摘要：针对射频识别( RFID) 技术应用的广泛前景, 本文以连锁超市作为依托, 设计了一个基于RFID 的连锁超市应用系统的框架, 该框架在实现普通连锁超市收银系统所具有的功能的同时, 重点突出了引入RFID 技术以后该应用系统所具有的新特征。

作者：江苏大学 赵跃华 钱宇力

    1 引言

    无线射频识别技术(RFID) 是自动识别技术的一种高级形式。RFID 最大的优点是在于非接触读取数据, 解决了基础数据录入最后0- 10 米的数据问题, 数据的自动采集( 识别) 完成了系统的原始数据的采集工作, 解决了人工数据输入的速度慢、误码率高、劳动强度大、工作简单重复性高等问题, 为计算机信息处理提供了快速、准确地进行数据采集输入的有效手段。在大型连锁超市中, 货物的周转速度非常关键,RFID 技术的引入, 可以很好的改进超市的库存控制、存货管理、供应链管理及销售管理。

    2 射频识别技术( RFID) 简介

    RFID 技术是利用无线电波来进行通讯的一种非接触式自动识别技术。其基本原理是通过读头和粘附在物体上的标签之间的电磁耦合或者电感耦合来进行数据通讯以达到对标签物品的非接触式自动识别。由阅读器发送指令给天线, 由天线发送无线电波“扫描”射频标签, 射频标签接到信号后将数据信息返回成无线电波的形式, 再由天线接收后解码成计算机可以使用的数据。

    射频识别系统一般由以下三部分构成:

    1 应答器( 射频标签) 。应答器是射频识别系统的数据载体, 应答器应放置在要识别的物体上。通常, 应答器没有自己的供电电源( 电池) 。只是在阅读器的响应范围之内, 应答器才是有源的。应答器工作所需的能量, 如同时钟脉冲和数据一样, 是通过耦合元件传
输给应答器的。另外, 射频标签可以封装成各种形状。
    2 阅读器。读取应答器数据的装置, 有的具有读/写功能。一台典型的阅读器包含有高频模块( 发送器和接收器) 、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。此外, 许多阅读器还都有附加的接口以便将所获得的数据进一步传输给另外的系统( PC 机等) 。
    3 后台数据库应用软件: 用来管理收集而来的数据。

    3 连锁超市中使用RFID 技术的优势

    连锁超市要在同种商品售价低于其他零售商店的前提下实现利润最大化, 就必须尽可能地使成本最小化。成本分成商品进价成本和商品附加成本。在超市中, 商品的附加成本主要有两类: 一是固定附加成本。这方面的成本主要是各超市地址的选择、店面的建造与装修、配送中心位置的确定与建造等, 开店前已经调查分析过, 具有相对确定性。二是非固定附加成本。主要是人工成本、物流成本( 库存成本、配送成本) 、销售成本及管理成本。基于条码的信息系统的引入一定程度上降低了以上这些非固定附加成本。而基于RFID 的信息系统的引入, 则会进一步降低以上成本, 特别是超市物流成本。具体说来, 引入RFID 技术以后, 超市在可获得以下一些经济效益:

    ( 1) 缩短作业流程。对于连锁超市配送中心, 出入库在平时作业中占很大的比例。利用RFID 阅读器可以远距离的动态的一次性识别多个标签, 将托盘和包装箱及单件货品上都贴上RFID 标签, 在配送中心出入库口处安放阅读器, 这样货品出入库时, 无需逐件进行人工扫描, 可在运输车运动中捕获数据, 计算机根据所阅读到的信息, 对数据库进行访问, 并进行相应的数据记录, 大大节省了出入库的作业时间。
    ( 2) 改善盘点作业质量。由于每个包装箱、托盘以及单件商品上都贴有RFID 标签, 进行盘点作业时, 只需利用手持式RFID 阅读器依次经过所有货架, 阅读器就自动获取所有标签上的信息, 利用PC 机进行盘点记录。利用RFID 技术将大大减少传统盘点作业中所出现的遗漏等差错, 增强了信息的准确性、可靠性。
    ( 3) 增大配送中心的吞吐量。当配送中心的主要作业- - 出入库作业效率提高以后, 配送中心对货物的处理能力将大大提高, 这样就可以增加配送中心每日的货物吞吐量, 为配送中心获得更大的经济效益。
    ( 4) 降低运转费用。由于RFID 技术具有可以动态的同时识别多个数据且识别距离大的特点, 在出入库作业过程中, 验收和出入库几乎是同时完成, 无需再同以往的先将货物堆放在收货区等待验货和条码扫描, 而直接可以接货后验货入口和拣货后验货出库。这样大大减少了货物在配送中心内的搬运次数,降低了搬运所带来的设备费用和人工费用。

