基于SOA的廢舊家電產品逆向物流信息平臺構建

倪　楠，劉光復，黃海鴻（合肥工業大學機械與汽車工程學院，安徽合肥　230009）

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基于SOA的廢舊家電產品逆向物流信息平臺構建

倪楠，劉光復，黃海鴻
（合肥工業大學機械與汽車工程學院，安徽合肥230009）

摘要：廢舊家電產品逆向物流信息平臺是廢舊家電逆向物流運作和管理的基礎，是實行廢舊家電回收處理的必要措施。文章在分析了信息平臺需求的基礎上，設計了基于SOA（service-oriented architecture）架構的廢舊家電逆向物流信息平臺的集成方案和總體框架；確定了由業務流程層、業務服務層、業務應用層、信息支撐層和平臺基礎層構建的架構層次，并詳細闡述了各層次組成及其功能；說明了物聯網、XML、系統集成和大數據等關鍵技術在系統中的具體運用；針對平臺的運作、效益和功能，建立了系統、可量化、客觀的三級評價指標體系；并結合承擔的項目給出了具體的實現實例，對于建立廢舊家電逆向物流信息平臺具有參考意義。

關鍵詞：廢舊家電；逆向物流；信息平臺；SOA架構

劉光復（1945-），男，遼寧開源人，合肥工業大學教授，博士生導師；

黃海鴻（1980-），男，安徽潛山人，博士，合肥工業大學教授，博士生導師.

家電產品越來越快的更新換代導致了廢舊家電的大量涌現，如果對這些廢舊家電處理不當，其存在的大量有害物質極易污染土壤、水資源等自然環境，進而危害人體健康；同時，廢舊家電含有的大量可回收資源也遭到浪費。我國已經出臺《電子信息產品污染控制管理辦法》和《廢舊家電回收處理管理條例》，因此必須構建適合我國國情和環保要求的廢舊家電逆向物流系統，這對提高產品的競爭力、實施可持續發展具有重要的意義。

家電產品的逆向物流具有不確定性、緩慢性和復雜性等特點，不但影響了逆向物流的運作效率和運作成本，還使得原本可以回收的價值遭到廢棄，從而降低運作效益。通過構建逆向物流信息平臺，準確及時地了解和掌握逆向物流中供應鏈的產品信息，并依此進行科學的決策和管理，可以提升逆向物流的效率與效益，進而有效整合行業資源。實證研究表明信息系統和逆向物流績效之間存在正相關［1］。國內外專家學者針對逆向物流信息平臺的構建做了許多研究，但是多局限于逆向物流信息平臺的某一方面，很少見到完整、全面、實用的研究成果［2-6］。文獻［7］對物聯網環境下的逆向物流運作管理系統的結構、流程和關鍵影響因素進行了研究；文獻［8］提出了一種基于SOA（service-oriented architecture）的物流信息系統的架構模型并加以分析，以解決物流信息系統的有效信息整合和系統業務變化適應能力差的問題。這些研究有的因為強調信息的獲取和交互而缺乏有效的系統架構，有的因為逆向物流不是傳統物流的簡單對稱［9］，所以得出的結論難以應用于實際逆向物流信息平臺中。

本文針對這些不足，充分考慮到逆向物流是多參與者、多操作環節的復雜過程和信息對于逆向物流的運作、規劃的支撐作用，構建了基于SOA的廢舊家電逆向物流信息平臺，以解決廢舊家電逆向物流系統中的信息采集、分析、整合、管理、交互、決策和擴展等問題，保證其高效運作；同時，結合研究項目開發了實用平臺，使該平臺架構具有現實性和通用性。

1　廢舊家電逆向物流信息平臺需求

一種典型的廢舊家電逆向物流運作流程如圖1所示。

逆向物流過程復雜，參與者數量眾多，包括消費者、零售企業、售后服務中心、逆向物流企業、處理企業和生產企業等。廢舊家電逆向物流信息平臺應滿足以下3個方面的需求。

（1）為逆向物流參與者提供業務支持和信息化管理，優化逆向物流業務流程。廢舊家電逆向物流信息平臺通過收集、存儲逆向物流中的各種信息，再經過分析、挖掘和管理，為參與者提供信息資源，進而對逆向物流業務實行信息化管理，達到優化業務流程、降低運作成本、監控全過程的目的。

