基于RFID的汽車供應鏈可追溯性研究

摘要：制造工業中，供應鏈上典型的工藝過程是用物料清單提取信息并進行跟蹤，沒有建立一種系統的方法去獲得完全追溯范圍。本文提出一種新型動態跟蹤任務模型來提高單個經銷渠道之外的供應鏈的可追溯性。利用RFID技術，構建系統體系結構與數據模型，以支持動態跟蹤工作，為建立系統追溯提供了強大的解決方案，可實現端到端的可追溯性。

關鍵詞:汽車供應鏈；無線射頻識別技術；模型；追溯

中圖分類號：TP274 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2550（2011）06-0045-04

RFID-Based Traceability in the Automobile Supply Chain

QU Xin-huai，ZHANG Gui-yun，DING Bi-rong

（School of Mechanical and Automative Engineering Hefei University of technology，Hefei 230009，China）

Abstract：Typical processes of supply chain in manufacturing industries using bill of material data to extract and define information requirements and tracking and do not establish a system of the way to get fully back range. This paper presents a new type of dynamic tracking task model to improve the traceability range along the supply chain beyond simple distribution channels. Use of RFID technology，constructing the system structure and data model to support the dynamic tracking work，providing a powerful solutions for establishing the system trace and may realize the end-to-end traceability.

Key words：automobile supply chain；RFID technology；model；trace

無線射頻識別技術由于其普遍性、低成本和便于識別這些特殊的特征將在供應鏈管理和計算機領域又掀起一次革命。RFID提供了條碼識別技術，為數據處理和管理提出了新的挑戰。在本文中，提出一種新的RFID動態跟蹤任務模型（DTTM），以實現端到端的可追溯性。

汽車作為安全性要求比較高的消費品，其質量問題已引起消費者、政府管理部門和汽車生產廠家的高度重視。汽車產業是個高度關聯的產業，零部件及相關產業的發展水平在很大程度上影響著汽車產業的國際競爭力［1］。作為汽車整車的重要組成部分，保障汽車零部件質量已成為提高汽車質量的重要手段，而汽車零部件追溯管理是控制產品質量、確保產品安全的一種行之有效的重要手段。

汽車供應鏈實際是一個以整車制造廠為核心企業而構成的龐大復雜的網絡體系，文中假設供應鏈由四大層次組成，即制造商和供應商、批發商和零售商，本文重點研究制造商層。RFID技術在供應鏈中最基本的作用是能同時自動掃描不同的物品，DTTM作為企業應用的核心功能，將通過ERP信息和階段路徑連接規則獲得充分的可追溯性。在企業中實施DTTM，需要一個簡單路徑推理模型和物料清單信息。

1 RFID技術

RFID（Radio Frequency Identification Technology）射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，RFID與傳統條碼相比，具有快速掃描、重復使用、無障礙閱讀、記憶數據容量大、安全等優點。尤其是其具有超強的數據采集能力，可以實時跟蹤，保存附著其上的傳感器數據可重寫［2］。

1.1 RFID基本原理

在原理上，RFID是以電子芯片來承載數據，能儲存商品序號、模塊編號、包裝顏色、組裝位置或數據類型等電子化信息。在運作模式方面，RFID系統是由RFID標簽（或稱Tag）與RFID閱讀器（或稱Reader）兩個主要組件組成。雙方以射頻傳輸技術來傳遞數據，當RFID標簽通過一個RFID閱讀器的有效范圍時，RFID標簽會將所置的信息傳遞至RFID閱讀器上，RFID閱讀器再結合信息系統，提供信息查詢、物品辨別的功能［3］。

每件產品都加上RFID標簽之后，在產品的生產、運輸和銷售過程中，解讀器將不斷收到一連串的EPC碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環節就是傳送和管理這些數據。

1.2 路徑數據庫

EPC（Electronic Product Code）是產品電子碼的簡稱。它是在射頻識別上發展起來的一項技術。EPC是唯一存儲在RFID標簽微型芯片中的信息，使數據庫中無數的動態數據能夠與EPC標簽相鏈接，它可以識別、動態跟蹤和定位產品。

