基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式研究

何永貴，張萬磊

（華北電力大學 經濟管理學院，河北 保定 071003）

基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式研究

何永貴，張萬磊

（華北電力大學 經濟管理學院，河北 保定 071003）

通過分析我國化工行業供應鏈信息共享模式存在的問題，嘗試將物聯網技術應用于化工行業供應鏈中，建立一個基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式，并利用信息協同模型對該模式進行量化評價，旨在促進化工企業之間的信息共享，提高化工行業供應鏈的整體競爭力。

化工供應鏈；物聯網技術；信息共享

1 引言

隨著現代信息化技術的深入發展，物聯網技術已在供應鏈領域中廣泛應用，RFID和EPC等物聯網技術在供應鏈領域的應用研究越來越受重視。顏波等重點研究了以物聯網技術為基礎的農產品的追溯設計，提出了基于RFID技術的農產品供應鏈信息共享模型［1］。包厚華建立了基于物聯網的供應鏈庫存管理體系，研究了物聯網在庫存管理中信息數據共享的應用機制［2］。黃廣文研究了RFID和EPC技術在水產品供應鏈追溯中的應用，開發了基于RFID技術的水產品供應鏈追溯平臺［3］。楊蕊將物聯網技術運用到農產品冷鏈物流上，建立了可追溯、可監控的信息化管理體系［4］。在學者們的現有研究中，對物聯網技術在庫存管理和產品追溯的應用研究較多，而在供應鏈信息共享方面的應用研究較少。在工業信息化的要求下，物聯網為供應鏈信息共享的實現提供了技術基礎，所以進一步深入研究物聯網環境下供應鏈信息共享機制對提高供應鏈的整體競爭力具有重要的意義。

化工品供應鏈是包括化工原材料供應、化工品制造和銷售在內的，涉及物流、資金流、信息流控制的企業集

成化網絡［5］。隨著化工行業信息化的不斷深入，許多大型化工集團和合作企業建立了物流網絡和應用服務系統，但信息共享程度仍然不高，現有供應鏈信息化程度依然無法適應化工生產和貿易的需要。本文將物聯網RFID和EPC技術應用于化工行業供應鏈，建立高效的化工供應鏈信息共享平臺，為化工行業供應鏈信息共享提供新的模式。

2 物聯網技術發展現狀及應用前景

物聯網的實質是利用RFID技術，通過互聯網實現全球物品的自動識別，達到信息的高度共享，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的實物互聯網。通過物聯網技術，供應鏈中各環節信息可以實現快速、實時、非接觸式傳遞，實現高度信息共享［6］。

隨著現代信息技術的飛速發展，物聯網已逐步成為現代物流的神經系統，是現代物流的智慧大腦，為現代工業信息化和智能化提供了技術基礎。RFID和EPC等物聯網技術已經應用于現代供應鏈的主要領域，對供應鏈的信息化有著深刻和廣泛的影響。

2.1 RFID/EPC技術概述

RFID（Radio Frequency Identification）即無線射頻識別技術，是利用射頻信號及其空間耦合和傳輸特性進行的非接觸式雙向通信，實現對靜止或移動物體的自動識別并進行數據交換的一種識別技術。

EPC（Electronic Product Code）即電子產品代碼，是物聯網中每個實體對象所獨有的信息標識。EPC以RFID技術為載體，為每個實體建立全球的、開放的標識標準，并借助互聯網實現全球范圍內對實體的跟蹤與追溯。

EPC系統通常由EPC編碼、射頻識別系統及信息網絡三部分構成，主要包括EPC標簽、讀寫器、EPC中間件、EPC信息服務（EPC Information Services EPCIS）、對象名解析服務（Object Naming Service，ONS）、實體標記語言（Physical Markup Language，PML）及眾多的數據庫等部分。EPC系統的組成和各部分的作用見表1。

2.2 EPC系統的工作流程

表1 EPC系統構成表

在EPC系統中，識讀器識別產品EPC編碼傳遞的信息，連接互聯網找到IP地址并獲取相關產品信息，EPC中間件處理從識讀器讀取的EPC信息。ONS根據處理過的EPC編碼提供自動網絡數據庫服務檢索產品其他相關信息，檢索完成后，ONS指示EPC中間件到存儲產品文件的EPCIS服務器中查詢，該文件可由EPC中間件復制，因而文件中的產品信息就能傳到各相關設備終端上。EPC的工作系統如圖1所示。

圖1 EPC系統工作流程示意圖

3 基于物聯網技術的化工供應鏈信息管理系統的構建

3.1 化工行業供應鏈信息共享現狀

3.1.1 化工產品的特點

（1）化工產品種類繁多，一般具有易燃易爆有毒有害及腐蝕性等特征，且包裝方式千差萬別，管理難度大。

（2）很多化工產品屬于危險品，在倉儲和運輸中有著特殊的要求，必須根據不同的產品和性質，采用不同的專業化手段和設備，對生產、運輸、銷售等各個環節有很高的安全性、技術性要求。