（2）有效地支持異構物流信息資源的集成，消除“信息”孤島。廢舊家電逆向物流參與者眾多，目前許多生產企業、零售企業、逆向物流企業都建立了管理信息系統，但是各個信息資源相對獨立，彼此之間不能實現快捷的流通與共享，形成“信息孤島”。廢舊家電逆向物流信息平臺需要具備異構信息資源的集成能力，從不同的異構系統中，以不同的方式獲取數據，進行網絡協同化決策，并將決策后的數據在異構系統之間進行傳遞。

（3）便捷地進行信息平臺的擴展，與外部系統進行集成。廢舊家電逆向物流信息平臺是一個開放的系統，它既需要與參與企業內部的計劃、財務、生產等系統對接，也需要與參與企業外部的政府管理系統、行業監管系統、其他物流服務系統、潛在的第三方信息系統進行對接，因此它應具備較強的擴展性，能有效地與外部系統進行集成。

圖1　廢舊家電逆向物流運作流程示意圖

2　逆向物流信息平臺構建

廢舊家電逆向物流信息平臺為逆向物流的參與者提供信息資源和應用服務，對逆向物流過程進行信息化管理，實現異構、分布式環境下參與者間的信息集成、過程集成和知識集成［10］，實現沿著回流產品價值鏈的逆向物流鏈的集成。

2.1信息平臺的集成方案

SOA以服務為核心，是一種面向服務的體系架構，它將各個不同系統應用程序中不同的功能單元抽象成為服務，通過這些服務之間標準的接口，以松散耦合的方式進行集成［11］。基于SOA體系架構并結合系統集成技術能夠解決廢舊家電逆向物流中復雜異構系統之間的集成和數據交換，而且可以按照模塊化的方式添加新服務或者更新現有服務，具有很好的擴展性。

基于SOA的廢舊家電逆向物流信息平臺的集成方案如圖2所示。

圖2　基于SOA的廢舊家電逆向物流信息平臺集成方案

通過合理地分配用戶權限、編制業務流程、規劃數據庫結構、定義信息交互接口和制定數據安全方案，使得信息平臺平穩、高效地運轉。逆向物流參與者通過信息交互接口與信息服務平臺實現交互，提供或者使用有效的信息以完成參與者本身應承擔的工作。

消費者、售后服務中心、零售企業和逆向物流企業中的回收點通過不同的回收方式回收廢舊家電，在此過程中可以采集品牌、類型、型號、使用年限、報廢原因以及回收位置、回收時間等信息，作為回流產品的初始回流信息。回流產品通過收集、運輸進入到逆向物流企業的回收總站，根據回流產品的初始回流信息、生產企業提供的原始產品信息和拆卸回收專家知識庫信息，經過分檢、拆卸，將回流產品轉化成零部件；然后將零部件信息（零部件型號、產品型號、新舊程度等）錄入到系統中并確定其回收方式（包括再利用、再制造、原材料回收和報廢處理等）。逆向物流企業的回收總站提供一定的倉儲能力，依據信息平臺提供的零部件信息進行倉儲管理；同時，通過信息平臺獲取生產企業的再制造計劃、處理企業的處理計劃和回流產品數量以制定合理的庫存策略。處理企業根據信息平臺提供的廢品處理量安排工作計劃。生產企業一方面提供產品的原始產品信息，另一方面根據信息平臺提供的再利用和再制造的零部件數量安排再制造生產計劃。政府監管機構可查看廢舊家電的整體回收狀況，以制定、調整宏觀策略。

