摘要：RFID識別和收集技術(shù)是目前應(yīng)用在物流領(lǐng)域最方便可靠的數(shù)據(jù)處理手段之一，主要通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，數(shù)據(jù)通過自動識別技術(shù)傳輸?shù)接嬎銠C和網(wǎng)絡(luò)，形成物流信息流，達到監(jiān)控、跟蹤、檢索、查詢、追溯的目的。本文結(jié)合A公司在智慧物流方面的具體實踐，對于如何通過應(yīng)用RFID技術(shù)實現(xiàn)對循環(huán)包裝運營過程的管理，以及如何通過RFID技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理及應(yīng)用進行探索，并通過該技術(shù)構(gòu)建一套對循環(huán)包裝閉環(huán)管理的信息化系統(tǒng)，進而提升循環(huán)包裝管理水平，提高周轉(zhuǎn)率。

關(guān)鍵詞：循環(huán)包裝、RFID技術(shù)、智慧物流、信息化、數(shù)字化

一、引言

2016年12月，由工信部、商務(wù)部等多部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快我國包裝產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中明確包裝領(lǐng)域就綠色、安全、智能方面開展技術(shù)研究，推行簡約化、減量化、復(fù)用化的包裝設(shè)計技術(shù)，引導(dǎo)快遞包裝向標準化、信息化、綠色化及循環(huán)共用化方向發(fā)展，從而對包裝廢棄物的逆向物流體系進行構(gòu)建。

A公司是一家國有集團化制造型企業(yè)的全資物流子公司，專注于為集團旗下各制造型子公司提供一體化物流服務(wù)。A公司提供的循環(huán)包裝服務(wù)，主要是利用可循環(huán)使用的鐵質(zhì)包裝容器替換物料供應(yīng)過程中使用的一次性木質(zhì)包裝箱，通過鐵質(zhì)包裝的循環(huán)周轉(zhuǎn)使用，降低包裝成本，提升周轉(zhuǎn)效率，同時實現(xiàn)供應(yīng)鏈的綠色減碳。在為集團各子公司提供物流服務(wù)的過程中，A公司先后投入近8萬套循環(huán)包裝，分布在南京、青島、唐山、長春等10個城市，隨著服務(wù)企業(yè)數(shù)量的增加，循環(huán)包裝投入數(shù)量也在持續(xù)增加，這給A公司的包裝運營管理帶來極大挑戰(zhàn)，為此有必要對如何運用現(xiàn)代技術(shù)實現(xiàn)對循環(huán)包裝的數(shù)字化管理、提升循環(huán)包裝管理水平進行分析與探索。二

二、現(xiàn)狀分析

通過對近5年A公司循環(huán)包裝的運營數(shù)據(jù)情況進行調(diào)研及分析，發(fā)現(xiàn)其循環(huán)包裝運營管理存在以下幾個方面問題：

一是循環(huán)包裝從投入到運營回收，缺少有效的信息技術(shù)手段管理，影響循環(huán)包裝利用率的最大化。

二是雖然嘗試利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進行管控，但操作方法的先進性不夠，操作較復(fù)雜，給現(xiàn)場業(yè)務(wù)人員執(zhí)行帶來不便。

三是既有的二維碼掃描技術(shù)與系統(tǒng)平臺連通性不高，錯誤率高，常會給包裝狀態(tài)、位置、數(shù)量管理造成錯誤，影響業(yè)務(wù)使用。

面對A公司循環(huán)包裝業(yè)務(wù)運營存在的問題，本文開發(fā)了一套基于無線射頻識別技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案，包含硬件使用和軟件開發(fā)，以期通過該方案的實施，解決上述問題。三

三、可行性分析

無線射頻識別（Radio frequency identification, RFID）技術(shù)是一種利用射頻無線通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，具有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點，可提供快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理等服務(wù)，被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一[1-2]。

隨著網(wǎng)絡(luò)信息時代不斷發(fā)展，物流行業(yè)規(guī)模不斷擴大，使得包裝、倉儲業(yè)務(wù)量不斷增加，貨物出入庫的頻率也隨之加快。具有諸多優(yōu)勢的 RFID 技術(shù)已廣泛應(yīng)用在倉儲管理中[3-4]。循環(huán)包裝既是產(chǎn)品也是服務(wù)，其流轉(zhuǎn)運營特點與物料的出入庫管理邏輯相同，可以嘗試探索利用RFID技術(shù)對循環(huán)包裝進行管理。這主要是基于兩方面原因：