（3）化工產品市場化程度高、競爭激烈，客戶群復雜，需求不確定性大，客戶對物流服務要求高，物流服務的質量直接影響到客戶的忠誠度。

3.1.2 化工供應鏈各環節信息共享中存在的問題

（1）生產環節。在傳統的化工供應鏈中，生產企業很少將自己的信息公開，通常都有特定的購買用戶，由用戶獨立完成生產后的儲存和配送工作。隨著現代物流業的發展，專業的第三方物流已經在化工供應鏈中興起和發展，但是生產企業和供應商、分銷商的信息共享程度依舊不高，限制了供應鏈的整體收益［7］。

（2）倉儲環節。化工產品倉儲管理的重點在于化工產品的分類管理和部分危險品的專庫專用，傳統的庫存管理方式仍以人工為主，雖然現代信息技術已經逐步應用于倉庫的監管與出入庫管理操作，但信息數據處理速度和準確性仍有待提高。

（3）配送環節。部分化工產品具有危險性和破壞性，對配送的安全性要求較高，各環節需要較為嚴格的監控。傳統操作狀態下，運輸路線的各個環節需要人工完成不間斷的數據采集和監測，不但浪費了大量的人力物力，也對物流各環節信息共享造成了障礙。

（4）銷售環節。由于化工產品的用途有著較為嚴格的限制，化工產品信息和用戶信息需要準確的相互對應。一些化工企業和銷售商信息化程度不高甚至仍為手工記錄，很難對用戶信息和購買憑證進行有效確認，并且用戶也很難通過互聯網或其他終端完全地了解化工產品的所有信息。

針對化工產品特點和供應鏈各個環節存在的問題，本文嘗試利用物聯網技術搭建一個面向供應鏈上的企業以及用戶的信息共享模式，通過該模式的信息共享平臺能夠實現化工產品供應鏈相關企業的信息高度共享，有助于鏈上企業作出快速、有效決策，并且做到供應鏈生產、倉儲、配送、銷售各環節操作流程和標準的規范化，促進化工產品供應鏈的發展。

3.2 基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式構建

物聯網技術正在快速發展，RFID和EPC技術已經逐步應用于供應鏈的各個環節，形成了較為成熟的技術環境。隨著工業化進程的深入，化工產品的需求也在不斷增長，原有的GIS和GPRS等技術已經不能滿足企業的需求。本文構建了基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式，應用該系統可以幫助化工供應鏈上的各個企業獲得高效、準確、實時的信息。

根據物聯網的三層架構，本文構建了化工產品供應鏈信息共享模型，如圖2所示。

圖2 基于物聯網技術的化工供應鏈信息共享模式

基于物聯網架構的信息共享模式可以分為三層：感知層、網絡層和應用層。

感知層位于信息共享模式的最底層，工作人員通過運用傳感器、RFID、電子標簽和GPS等技術，收集和記錄供應鏈生產、運輸、倉儲、銷售各環節的信息，并將這些信息通過硬件接口傳遞給網絡層信息平臺。感知層是信息共享模型的基礎，感知層采集的數據通過網絡層進行信息處理和加工，形成有助于管理人員決策的有效信息。

網絡層是信息共享模型的核心，其目標是構建可視化化工供應鏈信息共享平臺，為用戶提供權限查詢、信息反饋和安全監督等功能。建立信息平臺的基礎是從感知層獲取的信息，通過信息處理系統，將原始信息加工成鏈上企業需要的信息。信息平臺由信息查詢、信息發布、數據交換、監督管理、輔助決策、用戶管理等模塊組成［8］。

應用層處于信息共享模式的最高層，面向化工供應鏈上所有節點。各個鏈上節點的工作人員和消費者運用簡單的接收設備（如手機、個人電腦等）即可獲取他們所需要的信息，經過網絡層信息平臺處理，可以更好地滿足各節點和消費者的信息需求，鏈上企業和消費者均通過應用層獲取信息并作出有效決策。

3.3 物聯網技術在供應鏈各環節的整合應用

根據上文總結的化工供應鏈各環節中存在的問題，可以利用物聯網技術對各環節工作進行整合和改進，提

高供應鏈各環節的效率。

（1）生產環節。在生產制造環節中，RFID技術主要用于化工生產線自動化運作，實現生產線上對原材料、零部件、半成品和產成品的識別和監控，降低人工識別成本和出錯率。根據信息共享平臺的產品信息和生產進度，管理人員可以及時作出決策，進行產品調度，發出補貨信息，實現流水線均衡，同時也加強了對產品質量的控制和追蹤。物聯網技術在生產環節的應用如圖3所示。

