基于RFI D技術的煙葉物流管理信息系統設計與實現

吳 亮,周 宏,張 兵

1.貴州師范大學經濟與管理學院,貴陽市寶山北路116號 550002

2.貴州省畢節地區煙草公司,貴州省畢節市天河路 551700

3.四川九洲電器集團成都技術中心,成都市高新區天府軟件園A 2棟 610041

現代物流管理通過將資產、資源、人員和業務等有機結合,實現歸口管理、集中配送、統一結算、信息集成,從而構建供應鏈管理體系一體化[1-2]。煙草行業的煙葉物流倉儲管理長期采用手工單據的人工操作方式,難以適應煙葉生產管理規?；I化和標準化要求,無法有效提高煙葉生產調控能力和抗風險能力[3]。近年來,有煙草企業利用條形碼進行物流環節的管理[4],但是煙葉作為農產品,其收購、運輸、倉儲環節多,線路長,包裝特殊,許多條形碼在運輸途中容易損壞和丟失,從而使信息傳遞發生中斷。因此,只有建立實時的信息采集系統,并將各個分離的煙葉信息系統整合起來,才能通過對信息流的監控實現對煙葉物流過程的有效管理。RF ID(Radiofrequency Identification)作為一項射頻識別技術,已成為現代物流信息管理中廣泛應用的技術手段[5]。RF ID標簽存儲的唯一商品標識號可以通過編碼存儲大量與物資相關的信息,并可通過無線方式進行傳輸,具有快速準確的特點。例如長沙卷煙廠將RF ID技術運用到收貨、揀貨、盤點、移庫、調整等倉儲管理環節[6],取得了庫存準確及時、物流成本下降、客戶滿意度提升的管理效果。為此,基于RF ID技術設計了煙葉物流管理信息系統。

1 傳統煙葉物流管理模型

如圖1所示,在傳統煙葉物流供應鏈管理模型中,煙草公司作為物流的核心,處于供應鏈的中游;煙農作為煙葉原料的供應者,處于供應鏈的上游,且數量較多;卷煙廠(或委托復烤廠)作為煙葉采購方,處于供應鏈的下游。在傳統模型中,正向為物流方向,逆向為資金流方向,雙向為信息流。由于信息不對稱,流通不暢,物流與資金流不同步,當進行需求預測時,上(下)游節點企業只能通過訂單或反饋來獲取信息[7]。因此在煙葉物流過程中主要存在以下問題:①煙葉數據采集方式繁瑣,效率低。煙葉生產、收購、倉儲、調撥等環節中,數據采集主要依靠人工錄入、PDA掃碼、數據中轉傳輸等方式,人力成本和硬件設施投入較大,數據采集效率低;②煙葉物流數據缺乏可追溯性。整個物流過程的信息不能貫通和共享,導致煙葉生產經營不能進行有效管理。消除信息孤島,實現信息貫通,是建立高效物流管理的前提[6];③煙葉供應鏈缺乏有效監控。煙葉物流涉及多個環節和多個部門的協同,在信息采集、跟蹤方面難度較大,從而增加了物流過程監控的復雜性。雖然煙草公司在煙葉業務管理上,根據實際需要設置了一些監控點,但由于監控手段的局限性,有些監控并不能有效發揮作用。

2 嵌入RF ID技術的煙葉物流管理模型

圖1 傳統煙葉物流管理模型

嵌入RF ID電子標簽的煙葉物流管理信息系統見圖2。在煙葉物流過程中,煙草公司從煙農處收購煙葉,收購點分散在農村,與煙葉倉庫相距很遠。按照國家煙草專賣局的管理要求,煙葉收購執行“原收原調”(即收購和調出的等級完全一致)和“零庫存”(即收購點不準存儲煙葉)[6]方案。因此,在煙葉收購入庫后,立即按照50 kg/包進行包裝,并將與該包煙葉相關的PPI(Product Process Information,生產過程信息)寫入RF ID標簽,上傳信息到數據庫同步存儲。