2.2廢舊家電逆向物流信息平臺總體架構

根據集成方案確定廢舊家電逆向物流信息平臺總體架構，如圖3所示。由圖3可知，架構層次共分5層，分別為業務流程層、業務服務層、業務應用層、信息支撐層和平臺基礎層。

圖3　基于SOA的廢舊家電逆向物流信息平臺架構層次圖

（1）平臺基礎層。平臺基礎層為信息平臺提供軟、硬件支撐，主要由軟件和硬件基礎設施組成。硬件基礎設施包括各種信息采集設備、網絡設備、通信設備、終端訪問設備、服務器和存儲器；軟件基礎設施包括操作系統、網絡/應用服務器等中間件、產品原始信息數據庫、回流產品信息數據庫、地理信息系統數據庫和用戶數據庫。

（2）信息支撐層。廢舊家電逆向物流中具有眾多的信息獲取和需求渠道，以可擴展標記語言（XML）作為數據和信息的記錄格式。信息支撐層主要負責加工處理數據以形成有效信息并傳遞、管理信息，它由信息中間件、信息錄入系統和信息輸出系統組成。信息中間件既是一個運行子系統，能在信息平臺各應用子系統之間傳遞信息，為其提供可靠、實時、高效的信息服務；又是一個管理工具集，為信息平臺提供了對網絡進行配置實時管理、實時監控的工具并具有完善的日志機制。信息錄入系統將獲取的數據信息經過分類、封裝、加密等加工后再錄入進數據庫中。信息輸出系統利用合適的方法和模型對數據進行統計分析、挖掘和預測，形成逆向物流產品決策數據，為應用層的各管理系統提供可靠的信息支持，降低逆向物流過程中隨機性和模糊性所帶來的逆向物流運作的不確定性和不可控性，增強逆向物流管理的主動性和前瞻性，以提高整個逆向物流運作和服務的績效。

（3）業務應用層。業務應用層由各種逆向物流業務應用系統組成，主要包括：客戶響應系統、運輸管理系統、分揀管理系統、拆卸管理系統、倉儲管理系統、多級庫存管理系統、報廢處理管理系統、再利用管理系統、在線交易管理系統、費用結算系統、回收網絡規劃管理系統和用戶管理系統。在業務應用層上可實現與信息平臺外部的系統對接，例如逆向物流參與企業的企業資源計劃系統（ERP）、制造執行系統（MES）以及行業的監管系統和相關的政府管理系統，為信息平臺客戶提供更廣泛的服務。

（4）業務服務層。業務服務層由業務服務簇、基本服務簇和Web Service平臺組成。其中，業務服務簇是針對廢舊家電逆向物流業務領域的一簇服務及其相應的數據模型，包括回收網絡結構設計、回收場所選址、運輸路徑規劃等逆向物流規劃服務簇和回收、運輸、分揀、拆卸、倉儲、處理等逆向物流活動服務簇；基本服務簇是在廢舊家電逆向物流中提供的財務、人力資源等基礎服務；Web Service平臺則為服務的定義和使用提供一個獨立于業務應用平臺和技術平臺的環境。

（5）業務流程層。業務流程層由業務流程和業務活動監督機制組成。廢舊家電在逆向物流過程中按照合理的執行順序經歷回收、分揀、拆卸、存儲、再利用/再制造/原材料回收/報廢處理的任務，形成跨企業、跨部門、端到端的業務流程，通過對業務服務簇和基本服務簇進行編排或編制而實現。業務流程層同時具有業務流程管理的職能，承擔著識別、建模、開發、部署和管理業務流程的職責［12-13］。

2.3廢舊家電逆向物流信息平臺關鍵技術

（1）物聯網技術。在廢舊家電產品逆向物流過程中，一方面，廢舊家電產品需要經歷多個階段，從回收、分揀、拆卸到存儲、處理；另一方面，產品形態會發生變化，從整機到零部件、原材料和廢棄物。因此，對廢舊家電產品及其產出物進行有效管理尤為重要。物聯網的核心技術是射頻識別（radio-frequency identification，RFID）電子標簽技術，其貼在廢舊家電產品及其產出物上，通過無線數據通信網絡自動將標識數據傳送到信息平臺，實現物品的自動識別。通過信息平臺的數據交換、數據共享和數據集成功能，達到對逆向物流對象的有效管理。另外，通過物聯網可以緊密結合GPS（全球定位系統）、GIS（地理信息系統）和MIS（信息管理系統），為信息平臺的運輸規劃、倉儲管理和回收網絡規劃等功能提供有效支持。

