物聯網相關技術在現代物流中的應用研究

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

賈保先

(聊城大學計算機學院，山東 聊城　252059)

物聯網相關技術在現代物流中的應用研究

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

賈保先

(聊城大學計算機學院，山東 聊城252059)

摘要：供應鏈可視化管理是提升企業電子商務水平的關鍵。對比了供應鏈和物流的區別和相互間的聯系，并對物聯網的關鍵技術——無線射頻標志、無線傳感器網絡、虛擬現實等技術進行了研究，重點介紹了這些關鍵技術在現代物流中的應用。借助物聯網技術，形成一體化可視化物流管理模式，實現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測，減少(或避免了)混亂，提升了設備狀態，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——智能信息處理與網絡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年畢業于中國海洋大學計算機應用專業，獲碩士學位，講師；主要從事物流、電子商務等方面的研究。

關鍵詞：物聯網無線傳感器網絡無線射頻標志供應鏈物流虛擬現實電子商務

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

企業資源計劃、客戶關系管理、供應鏈管理被稱為現代企業發展的三大法寶。企業之間的競爭越來越集中在供應鏈的競爭。供應鏈是在相互關聯的部門或業務伙伴之間所發生的物流、資金流和信息流，覆蓋從產品(或服務)設計、原材料采購、制造、包裝到支付給最終用戶的全過程。物聯網借助互聯網、射頻識別(radio frequency identification，RFID)等無線數據通信等技術，可實現單個商品的識別與跟蹤。基于這些特性，將物聯網應用到供應鏈中的的各個環節，保證商品的生產、運輸、倉儲、銷售及消費全過程的安全和時效。

1供應鏈和物流

企業追求的是全面的、系統的、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品整個生產過程的物料轉化過程，即供應鏈管理。供應鏈管理是物流管理的延伸。物流貫穿于整個供應鏈。供應鏈實質包含“供”與“需”兩方面，每一個環節都存在“供應”和“需求”關系，可以理解為“供需鏈”。而物流是連接“供應方”和“需求方”的紐帶，供應鏈可以認為是“物流鏈”。供應鏈強調的是系統的整合和優化。1998年，美國物流管理協會對物流做出了新的定義：物流是供應鏈流程的一部分，是為了滿足客戶對商品、服務及相關信息從原產地到消費地高效率、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。供應鏈管理新的模式將物流的核心問題歸結為：如何在保證滿足生產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調、有效地管理與控制，這是現代物流的基本工作。

物流可以看作是制造商的產品生產流程，通過物料采購與實物配送這兩個活動，分別向供應商和客戶的方向延伸構造的供應鏈。因此物流是對企業與客戶的系統整合，是從供應到消費的完整供應鏈體系。從企業資產運營的角度來說，物流是對供應鏈中各種形態的存貨進行有效協調、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品。物料采購、實物配送與信息管理功能整合，就形成了現在所說的物流。

2物聯網

物聯網是計算機、互聯網成功普及后，信息產業中最具有應用前景的技術，受到各國學術界、企業和政府的高度重視。目前，世界上已經有多個國家花巨資深入研究物聯網，我國已將物聯網提升到國家戰略地位。國家五大戰略性新興產業中，物聯網排在第二位[1]。供應鏈可視化管理是指利用IT系統，讓管理者有效掌握供應鏈信息，實現供應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，急需相關技術完善，而物聯網技術的發展為供應鏈可視化帶來了全新的機遇。本文運用成熟的物聯網傳感技術，在供應鏈與監控終端建立一個語義監控平臺。與傳統的視頻監控只能在一定區域的內部網絡傳播不同，基于物聯網的可視化管理平臺能通過互聯網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，就能實現供應鏈可視化管理。

物聯網具有巨大的經濟效益和社會效益。物聯網不僅能服務于全球各行各業的信息共享需求，同時一些新技術產業作為物聯網建設的基礎產業，其本身也將創造未來重要的經濟增長點。物聯網可以在物流的“末梢神經”的產品上和原材料數據采集環節使用RFID與傳感器網絡技術；在多企業系統工作中應用互聯網計算模式；在物流運輸過程中應用地理信息系統(geographic information system，GIS)、全球定位系統(global positioning system,GPS)技術，實現準確定位、服務跟蹤與調度；在產品銷售環節應用電子訂貨與電子銷售終端 (point of sale，POS)設備。現代物流從末梢神經到整個運行過程的實時監控和實時決策必須由物聯網支持。