    ( 5) 物流跟踪。RFID 技术的核心是标签上的EPC(产品电子代码) 提供对物理对象的唯一标识, 利用EPC 可以实现货物在整个供应链上的物流跟踪和供应链的自动化管理, 增加供应链管理的透明化程度。
    ( 6) 提高超市门店前端销售的效率。由于RFID 具有非接触识别的特性, 顾在超市前端POS 系统中将用RFID 标签及阅读器来完全取代条码系统, 从而可以大大提高商品销售的速度, 方便顾客。

    4 连锁超市RFID 应用系统的整体框架设计

    4.1 连锁超市业务流转框架

图1 连锁超市业务流转框架图

    连锁超市的业务流转框架如图1, 说明如下:

    ( 1) 采购员根据连锁超市总部计划业务部门制定的销售计划, 与供应厂商洽谈并签订商品进货合同后, 将订货合同信息送配货中心;
    ( 2) 供应商按订货合同组织商品送配货中心, 配货中心收货员根据订货合同验货, 同时核对供应商送货单, 将不合格商品退回, 合格商品交保管员入库并记帐建仓卡, 新的可配货信息与库存信息送配货组;对于直送连锁超市分店的商品, 此时的验收工作由分店完成;
    ( 3) 收货员将检验后的商品质量数据、退货数据及新库存信息送到连锁超市总部计划业务部门与采购员;
    ( 4) 采购员将该订货合同实际验收数据及结算通知传送到连锁超市公司财务部门, 财务部门根据该信息与供应商结算;
    ( 5) 各分店根据自己商品销售情况制定请货单与请调单到配货组, 配货组配货后将配送单与调拨单送配货中心组织商品配送, 同时将配送单与调拨单送分店来验收与调拨商品;
    ( 6) 各分店根据配货中心的配送单与调拨单进行商品验收与调拨, 合格商品入库记帐建仓卡, 非合格商品另存并申请退货;
    ( 7) 配货中心将配送单、调拨单与退货单送财务部, 财务部建立各分店临时应收帐, 待分店确认后, 财务部建立各分店应收帐, 各分店则建立应付帐;
    ( 8) 配货中心将经业务部门核可的库存商品削价表及每月的盘盈盘亏表交财务部;
    ( 9) 各商场及时统计自己的商品销售数据报业务计划部门, 主要统计信息有:销售额统计( 日、月、年) ; 销售量统计( 日、月、年) ; 新产品试销信息; 各厂商商品销售实绩; 库存信息; 资金信息;
    ( 10) 采购员将商品进价信息、库存商品削价申请与促销优惠价申请等送连锁超市公司物价组;
    ( 11) 公司计划业务部门将政策性调价信息、厂商提供的调价信息与市场行情信息等送公司物价组;
    ( 12) 各分店将商品销售信息、削价申请、变价申请与自定价格申请等送公司物价组;
    ( 13) 物价组根据以上所获得的信息并遵循某些定价原则, 制定商品的零售价格, 并通知公司计划业务部门、公司财务及各分店。

    4.2 子系统的划分

    根据前面对连锁超市业务流程的分析, 以及按照子系统划分与系统组成的一般原则, 连锁超市RFID应用系统由下列分系统组成:

    ( 1) 连锁超市总部管理分系统: 主要由商品进货管理模块、连锁店配送管理模块、商品价格管理模块、财务管理模块、人事管理模块、综合计划模块、经理查询模块、系统管理模块及通信管理模块组成。
    ( 2) 配货中心管理分系统: 主要由货运作业模块、商品进货存储配送管理模块、分系统管理模块、财务模块及通信管理模块组成。
    ( 3) 超市分店管理分系统: 主要由零售点终端( POS) 模块、连锁分店进货管理模块、库存管理模块、人事管理、财务管理模块、通信模块及分系统管理模块。

    由于配货中心管理分系统与RFID 结合的比较紧密, 所以下面对此分系统先进行一些说明。

图2 连锁超市RFID 应用系统逻辑结构图

    图2 是关于连锁超市配货中心管理分系统的结构图, 从图可知在配货中心应用RFID 的过程如下:

