一种RFID物流平托盘全生命周期跟踪系统及方法

摘要

本发明涉及一种RFID物流平托盘全生命周期跟踪系统及方法，系统结构由RFID托盘、全自动检测系统、RFID托盘跟踪软件，及决策分析软件组成；所述全自动检测系统对RFID托盘进行检测，所述RFID托盘跟踪软件，以内嵌身份RFID标签为托盘唯一标识码登记托盘，建立托盘档案，记录托盘新入流转的信息；所述决策分析软件，根据托盘的使用记录、检测记录及同批次托盘的使用记录、检测记录，综合评估托盘的可续用性指标，以确定托盘是否淘汰。本系统记录分析托盘可续用性指标，对于托盘的定量评测、科学合理使用具有重大意义，且可大量节约托盘采购更新费用，使托盘做到物尽其用，具有广阔的应用前景。

主权项

一种RFID物流平托盘全生命周期跟踪系统，其特征在于：系统结构由RFID托盘、全自动检测系统、RFID托盘跟踪软件，及决策分析软件组成；所述RFID托盘是内嵌两片RFID标签的物流平托盘，其中一片RFID标签用于存储托盘身份信息，作为全生命周期托盘的唯一标识码，另一片RFID标签用于存储托盘承载货物的信息；所述全自动检测系统对RFID托盘进行检测，检测内容包括：托盘外观检测、托盘机械强度检测、内嵌货物RFID标签可靠性检测；其中托盘外观检测，采用机器视觉方法，使用工业相机对托盘的四个侧面进行拍摄，获取侧面图像，对侧面图像进行破损度指标评估；托盘机械强度检测，采用恒压源模拟托盘承载货物作用于托盘，通过工业相机对托盘的四个侧面进行拍摄，分析侧面图像中托盘边缘的形变指标，评估托盘载荷变形度指标；内嵌货物RFID标签可靠性检测，采用RFID读写器，对RFID标签进行清零操作和读写校验操作，评估RFID标签可靠性指标；所述RFID托盘跟踪软件，以内嵌身份RFID标签为托盘唯一标识码登记托盘，建立托盘档案，记录托盘新入流转的信息，包括：生产厂商、生产批次、生产日期、材质、型号、初检指标得分；在托盘流转过程中，记录托盘每次流转的出发仓库和达到仓库；在托盘定期检测过程中，记录托盘每次检测的破损度指标、载荷变形度指标、RFID标签可靠性指标；所述决策分析软件，根据托盘的使用记录、检测记录及同批次托盘的使用记录、检测记录，综合评估托盘的可续用性指标，以确定托盘是否淘汰；上述的跟踪系统的跟踪方法具体步骤如下：一、托盘新入检测登记步骤1.1：托盘身份信息登记，以内嵌身份RFID标签唯一标识托盘；步骤1.2：建立托盘档案，记录托盘信息，包括：生产厂商、生产批次、生产日期、材质、初检托盘破损度指标、载荷变形度指标、RFID标签可靠性指标得分；二、托盘流转检测记录步骤2.1：托盘流转过程记录，记录托盘每次流转的出发仓库、到达仓库；步骤2.2：定期检测记录，记录托盘破损度指标、载荷变形度指标、RFID标签可靠性指标得分；步骤2.3：计算托盘流转次数，即托盘累计被搬运操作的次数，搬运次数越多，托盘破损的可能性越大；步骤2.4：计算托盘总承载时间积，即托盘累计承载重量和时间的乘积，总承载时间积越大，托盘破损的可能性越大；三、托盘可续用性决策分析步骤3.1：确定指标集X＝{S,B,M|C,W|D,T,R}：其中各指标分项：(1)S：生产厂商指标，取值范围0≤S≤1，第i生产厂商的计算公式为：其中，是第i生产厂商第j种材质、第k种型号托盘的平均寿命历史记录，计算公式是：Σlife_i,j,k是第i生产厂商、第j种材质、第k种型号托盘的寿命总和，N_i,j,k则是第i生产厂商、第j种材质、第k种型号托盘总数；是所有生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘的平均寿命历史记录，计算公式：Σlife_j,k是所有生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘的寿命总和，N_j,k则是所有生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘总数；是第i生产厂商、第j种材质、第k种型号托盘平均寿命和所有生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘的平均寿命的比，如果说明第i生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘质量好于平均，比值大于1；各种材质、型号托盘根据托盘流转使用过程中对物流系统的重要性不同，分配权重系数w_j,k，且满足0＜w_j,k＜1，最后，第i生产厂商各材质型号托盘的平均寿命比值加权求和之后，做饱和处理即：$S_i=\left\{\begin{array}{cc}\underset{j,k}{\Sigma }(w_{j,k}·\frac{{\bar{L}}_{i,j,k}}{{\bar{L}}_{j,k}}),& \underset{j,k}{\Sigma }(w_{j,k}·\frac{{\bar{L}}_{i,j,k}}{{\bar{L}}_{j,k}})<1\\ 1& else\end{array}\right.,$托盘的S值就用其生产厂商的S_i参与计算；(2)B：生产批次指标，取值范围0≤B≤1，同一批次的托盘已经开始淘汰，则该生产批次内的其他托盘面临淘汰的可能性增大，计算公式：$B=1-\frac{N_{abandon}}{N_{total}}$其中，N_abandon是同一批次托盘淘汰的个数，N_total为同一批次托盘总数；(3)M：托盘材料型号指标，取值范围0≤M≤1，根据托盘材质型号的平均寿命，评估托盘流转使用时间后，所面临淘汰的可能性，计算公式：其中，T_during是托盘流转使用时间，是所有生产厂商的第j种材质、第k种型号托盘的平均寿命历史记录，计算方法和生产厂商指标部分相同；假设托盘属于第j种材质、第k种型号，T_during越大，值越小，面临淘汰可能性越大，当之后，为不出现负值，做饱和处理即：$M=\left\{\begin{array}{cc}1-\frac{T_{during}}{{\bar{L}}_{j,k}},& 1-\frac{T_{during}}{{\bar{L}}_{j,k}}>0\\ 0& else\end{array}\right.;$(4)C：流转次数指标，取值范围0＜C≤1，计算公式：$C=e^{-\mu ·F_{count}}$其中，F_count为托盘的累计流转次数，μ为流转破损因子，为一常量，流转次数指标是一负指数函数，F_count＝0表示托盘是新的，尚未使用，此时C＝1，随着流转次数的增多，C值减小，减小的速率由流转破损因子μ确定；托盘累计流转次数根据托盘流转过程记录计算，每流转一次从出发仓库到到达仓库，托盘累计流转次数增加1；(5)W：总承载时间积指标，取值范围0＜W≤1，总承载时间积Π计算公式：$\Pi =\underset{t}{\Sigma }{\Omega }_t·{\Delta }_t$其中，Ω_t为第t次流转托盘承载货物的重量，Ω_t值可以根据托盘流转过程记录中托盘货物属性加总获得；Δ_t为第t次流转托盘承载货物静态保持时间，托盘存入仓库之后，将有一段时间保持承载货物不变，直到托盘执行出库操作为止，Δ_t值可以根据托盘流转过程记录中托盘在库时间加总获得；将总承载时间积Π代入以下公式计算总承载时间积指标W：W＝e^‑σ·Π其中，σ为承载破损因子，为一常量，总承载时间积指标为一负指数函数，Π＝0表示托盘未使用，此时W＝1，随着承载货物重量和时间的增加，W值减小，减小的速率由承载破损因子σ确定；(6)D：