圖3 物聯網技術在生產環節的應用

（2）倉儲環節。在物流倉儲環節中，RFID技術主要用于實現化工品自動化入庫和出庫等操作。當貨物進入配送中心時，讀取所有貨箱上的電子標簽內容，確定出入庫數量，檢測可能的到貨錯誤，實時監控化工品的庫存狀態，進行精確的庫存控制。與此同時，EPC標簽系統可以有效地避免多種危險性和腐蝕性化工產品之間的相互影響，保證倉儲安全的同時，合理利用存儲空間［9］。物聯網技術在倉儲環節的應用如圖4所示。

圖4 物聯網技術在倉儲環節的應用

（3）配送環節。在配送環節中，RFID技術主要用于化工產品運輸途中的實時跟蹤和控制，并在物流中心或中轉站中提高化工品揀選和分發的效率和準確率，減少不必要的人工操作。安裝在運輸線檢查點上的RFID接收設備可以自動采集具有EPC標簽的貨物和車輛的數據，更好地完成追蹤車輛位置和確認貨物到達的任務，從而降低運輸時間成本，實現化工品全程有效追蹤管理。物聯網技術在配送環節的應用如圖5所示。

圖5 物聯網技術在物流配送環節的應用

（4）銷售環節。在銷售環節，EPC標簽系統可以改進化工產品零售商的庫存管理，零售商可以利用EPC系統對商品進行實時監控和管理，及時發現缺貨信息進行補貨。同時，能對某些時效性強或者具有危險性的化工品的分類進行監控。根據電子標簽提供的即時信息，可以了解商品的相關信息及流轉過程，對商品流通進行控制。客戶可以通過互聯網，更加方便地查詢產品信息和購買產品。物聯網技術在銷售環節的應用如圖6所示。

圖6 物聯網技術在銷售環節的應用

4 基于信息協同模型的化工供應鏈信息共享程度評價

在量化信息共享周期的模型中，“供應鏈信息協同度衡量法”是一種常用的模型，該模型創新性地建立了信息共享的廣度和深度兩個指標，用于研究評價供應鏈的信息共享協同程度［11］。趙云鵬對這種評價模型進行了改進，提出了一種基于“信息獲取度”和“信息敏捷度”的供應鏈協同評價體系［12］。

借助于物聯網技術，供應鏈上企業信息傳遞的準確性和及時性大為提高。在此基礎上，本文結合化工供應鏈的特點總結和改進這種信息共享量化模型，將供應鏈信息協同評價模型應用于化工行業供應鏈，對鏈上企業的信息共享狀況進行量化評價。

4.1 信息協同評價模型的建立

根據化工供應鏈信息共享的實際情況，該模型主要采用信息的獲取度（IA）和信息的敏捷度（IS）兩個指標來量化供應鏈信息協同程度。

信息的獲取度（IA）是指供應鏈信息共享的空間屬性，即信息的透明程度。該指標主要包括兩個方面：一是信息的廣度（IE），即信息所能到達的范圍；二是信息的深度（ID），即信息的豐富程度。通常認為，供應鏈信息深度包含需求信息、庫存信息、生產能力信息、生產計劃信息。

信息的敏捷度（IS）是指供應鏈信息的時間屬性，指信息獲取的及時程度，信息傳遞的越及時，敏捷度越高。有些信息的時效性很強，一旦延誤可能會造成管理決策上的失誤，給企業造成重大損失。

將兩個指標放入坐標系內，以獲取度（IA）為橫坐標，敏捷度（IS）為縱坐標，得到以下模型。如圖7所示。

圖7 信息協同模型坐標系

該模型中的9個區域代表了9種不同信息協同情況。其中，橫坐標與縱坐標中的分界可以根據各行業供應鏈實際情況選取不同的數值。很明顯，當（IA,IS）處于A區域時，企業的信息獲取度以及敏捷度都很高，企業應該維持這種狀況。而當（IA,IS）處于C區域時，企業信息獲取度和敏捷度都很低，企業應對其現有信息共享模式加以改進。

4.2 指標計算

4.2.1 信息獲取度（IA）。信息的獲取度（IA）是指供應鏈信息共享的透明程度，這里假定獲取度（IA）為信息廣度（IE）和信息深度（ID）的線性函數，即可以認為：

其中，λ1，λ2分別為IE和ID的權重，λ1，λ2∈（0,1）且λ1+λ2=1，λ1和λ2的數值一般由專家或企業管理層給定。

信息廣度IE和信息深度ID的計算公式如下：

在式（1）中，IEu和IEd分別表示為面向供應商和面向客戶的信息廣度。C與S分別表示企業在整個供應鏈達到最終用戶與最終供應商的層數，Cj是企業能利用客戶方信息的層數，Sj是企業所能利用供應方信息的層數。

