基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理應(yīng)用研究

許金惜，莊潔寧

1.廣州市食品藥品監(jiān)督管理局信息中心，廣東廣州 510160；2.廣州醫(yī)藥有限公司，廣東廣州 510140

隨著現(xiàn)代物流業(yè)和供應(yīng)鏈管理理念的不斷發(fā)展，物流管理中的倉儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)的重要性日益提高，并逐漸成為物流管理的核心內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。藥品倉儲(chǔ)管理也逐漸從手工進(jìn)入技術(shù)一體化管理階段，該研究擬結(jié)合藥品生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際需求，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的藥品分布式倉儲(chǔ)管理。

1研究背景

根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥品管理法》的規(guī)定，藥品生產(chǎn)過程的控制和其他的工業(yè)產(chǎn)品有著更為嚴(yán)格的要求。藥品生產(chǎn)企業(yè)是必須在國(guó)家藥品監(jiān)督管理局的監(jiān)督管理下、按照《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）嚴(yán)格運(yùn)作的特殊生產(chǎn)企業(yè)。因此，藥品生產(chǎn)企業(yè)的內(nèi)部管理以質(zhì)量管理為核心所在，并將采購、生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售、人員、設(shè)備、廠房等各環(huán)節(jié)的管理集合成一體的相對(duì)完整的體系。現(xiàn)代制藥企業(yè)的生產(chǎn)不僅僅包括生產(chǎn)部門本身，還包括工藝部門、質(zhì)檢部門、設(shè)備維護(hù)部門、售后服務(wù)部門等等，通過多部門的協(xié)同，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)化工程。這些部門執(zhí)行著實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)，不僅要求專業(yè)性強(qiáng)，還必須兼有響應(yīng)速度快、工作強(qiáng)度大的特點(diǎn)，這也就意味著它的管理活動(dòng)是復(fù)雜化和多樣化。

該研究主要以某藥品生產(chǎn)企業(yè)為試點(diǎn)，研究“基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理”的應(yīng)用。該藥品生產(chǎn)企業(yè)是我國(guó)中成藥生產(chǎn)企業(yè)50強(qiáng)之一，其生產(chǎn)的部分藥品曾被評(píng)為“廣東省名牌產(chǎn)品”“廣州市名牌產(chǎn)品”和“中國(guó)中藥名牌產(chǎn)品”；其中，某單品的產(chǎn)量約4000萬箱，年銷售額超過10億元，該品種作為該企業(yè)的主打產(chǎn)品，其全國(guó)的生產(chǎn)倉儲(chǔ)以及配送體系十分復(fù)雜，加上全國(guó)各級(jí)分銷商、代理商的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)銷售過程中的配送及倉儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了一個(gè)相當(dāng)龐大的分布式生產(chǎn)、庫存以及配送網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的基于條碼標(biāo)識(shí)，產(chǎn)品下線、出入庫、存儲(chǔ)盤點(diǎn)、發(fā)貨等過程基于人工記錄點(diǎn)貨的方式難以有效滿足其高質(zhì)量、大批量、快節(jié)奏的管理需求，也無法實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品在全國(guó)范圍內(nèi)的安全、可靠、高效的生產(chǎn)；庫存、配送、防偽、防竄貨等高水平的管理需求。目前，該企業(yè)總部、全國(guó)OEM生產(chǎn)廠商及其倉儲(chǔ)網(wǎng)點(diǎn)生產(chǎn)、庫存及配送管理方面的主要存在幾個(gè)方面的問題：①出入庫及倉庫管理效率低下、產(chǎn)品供貨時(shí)間過長(zhǎng)、人工誤操作多、人力資源成本過高、產(chǎn)品損耗率較高、物流信息不及時(shí)；②總部對(duì)各OEM生產(chǎn)廠商倉庫庫存信息無法準(zhǔn)確、及時(shí)得到掌掌握。因此，應(yīng)用新技術(shù)與方法改進(jìn)該企業(yè)目前的倉儲(chǔ)及配送管理體系已成為當(dāng)務(wù)之急。