RFID的應用將產生數據形式（EPC，地點，時間）。地點是指掃描儀讀取標簽的地方，時間則是讀取發生的時刻。如果把所有相關的特定項目的記錄按照一定的時間進行排序，就形成了路徑。經過數據整理，將每個路徑的形式（地點，time_in，time_out）階段化。為了研究地點的數據流動模式，可以忽略絕對時間，集中研究相對時間，這樣就形成了每個路徑的階段形式（路徑，時間）［4］。

2 汽車供應鏈可追溯性

可追溯性是通過標識記錄方法來跟蹤實體的歷史、應用程序或位置。這是由國際標準化組織給予可追溯性的一般定義。為了跟蹤實體的位置和歷史，RFID讀取器應放在整個供應鏈上，以獲得原始數據。這樣通過開發DTTM，最終產品可以通過路徑數據庫滿足可追溯性的要求，以實現整個供應鏈的完整的可追溯性。

汽車由大量的零部件組成，做好零部件跟蹤管理可以提高物流管理與質量管理水平。RFID技術正在突破工廠內的限制，實現在汽車供應鏈全過程上的應用［5］?；赗FID技術的汽車供應鏈可追溯管理為汽車行業各環節提供了控制產品質量的有效技術手段。通過RFID電子標簽這一數據載體把與汽車零部件相關的信息流、實物流聯系起來，實現各個環節的數據交換［6］。在數據模型中，中間件層過濾低級別的數據，以便構建RFID數據庫，企業應用程序的作用是實現基于RFID的端到端的追溯，最后，追溯模塊通過應用現有路徑數據庫確定追溯區域，圖1所示的數據模型用來支持DTTM的實施。通過實施基于RFID的汽車零部件追溯管理，有利于企業根據系統的追溯數據和信息實現精準召回，滿足國家對于缺陷汽車召回的要求。

3 動態跟蹤任務模型

DTTM可以實現終端到終端的可追溯性，它采用了傳統的BOM概念，并與幾個配套的動態跟蹤任務模塊一起實施。物料清單是一個工程文件，指出了每個物品所需要的部件或子部件的數量和裝配要求。存儲在數據庫中的BOM信息可以確定每個產品的組成成分，DTTM可以利用BOM數據執行動態跟蹤任務。

3.1 BOM數據轉換

ERP系統的總體結構包括物料清單、庫存記錄、數據路徑等模塊。BOM在ERP中起著重要作用，它提供了產品配置的關鍵信息。為了使模型以更合理的方式運作，需把BOM信息轉變若干規則，以便為路徑連接過程做準備。BOM信息轉換成規則之前，作為一系列路徑信息集將促進規則轉換過程。

RFID標簽不僅附在最終產品，而且附在子組件上。這些標簽將產生相關數據，并形成終端項目和子部件的RFID路徑數據庫。DTTM模型可以建立產品路徑數據庫和子件數據庫之間的聯系，確定哪些組件是它的父項的子部件。

定義：路徑信息集是用分號表示的元素的集合。分號左邊部分是父項，分號右邊部分是它的子項。它的定義為“{e1，e2，…，ek；el，…，em}”。 例如，如果一個集合記為“{e1；e2，e3}”，這意味著項目e1是由e2和e3的子部分組成。

圖2顯示了BOM數據的轉換。在左側，一個特定產品e9由子裝配件或子組件（e5，e8，e6，e7，e4，e1和e3）組成。BOM結構被轉成包含其內部所有信息的集合。

3.2 路徑連接規則

路徑信息集創建以后，接著應該把此信息集轉化為相關規則。此規則稱為路徑連接規則，因為它連接了子部件路徑到父項目的路徑。路徑連接規則的語法如下：

CREAT RULE rule_id，rule_name

IF condition1

THEN description1

ELSE IF condition2

THEN description2

其中rule_id和rule_name代表唯一地址和名稱。由圖2路徑信息集可形成以下規則：

CREATE RULE r1，path_linking

IF e1 AND e3 IN location=“l1”

