物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)代物流中的應(yīng)用研究

Research and Application of the Internet of Things Technology in Modern Logistics

賈保先

(聊城大學(xué)計算機學(xué)院，山東 聊城　252059)

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)代物流中的應(yīng)用研究

Research and Application of the Internet of Things Technology in Modern Logistics

賈保先

(聊城大學(xué)計算機學(xué)院，山東 聊城252059)

摘要：供應(yīng)鏈可視化管理是提升企業(yè)電子商務(wù)水平的關(guān)鍵。對比了供應(yīng)鏈和物流的區(qū)別和相互間的聯(lián)系，并對物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——無線射頻標(biāo)志、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)進行了研究，重點介紹了這些關(guān)鍵技術(shù)在現(xiàn)代物流中的應(yīng)用。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成一體化可視化物流管理模式，實現(xiàn)了單個商品的識別與跟蹤和商品流通過程的實時全方位監(jiān)測，減少(或避免了)混亂，提升了設(shè)備狀態(tài)，提高了管理效率。

山東省高校重點科研基金資助項目(編號：2012LN39 )；

山東省十二五高校重點實驗室——智能信息處理與網(wǎng)絡(luò)安全實驗室基金資助項目(編號：2011SDYB012)。

修改稿收到日期： 2014-07-06。

作者賈保先(1982-)，男，2007年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)計算機應(yīng)用專業(yè)，獲碩士學(xué)位，講師；主要從事物流、電子商務(wù)等方面的研究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線射頻標(biāo)志供應(yīng)鏈物流虛擬現(xiàn)實電子商務(wù)

Abstract：Visualized management of the supply chains is the key for improving the E-commerce level of enterprises. The difference between supply chain and logistics and their relation are found, and the critical technologies of Internet of things, i.e., RFID, WSN, and virtual reality, etc., are researched. The applications of these critical technologies in modern logistics are introduced emphatically. By means of the technology of Internet of thing, the integrated visualization logistics management mode is formed, and the identification and tracking of a single commodity, as well as the real time full range of monitoring of the commodity circulation process are implemented, thus chaos can be reduced or avoided; and the equipment status is enhanced, the management efficiency is improved.

Keywords：Internet of thingsWireless sensor networkRFIDSupply chainLogisticsVirtual realityElectronic commerce

0引言

企業(yè)資源計劃、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)鏈管理被稱為現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的三大法寶。企業(yè)之間的競爭越來越集中在供應(yīng)鏈的競爭。供應(yīng)鏈?zhǔn)窃谙嗷リP(guān)聯(lián)的部門或業(yè)務(wù)伙伴之間所發(fā)生的物流、資金流和信息流，覆蓋從產(chǎn)品(或服務(wù))設(shè)計、原材料采購、制造、包裝到支付給最終用戶的全過程。物聯(lián)網(wǎng)借助互聯(lián)網(wǎng)、射頻識別(radio frequency identification，RFID)等無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，可實現(xiàn)單個商品的識別與跟蹤。基于這些特性，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到供應(yīng)鏈中的的各個環(huán)節(jié)，保證商品的生產(chǎn)、運輸、倉儲、銷售及消費全過程的安全和時效。

1供應(yīng)鏈和物流

企業(yè)追求的是全面的、系統(tǒng)的、綜合的效果，而不是單一的、孤立的、片面的觀點。廣義的物流管理包括從原材料到產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程的物料轉(zhuǎn)化過程，即供應(yīng)鏈管理。供應(yīng)鏈管理是物流管理的延伸。物流貫穿于整個供應(yīng)鏈。供應(yīng)鏈實質(zhì)包含“供”與“需”兩方面，每一個環(huán)節(jié)都存在“供應(yīng)”和“需求”關(guān)系，可以理解為“供需鏈”。而物流是連接“供應(yīng)方”和“需求方”的紐帶，供應(yīng)鏈可以認為是“物流鏈”。供應(yīng)鏈強調(diào)的是系統(tǒng)的整合和優(yōu)化。1998年，美國物流管理協(xié)會對物流做出了新的定義：物流是供應(yīng)鏈流程的一部分，是為了滿足客戶對商品、服務(wù)及相關(guān)信息從原產(chǎn)地到消費地高效率、高效益的雙向流動與存儲要求，而進行的計劃、實施與控制的過程。供應(yīng)鏈管理新的模式將物流的核心問題歸結(jié)為：如何在保證滿足生產(chǎn)和客戶需要的前提下，使得材料、半成品與成品的庫存能夠達到最小。而要到達這個目的就需要對物資流、信息流與資金流進行協(xié)調(diào)、有效地管理與控制，這是現(xiàn)代物流的基本工作。