1.1物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)的概念早在1999年在國(guó)內(nèi)就提出來了，當(dāng)時(shí)稱之為傳感網(wǎng)。意思就是將所有的物品，通過信息傳感設(shè)備，例如射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)信息的交換和通信，最終將物物相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營(yíng)”一體化。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最早被廣泛使用的是“M2M”(Machine-to-Machine)應(yīng)用。M2M的意思就是說：通過有線和無線的方式將各類物體在沒有任何人為干預(yù)的情況下，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的通信。這些物體可以是工業(yè)設(shè)備、電表、醫(yī)療設(shè)備、運(yùn)輸車隊(duì)、移動(dòng)電話、公路和鐵路設(shè)施等等；這些物體中將配備嵌入式通信技術(shù)產(chǎn)品，并且通過各類通信協(xié)議和其他的設(shè)備及IT系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，繼而提供連續(xù)的、實(shí)時(shí)的和具體細(xì)節(jié)的信息。而物聯(lián)網(wǎng)則通過操作并控制某些“實(shí)物”，使之“互聯(lián)”在一起，形成一張?zhí)峁湫峦黄企w驗(yàn)的大“網(wǎng)”。

1.2無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的簡(jiǎn)介

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)又稱為無線射頻識(shí)別，是一種通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)，同時(shí)讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，繼而在無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械與光學(xué)接觸的通信技術(shù)。

單從概念上看，RFID與條碼掃描有些類似，但是條碼技術(shù)是通過將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物品上，然后通過專用的掃描讀寫器利用光信號(hào)將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；但是RFID則通過專用的RFID讀寫器，利用頻率信號(hào)，獲取附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽上的信息。

從結(jié)構(gòu)上講RFID是一種簡(jiǎn)單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。

射頻的話，一般是微波，1～100 GHz，適用于短距離識(shí)別通信。目前RFID技術(shù)應(yīng)用廣泛，如圖書館、食品安全溯源等。

2研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，RFID技術(shù)在國(guó)內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)正在起步，而在藥品行業(yè)主要還是在電子監(jiān)管碼條碼或二維碼方面的應(yīng)用。而在藥品供應(yīng)鏈管理及質(zhì)量追溯監(jiān)管方面也基本還處于理論研究階段，尚未形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)。大部分藥品企業(yè)均采用基于人工記錄的倉儲(chǔ)管理方式，這種方式導(dǎo)致產(chǎn)品下線記錄、入庫存儲(chǔ)記錄、貨位盤點(diǎn)記錄、出庫發(fā)放記錄等過程管理困難，管理效率低下且易因記錄統(tǒng)計(jì)差錯(cuò)而導(dǎo)致產(chǎn)品損耗率較高。

隨著現(xiàn)代物流業(yè)的不斷發(fā)展，供應(yīng)鏈管理理念不斷改變，物流管理中的倉儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)愈發(fā)重要，倉儲(chǔ)管理已逐漸成為物流管理的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的結(jié)合，利用射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)識(shí)別，并且通過物聯(lián)網(wǎng)獲取產(chǎn)品信息和倉儲(chǔ)信息，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理的智能化和信息化是現(xiàn)代物流與供應(yīng)鏈管理的重要方向。

3研究的主要內(nèi)容

本課題主要的研究?jī)?nèi)容是:基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)整體架構(gòu)技術(shù)、探討在藥品運(yùn)輸存儲(chǔ)過程中，RFID信號(hào)防碰撞技術(shù)、實(shí)現(xiàn)藥品大小包裝條碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息的關(guān)聯(lián)、歸并以及分解計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)的研究。

4基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理的技術(shù)研究

4.1基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)整體架構(gòu)技術(shù)研究

物聯(lián)網(wǎng)是以電子產(chǎn)品碼EPC（Electronic Product Code）和基于射頻技術(shù)的電子標(biāo)簽為核心，建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球物品信息的實(shí)時(shí)共享和互通。而基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要以電子標(biāo)簽作為產(chǎn)品識(shí)別和信息采集的技術(shù)手段，通過設(shè)置在倉庫出入口的讀寫器，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的自動(dòng)識(shí)別，并將獲取到的產(chǎn)品詳細(xì)信息，利用物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)生成入庫清單和出庫清單，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)入庫和出庫管理；那么，可以在藥品倉庫內(nèi)的各個(gè)貨架中間設(shè)置一定數(shù)量的RFID手持終端或者無線車載數(shù)據(jù)終端，負(fù)責(zé)追蹤庫內(nèi)貨物的信息，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)對(duì)貨物從入庫開始的自動(dòng)識(shí)別、定位、輸送、存取、出庫等全部作業(yè)過程的信息化管理。倉儲(chǔ)系統(tǒng)的整體架構(gòu)可由總部EPC采集系統(tǒng)、總部倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、本地?cái)?shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口、PML服務(wù)器、產(chǎn)品命名(ONS)服務(wù)器和EPC-IS服務(wù)器及相關(guān)OEM廠家倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)等部分組成。