煙葉從收購點調出時,通過安裝在倉庫門口的讀寫設備掃描煙包上的RF ID標簽,記錄出庫信息,并通過遠程通訊網絡將出庫信息傳送至中心數據庫。也就是當煙葉即使從數百千米外的農村收購點調出時,煙葉中心倉庫已經能夠查詢到其相關信息,從而統一安排物流調度,并在整個調度過程中利用GPS跟蹤監控車輛的運輸線路。

煙葉到達倉儲中心倉庫后,煙包經過讀卡設備逐包掃描電子標簽核對煙包PPI驗收入庫,同時記錄二檢質量信息等寫入托盤RF ID標簽,并通過無線局域網傳輸到中心數據庫。對二檢入庫的每包煙葉所在庫房、庫位、移庫等信息記錄登記,在系統中可隨時查詢庫存狀態,通過虛擬庫存技術動態顯示庫區庫位狀況。在每個庫位都安裝有網絡攝像頭,可遠程查看庫位實時信息。

煙葉調撥給卷煙廠或進行集中整選時,逐包掃描登記,該信息可轉讓給卷煙廠對未來卷煙進行質量追蹤,同時收集整個物流過程的PPI,對員工績效和過程管理進行考核。

上述信息過程的管理在產品生命周期管理系統(PLM,Product Lifecycle Management)協調下,對煙農的客戶關系管理系統(CRM,Customer Relationship Management)、物流過程的供應鏈管理系統(SCM,Supply Chain Management)和卷煙廠的企業資源計劃(ERP,Enterprise Resource Planning)進行整合,實現信息共享和煙葉全生命周期的過程追蹤。

圖2 基于RFI D標簽的煙葉物流信息系統結構

3 基于RF ID技術的煙葉物流信息系統的實現

3.1 系統架構

整個煙葉物流追蹤系統由RF ID標簽讀寫設備、現場控制設備、數據采集器、信息交互中心、瀏覽與查詢系統、中心數據庫和網絡系統構成,見圖3。信息交互中心將分散在不同地點、不同部門的設備和系統,如煙葉站點收購系統、RF ID讀寫設備、監控裝置和信息顯示設備等聯系在一起,在C/S模式下持續可靠地工作。

用戶數據管理模塊通過讀取公司系統下達的煙葉生產、收購計劃,編制煙葉生產和運輸的作業任務和調度計劃,并與生產現場過程信息相組合,生成煙包的電子信息編碼。RF ID讀寫設備和現場控制設備實時采集煙包信息,發出現場控制和調度信號,通過電子顯示屏、信號燈、蜂鳴器、攝像頭完成提示和監控,并通過無線通訊服務上傳實時數據信息。瀏覽和查詢系統采用B/S模式設計,通過遠程控制接口訪問W EB服務器,實現授權查詢功能和遠程控制。

3.2 硬件組成

系統硬件構成見圖4,煙葉站點收購環節采用煙農排號控制器,煙農持嵌入RF ID芯片的銀行“一卡通”按次序排隊交煙,提高收購和結算效率。站點打包稱重環節采用煙葉一體稱重打包機,該機是基于嵌入式軟件在L inux操作系統下設計,自動采集煙包重量并將信息寫入RF ID標簽。

站點運輸煙葉到倉儲中心過程中采用GPS和電子調運單,GPS技術可隨時觀察運輸車輛在途中的詳細情況,便于數據傳輸和對車輛調度進行管理;電子調運單記錄該車煙葉的電子信息,進行數據備份和交接。倉儲中心煙葉入庫通過讀取電子調運單信息與網絡數據庫信息對比獲取交接數據,讀卡系統逐包掃描RF ID標簽并進行自動稱重和生成磅碼單數據,完成煙葉入庫交接過程。煙葉入庫后,系統制作托盤RF ID標簽,自動分配庫位實現動態倉儲管理。

圖3 煙葉物流追蹤系統結構圖

系統還引進了S M S短消息平臺,在煙葉收購環節中根據收購計劃通知煙農交煙,合理安排煙葉站點收購工作并減少煙農排隊等候時間,提高收購速度和煙農滿意度;在車輛調度過程中使用短消息通知,有序安排車輛運輸等。