在式（2）中，IDu和IDd分別表示面向供應商和面向客戶的信息深度。uiu和uid分別表示面向供應商和客戶的四種企業信息：需求信息u1、生產計劃信息u2、庫存情況信息u3、生產能力信息u4。

4.2.2 敏捷度（IS）。敏捷度（IS）是指供應鏈信息獲取的反應時間，通常情況下，上游和下游信息的傳遞情況存在不同，因此將IS分為下游敏捷度ISd與上游敏捷度ISu，其計算公式如下：

其中，λ3，λ4為權重，λ3，λ4∈（0,1），λ3+λ4=1。下面計算ISd和ISu的值。

以ISd為例，假設相鄰節點信息傳遞都有一個最佳

響應時間T?，而實際傳遞時間為T，只要T≤T?，就認為相鄰接點的信息傳遞是有效的，那么信息從下游第Cj層客戶到該企業最佳反應時間為而實際傳遞時間為這樣就產生一個相對時間比：從而就可以定義ISd和ISu的值：

4.3 實例分析

假設某化工行業供應鏈的信息獲取度IA和信息敏捷度IS的高臨界值均為70%，低臨界值均為50%。根據鏈上企業的實際情況，并利用專家評價和AHP等方法對 λ1～λ4權 重 進 行 賦 值 ：λ1=λ2=0.5；λ3=0.6，λ4=0.4。為了方便分析與計算，假定Cj=Sj=1。

以下給出某化工企業應用物聯網技術之前IE和ID的相關數據，見表2。

表2 應用物聯網之前信息廣度與深度數據

根據式（1），可以得出：IA=0.5IE+0.5ID=0.515。

根據式（4）可以計算出：IS=0.567。

此時該鏈上企業的（IA,IS）值只有（51.5%,56.7%），明顯處于坐標系中的B區域，可以得出該企業的供應鏈信息獲取度和信息敏捷性都處于一般水平，企業需要采取措施進一步加強與鏈上合作企業關系之間的信息共享。

以下是該化工企業給出的應用物聯網之后IE和ID的數據，見表3。

表3 應用物聯網之后信息廣度與深度數據

根據式（1），可以得出：IA=0.5IE+0.5ID=0.685。

對于IS，應用物聯網技術后，信息傳遞的速度明顯加快，信息的實際傳遞時間為T1d=1.5，T1u=1。

根據式（4）可以計算出：IS=0.8。

通過比較，可以明顯的看出應用物聯網后的（IA, IS）值（68.5%,80%）明顯大于應用物聯網前的（IA,IS）值（51.5%,56.7%），說明企業利用基于物聯網技術的信息共享系統后，信息的獲取度和敏捷度明顯提高，企業的信息共享效率得到了顯著的改善。

5 結論

面對現代信息化飛速發展和競爭趨勢日趨復雜的大環境下，供應鏈企業信息共享是企業及時提供高質量、高滿意度的產品和服務的必要保證。本文通過介紹化工產品的特點以及現有化工產品供應鏈存在的問題，以及新興的物聯網技術架構，將物聯網技術應用于化工行業供應鏈中，建立了基于物聯網技術的高效、可視化的化工產品供應鏈信息共享系統，并利用“供應鏈信息協同度衡量法”模型證明應用該信息共享模式后鏈上企業信息共享周期明顯縮短。應用物聯網技術可以使化工供應鏈運行過程更透明化，有助于供應鏈企業間實現高度信息共享，提高化工供應鏈整體的競爭力。

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［2］包厚華.基于云計算和物聯網的供應鏈庫存協同管理和信息共享機制［D］.廣州：華南理工大學,2012.

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［11］趙云鵬.信息協同在供應鏈中的價值研究與體系構建［D］.北京：北京交通大學,2009.

Study on Chemical Supply Chain Information Sharing Mode Based on IOT Technology

He Yonggui,Zhang Wanlei
（School of Economics Management, North China Electric Power University, Baoding 071003, China）

In this paper, through analyzing the problems existing in the supply chain information sharing mode of the Chinese chemicalindustry, we tried to bring the IOT technology into the supply chain of the chemical enterprises, built the chemical supply chain informationsharing mode based on the IOT technology and at the end, quantified and evaluated the mode using the information collaboration model.

chemical supply chain； IOT technology； information sharing

TP391.44；F426.7；F274

A

1005-152X（2016）09-0130-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.09.027

2016-07-12

河北省軟科學項目資助“新能源研發態勢及河北省能源發展戰略研究”（10457205D-40）

何永貴（1962-），男，河北唐山人，教授，研究方向：產業經濟與循環經濟；張萬磊（1991-），男，河北唐山人，華北電力大學經濟管理系碩士研究生，研究方向：物流與供應鏈管理。