一方面，RFID的應(yīng)用可以提高循環(huán)共享包裝管理水平，降低差錯。

工業(yè)物流循環(huán)包裝的優(yōu)點是可以多次重復(fù)使用，具有降低包裝成本、節(jié)省包裝材料、促進包裝標準化以及提高供應(yīng)鏈可持續(xù)性等特性；缺點是循環(huán)包裝需要經(jīng)過的環(huán)節(jié)多、企業(yè)多，流轉(zhuǎn)過程難以管控，大多數(shù)使用循環(huán)包裝都存在包裝返回率低的問題。據(jù)統(tǒng)計，循環(huán)物流包裝的丟失率大約是10%～15%。RFID技術(shù)的應(yīng)用，可貫穿從包裝交付接收、包裝流轉(zhuǎn)、包裝倉儲到包裝報廢的整個環(huán)節(jié)。構(gòu)建基于RFID技術(shù)的循環(huán)包裝管理系統(tǒng)，將可大大降低人工采集數(shù)據(jù)的誤差，節(jié)省運營成本，減少丟失率，使信息的實時性更強，降低差錯。

另一方面，基于RFID技術(shù)的循環(huán)包裝管理系統(tǒng)，能提升循環(huán)共享包裝利用率。

應(yīng)用RFID技術(shù)，可實現(xiàn)循環(huán)包裝信息的自動讀取和識別。通過開發(fā)循環(huán)包裝管理系統(tǒng)，對涉及包裝流轉(zhuǎn)的倉儲、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)讀取，精確獲取每一個包裝的狀態(tài)、位置信息，記錄包裝循環(huán)使用數(shù)據(jù)。再通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對循環(huán)包裝周轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進行解析處理，可制定有效措施，提高循環(huán)包裝周轉(zhuǎn)率，增加使用次數(shù)，從而降低包裝使用成本，增加收益。四

四、研究內(nèi)容

1.研究對象

研究對象為A公司既有在手執(zhí)行的循環(huán)包裝業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)范圍涉及江蘇、山東、湖南等地，研究應(yīng)用測試的循環(huán)包裝箱數(shù)量為2000個，最后全部應(yīng)用后數(shù)量為30000個。

2.研究的方法和步驟

本研究采用理論與實踐相結(jié)合的方法，首先通過文獻調(diào)研和同類型企業(yè)實際走訪了解RFID技術(shù)及循環(huán)共享包裝管理領(lǐng)域的最新研究成果，然后基于實際業(yè)務(wù)需求進行系統(tǒng)需求分析與功能設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計階段，采用模塊化設(shè)計思想，將系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)處理層及用戶交互層。系統(tǒng)開發(fā)過程中，利用RFID讀寫器、標簽等硬件設(shè)備與軟件開發(fā)工具，完成系統(tǒng)的編碼與測試。最后，通過實際案例驗證系統(tǒng)的可行性與有效性。

研究過程包括系統(tǒng)規(guī)劃、需求分析、設(shè)計、開發(fā)、測試、部署與應(yīng)用等多個階段。在系統(tǒng)設(shè)計階段，詳細規(guī)劃了系統(tǒng)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、接口規(guī)范等；在開發(fā)階段，完成了RFID標簽與讀寫器的選型與集成，開發(fā)了數(shù)據(jù)采集、處理與展示等功能模塊；在測試階段，對系統(tǒng)進行了全面測試，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；最后，在A公司上線，并進行了為期數(shù)月的實際應(yīng)用與效果評估。五

五、RFID技術(shù)的應(yīng)用框架及業(yè)務(wù)場景構(gòu)建

為建立數(shù)字化包裝管理體系，通過RFID技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)對包裝流轉(zhuǎn)的高效管理和數(shù)據(jù)有效分析，從而建成成熟完整的基于RFID技術(shù)的包裝管理系統(tǒng)。