4.2藥品運(yùn)輸存儲(chǔ)過程中RFID信號(hào)防碰撞技術(shù)研究

針對(duì)藥品下線、包裝、倉儲(chǔ)管理過程的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)與質(zhì)量追溯問題，在現(xiàn)行基于條碼標(biāo)識(shí)記錄藥品成品物流各階段“批號(hào)”信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)并應(yīng)用一套條碼與RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計(jì)算程序，基于關(guān)聯(lián)關(guān)系規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關(guān)聯(lián)記錄，再到大包裝RFID貼標(biāo)附碼，并與托盤、貨位綁定的歸并關(guān)系關(guān)聯(lián)記錄的功能；以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關(guān)系記錄，從而有效實(shí)現(xiàn)藥品倉儲(chǔ)過程的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)與質(zhì)量追溯。

4.3相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)路線

4.3.1實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理EPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要技術(shù)路線 本分布式倉儲(chǔ)系統(tǒng)利用EPC碼作為產(chǎn)品的唯一標(biāo)識(shí)碼，在每一個(gè)產(chǎn)品上都附有一個(gè)電子標(biāo)簽，信息采集系統(tǒng)由產(chǎn)品電子標(biāo)簽、讀寫器、駐留有信息采集軟件的計(jì)算機(jī)組成，主要完成產(chǎn)品的識(shí)別和產(chǎn)品EPC碼的采集和處理。當(dāng)經(jīng)過讀寫器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，存儲(chǔ)有EPC碼的電子標(biāo)簽將被讀寫器自動(dòng)捕獲，完成了產(chǎn)品的自動(dòng)識(shí)別以及EPC的信息采集。通過在倉庫出口及入口處設(shè)置對(duì)應(yīng)的出庫以及入口讀寫器，對(duì)進(jìn)入或者運(yùn)出倉庫的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。手持讀寫器或車載讀寫器在讀取庫存和貨位信息后，通過數(shù)據(jù)采集接口將讀取的EPC碼傳送到信息采集軟件中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的校對(duì)、數(shù)據(jù)的過濾、數(shù)據(jù)完整性的檢查等清洗工作，并將結(jié)果提供給上層的應(yīng)用管理系統(tǒng)使用。

4.3.2藥品運(yùn)輸存儲(chǔ)過程中RFID信號(hào)防碰撞研究的關(guān)鍵技術(shù)路線 無線射頻識(shí)別技術(shù)RFID主要由電子標(biāo)簽和閱讀器組成，是利用射頻信號(hào)和空間耦合傳輸特性來自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)物體的一種技術(shù)。其中，閱讀器用于發(fā)送廣播并接收標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)信息；標(biāo)簽則在接收到廣播命令后，將自身標(biāo)識(shí)信息送回閱讀器。在信息交換過程中，由于所有標(biāo)簽與閱讀器共用一個(gè)無線信道，在同一個(gè)識(shí)別區(qū)域，如果同時(shí)有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的標(biāo)簽在同一節(jié)點(diǎn)向閱讀器發(fā)送標(biāo)識(shí)信息時(shí)，閱讀器無法對(duì)所有標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別處理，這就是所謂的碰撞。那么解決這種碰撞的方法謂之防碰撞算法。放碰撞算法就是在有限程度下，盡量減少讀寫器和標(biāo)簽間傳送的信息比特的數(shù)目。目前,標(biāo)簽防沖突算法主要有基于ALOHA機(jī)制算法和基于二進(jìn)制數(shù)機(jī)制的算法。綜合應(yīng)用Aloha算法、二進(jìn)制數(shù)算法開發(fā)RFID信號(hào)防碰撞分析與計(jì)算程序，能較好地降低識(shí)別沖突標(biāo)簽時(shí)延和減少防碰撞次數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程中多RFID標(biāo)簽的有效識(shí)別。

4.3.3藥品包裝條碼編碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計(jì)算研究技術(shù)路線 在制藥業(yè)中，通常采用“批號(hào)”來標(biāo)識(shí)同一批的產(chǎn)品。通過這個(gè)“批號(hào)”來實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品下線、包裝、倉儲(chǔ)管理過程的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，并且實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯。在藥品的生產(chǎn)和庫存管理環(huán)節(jié)，生產(chǎn)部門根據(jù)批生產(chǎn)的指令進(jìn)行生產(chǎn)，并且按照批生產(chǎn)指令來標(biāo)識(shí)產(chǎn)品的批次。入庫時(shí)必須記錄該產(chǎn)品批次信息。由于藥品產(chǎn)品可分為小包裝、中包裝和大包裝等多種類型，所以產(chǎn)品在出入庫的時(shí)候，在對(duì)產(chǎn)品的批次進(jìn)行合并或拆分操作時(shí)，必須記錄下新舊批次之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；產(chǎn)品出庫銷售階段，在銷售產(chǎn)品時(shí)也會(huì)產(chǎn)生銷售批次。不同的入庫批次產(chǎn)品有可能合并到同一銷售批次中進(jìn)行銷售，需記錄銷售批次和入庫批次的關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此，可在現(xiàn)行基于條碼標(biāo)識(shí)記錄藥品成品物流各階段“批號(hào)”信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)及應(yīng)用一套條碼與RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關(guān)聯(lián)記錄，再到大包裝RFID貼標(biāo)附碼，并與托盤、貨位綁定的歸并關(guān)系關(guān)聯(lián)記錄的功能；以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關(guān)系記錄。