THEN e4?鄺e1 AND e3 IN location“l2”

ELSE IF e4 IN location“l2”

THEN e5 AND e6?鄺e4 IN location“l3”

ELSE IF e6 IN location“l3”AND e7 IN location“l4”

THEN e8?鄺e6 AND e7 IN location“l5”

ELSE IF e5 IN location“l3”AND e8 IN location“l5”

THEN e9?鄺e5 AND e8 IN location“l5”

該規則的第二和第三行表示“如果工廠l1的項目e1和e3 要合并后生成工廠l2的e4，則要連接e1，e3的路徑到 e4的路徑”。這樣，項目的路徑可以從供應鏈的前端連接到后端。由于所有的BOM數據可以從ERP中獲得，當項目由由閱讀器掃描的時候，就會自動形成一個基于路徑連接規則的路徑信息。

路徑連接規則可以用作算法構建路徑推理代理軟件。該算法不需要對現有系統架構做任何修改，它可以簡單地連接到的EPCIS（EPC信息服務）和ERP以及數據倉庫，以便在系統內執行。因此，實施DTTM成本相對較低。

3.3 動態跟蹤任務

當BOM應用在ERP中時，它會自動改變路徑信息集，然后將其轉化為路徑連接規則。同時，配置代理將項目包含在以RFID路徑數據庫為基礎的路徑連接規則中。最后，路徑推理代理執行基于路徑連接規則的連接過程，實現整個供應鏈的全面追溯。圖3顯示了一個動態跟蹤任務過程。

假設要了解項目i3的信息（見圖4）。如果以常規路徑數據庫跟蹤此項目，將只能獲得f6到f8的路徑（工廠6到工廠8）。但是，通過使用DTTM，將知道組成終端項目i3的子部件i1，i5和i6的更多路徑（從f1到f2的路徑，從f2到f4， f4和f6），因此產生了整條供應鏈上產品路徑的觀點。

3.4 DTTM的實施

企業執行動態跟蹤任務最重要的是路徑推理模塊（可追溯性模塊），它將存儲在數據倉庫中的EPC數據和BOM數據作為其輸入，可以為ERP提供路徑信息以及追溯信息。當RFID標簽通過每個領域時，標簽信息首先被保存在EPCIS中，然后轉化為數據倉庫中的路徑數據庫，執行動態跟蹤任務。隨著DTTM和系統架構（見圖5）的實施，整個供應鏈的的端到端可追溯性已經形成，這樣提高了整個供應鏈的可視性，并為經營管理帶來很多優勢。

4 結論

RFID技術的應用使產品召回、產品系譜分析能夠改善和提高。然而，為了實現端到端的可追溯性，在本文中，開發了DTTM。企業應用DTTM成本相對比較低，因為它最大程度地利用了現有的系統，并且可以通過使用簡單的軟件實現基于路徑連接規則的算法。通過構建數據模型和系統框架支持DTTM的實施。隨著模型和框架的實現，沿供應鏈的產品可追溯性就實現了，將模型集成到實際企業解決方案并進行驗證是今后工作的方向。

參考文獻：

［1］ 王秀杰.構建和諧整零關系，做強柳州汽車產業［J］.汽車科技，2010，（6）：12-15.

［2］ 羅烽林.基于RFID的汽車供應鏈信息系統的整合研究（D）.中國科學技術大學：2008.

［3］ Anon，RFID on the production line［J］.Control Engineering，2005，52（8）:34-43.

［4］ Gonzalez，H.，Han，J. and Li，X. （2006b），“FlowCube:constructing RFID flowcubes for multi-dimensional analysis of commodity flows”，paper presented at the 2006 VLDB，Seoul.

［5］ RFID技術在汽車供應鏈管理中的應用.汽車CIO時代網.

［6］ 李娟，蘇冠群，劉麗梅.基于RFID技術的汽車零部件追溯管理的研究［J］.技術制造與材料，2010：38-39.