1.應(yīng)用框架構(gòu)建

完整的RFID應(yīng)用體系，包含完善的硬件設(shè)施，如RFID電子標簽、數(shù)據(jù)采集模塊（掃碼槍）；配套的軟件設(shè)施，如數(shù)據(jù)傳輸模塊、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和預(yù)警模塊；完善的線下業(yè)務(wù)單元的RFID使用網(wǎng)絡(luò)。整體的應(yīng)用體系框架，如圖1所示。

圖1 RFID應(yīng)用框架

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊為標簽信號采集端，采集終端使用的RFID掃碼槍，如圖2所示。

圖2 采集終端掃碼槍

每一件受管控的循環(huán)包裝表面均固定兩枚低功耗RFID電子標簽，分別固定在包裝的斜對角的底座附近，RFID標簽中存儲包裝的ID編號。RFID標簽樣式，如圖3所示。

圖3 RFID標簽

通過RFID數(shù)據(jù)采集端進行本地近場信號采集，獲取到需要實現(xiàn)入庫、出庫管理物品的RFID標簽信息。系統(tǒng)中的信號交互都通過傳輸模塊，根據(jù)本地傳輸以及遠端傳輸實際要求來完成。傳輸方式主要包括有線網(wǎng)、無線局域網(wǎng)及移動通信網(wǎng)絡(luò)。上述的掃碼槍、RFID以及數(shù)據(jù)傳輸模塊，共同構(gòu)成硬件設(shè)施，能夠?qū)崿F(xiàn)包裝的數(shù)據(jù)采集。

2.應(yīng)用業(yè)務(wù)場景構(gòu)建

用掃碼槍來掃碼識別包裝ID，通過掃碼槍的數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳遞到循環(huán)包裝管理系統(tǒng)。系統(tǒng)用戶能夠在循環(huán)包裝管理系統(tǒng)中相應(yīng)的系統(tǒng)控制模塊中，實時讀取到所有識別包裝的ID，首先通過包裝ID在系統(tǒng)后臺匹配到包裝的所有基礎(chǔ)信息，并與運輸任務(wù)進行綁定，從運輸任務(wù)中獲取到該批包裝運輸?shù)哪康牡匦畔?，從而完成包裝的位置變更，實現(xiàn)對包裝的管控，將包裝的流動信息存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中；其次搭建預(yù)警機制，記錄包裝在當前所在地的停留時長，當停留時長超過一定閾值時，包裝管理系統(tǒng)進行自動預(yù)警，預(yù)警信息傳遞到相關(guān)運營人員，提示包裝停留時間過長，需要盡快將包裝使用起來，避免造成包裝資源浪費。六

六、循環(huán)包裝系統(tǒng)開發(fā)及RFID應(yīng)用實施

當軟、硬件設(shè)施設(shè)備構(gòu)架選型與業(yè)務(wù)場景進行驗證后，要將整套RFID應(yīng)用構(gòu)想落地，需要開發(fā)軟件系統(tǒng)并培訓(xùn)線下操作團隊，確定作業(yè)流程，制定完善的操作手冊，對包裝的流轉(zhuǎn)進行管理，最后按照通過試點到全覆蓋推廣的路徑，做到對全部循環(huán)包裝周轉(zhuǎn)運營過程進行記錄，最終實現(xiàn)對包裝的管控。

1.RFID硬件設(shè)施

一個典型的RFID硬件設(shè)施，一般由電子標簽、讀寫器和天線組成，如圖4所示。

圖4 RFID組成部分

（1）無源RFID電子標簽

無源RFID電子標簽的特點是不需要供電模塊，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，工作在低頻段。依據(jù)循環(huán)包裝使用場景分析，選擇無源RFID標簽適用性最高。因此，在開展循環(huán)包裝管理系統(tǒng)研究中，選擇無源RFID標簽替代傳統(tǒng)的二維碼識別技術(shù)來進行包裝管理，當RFID無法正常使用時，再使用二維碼技術(shù)作為獲取包裝信息的后備方案。相比于傳統(tǒng)條形碼，RFID標簽在獲取標簽信息的操作機制、重復(fù)使用性、環(huán)境適應(yīng)性、獲取數(shù)據(jù)速度、應(yīng)用領(lǐng)域等方面都具有很大優(yōu)勢，兩者特點比較如表1所示。

