基于SaaS 模式和RFID 技術(shù)的企業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡共由，胡捷程，凌 力

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)應(yīng)運(yùn)而生，企業(yè)則越來(lái)越關(guān)心如何能夠借助這些新興技術(shù)來(lái)提高管理效率，同時(shí)加快消費(fèi)者、分銷商、制造商和供應(yīng)商之間的信息傳遞速度。一個(gè)完善的基于RFID 技術(shù)的管理系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)人事、物流、資產(chǎn)等資源的智能管理，使得人事的管理調(diào)度更加快捷，生產(chǎn)過(guò)程控制和物流管理更加精確，大大降低資產(chǎn)流動(dòng)過(guò)程中的誤差。SaaS 模式則提供給企業(yè)很多人性化的軟件服務(wù)，很大程度上減輕了企業(yè)的服務(wù)器管理、維護(hù)負(fù)擔(dān)，同時(shí)保證數(shù)據(jù)安全性。

由此為出發(fā)點(diǎn)，本文深入研究了RFID 技術(shù)和SaaS 模式，并結(jié)合這兩大熱點(diǎn)設(shè)計(jì)了一個(gè)在企業(yè)管理中能夠普遍適用的人事物流管理系統(tǒng)，并建立信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息在企業(yè)與企業(yè)間、企業(yè)與貨主之間的信息快速共享，通過(guò)一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證了此管理系統(tǒng)的實(shí)效性，該系統(tǒng)可以在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行推廣。

1 RFID 技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)[1]，被預(yù)言為繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟(jì)浪潮，它讓電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等相互關(guān)聯(lián)起來(lái)并從技術(shù)上融為一體，實(shí)現(xiàn)了讓通信技術(shù)從人與人向人與物、物與物的方向進(jìn)行拓展。RFID(Radio Frequency Identification)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便在物流、零售、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、身份識(shí)別、防偽等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

2 SaaS 模式

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用軟件開發(fā)的日漸成熟，SaaS(Software as a Service)[3]逐漸成為了一種全新的軟件應(yīng)用模式。作為SaaS的服務(wù)提供商，他們只需要按照客戶的實(shí)際需求將應(yīng)用軟件系統(tǒng)部署在自己的服務(wù)器上，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供所需要的軟件服務(wù)即可滿足客戶的運(yùn)營(yíng)要求。用戶只需要關(guān)心“如何使用”好這些外包服務(wù)供應(yīng)商所提供的軟件服務(wù)即可，而不必像過(guò)去那樣一面自己要使用應(yīng)用軟件、管理后臺(tái)數(shù)據(jù)，一面又要去維護(hù)服務(wù)器的日常運(yùn)行。SaaS 模式的出現(xiàn)，創(chuàng)新的將硬件服務(wù)器同軟件服務(wù)分離開，通過(guò)一個(gè)外包公司去做硬件方面的日常維護(hù)工作，這樣作為客戶方的企業(yè)尤其是中小型企業(yè)省去了很多購(gòu)買、搭建、運(yùn)行、維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，大大降低了硬件成本提升了企業(yè)內(nèi)部的運(yùn)營(yíng)效率。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)代化的發(fā)展要求企業(yè)管理能夠越來(lái)越快捷、精確、實(shí)時(shí)、智能化，結(jié)合SaaS 模式和RFID 技術(shù)的管理系統(tǒng)無(wú)疑能給企業(yè)的現(xiàn)代化管理提供參考。本文設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)中要求受管理的人、物都有個(gè)擁有一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)的RFID 標(biāo)簽，利用標(biāo)簽為每一個(gè)人和物品確定一個(gè)唯一的EPC 碼，同時(shí)按照管理要求在企業(yè)內(nèi)部設(shè)置足夠多的RFID閱讀器，例如需要人事簽到則在大門入口放置一個(gè)閱讀器，需要記錄車間工人的每一步操作則在每一個(gè)工位放置一個(gè)閱讀器等等。RFID 閱讀器通過(guò)智能終端連接代理服務(wù)器(這里的代理服務(wù)器是指提供軟件服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器，在下文中會(huì)詳細(xì)介紹)，智能終端可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)等等，用于通過(guò)閱讀器對(duì)RFID 標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行閱讀、修改、插入、刪除等基本操作。智能終端通過(guò)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)連接代理服務(wù)器，代理服務(wù)器提供各種具體SaaS服務(wù)，比如人事簽到、獎(jiǎng)金查詢、企業(yè)地圖向?qū)У龋@些代理服務(wù)器是由提供軟件服務(wù)的外包公司所提供，外包公司的web 服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向各企業(yè)提供SaaS 服務(wù)，并將各公司交予其保管的企業(yè)數(shù)據(jù)信息保存在數(shù)據(jù)云中。

