面向SCM的物聯網動態服務架構及協同應用

摘要：基于供應鏈集成化業務場景、持續分析了供應鏈以及增強上下游快速響應能力的需求，為了實現集成化供應鏈平臺的業務協同合作與信息共享。并構建業務需求驅動的物聯網關鍵技術融合體系，采用以動態服務為中心的物聯網多層體系結構，通過物聯網應用中間件技術以及多層關鍵技術融合與集成應用，實現由業務驅動的海量數據的采集、傳輸、處理與整合。采用面向服務的體系結構SOA技術及Web服務技術，支撐分布式SCM應用軟件借助中間件技術實現物聯網在異構環境下動態的服務架構及其協同應用。

關鍵詞：Web服務；供應鏈；物聯網；協同應用

中圖分類號：F713.360 文獻標識碼：A

文章編號：1002－3100(2012)01－0060－04

0 引言

供應鏈管理(Supply Chain Mariagement，SCM)需要實現跨企業的動態聯盟、集成合作與信息共享。而現代的供應鏈需要應用物聯網技術實現企業系統的信息可視性與智能化、系統的無縫集成化等，從而實現供應鏈的動態聯盟、集成合作與信息共享。但供應鏈中存在眾多的異構應用、信息孤島與知識片斷，而且目前的供應鏈協同主要基于分布式組件技術，這種技術架構無法突破平臺差異、協議差異等限制，也不能滿足業務動態多變、知識縱深共享與即時擴展的需求，如何在上述環境下實現供應鏈的可視化已成為供應鏈管理亟待解決的難題。

為了實現集成化供應鏈平臺的業務協同合作與信息共享，并構建業務需求驅動的物聯網(Internel of things，IOT)關鍵技術融合體系，本文采用以動態服務為中心的物聯網多層體系結構，該體系結構分成感知層、傳輸層、信息整合層及應用服務層構成的四層體系架構，通過物聯網應用中間件技術以及多層關鍵技術融合與集成應用，實現由業務驅動的海量數據的采集、傳輸、處理與整合，采用面向服務的體系結構(Service-Oriented Architecture，SOA)技術及Web服務技術，完成從數據到信息，從信息到知識的業務價值的層次轉化，從而支持供應鏈分布式應用從信息感知化－服務互聯化－智能化的海量數據處理的協同轉變過程，提供具有可信性、有效性、協同性的業務支撐技術融合體系。

1 物聯網研究現狀

1.1 國際

物聯網概念最早出自1995年比爾蓋茨的《未來之路》一書，但受無線網絡和傳感器設備的限制，并未引起人們的重視。直到2005年《ITU互聯網報告2005：物聯網》才正式提出物聯網的概念，此后美國、歐盟、中國等國政府機構與企業都投入巨資研究物聯網相關技術。

在美國，IBM公司于2008年底提出“智慧地球”(Smart Earth)理念，提倡把IT前沿技術應用到各行各業之中，把傳感器嵌入到全球的電網、鐵路、公路、橋梁、建筑、供水系統等各種物體中，并通過普遍的互聯形成“物聯網”。在歐盟，歐盟委員會于2009年6月遞交了《歐盟物聯網行動計劃》(Intemet of Things-An action plan for Europe)，并成立了歐洲物聯網研究項目組：CERP-IOT，提供500億歐元用于物聯網相關技術的研究。在亞洲，日本和韓國也都在積極制定信息化戰略來發展本國物聯網的應用。

1.2 國內

中科院早在1999年就啟動了傳感網研究，各高校院所對物聯網相關課題進行了攻關。在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、傳感器終端機、移動基站等方面已取得重大進展，目前已擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈。截止2008年底，我國申請的傳感網專利378項。在一些技術上我國處于國際領先地位，與德、美、日等國一起，成為國際標準制定的主要國家，并逐步成為全球物聯網產業鏈中重要的一環。

我國在《國家中長期科學與技術發展規劃(2006－2020)》和“新一代寬帶移動無線通信網”等重大專項中均設有傳感網研究領域。目前，我國物聯網研究正在走一條面向國家重大戰略和應用需要的特色發展之路。

2 供應鏈企業業務協同場景分析

供應鏈的業務協同過程需要多個企業參與，包括：核心企業(制造企業)、供應商、分銷商、零售商、第三方物流等企業，業務協同是個復雜的企業內部系統與外部系統的交互過程。下面以制造業來說明基于物聯網的供應鏈協同過程和詳細場景(圖1)。

以采購協同管理為例，采購管理在系統下達采購計劃的基礎上，需要實現與上游供應商的采購協同。同傳統的采購相比，基于供應鏈環境下的采購強調協同采購的理念，它包括四大部分：企業內部協同、企業外部協同、“為庫存采購”轉化到“為訂單JIT采購”、采購過程中的外部資源管理。采購流程及相關描述見表1。

采購協同需要完成整個采購流程功能，包括：供應商交互與管理協同服務；貿易撮合協同服務：采購合同協同服務；VMI收貨、倉儲與供應管理協同服務；物料主數據與詳細信息查詢協同服務等。這就需要構建面向供應鏈(SCM)的可擴展的物聯網分層體系結構。

3 基于Web服務的物聯網擴展體系結構

本文采用SOA體系結構與技術，通過Web服務的封裝與組合、快速的服務重構完成從數據到信息、從信息到知識的業務價值的層次轉化，從而將物聯網的體系結構進一步擴展，得到如圖2的基于Web服務的擴展體系結構。

(1)感知層：該層是物聯網信息的源頭，實現對物理對象的感知和數據獲取。物聯網的感知層節點具有數量多、成本低、計算能力弱等特點，利用多種傳感器、傳感器網絡、RFID、二維碼、攝像頭、GPS、智能物體等來全面集成感知裝備制造企業中的各種信息。

(2)傳輸層：提供透明的數據傳輸能力。該層的主要功能是通過現有的移動通信網、無線接入網、無線局域網、其他通信設備等基礎設施，將來自感知層的信息傳送到信息整合層中，并為上層服務管理和大規模行業應用建立起一個高效、可靠、可信的網絡設施平臺。

(3)信息整合層：提供對網絡獲取的復雜數據以及不確定信息完成重組、清洗、融合等處理，并通過SOA體系結構的建立完成信息的整合處理。在SOA體系結構中運用動態的評價指標體系及相應的組合評價模型實現大量的Web服務綜合評價；并根據具體QoS指標和Web服務運行結果指定動態服務組合的規則實現動態的Web服務組合，從而完成信息的整合處理。

(4)應用服務層：將信息轉化為內容提供服務。該層的主要功能是通過具有超級計算能力的中心計算機群，對網絡內的海量信息進行實時的管理和控制，并為上層應用提供一個良好的用戶接口。

基于上述架構，可以進一步研究物聯網跨層優化機制、異構網絡的自治與協同方法、RFID與Web服務集成、智能評價等中間件技術等，從而實現物聯網關鍵技術的攻克。

4 結論

目前，物聯網以RFID射頻識別、EPC產品編碼、傳感、嵌入智能等為核心技術。在發展趨勢在技術上呈現出融合化、嵌入化、可信化、智能化特征，在管理應用上呈現標準化、服務化、開放化、工程化特征。同時，以物聯網傳感技術和信息傳輸技術為基礎層，融合Web服務組合評價及SOA等的信息處理技術為中間層，以業務應用服務為目的的智能化協同應用技術的研發既提升了技術的創新與應用，將積極地推動相關產業的發展，具有廣闊應用前景。