物流可以看作是制造商的產(chǎn)品生產(chǎn)流程，通過物料采購與實物配送這兩個活動，分別向供應(yīng)商和客戶的方向延伸構(gòu)造的供應(yīng)鏈。因此物流是對企業(yè)與客戶的系統(tǒng)整合，是從供應(yīng)到消費的完整供應(yīng)鏈體系。從企業(yè)資產(chǎn)運營的角度來說，物流是對供應(yīng)鏈中各種形態(tài)的存貨進行有效協(xié)調(diào)、控制和管理的過程。從客戶需求的角度來看，物流是要以盡可能低的成本與條件，保證客戶能夠及時得到自己需要的產(chǎn)品。物料采購、實物配送與信息管理功能整合，就形成了現(xiàn)在所說的物流。

2物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是計算機、互聯(lián)網(wǎng)成功普及后，信息產(chǎn)業(yè)中最具有應(yīng)用前景的技術(shù)，受到各國學(xué)術(shù)界、企業(yè)和政府的高度重視。目前，世界上已經(jīng)有多個國家花巨資深入研究物聯(lián)網(wǎng)，我國已將物聯(lián)網(wǎng)提升到國家戰(zhàn)略地位。國家五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)排在第二位[1]。供應(yīng)鏈可視化管理是指利用IT系統(tǒng)，讓管理者有效掌握供應(yīng)鏈信息，實現(xiàn)供應(yīng)鏈管理上的透明化與可視化。在我國，可視化管理的研究尚處于起步階段，急需相關(guān)技術(shù)完善，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為供應(yīng)鏈可視化帶來了全新的機遇。本文運用成熟的物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，在供應(yīng)鏈與監(jiān)控終端建立一個語義監(jiān)控平臺。與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控只能在一定區(qū)域的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳播不同，基于物聯(lián)網(wǎng)的可視化管理平臺能通過互聯(lián)網(wǎng)進行實時和遠距離傳遞，任何時間地點，只要用戶打開計算機，就能實現(xiàn)供應(yīng)鏈可視化管理。

物聯(lián)網(wǎng)具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。物聯(lián)網(wǎng)不僅能服務(wù)于全球各行各業(yè)的信息共享需求，同時一些新技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其本身也將創(chuàng)造未來重要的經(jīng)濟增長點。物聯(lián)網(wǎng)可以在物流的“末梢神經(jīng)”的產(chǎn)品上和原材料數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)使用RFID與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；在多企業(yè)系統(tǒng)工作中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)計算模式；在物流運輸過程中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)、全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)技術(shù)，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、服務(wù)跟蹤與調(diào)度；在產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)應(yīng)用電子訂貨與電子銷售終端 (point of sale，POS)設(shè)備。現(xiàn)代物流從末梢神經(jīng)到整個運行過程的實時監(jiān)控和實時決策必須由物聯(lián)網(wǎng)支持。

3物聯(lián)網(wǎng)在物流中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的物流配送企業(yè)需要置備大面積的倉庫，而電子商務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬企業(yè)將散置在各地分屬不同所有者的倉庫通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接起來，使之成為“虛擬倉庫”，進行統(tǒng)一管理和調(diào)配使用。傳統(tǒng)的物流配送過程是由多個業(yè)務(wù)流程組成的，受人為因素和時間的影響很大。如果仍然延續(xù)人在物流的每個配送過程的介入，人為的錯誤是不可避免的。然而任何一個環(huán)節(jié)、任何一個人為的錯誤，都會使得計算機精確數(shù)字的統(tǒng)計、分析無法進行下去。因此，實現(xiàn)現(xiàn)代物流的一個關(guān)鍵問題是從任何一種原材料的采購、生產(chǎn)、運輸?shù)慕K端，整個系統(tǒng)的運行過程都實現(xiàn)自動化和網(wǎng)絡(luò)化。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)整個過程的實時監(jiān)控和實時決策。當(dāng)物流系統(tǒng)的任何一個神經(jīng)末端收到一個需求信息時，系統(tǒng)都可以在極短的時間內(nèi)作出反應(yīng)，并可以制定詳細的配送計劃，通知各個環(huán)節(jié)開始工作。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)追求“零庫存”與“準(zhǔn)時制”，以降低成本，優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu)，減少資金占壓，縮短生產(chǎn)周期，保障現(xiàn)代化生產(chǎn)的高效進行。由此，現(xiàn)代物流可以進一步降低生產(chǎn)成本，解放勞動生產(chǎn)力，提高產(chǎn)品的市場競爭力，而物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)現(xiàn)代物流最有效的技術(shù)手段。

3.1　RFID在物流中的應(yīng)用

射頻識別技術(shù)(RFID)是一種自動識別技術(shù)，與目前廣泛使用的自動識別技術(shù)(例如條碼、磁卡、IC卡等)相比，射頻識別技術(shù)具有很多的優(yōu)點。