基于上述的構(gòu)建理念，本文從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)控制、應(yīng)用服務(wù)三個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，下面對(duì)幾個(gè)模塊進(jìn)行深入分析。

3.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集模塊即物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的物理感知層，其主要功能和任務(wù)是通過(guò)RFID 標(biāo)簽和RFID 讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、記錄和傳輸，也是整個(gè)系統(tǒng)之所以稱之為基于RFID 技術(shù)系統(tǒng)的根本所在。數(shù)據(jù)采集模塊的硬件組成主要有RFID 標(biāo)簽和RFID 閱讀器。

1)RFID 標(biāo)簽。標(biāo)簽中所記錄的數(shù)據(jù)相比于數(shù)據(jù)中心則較為嚴(yán)苛，首先標(biāo)簽內(nèi)存有限不可能像數(shù)據(jù)庫(kù)一樣為每一個(gè)數(shù)據(jù)提供很大的存儲(chǔ)空間，因此選擇標(biāo)簽和設(shè)計(jì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)字段的時(shí)候要考慮到每個(gè)數(shù)據(jù)的上下限，盡可能控制數(shù)據(jù)位數(shù)，同時(shí)還應(yīng)該為每一張標(biāo)簽設(shè)計(jì)保留字段以備不時(shí)之需；其次，系統(tǒng)中所應(yīng)用的RFID 標(biāo)簽均屬于可讀寫標(biāo)簽，可讀寫次數(shù)也是衡量標(biāo)簽價(jià)格的重要指標(biāo)，而在系統(tǒng)中用于簽到的標(biāo)簽和車間用于生產(chǎn)管理的標(biāo)簽其讀寫頻率顯然是不一樣的，那么在選擇標(biāo)簽時(shí)應(yīng)考慮使用多款不同型號(hào)的標(biāo)簽。基于上述考慮，在本項(xiàng)目中我們使用了基于ISO14443a 協(xié)議卡及RFID 電子標(biāo)簽，其內(nèi)存大小為1KB，可讀寫次數(shù)為10 萬(wàn)次，感應(yīng)頻率為13.56MHz，工作溫度為-20 -70 攝氏度，符合項(xiàng)目要求，是系統(tǒng)中的主要硬件設(shè)備之一。

2)RFID 讀寫器。RFID 讀寫器的職責(zé)是高效準(zhǔn)確地獲取RFID 標(biāo)簽上的EPC 數(shù)據(jù)信息并將其同服務(wù)器相連接的各種控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。一般來(lái)說(shuō)RFID 讀寫器只是一個(gè)中間設(shè)備，關(guān)鍵是處理好讀寫器同智能終端之間的兼容問(wèn)題。基于上述要求，本項(xiàng)目中我們采用了B30FA-S 讀寫器，適用ISO14443a 協(xié)議，工作頻率是13.56MHz，工作電壓為DC5V，接口類型有RS232、TTL、USB(項(xiàng)目中我們使用USB 接口)，工作溫度為-25-60 攝氏度，并支持我們所選用的14443a 電子標(biāo)簽。RFID 讀寫器將RFID 電子標(biāo)簽同智能終端進(jìn)行了連接，對(duì)數(shù)據(jù)交互有著關(guān)鍵作用，是系統(tǒng)的重要組成部分。