表1 RFID與二維碼對比結(jié)果

此外，為能通過RFID快速獲取循環(huán)包裝信息，同時為保證信息安全，當無關(guān)人員識別RFID標簽時也無法獲取包裝信息，運營體系為每個包裝制定了十二位ID編碼，并將ID編碼寫入RFID標簽中，當操作人員通過手持槍獲取RFID內(nèi)容后通過系統(tǒng)檢索后臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而獲取到包裝核心信息。RFID標簽所包含的信息，如圖5所示。

圖5 RFID標簽信息

（2）掃碼槍

在使用的掃碼槍中集成感應(yīng)天線，并在掃碼槍中安裝循環(huán)包裝系統(tǒng)中開發(fā)的駐點APP。通過掃碼槍獲取RFID標簽內(nèi)寫入的ID編碼，在系統(tǒng)中通過ID編碼獲取包裝基本信息完成包裝箱出入庫流轉(zhuǎn)。

2.循環(huán)包裝系統(tǒng)管理模塊

RFID并不是簡單意義上對數(shù)據(jù)的識別和采集，而是可以無接觸的、精準獲取包裝信息，直接影響到包裝在后期中的包括庫存信息、倉儲作業(yè)與運輸業(yè)務(wù)銜接等方面的實際操作問題，同時該部分數(shù)據(jù)可以推送給相關(guān)方開展分析應(yīng)用，作為衡量循環(huán)共享包裝運營情況的指標。

（1）包裝管理模塊

增加包裝箱型號、包裝箱庫存管理界面，記錄包裝箱基礎(chǔ)信息。根據(jù)運輸司機、維保團隊、平臺調(diào)度、駐點團隊APP中操作指令，系統(tǒng)記錄包裝的流轉(zhuǎn)蹤跡；借助RFID技術(shù)，對于投入流轉(zhuǎn)中的所有包裝均賦予唯一編碼，通過掃碼槍掃描方式，跟蹤包裝箱所屬位置；通過與執(zhí)行的運輸任務(wù)相關(guān)聯(lián)，反饋包裝的周轉(zhuǎn)次數(shù)。系統(tǒng)形成可追溯應(yīng)用的包裝箱數(shù)據(jù)庫，如圖6所示。

圖6 包裝箱型號信息

最終，實現(xiàn)從包裝的生產(chǎn)訂單下發(fā)、交付計劃、項目運營、維修保養(yǎng)、包裝項目切換到包裝報廢退出的全生命周期管理，形成包裝箱生命周期使用檔案。系統(tǒng)展示的包裝生命周期檔案信息，如圖7所示。

圖7 包裝生命周期檔案表

（2）駐點APP

駐點APP是各流轉(zhuǎn)地區(qū)駐點人員使用的APP，與現(xiàn)有RFID掃碼槍進行集成，是直接操作、識別RFID的窗口。它通過對接現(xiàn)有讀寫器的RFID識別接口，獲取到一定范圍內(nèi)包裝信息。為實現(xiàn)對循環(huán)包裝的管理，駐點APP主要包含包裝箱收發(fā)貨管理、包裝箱出入庫管理、包裝箱盤點管理三大功能。APP功能應(yīng)用界面，如圖8、圖9所示。

圖8 掃碼槍收發(fā)貨管理界面

圖9 掃碼槍出入庫管理界面

在駐點APP的包裝箱收發(fā)貨管理頁面中，駐點人員根據(jù)獲取到需要運輸任務(wù)信息，通過掃描裝配的RFID標簽，實現(xiàn)包裝信息的綁定、位置動態(tài)變化和數(shù)據(jù)查詢。當運輸任務(wù)完成時，意味著包裝也由發(fā)貨方到達收貨方，從而不需要單獨記錄包裝的出入庫信息也能同步記錄下包裝的流轉(zhuǎn)記錄，從而極大提高操作效率并降低操作復(fù)雜度。

在特殊情況下，包裝箱需要內(nèi)部調(diào)撥并且未創(chuàng)建運輸任務(wù)，可以通過掃碼槍登錄駐點APP現(xiàn)場創(chuàng)建一個調(diào)撥出入庫記錄，錄入發(fā)貨方信息和收貨方信息，然后手持掃碼槍感應(yīng)識別需要調(diào)撥的包裝，同樣可以完成包裝出入庫。