在RFID應(yīng)用之前，物流采購主要用條形碼技術(shù)。條形碼作為信息載體，在最初的物流應(yīng)用中發(fā)揮了巨大作用，簡單、價格低廉是其主要優(yōu)點，但是也有其明顯的缺點，比如信息量小、只能讀取，并且保密性差、抗干擾能力弱、壽命較短、不能重復(fù)使用和不能實現(xiàn)智能化的管理等。后期出現(xiàn)了磁卡的應(yīng)用，讀取方式主要靠電磁轉(zhuǎn)換。比起條形碼，電磁轉(zhuǎn)換確實解決了信息量極少的問題，相對來說信息量有所增加，讀寫方式變成了可讀寫，不過在保密性、智能性、抗干擾性和壽命方面沒有提高。后期又有IC卡的推廣，信息量增加、可讀寫，保密性得到極大提高，智能化也有體現(xiàn)，抗干擾較差、壽命短是其不能廣泛應(yīng)用的主要原因。而RFID的優(yōu)點是上述三種技術(shù)不可比擬的，信息量極大、可讀寫、實現(xiàn)無線通信、保密性最好、抗干擾性很好、壽命最長、更具有智能性，是未來電子商務(wù)物流、供應(yīng)鏈智能可視化管理的主要技術(shù)，其價格昂貴和標(biāo)準(zhǔn)的制定是制約其發(fā)展的障礙。隨著越來越多的企業(yè)重視，相信RFID的價格和標(biāo)準(zhǔn)問題近幾年會解決[2]。最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、天線、 閱讀器三部分組成。RFID工作原理[3]如圖1所示。

圖1　RFID工作原理圖

3.2　WSN在物流中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (wireless sensor network，WSN)廣泛應(yīng)用于物流的各個環(huán)節(jié)，包括設(shè)備監(jiān)控生產(chǎn)物流、倉庫環(huán)境監(jiān)控、跟蹤和監(jiān)控運輸車輛和貨物、險品物流管理和冷鏈物流管理等。WSN在物流領(lǐng)域有很大的潛在應(yīng)用價值,但大規(guī)模應(yīng)用尚有很長一段時間。基于現(xiàn)場調(diào)查和文獻分析文檔,物流行業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常有限,大部分仍停留在學(xué)術(shù)研究或開發(fā)的實驗階段。WSN可用于監(jiān)測倉庫環(huán)境,滿足分布式監(jiān)控需求的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、空氣成分,實現(xiàn)智能存儲環(huán)境。將WSN和RFID相結(jié)合，共同采集信息并傳輸是未來物流及供應(yīng)鏈管理的一大趨勢，尤其在供應(yīng)鏈可視化管理及監(jiān)控中，將會有廣泛的應(yīng)用前景。同時，WSN采集的信息結(jié)合Ontology技術(shù)存儲成有規(guī)則的數(shù)據(jù)，更易于管理和查詢[4]。

3.3　虛擬現(xiàn)實在物流中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(virtual reality)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。在充分利用計算機硬件和軟件資源的基礎(chǔ)上，提供了一個虛擬環(huán)境實時三維視覺，用戶可以進入虛擬環(huán)境在虛擬世界中看到真實的過程,聽到真實的聲音，還可以和虛擬互動。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個基本特征:浸泡、交互和想象力。虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)是物流規(guī)劃與設(shè)計最好的驗證手段，它使我們的設(shè)計可視化，幫助我們科學(xué)地、形象地、直觀地發(fā)現(xiàn)我們設(shè)計中的缺陷和創(chuàng)新點，為物流系統(tǒng)的合理布局規(guī)劃與科學(xué)決策提供了直觀有效的理論依據(jù)[5]。

3.4　云計算在物流中的應(yīng)用

物流的高效運轉(zhuǎn)，勢必產(chǎn)生大量信息，高效的物流信息平臺的搭建促進了物流的最優(yōu)化管理。本體是一種標(biāo)準(zhǔn)化資源，可以對現(xiàn)有物流信息標(biāo)準(zhǔn)化，使其具有智能化[6]，使物流信息能開口說話，指導(dǎo)企業(yè)智能決策。云計算是一種接入互聯(lián)網(wǎng)的軟硬件技術(shù)。本體與云計算融合，可以建立基于云計算的物流公共信息平臺。該平臺將有效地提高大數(shù)據(jù)時代物流信息的管理效率，降低物流運作成本，促進物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[7]。隨著物流產(chǎn)業(yè)的振興和云計算理論與技術(shù)應(yīng)用日趨成熟，基于云計算的物流公共信息平臺將具有廣闊的發(fā)展前景。

4結(jié)束語

隨著電子商務(wù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)競爭逐漸集中于供應(yīng)鏈的競爭，從而造成供應(yīng)鏈越來越復(fù)雜。如何優(yōu)化供應(yīng)鏈，避免由于錯用而造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降、設(shè)備損壞等事故的發(fā)生，可視化管理成為主要解決手段，而基于物聯(lián)網(wǎng)的可視化管理可以實時全方位監(jiān)測商品流通的過程，減少或避免混亂，提升設(shè)備狀態(tài)，提高管理效率。

參考文獻

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中圖分類號：TP212

文獻標(biāo)志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201501020