3物聯網在物流中的應用

傳統的物流配送企業需要置備大面積的倉庫，而電子商務系統網絡化的虛擬企業將散置在各地分屬不同所有者的倉庫通過網絡系統連接起來，使之成為“虛擬倉庫”，進行統一管理和調配使用。傳統的物流配送過程是由多個業務流程組成的，受人為因素和時間的影響很大。如果仍然延續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。然而任何一個環節、任何一個人為的錯誤，都會使得計算機精確數字的統計、分析無法進行下去。因此，實現現代物流的一個關鍵問題是從任何一種原材料的采購、生產、運輸的終端，整個系統的運行過程都實現自動化和網絡化。物聯網的應用可以實現整個過程的實時監控和實時決策。當物流系統的任何一個神經末端收到一個需求信息時，系統都可以在極短的時間內作出反應，并可以制定詳細的配送計劃，通知各個環節開始工作。現代工業生產追求“零庫存”與“準時制”，以降低成本，優化庫存結構，減少資金占壓，縮短生產周期，保障現代化生產的高效進行。由此，現代物流可以進一步降低生產成本，解放勞動生產力，提高產品的市場競爭力，而物聯網是實現現代物流最有效的技術手段。

3.1　RFID在物流中的應用

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

在RFID應用之前，物流采購主要用條形碼技術。條形碼作為信息載體，在最初的物流應用中發揮了巨大作用，簡單、價格低廉是其主要優點，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、不能重復使用和不能實現智能化的管理等。后期出現了磁卡的應用，讀取方式主要靠電磁轉換。比起條形碼，電磁轉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，抗干擾較差、壽命短是其不能廣泛應用的主要原因。而RFID的優點是上述三種技術不可比擬的，信息量極大、可讀寫、實現無線通信、保密性最好、抗干擾性很好、壽命最長、更具有智能性，是未來電子商務物流、供應鏈智能可視化管理的主要技術，其價格昂貴和標準的制定是制約其發展的障礙。隨著越來越多的企業重視，相信RFID的價格和標準問題近幾年會解決[2]。最基本的RFID系統由電子標簽、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在物流中的應用

無線傳感器網絡 (wireless sensor network，WSN)廣泛應用于物流的各個環節，包括設備監控生產物流、倉庫環境監控、跟蹤和監控運輸車輛和貨物、險品物流管理和冷鏈物流管理等。WSN在物流領域有很大的潛在應用價值,但大規模應用尚有很長一段時間。基于現場調查和文獻分析文檔,物流行業的無線傳感器網絡應用非常有限,大部分仍停留在學術研究或開發的實驗階段。WSN可用于監測倉庫環境,滿足分布式監控需求的環境參數，如溫度、濕度、空氣成分,實現智能存儲環境。將WSN和RFID相結合，共同采集信息并傳輸是未來物流及供應鏈管理的一大趨勢，尤其在供應鏈可視化管理及監控中，將會有廣泛的應用前景。同時，WSN采集的信息結合Ontology技術存儲成有規則的數據，更易于管理和查詢[4]。

3.3　虛擬現實在物流中的應用

虛擬現實(virtual reality)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統。在充分利用計算機硬件和軟件資源的基礎上，提供了一個虛擬環境實時三維視覺，用戶可以進入虛擬環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。虛擬現實技術具有以下三個基本特征:浸泡、交互和想象力。虛擬現實仿真技術是物流規劃與設計最好的驗證手段，它使我們的設計可視化，幫助我們科學地、形象地、直觀地發現我們設計中的缺陷和創新點，為物流系統的合理布局規劃與科學決策提供了直觀有效的理論依據[5]。

3.4　云計算在物流中的應用

物流的高效運轉，勢必產生大量信息，高效的物流信息平臺的搭建促進了物流的最優化管理。本體是一種標準化資源，可以對現有物流信息標準化，使其具有智能化[6]，使物流信息能開口說話，指導企業智能決策。云計算是一種接入互聯網的軟硬件技術。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據時代物流信息的管理效率，降低物流運作成本，促進物流產業的發展[7]。隨著物流產業的振興和云計算理論與技術應用日趨成熟，基于云計算的物流公共信息平臺將具有廣闊的發展前景。

4結束語

隨著電子商務的發展，現代企業競爭逐漸集中于供應鏈的競爭，從而造成供應鏈越來越復雜。如何優化供應鏈，避免由于錯用而造成的產品質量下降、設備損壞等事故的發生，可視化管理成為主要解決手段，而基于物聯網的可視化管理可以實時全方位監測商品流通的過程，減少或避免混亂，提升設備狀態，提高管理效率。

參考文獻

[1] 劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術及應用[J].計算機科學，2010(6)：1-4.

[2] 邵莉娟，葉宏信.物聯網：影像圖書館的第四代技術[J].圖書與情報，2010(2)：90-93.

[3] 孫忠富，杜克明，尹首一.物聯網發展趨勢與農業應用展望[J].農業網絡信息，2010(5)：5-8.

[4] Xie S X,Jia B X.SCM semantic monitoring platform based on wireless sensor network and RFID under P2P Environment[C]//ICNC,2010:269-272.

[5] 張勇.基于虛擬現實技術的物流運輸路線規劃系統設計設計[J].物流技術,2013(9)：201-205.

[6] 賈保先，景雪蕾，李寰.WSN和RFID在供應鏈管理語義監控中的應用[J].自動化儀表,2011,32(6)：8-11.

[7] 馬鵬烜.基于云計算的中小物流企業信息化分析[J].中國管理信息化,2011(9)：115-117.

中圖分類號：TP212

文獻標志碼：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201501020