托盘破损度指标托盘破损度检测采用机器视觉技术对托盘的四个侧面进行拍摄，并分析托盘破损度，分五个等级：结构破损、严重破损、无明显破损、轻微破损、表面破损；其中结构破损和严重破损等级，托盘直接进入淘汰程序；对于轻微破损、表面破损、无明显破损等级，采用破损度值：d，取值范围0≤d≤100；其中γ₁,γ₂是两个常数阈值；将破损度值d代入以下公式计算托盘破损度指标：D＝e^‑β·d其中β为外观破损因子，为一常量，托盘破损度指标是一负指数函数，d＝0表示托盘外观破损最少，此时D＝1，因此0＜D≤1；(7)T：托盘载荷变形指标采用恒压源模拟托盘承载货物作用于托盘，通过工业相机对托盘的四个侧面进行拍摄，分析侧面图像中托盘边缘形变，获得形变值：τ，取值范围0≤τ≤100，将形变值τ代入以下公式计算托盘载荷变形指标：T＝e^‑ω·τ其中ω为变形破损因子，为一常量，托盘载荷变形指标是一负指数函数，τ＝0表示托盘载荷形变最少，此时T＝1，因此0＜T≤1；(8)R：RFID标签可靠性指标采用RFID读写器，对托盘内嵌RFID标签进行清零操作和读写校验操作，评估RFID标签可靠性指标，分三个等级：存在错误、操作延时、无错误；托盘内嵌RFID标签检测结果为：存在错误，即读写校验操作无法获得正确的数据内容，则认为托盘内嵌RFID标签故障，直接进入更换RFID标签流程；检测结果为：无错误，即读写校验操作正常执行，则R＝1；检测结果为：操作延时，即读写校验需要按照RFID协议多次执行，导致延时，但是最终还能获得正确的数据内容，说明内嵌RFID标签存在故障的可能性，则R＝r，其中r为常数，且0＜r＜1，因此0＜R≤1；步骤3.2：确定权重集：W＝{α₁,α₂,α₃|α₄,α₅|α₆,α₇,α₈}以上八个指标分三个子集，{S,B,M}为群体指标子集、{C,W}为间接指标子集、{D,T,R}为直接指标子集；群体指标子集是从群体特征推测托盘个体破损度可能性，作为参考指标，权重总和Α₁＝α₁+α₂+α₃较小；间接指标子集是托盘使用历史情况推测破损度可能性，权重总和Α₂＝α₄+α₅较小；直接指标子集是托盘破损度直接检测结果，权重总和Α₃＝α₆+α₇+α₈最大；三个指标子集的权重总和Α₁、Α₂、Α₃是固定的常量，且满足Α₁＜Α₂＜Α₃，Α₁+Α₂+Α₃＝1；步骤3.3：计算直接可续用性指标：$\theta =\frac{{\alpha }_6·D+{\alpha }_7·T+{\alpha }_8·R}{A_3}$其中0＜θ＜1，θ值越大，托盘直接可续用性越好；步骤3.4：计算可续用性指标：η＝α₁·S+α₂·B+α₃·M+α₄·C+α₅·W+α₆·D+α₇·T+α₈·R其中0＜η＜1，η值越大，托盘可续用性越好；四、确定托盘淘汰计划步骤4.1：一年淘汰窗口期：η₂＜η＜η₁；步骤4.2：半年淘汰窗口期：η＜η₂；其中η₁为一年淘汰窗口期报警阈值，η₂为半年淘汰窗口期报警阈值，进入淘汰窗口期的托盘，并不立即进入淘汰流程，还可以流转使用；步骤4.3：高架库淘汰：θ₂＜θ＜θ₁；步骤4.4：平楼库淘汰，θ＜θ₂或η＜η₃；其中θ₁为高架库淘汰阈值，高架库全自动作业，对托盘的直接指标要求较高，不能满足要求的托盘不能进入高架库，避免不必要的损失；θ₂和η₃为平楼库淘汰阈值，平楼库人工作业，对托盘的直接指标要求稍低，高架库淘汰下来的托盘可以在平楼库使用；平楼库淘汰的托盘进入淘汰流程；高架库淘汰的托盘如果不被用于平楼库，则也进入淘汰流程；步骤4.5：托盘淘汰登记，将托盘整个生命周期数据移入历史数据库；五、历史记录/人工评判反馈步骤5.1：根据历史记录计算参数，通过历史数据统计得到各参数阈值；步骤5.2：根据人工评判计算参数，在历史记录不够丰富时，采用人工评判的方法，通过调查问卷，托盘人工评估的方法确定参数。