3.2 數(shù)據(jù)控制

數(shù)據(jù)控制即物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在RFID電子標(biāo)簽和數(shù)據(jù)中心之間的交互工作，并對(duì)兩端的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)控制模塊主要有RFID 控制終端和web服務(wù)器組成。

1)RFID 控制終端。本系統(tǒng)中控制終端必須是智能終端，類型可以是手機(jī)、平板電腦、臺(tái)式機(jī)等，通過(guò)GSM、WLAN、3G、WiFi 等與web 服務(wù)器進(jìn)行交互，不僅通過(guò)RFID 讀寫器對(duì)RFID 標(biāo)簽起控制作用，還起著對(duì)EPC 信息的過(guò)濾、邏輯判斷、轉(zhuǎn)發(fā)、與數(shù)據(jù)中心和業(yè)務(wù)模塊通信等重要作用。在本項(xiàng)目中，我們需要兩種智能終端，一種是程序設(shè)計(jì)師在后臺(tái)設(shè)計(jì)軟件程序的時(shí)候用到的終端，PC 是比較理想的選擇；另一種是在車間、工地等工作地點(diǎn)，員工需要實(shí)時(shí)地對(duì)RFID 標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)所使用的，這時(shí)候終端需要滿足便于攜帶、容易操作、功能齊全等要求，我們選擇了聯(lián)想樂(lè) Pad A2207，512MB 系統(tǒng)內(nèi)存，Android4.0 操作系統(tǒng)，內(nèi)置GPS 導(dǎo)航，10 小時(shí)左右的續(xù)航，足夠?yàn)橐粋€(gè)外出工作的工人提供舒適流暢的操作平臺(tái)。

2)Web服務(wù)器。將RFID移動(dòng)終端同后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互通信，分別將終端和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行XML文件的生成和解析，從而形成數(shù)據(jù)傳輸。項(xiàng)目中我們用Apache搭建web服務(wù)器連接后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并引入XML格式文件來(lái)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，形成服務(wù)元素，其中XML格式為：

以下例舉兩個(gè)基于web服務(wù)器典型的數(shù)據(jù)操作元素：

1.數(shù)據(jù)修改

Web服務(wù)器的核心作用就是有以上這些web服務(wù)的基本操作元素(插入、刪除、修改、新建等)，隨意組合便可形成綜合性的軟件服務(wù)，比如員工簽到、人事變動(dòng)、獎(jiǎng)懲查看、物流管理、生產(chǎn)進(jìn)度查看等等實(shí)際性的應(yīng)用服務(wù)，這些服務(wù)交由代理服務(wù)器向企業(yè)提供，企業(yè)員工用自己的RFID標(biāo)簽登錄后便能在web頁(yè)面看到跟自己權(quán)限相對(duì)應(yīng)的服務(wù)。

3.3 應(yīng)用服務(wù)

應(yīng)用服務(wù)即物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層，是在web服務(wù)器提供的服務(wù)元素基礎(chǔ)上生成能夠?qū)嶋H應(yīng)用的綜合性服務(wù)項(xiàng)目，同時(shí)該層的SaaS管理中心對(duì)軟件服務(wù)的提供以及數(shù)據(jù)云的操作等都有著關(guān)鍵作用[2]。應(yīng)用服務(wù)的組成即是SaaS模式管理中心。

SaaS服務(wù)是基于webservice組件的方式來(lái)進(jìn)行開發(fā)的，webservice的跨異構(gòu)平臺(tái)特性，適合SaaS網(wǎng)管系統(tǒng)跨Internet的特征，也與數(shù)據(jù)傳輸部分的XML/SOAP方案完全兼容，同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展，是整個(gè)RFID技術(shù)管理系統(tǒng)系統(tǒng)快捷、效率、安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。項(xiàng)目中我們所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的SaaS模式下網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