（2）XML技術。廢舊家電逆向物流參與者眾多，信息平臺需要采用一種統一的文檔和數據格式來規范數據的描述和信息的交換，以保證信息平臺集成化信息的共享。XML是表示Web中結構化文檔和數據的通用格式，是一種簡單而又靈活的標準格式，它為基本Web的信息平臺應用提供了一個描述數據和交換信息的有效手段［14］。XML作為一種元語言，具有強大的描述結構化信息的能力，特別適用于描述逆向物流產品信息的層次結構。此外，可以通過XML-EDI轉換器實現XML和EDI的雙向轉換，以便信息平臺對接廢舊家電逆向物流參與企業已有的基于EDI的應用；還可以通過XML-XML映射器實現不同參與企業的DTD之間的映射和轉換［15］。

（3）系統集成技術。廢舊家電逆向物流信息平臺基于系統集成技術，將分布在不同系統的用戶、信息和業務流程集成起來形成一個綜合的集成系統。首先，廢舊家電逆向物流信息平臺依據終端用戶在逆向物流中承擔的角色和擁有的權限為其提供統一的操作界面，簡化了操作，提高了系統使用的效率；其次，將無序的數據流整理、組織成信息流，再通過管理、融合成信息服務，實現逆向物流的信息化管理；最后，協調各種企業功能，把人和資源、資金及應用合理地組織在一起，使整個逆向物流供應鏈成為有機整體，獲得最佳的運行效益。

（4）大數據技術。廢舊家電逆向物流中會產生大量的數據信息，包括產品的屬性信息、狀態信息、位置信息、地理信息、拆卸信息、處理信息、成本信息等，并且這些信息相互影響、相互補充。信息平臺利用大數據技術可以在合理的時間內從龐大的數據信息中擷取、管理、處理并整理信息，提供準確的信息服務，以達到幫助逆向物流參與企業經營決策更積極的目的。

3　逆向物流信息平臺評價體系

廢舊家電逆向物流信息平臺的建設不僅僅局限在信息平臺本身的搭建，它是一種創新物流模式的具體體現，要考慮包括組織結構、基礎設施、物流網絡、合作伙伴等一系列相關因素的變革。由于廢舊家電產品的逆向物流目前仍處于起步階段，存在一些概念化和隨意性問題，因此引入以財務指標、服務水平指標、功能指標和技術指標4大指標體系為核心的評價指標體系，應用于物流信息系統立項、預算、選擇合作伙伴、確立方案、實施、運行、改善的全過程，實現系統地、量化地、客觀地評價廢舊家電逆向物流信息平臺。建立的評價指標體系如圖4所示。

圖4　廢舊家電逆向物流信息平臺評價指標體系

（1）財務指標。財務指標量化廢舊家電逆向物流信息平臺對參與企業的價值，必須以平臺所能達到的財務目標為出發點，它包括逆向物流成本和信息平臺成本2個二級指標。逆向物流成本是財務指標中最核心的指標，包括廢舊家電收購成本、運輸成本、檢測成本、拆卸成本、庫存成本、處理成本和管理成本，它不是一個普通的會計概念，而是系統衡量企業物流運作效率的總和。信息平臺成本主要是建設、使用和維護信息平臺本身所需的成本，包括硬件建設成本、軟件建設成本、使用成本及維護成本。

（2）服務水平指標。服務水平指標度量廢舊家電逆向物流信息平臺產生的業務結果，包括服務績效評價和服務過程評價2個二級指標。服務績效評價指標測量的是信息平臺提供的服務質量，包括回收率、回收響應時間、檢查拆卸時間、回收利用率、庫存水平、處理能力、交易處理時間、預測誤差和服務粒度。服務過程評價指標測量的是信息提供服務過程中的管理程度和用戶體驗，包括管理控制程度、管理執行程序、意外災難處理能力和用戶對平臺使用書面陳述。