3.3 軟件設計

系統采用了B/S和C/S相結合的設計模式。在數據采集層,采用C/S模式與RF ID硬件設備實現通訊連接,設備作為信息采集和具備信息處理功能的終端,與部署在控制主機上的守護進程進行通訊,守護進程接受其請求并調用接口實現與信息系統的交互。

在用戶查詢層,則采用B/S模式設計,主要程序架構使用C#語言在.NET技術平臺上進行系統開發[8],DB2數據庫作為存儲平臺?？紤]到實施環境是網絡情況較惡劣的農村偏遠山區,通過分布式數據庫解決數據同步、數據一致性、數據傳輸可靠性等問題,即在不同地點的庫房部署分數據庫,通過守護進程自動偵測數據變化,實現與中心數據庫同步更新。

3.4 網絡配置

煙葉物流追蹤系統網絡配置主要包括以下幾部分:①煙葉收購站點的Zigbee無線網絡,實現設備與站點服務器的數據通訊和傳輸;②企業內部局域網絡系統,運行TCP/IP協議,實現系統的兼容性,方便客戶接入和系統擴充;③W i-Fi無線網絡實現局域網內個人電腦、手持設備與煙葉物流系統的接入;④GPRS/CDMA移動通信網絡實現遠程數據通信和信息傳遞;⑤GPS全球衛星定位系統實現對煙包運輸車輛的跟蹤和物流活動信息采集。

4 應用效果

圖4 煙葉物流硬件結構示意圖

該煙葉物流管理信息系統融合了RF ID、數據倉庫、計算機控制及網絡通訊等技術,通過對煙葉數據采集、整理、挖掘和分析,為煙葉物流各環節的管理人員提供了有效和準確的決策信息,提高了抵御物流風險的能力,提升了物流服務水平。2009年7月該系統在四川涼山36個、貴州畢節8個收購站點(線)和2個倉儲中心試用,取得了較好的應用效果。

(1)整合了物流體系的各個環節,科學合理地對煙葉物流過程進行監控和追蹤,信息獲取及時,原來需3～5 d才能上報的數據,現在基本上能夠與現場同步獲取,即使有人工操作環節,也最多滯后3～5 h,信息獲取效率提高90%以上。

(2)獲取的信息透明和真實,信息系統從煙包自動采集數據,與過程信息融合生成電子頻譜編碼(EPC編碼),幾乎不可能偽造信息,信息準確度超過99%,與未使用該系統的其他煙葉收購站點相比,提高了12.8%。

(3)實現煙葉質量追溯和績效考核的有機結合,在物流的下游環節檢測到煙葉質量問題后,通過讀取RF ID電子編碼從信息系統數據庫中能夠回溯上游產生問題的環節,從而對相關人員進行考核。

[1] 張德海,邵培基,劉德文.面向物流服務供應鏈的商業智能系統設計[J].管理學報,2007,4(3):288-292.

[2] Wolfe E,P Alling,H Schwefel,et a l.Supp ly Chain Technology Track(ing)to the Future[R].Bear Stearns Equity Research Report,Bear Stearns,2003.

[3] 郭漢華.“三位一體”煙葉生產管理模式介紹[J].煙草科技,2004(1):47-48.

[4] 杜玉蘭,趙磊.煙草企業決策支持系統模型的研究[J].廣西輕工業,2007,59(9):59-61.

[5] Nath B,Reynolds F,WantR.RF ID Technology and Applications[J].IEEE Pervasive Computing,2006,5(1):22-24.

[6] 耿剛勇,江濤,王宏,等.煙草行業數據中心建設實施意見[R].北京.國家煙草專賣局.2008.

[7] 徐仲興,楊忠文.煙草企業自動化物流系統的解決方案[J].煙草科技,2002(3):32-35.

[8] 曹祖圣,吳明哲.V isual C#.NET程序設計經典[M].北京:科學出版社,2004.