基于R F I D的物流過(guò)程監(jiān)控及可視化管理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

李為為， 周汝勝 （交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088）

0 引 言

現(xiàn)代物流行業(yè)突飛猛進(jìn)，傳統(tǒng)物流行業(yè)的操作模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代的物流行業(yè)。現(xiàn)代物流業(yè)的主要組織形式是建立在現(xiàn)代電子信息技術(shù)基礎(chǔ)上的第三方物流，先進(jìn)的物流信息系統(tǒng)是其核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分。傳統(tǒng)物流過(guò)程的信息存在不對(duì)稱、不及時(shí)等弊端，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。隨著物流市場(chǎng)的發(fā)展和完善，調(diào)動(dòng)、管理和平衡物流全過(guò)程各環(huán)節(jié)之間的資源變得日益迫切，實(shí)時(shí)物流業(yè)務(wù)過(guò)程監(jiān)控和精細(xì)任務(wù)調(diào)度已經(jīng)成為提升物流企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。因此將物流全過(guò)程各環(huán)節(jié)的信息有機(jī)融合，對(duì)提高其整體管理運(yùn)營(yíng)水平具有重大意義。

目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)的系統(tǒng)多為面向單一物流過(guò)程的軟件系統(tǒng)，例如倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)及車輛監(jiān)控系統(tǒng)等，缺少面向物流全過(guò)程的物流監(jiān)控管理軟件。本文提出以RFID應(yīng)用為基礎(chǔ)手段，建立涵蓋智能化物流數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)以及多物流過(guò)程監(jiān)控的可視化管理平臺(tái)，使物流企業(yè)可以即時(shí)掌握物流業(yè)務(wù)狀態(tài)和貨物、車輛等業(yè)務(wù)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的業(yè)務(wù)管理和控制。系統(tǒng)以RFID、GPS、企業(yè)WMS或ERP為信息源，以GPRS、Internet、中間件為信息紐帶，以GIS和GUI為信息窗口，實(shí)現(xiàn)物流過(guò)程中多源信息融合和可視化服務(wù)，可以有效解決不確定情況下物流協(xié)同調(diào)度管理、物流配送路徑優(yōu)化、物流跟蹤和增值信息服務(wù)等現(xiàn)實(shí)問題。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)

物流過(guò)程監(jiān)控與可視化管理系統(tǒng)的主要設(shè)備包括固定式RFID讀寫器，RFID天線，RFID標(biāo)簽、帶GPS和GPRS模塊的車載手持機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備。系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)

從技術(shù)層次上看，物流過(guò)程監(jiān)控與可視化管理系統(tǒng)可分為業(yè)務(wù)功能層、支撐技術(shù)層與數(shù)據(jù)庫(kù)層。主要包括運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物流業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、移動(dòng)終端嵌入式系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)的技術(shù)層次圖及軟件結(jié)構(gòu)組成分別如圖2、圖3所示。

2 企業(yè)業(yè)務(wù)過(guò)程及流程分析

2.1 物流企業(yè)業(yè)務(wù)過(guò)程

按物流核心業(yè)務(wù)可分為：（1）訂單管理業(yè)務(wù)流程：檢查訂單是否有效、確認(rèn)訂單；根據(jù)訂單進(jìn)行資信檢查；根據(jù)客戶需要，進(jìn)行服務(wù)安排；分派任務(wù)，發(fā)出指令。 （2）倉(cāng)儲(chǔ)管理業(yè)務(wù)流程：倉(cāng)儲(chǔ)管理業(yè)務(wù)分出庫(kù)、入庫(kù)，出、入庫(kù)業(yè)務(wù)流程包括以下內(nèi)容：根據(jù)出庫(kù)、入庫(kù)憑證，開出庫(kù)、入庫(kù)單交倉(cāng)庫(kù)保管員，倉(cāng)庫(kù)保管員接單后準(zhǔn)備發(fā)貨、收貨；倉(cāng)庫(kù)保管員發(fā)貨、接貨、搬運(yùn)、分標(biāo)記、出庫(kù)、入庫(kù)，開出、入庫(kù)單；倉(cāng)庫(kù)保管員與客戶辦理交接手續(xù)。 （3）運(yùn)輸管理業(yè)務(wù)流程：客戶提出運(yùn)輸要求；調(diào)度接受客戶運(yùn)輸要求；匯總運(yùn)輸信息；制定運(yùn)輸計(jì)劃；生成運(yùn)輸調(diào)度指令通知司機(jī)；司機(jī)根據(jù)運(yùn)輸調(diào)度指令提貨運(yùn)輸送達(dá)客戶。

2.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析

物流過(guò)程監(jiān)控與可視化管理系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)流程如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

（2）車輛按照派送單指定順序到指定配送點(diǎn)，由手持機(jī)掃描車輛EPC碼并傳回服務(wù)器，同時(shí)在PC機(jī)上輸入相應(yīng)配送點(diǎn)的發(fā)貨單號(hào)，發(fā)回給配送監(jiān)控中心的服務(wù)器。

（3）服務(wù)器確定車輛到達(dá)預(yù)定配送點(diǎn)后，根據(jù)收到的發(fā)貨單號(hào)查配送中心數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)返回所查發(fā)貨單內(nèi)所有貨物、運(yùn)輸車輛和司機(jī)的信息給服務(wù)器。

