路要走，目前，这一技术已被IT行业视作下一个“金矿”。RFID技术已成为物联网的四大支撑技术之一。
1.3 目的和意义
传统的百货超市仓储管理模式，利用手工记录的方式管理仓储物资，这种传统的管理方式越来越不能满足现代仓储管理的要求，存在诸多与现代物流仓储管理脱节的问题，主要表现在：
(1)手工记录工作效率低、容易出现错误，不够准确；
(2)库存现状不能有效快速体现；
(3)库存物资入库时间不容易进行统计；
(4)库存盘点工作繁琐，容易出现错误记录；
(5)物资货位不容易查找，货位缺乏，库位标志有待改善。
针对上述情况，计划利用RFID技术实现百货超市仓储现代化管理，提高货品仓储管理水平，提高工作效率，以及对库存货品动态进行实时准确掌握，并做到降低库存，提高库房管理水平的作用。
本系统在超市实施之后，可以实现如下目标：
(1)基础信息管理：库房货品管理、库房货位管理、供货商管理、保管人员管理；
(2)库房台帐管理：库存状况、入库历史单据、出库历史单据；
(3)出入库流程管理：包括正常出收货入库、退货、出库操作流程管理；
(4)自动盘点：通过手持设备实现快速自动盘点；
(5)报表功能：包括库房明细帐、台帐、收发明细表、盘点报表、空货位浏览表；
(6)库存报警：当某商品的库存量低于临界值时，生成报警信息，以便为超市采购业务提供依据。
1.4 本文组织结构
本文从智能百货超市仓储管理系统项目背景出发，分析了系统国内外研究现状，系统的组成。重点研究了RFID百货超市仓储管理系统功能模块设计和数据库设计。主要内容如下：
第一章：绪论部分，主要分析了本系统研究项目背景及国内外相关技术研究现状，并突出本系统设计的目的和将RFID技术用于智能仓储系统的优点。
第二章：系统主要相关理论与技术分析。主要说明了RFID技术及本文使用的开发工具和开发方法。
第三章：系统需求分析部分,主要介绍了当今百货超市行业仓储管理的需求，分为功能性需求和非功能性需求，并对基于RFID的百货超市仓储管理系统进行了UML建模。
第四章：系统设计部分，主要分析了整个系统的框架、组成结构，百货超市仓储管理方案的设计，并对本系统的主要研究重点作详细设计。
第五章：数据库设计部分，本部分包含了仓储管理系统概念模型的设计以及数据库表的设计，并说明了表之间的关系。
第六章：系统的实现部分，整合以上所设计各部分，构建基于RFID的百货超市仓储管理系统，介绍本系统图形界面及操作办法。
第七章：本文的内容总结部分。简单总结了文章研究的主要内容和达到的效果，并对进一步的研究做出展望。

第2章 相关技术介绍
2.1 RFID技术简介
无线射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别技术，也叫电子标签，它通过射频识别信号自动识别目标对象并获得相关的数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动的物体并可用于识别多个标签，操作快捷方便。概括起来说是一种应用电磁波频谱，以非接触无视觉方式，传递特别识别信息的[8]。技术。无线射频识别的距离从几厘米到几十米，且根据读写的方式，可以输入数千字节的信息，同时，还具有极高的保密性和不可伪造性。最基本的RFID系统由标签、阅读器和天线等三部分组成。标签（Tag）由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器（Reader）是读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线（Antenna）在标签和阅读器间传递射频信号[18]。
RFID系统的工作原理是：阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号；当RFID标签进入阅读器工作场时，其天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向阅读器发送出自身编码等信息[7]。阅读器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。