包裝箱盤點界面主要是為了支持循環(huán)包裝的日常盤點管理，減少人工盤點工作量和降低盤點差錯率，方便日常包裝管控。

（3）包裝箱預(yù)警機制

當系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對包裝箱的精準管控以后，可以記錄每一個包裝的流轉(zhuǎn)記錄，獲得包裝的最新狀態(tài)，了解包裝停留時長。并設(shè)置合理的閾值，當超過該閾值，系統(tǒng)判斷包裝停留時間過長，不利于公司經(jīng)營。預(yù)警機制提醒界面，如圖10、如圖11所示。

圖10 包裝箱停留時長記錄

圖11 包裝箱超時提醒界面

當包裝長期未使用后，系統(tǒng)會提示相關(guān)人員該包裝超時未使用，相關(guān)人員可根據(jù)提示找到包裝，將包裝投入其他項目或者共享給其他區(qū)域人員使用，以免造成包裝資源浪費的情況。

（4）RFID使用網(wǎng)絡(luò)

循環(huán)包裝流轉(zhuǎn)軌跡大體遵循“客戶－主機廠－集散中心－客戶”的流動方式，而且是在全國范圍內(nèi)進行循環(huán)使用。為了能夠控制每一個流轉(zhuǎn)點，需要依據(jù)循環(huán)包裝主要流向進行分析，選擇部分核心客戶以及集散中心，構(gòu)建出一個以點帶面從而輻射到全國的RFID作業(yè)網(wǎng)絡(luò)，即循環(huán)包裝集散熱力圖，如圖12所示，實現(xiàn)對所有包裝流轉(zhuǎn)的管控。

圖12 循環(huán)包裝集散熱力圖

通過圖12可知，A公司的智慧物流業(yè)務(wù)主要集中在華東的江浙滬地區(qū)，華南的株洲地區(qū)，華北的河北、山東地區(qū)，以及東北的長春、大連等地。因此，按照網(wǎng)絡(luò)布局需要，在上述地區(qū)的集散中心安排駐點人員，其次在部分核心客戶處安排駐點，完成裝車掃碼和定期盤點工作，構(gòu)建起一個簡單但高效的RFID使用網(wǎng)絡(luò)，保證在不增加人工成本的前提下，對所有包裝的流轉(zhuǎn)管控。七

七、結(jié)束語

通過對基于RFID技術(shù)的循環(huán)包裝管理系統(tǒng)的研究，構(gòu)建起循環(huán)包裝管理系統(tǒng)，并達到預(yù)期的效果，也為后期大范圍應(yīng)用拓展提供了理論依據(jù)。在研究應(yīng)用后，也產(chǎn)生了一定效果，主要表現(xiàn)在兩個方面：

1.社會效益

踐行“碳中和”行動，實現(xiàn)綠色環(huán)保，保護森林環(huán)境。通過循環(huán)包裝管理系統(tǒng)的研究，基于RFID技術(shù)的應(yīng)用，提升了循環(huán)包裝的使用率，為持續(xù)替代取消一次性木質(zhì)包裝箱的使用奠定基礎(chǔ)，推進循環(huán)包裝持續(xù)減碳降碳，累計每年減碳量16.77萬噸，釋放氧氣17.2萬噸，實現(xiàn)對自然環(huán)境的保護。

2.經(jīng)濟效益

通過 RFID 系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集、實時傳遞、實時核對和更新，既降低了工人的勞動強度，又可避免在重復(fù)的人工操作中可能出現(xiàn)的錯掃、漏掃、重掃等差錯，能夠有效提高工作效率和準確度。RFID 技術(shù)有助于提高信息透明度、減少庫存損失和提高回收率。

循環(huán)包裝管理系統(tǒng)結(jié)合RFID技術(shù)的應(yīng)用，可解決循環(huán)包裝出庫掃碼、入庫掃碼給倉儲管理帶來的作業(yè)瓶頸，加速作業(yè)流程。通過RFID讀寫操作，以整車循環(huán)包裝一次性讀取的方式取代了逐件掃碼的作業(yè)方式，從而極大提高工業(yè)物流作業(yè)的效率。同時，減少搬運次數(shù)，可降低在作業(yè)過程中對循環(huán)包裝的破損。

通過包裝預(yù)警機制，提高包裝使用頻次，促進包裝共享，降低包裝總投入數(shù)量，從而降低包裝成本。

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