圖2 SaaS 模式結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)運(yùn)用了比較流行的模塊架構(gòu)，外包公司會(huì)給每個(gè)購(gòu)買了軟件服務(wù)企業(yè)單位配置一臺(tái)代理服務(wù)器，用來(lái)采集、傳輸數(shù)據(jù)，該代理服務(wù)器通過(guò)Internet同SaaS網(wǎng)管中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，網(wǎng)管中心則會(huì)獨(dú)立的處理來(lái)自各個(gè)企業(yè)單位的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并將結(jié)果同各自的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。另一方面，購(gòu)買了軟件服務(wù)的企業(yè)單位可以通過(guò)web瀏覽器來(lái)查看和監(jiān)控本單位的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)流量，發(fā)生故障或產(chǎn)生其他爭(zhēng)端時(shí)可以第一時(shí)間同服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行交流。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，項(xiàng)目中我們采用了SQL server2008來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，是整個(gè)RFID技術(shù)管理系統(tǒng)的核心，存儲(chǔ)著企業(yè)內(nèi)部的所有人事、物流、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，是形成云服務(wù)的數(shù)據(jù)來(lái)源。基于以上結(jié)構(gòu)的SaaS服務(wù)，我們實(shí)現(xiàn)了人事簽到、生產(chǎn)監(jiān)控等實(shí)際應(yīng)用服務(wù)，下面就這兩項(xiàng)軟件服務(wù)進(jìn)行介紹。

1）人事簽到。我們將一部RFID 讀卡器放于門口，用一臺(tái)PC 用作智能終端連接代理服務(wù)器，在代理服務(wù)器用網(wǎng)頁(yè)即可找到“人事簽到”軟件服務(wù)選項(xiàng)，可以對(duì)簽到時(shí)間、遲到時(shí)間、礦工時(shí)間等自行進(jìn)行設(shè)置，項(xiàng)目中我們?cè)O(shè)置每天早上5:00-8:30 為正常簽到時(shí)間，8:30-9:00 設(shè)置為遲到簽到時(shí)間，9:00 之后若有人簽到則直接視為曠工半天，其他則視為曠工一天，這些數(shù)據(jù)都存入數(shù)據(jù)中心為人事管理所用。

2）生產(chǎn)監(jiān)控。在需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管的車間，我們?cè)诿恳粋€(gè)工位都設(shè)置一個(gè)RFID 閱讀器，給工人每人提供一個(gè)Android Pad 智能終端用來(lái)連接RFID 閱讀器和代理服務(wù)器，同時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。軟件應(yīng)用程序通過(guò)Pad 上的網(wǎng)頁(yè)即可訪問(wèn)，點(diǎn)擊“生產(chǎn)監(jiān)管”獲得該軟件服務(wù)。在一項(xiàng)工序開始前工人必須掃描自己的RFID 身份卡和工作對(duì)象上的RFID 物料卡，工序完成之后在掃描一次RFID 物料卡則整個(gè)監(jiān)管流程結(jié)束。這此過(guò)程中，Pad 通過(guò)閱讀器記錄了工作人員ID、工作物料ID、工作起始時(shí)間和完成時(shí)間，并實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)記錄到了數(shù)據(jù)中心，可謂是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程就行了全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 總結(jié)

結(jié)合SaaS 模式和RFID 技術(shù)的系統(tǒng)給企業(yè)提供了人事管理、作業(yè)進(jìn)程、工作完成度查詢、檢錯(cuò)糾錯(cuò)、財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)等一系列的功能，且這些功能都可以在移動(dòng)終端中實(shí)時(shí)的進(jìn)行查詢操作。經(jīng)項(xiàng)目驗(yàn)證該系統(tǒng)可以為企業(yè)提供新穎的管理理念，RFID 技術(shù)使得企業(yè)的管理效率大大提高，人事、物業(yè)、資產(chǎn)等管理?xiàng)l理清晰并保證時(shí)效性，同時(shí)SaaS 模式降低了企業(yè)維護(hù)成本和數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)，而XML 格式的架構(gòu)可以提供很好的數(shù)據(jù)擴(kuò)展性。我們下一步的工作將在此基礎(chǔ)上繼續(xù)深入研究RFID 技術(shù)在企業(yè)管理中的實(shí)際應(yīng)用，并結(jié)合統(tǒng)一認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全性等問(wèn)題對(duì)系統(tǒng)做更進(jìn)一步的完善。

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