2.2 J2EE技术
系统采用java语言开发，具有很好的通用性及移植性，可广泛用于各类版本的操作系统。
在开发中，采用Java 2平台企业版的J2EE作为软件开发工具，J2EE具有如下优势：
组件化：在J2EE的模式中，每一个业务逻辑由一个和EJB多个组件构成，当一个新的业务/应用需要纳入到平台时，仅需要加入新的组件来实现业务逻辑、再通过Web页面进行数据表示即可，从而系统的修改、扩充非常方便[5]。
开放性和分布式：J2EE提供了一个框架——一套标准API——用于开发分布式结构的应用，这个框架的实际实现留给了第三方厂商，而应用系统只需要专注于整个J2EE架构中的特定组件——业务逻辑的实现和数据表示。基于J2EE的应用服务器使得构建具有较好伸缩性的分布式应用的过程大为简化，J2EE和应用服务器自身已经处理了很多常规的编程任务，包括提供事务服务、安全领域、可靠的消息、名字和目录服务、数据库访问连接池、线程池、负载平衡和容错处理等。
跨平台：由于J2EE建立在Java2平台标准版（J2SE）的基础上，所以具备了J2SE的所有优点和功能。包括“一次编写，到处可用”的可移植性、通过JDBC访问数据库、同原有企业资源进行交互的CORBA技术，以及一个经过验证的安全模型。在这些基础上，J2EE又增加了对EJB、Java Servlet、JSP和XML技术的支持[6]。这些对于系统的平台移植以及和第三方的系统衔接等带来很大的便利性。
系统的安全性、稳定性、负载均衡、消息队列、事务管理等都通过J2EE和应用服务器得到实现，系统仅仅需要专注于业务的处理。
2.3 Struts+Spring+MyBatis架构
2.3.1 Struts
Struts是Apache Jakarta项目负责人希望通过对此项目的研究，改进和提高Java服务页面、服务程序、标签库以及面向对象开发的技术水平[4]。Struts对业务应用所有层次提供支持。它是为了帮助开发人员减少在运用MVC设计模型开发Web应用所花费的时间。
Struts 2是结合struts 和WebWork技术的全新的框架，是Struts的升级产品。Struts 2的体系结构和它的前身差别很大。Struts 2侧重WebWork的功能，使用拦截器来处理页面上提交的用户请求，这样使业务逻辑控制器与服务程序接口完全脱离。

第7章 总结与展望
随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们的购买需求急剧增长，管理规范、商品丰富等特点也成为人们选择百货超市进行购物的标准。近年来，百货超市的规模在不断扩大，随之而来的是超市仓储管理的瓶颈。于是基于RFID的百货超市管理系统应运而生，提高了百货超市的核心竞争力，并给企业带来了直接的经济效益。
通过这一个学期的学习和研究，对RFID技术支持的百货超市仓储管理系统的发展背景、现状、开发工具及应用技术有了一定的了解，对系统的各模块有了一定的掌握。本系统模块化设计方法的核心就是把问题分解成能够独立处理的最小功能单元( 模块)，意义在于可降低软件复杂性，使软件设计、调试、维护等过程变得容易和简单。现将本文内容总结如下：
（1）简单地阐述了基于RFID技术的仓储管理系统的相关知识，发展背景，国内外现状以及所需要的开发工具和技术。
（2）结合需求特点分析了系统的功能模块，包括入库管理、出库管理、库位管理、用户管理四部分，并对各个部分的业务流程、数据流程进行了分析。
（3）从实现角度把较复杂的仓储管理系统进一步分解完成了该系统的总体设计和各模块的详细设计，以及完成了数据库的设计。
该系统对大中型百货超市仓储管理的发展起到了很重要的作用，但在探究系统开发的过程中也存在这不足：需求分析并没全面、准确地反映用户的需求，设计中还存在逻辑上的不足，尤其是在库位管理这部分，没能设计出自动报警管理的模块，在以后的研究中应得到改进，为了更好的满足用户的需求，在今后的软件开发中应加以重视。
最后，希望能在此基础上，进行功能更全、更便捷的系统设计研究工作，提高企业的仓储管理的效率，从而满足当今社会生产力的发展，为祖国的发展贡献力量。