    1 入库和检验。当贴有RFID 标签的货物运抵配货中心时, 入口处的阅读器将自动识读标签, 根据得到的货物信息, 如货物的数量, 单价信息, 货物种类等, 后台的管理分系统就自动更新存货清单, 同时, 根据订货单的需要, 将相应货品发往正确的地点。
    2 整理和补充货物。装有移动阅读器的运送车自动对货物进行整理, 根据管理系统的指示自动将货物运送到正确的位置, 同时将管理系统中的存货清单更新, 记录下最新的货品位置。超市收银系统将在存货不足指定数量时自动发出补货申请, 从而在适当的时间补充相应数量的货物。在整理货物和补充存货时, 如果发现有货物堆放到了错误位置, 阅读器将随时向超市收银系统报警, 根据指示, 运送车将把这些货物重新堆到指定的正确位置。
    3 货物出库运输。当货物在配送中心出库, 经过仓库出口处阅读器有效范围时, 阅读器自动读取货品标签上的信息, 不需要扫描, 可以直接将出口的货物运输到分店, 同时管理分系统及时更新配货中心货物库存信息。
    4 配送中心库存盘点。此处设想在整个配送中心仓库中合理的安排各个RFID 阅读器的位置, 从而能使所有的仓库中的货品所贴标签能被覆盖到, 这样在进行盘点时, 可以利用RFID 阅读器读入仓库中所有RFID 标签的信息, 然后进行汇总计算核对商品的库存信息。

    对于分店的管理分系统而言, 总体的系统结构图与配货中心的系统结构图类似, 顾此处不再给出图例, 需要说明的是, 此时主要是货物( 确切的说是分店商品) 由顾客带出分店时, 由阅读器自动读出商品信息, 如商品数量, 单价信息等传给后台分系统来进行自动处理, 如结算出顾客所需付的总金额等。考虑到大型连锁超市的各个分店的货展面积比较大, 并且RFID 技术在定位方面的可行性, 顾在该分系统中初步设想了一个可选配的超市导购模块( 对于比较小的分店不用此模块) 。

    该模块的设计思路如下:

    每个进入分店购物中心购物的顾客手腕上戴有一个阅读器( 有LCD 显示屏, 可以显示该分店的地图) , 在分店的周围墙壁上、天花板上等部位贴有被动式RFID 应答器。利用一种改进型的Monte- Carlo 定位算法, 该算法把要求定位点所有可能出现的位置以不同概率的随机点来表示, 在收到测量信息后利用贝叶斯原理对这些随机点的概率进行更新, 找到出现最大概率的随机点, 取这些随机点位置的平均值就是最后所求点的位置坐标。这样, 在手腕式阅读器靠近周围环境的被动式应答器时, 阅读器能够读出周围的应答器, 利用算法把自己的位置在电子地图上标出来, 消费者输入自己想找的物品, 显示上能够及时把销售地点标出来, 方便了购物。

    整个的连锁超市RFID 应用系统逻辑结构如图3所示:

图3 配货中心系统结构图

    从图3 可见, 该连锁超市RFID 应用系统是建立在分布式数据库和远程通信网上的应用系统。总部管理分系统, 配送中心管理分系统与各超市分店管理分系统通过通信管理分系统构成一个整体。而各分系统的各子模块通过该分系统的公用数据库有机地结合在一起, 各分系统的子模块之间的关系是“局部公共环境耦合级”关系。而各分系统之间通过通信子网构成一个整体, 实质上是通过数据通信实现各分系统数据库记录的复制与更新, 因而各分系统之间也是通过其公用数据库实现有机的集成, 各分系统之间的关系是“远程公共环境耦合级”关系。

    需要附加说明的是RFID 标签的成本问题。现在RFID 标签的成本是25 至30 美分, 也就是人民币2 元左右。这么高的成本, 导致本文所阐述的RFID 连锁超市应用系统似乎是个空中楼阁, 毫无应用价值可言,因为该系统把RFID 标签贴到单件商品上, 这对超市中很多毛利很小的商品而言, 根本是不现实的。不过,根据网上的资料可知, 现在的全球的RIFD 标签的年需求量大约是1000 万片, 当需求量超过50 亿片后,及格便能降到2 美分( 即人民币1 毛5 分) 。并且据估计, 当2010 年时, 全球的RFID 标签消耗量有可能达到5 千亿个( 国内RFID 标签的需求量的增加可能还要滞后一点) , 这数据可能有点夸大, 但它充分说明了RFID 标签的需求潜力巨大, 一旦RFID 在超市上的应用得到推广, RFID 标签量产, 完全有理由相信其成本可以降到可接受的范围内, 顾本文所阐述的RFID 超市应用系统可作为RFID 在超市上应用的一个探索性研究。

    5 结束语

    本文根据RFID 的技术特点, 把它应用到连锁超市上, 构建了一个功能相对完整的连锁超市RFID 应用系统的框架, 并且突出强调了超市引入RFID 以后在物流方面效率的极大提高, 从而为超市尽可能的进一步的降低商品附加成本提供了可能性, 增加了连锁超市在市场中的竞争力。在实际中, 该连锁超市RFID应用系统具有一定的参考价值和现实意义。