此外，在企業(yè)應(yīng)用的藥品監(jiān)管碼管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,在倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)或者EPC中間件管理系統(tǒng)的開發(fā)中，融合RFID編碼管理的藥品關(guān)聯(lián)關(guān)系管理系統(tǒng),例如:藥品歸并關(guān)系管理模塊、藥品分解關(guān)系管理模塊等，通過這些系統(tǒng)的歸并關(guān)聯(lián)和分解計(jì)算，來實(shí)現(xiàn)藥品生產(chǎn)、存儲(chǔ)過程的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)以及產(chǎn)品的質(zhì)量追溯。

5總結(jié)與展望

作為一項(xiàng)新技術(shù)，RFID系統(tǒng)尚有很多不足，但是，在藥品采購、生產(chǎn)、銷售和質(zhì)量監(jiān)測(cè)等過程中，利用RFID技術(shù)，使全過程監(jiān)控成為可能，在我國(guó)藥品安全監(jiān)管領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V闊的運(yùn)用前景，亦是國(guó)際制藥工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)所在。

目前RFID在國(guó)內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、感知網(wǎng)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)正在逐漸起步，但藥品行業(yè)還停留在電子監(jiān)管碼或二維碼方面的應(yīng)用。如今，國(guó)內(nèi)一些大型藥品生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始著手開發(fā)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、防偽監(jiān)管信息系統(tǒng)等，因此，在藥品行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)以及RFID技術(shù)的應(yīng)用明顯得到了重視。僅以藥品倉儲(chǔ)管理為例，物聯(lián)網(wǎng)、RFID及無線傳感技術(shù)的應(yīng)用將使管理人員可以實(shí)時(shí)掌握庫存物資的進(jìn)、銷、存狀況;無需實(shí)施傳統(tǒng)的盤點(diǎn)工作，從而減少物資的積壓;解決了人工統(tǒng)計(jì)易出現(xiàn)人為差錯(cuò)，提高作業(yè)效率。將物聯(lián)網(wǎng)及RFID技術(shù)應(yīng)用于藥品生產(chǎn)、庫存、銷售等供應(yīng)鏈管理過程及防偽、防竄貨等領(lǐng)域市場(chǎng)前景巨大。

此外，國(guó)家食品藥品監(jiān)管局明確規(guī)定：截至2015年12月31日，所有藥品都要實(shí)現(xiàn)電子監(jiān)管碼管理。這意味著全國(guó)幾千家藥品生產(chǎn)企業(yè)都將納入電子監(jiān)管中。電子編碼作為藥品的唯一身份證，通過它有望實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的無縫連接，這將孕育一個(gè)巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。由此可見，將物聯(lián)網(wǎng)及RFID技術(shù)應(yīng)用于藥品生產(chǎn)、庫存、銷售等供應(yīng)鏈管理過程以及防偽、防竄貨等領(lǐng)域的市場(chǎng)前景非常巨大。

該研究的“基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)”采用先進(jìn)的RFID技術(shù)及無線傳感技術(shù)有助于提高制藥企業(yè)物流管理效率、縮短產(chǎn)品供貨時(shí)間、減少人工誤操作、降低物流成本；同時(shí)，強(qiáng)化物流與信息流的同步，可以提高物流信息的及時(shí)性、可視性。目前我國(guó)取得藥品生產(chǎn)許可證的藥品生產(chǎn)企業(yè)約有5000多家，基于物聯(lián)網(wǎng)的藥品分布式倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)不僅能在制藥行業(yè)中應(yīng)用推廣，還有望在國(guó)內(nèi)的食品行業(yè)、化妝品行業(yè)等眾多行業(yè)中推廣應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)環(huán)境。同時(shí)，該研究的技術(shù)、方法以及軟件系統(tǒng)對(duì)相關(guān)行業(yè)的信息化管理水平的提高與技術(shù)進(jìn)步具有相當(dāng)積極地推動(dòng)作用，社會(huì)效益顯著。

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