（5）服務(wù)器向這個(gè)配送點(diǎn)返回信息，即產(chǎn)生了入庫(kù)單。

（6）PC向倉(cāng)庫(kù)入口處的固定式讀寫器發(fā)送開始掃描信息，并開始入庫(kù)操作。

（7）固定式讀寫器掃描貨物的EPC號(hào)碼，傳回給PC。

（8）PC將固定式讀寫器讀到貨物的EPC碼和入庫(kù)單中貨物的EPC比對(duì)，如果一致，則發(fā)送一個(gè)成功卸貨標(biāo)識(shí)符給服務(wù)器。如果這是最后一個(gè)卸貨點(diǎn)，手持機(jī)內(nèi)文件標(biāo)識(shí)自動(dòng)改為0，車輛返回配送中心，如果不是最后一個(gè)卸貨點(diǎn)，則向手持機(jī)上查到的下一個(gè)卸貨點(diǎn)出發(fā)。

（9）在途：GPS每隔2分鐘定位一次經(jīng)緯度。

3 系統(tǒng)功能模塊分析與設(shè)計(jì)

通過(guò)上面的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)過(guò)程及流程分析，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為以下15個(gè)功能模塊：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，用戶可以實(shí)時(shí)查看在途車輛的行駛軌跡以及當(dāng)前的位置，目的是讓管理員能實(shí)時(shí)知道車輛的當(dāng)前行駛位置，預(yù)測(cè)車輛到達(dá)配送點(diǎn)的時(shí)間。

（2）歷史軌跡模塊。用戶可以通過(guò)此功能查看某車在特定時(shí)間內(nèi)的行駛了哪幾條路線。

（3）圖層控制模塊。在整個(gè)子系統(tǒng)中用到很多地圖來(lái)顯示數(shù)據(jù)信息，此功能模塊包含了全部地圖的基本操作。

（4）配送查詢模塊。通過(guò)配送點(diǎn)查詢功能可以查看到配送點(diǎn)的地理位置，以及配送點(diǎn)的相關(guān)信息。

（5）貨物查詢模塊。在輸入框中輸入限定條件，查詢相關(guān)貨物的具體信息及顯示當(dāng)前貨物的位置。

（6）訂單查詢模塊。在輸入框中輸入查詢條件，查詢到符合查詢條件的訂單信息，并可以查看該訂單的貨物當(dāng)前所處的位置。

（7）派車單追溯模塊。可以追溯一個(gè)派車單的狀態(tài)，以及派車單所包含的所有訂單的狀態(tài)。進(jìn)入派車單的查詢頁(yè)面，點(diǎn)擊派車單號(hào)，能得到該派車單下所有訂單當(dāng)前所處的位置。

（8）貨物分析模塊。貨物分析用于比較配送點(diǎn)在特定時(shí)間段內(nèi)收到指定貨物的數(shù)量。此功能不會(huì)顯示配送點(diǎn)收到貨物的具體數(shù)量，而是這些配送點(diǎn)收到指定貨物類型的百分比。

（9）訂閱管理模塊。此功能不能查看到配送點(diǎn)訂閱了哪些具體的信息，只能知道配送點(diǎn)介紹訂閱信息的機(jī)制，以及決定是否給配送點(diǎn)訂閱的權(quán)利。

（10）貨物編碼模塊。倉(cāng)庫(kù)給配送點(diǎn)發(fā)送貨物時(shí)，需要給貨物提供一個(gè)編碼，用于讀寫器的掃描。

（11）貨單處理模塊。貨物到達(dá)指定的配送點(diǎn)，掃描要入庫(kù)的信息，入庫(kù)完畢。

（12）查看訂閱信息模塊。配送點(diǎn)通過(guò)查看這些訂閱的信息，可以知道將會(huì)有哪些貨物將發(fā)往此配送點(diǎn)。訂閱信息中顯示的訂單均是將要發(fā)到此配送點(diǎn)并且該配送點(diǎn)尚未入庫(kù)的。

（13）中間件管理模塊。中間件是安裝在配送點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)口的一個(gè)讀寫器，負(fù)責(zé)貨物入庫(kù)的掃描工作。要進(jìn)行入庫(kù)掃描時(shí)，必須先定義和訂閱后才能掃描。

（14）賬號(hào)管理模塊。配送點(diǎn)賬號(hào)劃分為三個(gè)級(jí)別，分別是系統(tǒng)管理員、企業(yè)管理員、企業(yè)用戶。各個(gè)級(jí)別的賬號(hào)在權(quán)限方面會(huì)有不同的限制。系統(tǒng)管理員的權(quán)限最高。

（15）信息訂閱模塊。用戶利用此功能的定制服務(wù)器發(fā)送的信息內(nèi)容，以及服務(wù)器發(fā)送信息的機(jī)制。系統(tǒng)預(yù)定義了三種信息發(fā)送機(jī)制，分別是：實(shí)時(shí)發(fā)送、定時(shí)發(fā)送、循環(huán)發(fā)送。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)綜合應(yīng)用了RFID、GPS、GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及中間件等技術(shù)，開發(fā)智能化數(shù)據(jù)采集裝備及面向運(yùn)輸、配送、倉(cāng)庫(kù)等多物流業(yè)務(wù)過(guò)程的監(jiān)控平臺(tái)，為提高物流企業(yè)業(yè)務(wù)過(guò)程的自動(dòng)化效率和信息處理水平提供技術(shù)支持。系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)可概括為：①支持移動(dòng)計(jì)算和嵌入式計(jì)算的物流業(yè)務(wù)監(jiān)控采集端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的即時(shí)智能化處理；②物流過(guò)程可視化查詢工具，提供物品信息跟蹤、物品處理流程追溯等功能；③物流過(guò)程可視化輔助決策工具，依托物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息提供過(guò)程優(yōu)化的決策信息；④多層次的物流可視化管理平臺(tái)，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)處理與挖掘，優(yōu)化生產(chǎn)資源、物流資源、信息資源。

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