（3）功能指標。功能指標是規范廢舊家電逆向物流信息平臺的應用范疇，包括逆向物流運作功能和平臺系統功能2個二級指標。逆向物流運作功能指標評測了平臺提供的逆向物流功能，包括回收響應管理、運輸管理、倉儲管理、多級庫存管理、分揀拆卸管理、報廢處理管理、再利用管理、規劃管理、在線交易、費用結算和用戶管理。平臺系統功能指標評測了平臺提供的系統功能，包括與第三方信息系統的交互管理、數據管理和用戶管理。

（4）性能指標。該指標控制信息平臺本身的技術性能，包括性能技術和系統技術2個二級指標。性能技術指標包含數據處理速率、數據存儲容量、訪問響應時間和并發訪問性；系統技術指標包括可靠性、軟硬件兼容性、安全性和擴展性。

4　廢舊家電逆向物流信息平臺的實現

結合承擔的課題，本文基于.NET的技術框架并采用混合架構模式建立了廢舊家電逆向物流信息平臺。.NET由一整套服務（service）、應用程序接口（API）和協議構成，對基于Web的多層應用提供了功能支持。

根據應用場景的不同，平臺采用瀏覽器/服務器（B/S）加客戶端/服務器（C/S）的混合架構模式，這種混合架構模式具有安全可靠、靈活方便和效率高的特點，體系結構如圖5所示。

圖5　廢舊家電逆向物流信息平臺體系結構

廢舊家電逆向物流參與者分布廣泛，功能需求各不相同，因此平臺主體采用B/S模式。同時考慮到居于逆向物流中心地位的回收總站包含了分檢、拆卸、存儲多個逆向物流過程，有大量的錄入、讀取和顯示數據的操作，與上、下游的企業和用戶有大量的交互操作，需要良好的交互性和數據安全性，并且這些操作集中在一個企業內部，因此采用C/S模式。

信息平臺前端訪問界面分為瀏覽器界面和客戶端界面。廢舊家電逆向物流信息的參與者根據在逆向物流中承擔的角色和職責，在用戶訪問權限機制控制下調用相應的信息平臺功能模塊。

5　結束語

基于SOA的廢舊家電逆向物流信息平臺實現了廢舊家電逆向物流信息和流程的有機整合，為消費者、零售企業、售后服務中心、逆向物流企業、處理企業、生產企業和政府監管機構提供了基于服務的業務支持和信息化管理，達到了降低成本，提高效率和效益的目標，并具有服務性、集成性和擴展性的特點。

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（責任編輯胡亞敏）

Research on reverse logistics information platform of waste household appliances based on SOA

NI Nan，LIU Guang-fu，HUANG Hai-hong
（School of Machinery and Automobile Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

Abstract：The reverse logistics information platform of waste household appliances is the basis of operation and management of waste household appliances reverse logistics and the necessary measure to recycle the waste household appliances.Based on the analysis of the demands of an information platform，the integrated solutions and overall architecture of the reverse logistics information platform of waste household appliances based on service-oriented architecture（SOA）technology are designed.The architecture levels consisting of business process level，business service level，business application level，information support level and platform base level are determined，and the composition and functions of all the levels are elaborated.The application of key technologies including Internet of Things，XML，system integration and big data is illustrated.A complete，quantifiable，objective three-level evaluation index system is established in view of the operation，benefit and function of the platform.And the specific implementation example based on a project is presented.The study can provide a reference for the establishment of reverse logistics information platform of waste household appliances.

Key words：waste household appliances；reverse logistics；information platform；service-oriented architecture （SOA）

作者簡介：倪楠（1980-），男，安徽蚌埠人，合肥工業大學博士生；

基金項目：國家高技術研究發展計劃（863計劃）資助項目（2013AA040205）

收稿日期：2014-11-18；修回日期：2015-06-10

doi：10.3969/j.issn.1003-5060.2016.01.001

中圖分類號：TP393；F253.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5060（2016）01-0001-06