基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)模型研究.doc

基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)模型研究* 本文得到廣東省自然科學基金項目（04009947）、廣東商學院科研項目（05YB63007）的資助孟曉明（廣東商學院信息學院. 廣東 廣州510320）摘 要：通過對我國物流信息管理現(xiàn)狀的分析，指出了存在的問題與不足；介紹了RFID技術及其應用現(xiàn)狀，利用RFID技術和GIS、GPS技術構建了基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)模型，給出了各子系統(tǒng)模型的實現(xiàn)機理，并對提出的系統(tǒng)模型進行了分析和評價。關鍵詞：RFID；射頻識別；物流；信息管理中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：Studying on the model of logistics information management system based on RFIDMengXiaoming（Information institute of GuangDong Commercial College. GuangZhou 510320）Abstract: By analyzing the current models of logistics information management, point out the problems. Introduced the current application situation of RFID technique. Setup the model of logistics information management based on RFID by using RFID、GIS、GPS techniques, and gave the theory to realize every subsystem, analyzed and evaluated the system model given above.Keywords: RFID; Radio Frequency IDentification; Logistics; Information management物流作為電子商務的重要組成部分，它包括運輸、儲存、配送、裝卸、保管、售后跟蹤服務和物流信息管理等各種活動。物流信息化則表現(xiàn)為物流信息的商品化、數(shù)據(jù)庫化、代碼化、處理的電子化和計算機化、傳遞的標準化和實時化、存儲的數(shù)字化等。因此，條碼技術（POS）、數(shù)據(jù)庫技術（DB）、電子訂貨系統(tǒng)(EOS)、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)、快速反應(QR)及有效的客戶反映(ECR)、企業(yè)資源計劃(ERP)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術廣泛應用于物流信息管理中，特別是Internet為物流網(wǎng)絡化提供了良好的外部環(huán)境，使交易各方的時空距離縮短，促進信息流、商流、資金流的結(jié)合。所以，物流信息化是電子商務的必然要求，對物流信息準確及時地跟蹤、監(jiān)控和管理，將加快物流速度、提高準確率、減少庫存、縮短生產(chǎn)周期等，構建現(xiàn)代化物流信息管理系統(tǒng)有助于推動電子商務的發(fā)展。1 我國物流信息管理現(xiàn)狀分析近年來，國家對企業(yè)信息化和電子政務的重視和支持，使得各級政府部門紛紛出臺了多種優(yōu)惠措施，為物流行業(yè)注入了強勁的推動力。但是，在繁榮的景象背后，仍然存在著許多令人擔憂的問題。不少物流企業(yè)對物流信息的管理仍然采用電話、傳真等手工操作方式，反應遲緩、效率低下。一些物流企業(yè)雖然已經(jīng)開始信息化建設，但相當一些物流管理軟件仍停留在“電算化”的層次，業(yè)務信息與財務信息不能實現(xiàn)集成和實時控制，無法從根本上降低運營成本和提高效率。此外，由于缺乏實時的物流信息發(fā)布和管理，致使物流中的“信息流”流通不暢，“時效性”差。綜合分析已有的物流信息管理系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)，大都存在如下不足12：（1）采集到的物流信息有限。采集到的物流信息一般都是些“靜態(tài)”的信息，如生產(chǎn)廠家信息、物品自有信息、商家銷售與庫存信息、消費者信息等，缺乏對生產(chǎn)過程、運輸過程、銷售過程、售后服務過程等的實時跟蹤和監(jiān)控的“過程信息”等“動態(tài)信息”。（2）信息采集的手段落后。一般都是由人工采集，即使用了條形碼技術，也還需要人工手持掃描設備。因此，采集到的信息差錯率高、效率低。（3）信息的“時效性”差。利用電話、傳真等手工操作方式采集信息，反應遲緩、效率低下。一些物流企業(yè)雖然已經(jīng)開始信息化建設，但相當一些國產(chǎn)物流管理軟件仍停留在“電算化”的層次，業(yè)務信息與財務信息不能實現(xiàn)集成和實時控制，無法從根本上降低運營成本和提高效率。（4）對物流信息缺乏實時監(jiān)控和跟蹤管理手段。缺乏實時地對物流過程信息進行跟蹤和監(jiān)控、信息發(fā)布滯后，致使物流中的“信息流”的流通不暢，“時效性”差，影響物流業(yè)的發(fā)展。（5）對物流信息的處理和應用水平低，信息管理效益不明顯。缺乏與先進的信息技術、其他學科技術的融合和有效集成，致使這些僅有的物流信息也不能得到充分的利用，信息成為無的之矢，信息的價值轉(zhuǎn)換難以實現(xiàn)，物流信息系統(tǒng)得不到重視。2 RFID技術及其應用現(xiàn)狀345RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency IDentification)縮寫，它是20世紀90年代興起的一種自動識別技術，是射頻技術在識別領域的應用，是本世紀十大重要技術之一。RFID是利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸式信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別的目的。2.1 RFID系統(tǒng)的基本構成一個典型的RFID系統(tǒng)應由射頻電子標簽( Tag，又稱射頻卡) 、讀寫器或閱讀器(Reader) 和應用系統(tǒng)三部分構成。電子標簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面。閱讀器又稱為讀出裝置，可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，并通過計算機和計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。2.2 RFID系統(tǒng)的工作原理RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸嚴格按照“主從原則”進行。發(fā)出指令的方向為應用程序閱讀器電子標簽, 返回應答的方向則相反。具體來說，閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應電流，電子標簽獲得能量被激活；電子標簽將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從電子標簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼，然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作。2.3 電子標簽的分類目前電子標簽還沒有統(tǒng)一的國際標準，常見的標準有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO，其中ISO14443和ISO15693應用最多。按照不同的方式，電子標簽的分類如下：按供電方式分為有源卡和無源卡。有源卡指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；無源卡指卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電，其作用距離較有源卡短，但壽命長，對工作環(huán)境要求不高。按載波頻率分為低頻、中頻和高頻三類電子標簽。低頻的主要有125kHz和134.2kHz兩種，中頻的主要為13.56MHz，高頻的主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統(tǒng)用于短距離、低成本的應用中，如門禁控制、校園卡、貨物跟蹤等；中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應用；高頻系統(tǒng)應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，因其天線波束方向較窄、價格較高，主要用于物流過程跟蹤、高速公路收費等。按調(diào)制方式分為主動式和被動式。主動式的用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，主要用于有障礙物的應用，作用距可達30米；被動式的使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自己的信號，主要用于無障礙的應用。按作用距離分為密耦合卡，作用距1cm；近耦合卡，作用距15cm；疏耦合卡，作用距1m；遠距離卡，作用距1-10m，甚至更遠。2.4 RFID技術在物流信息管理中的適應性分析RFID技術應用于物流信息管理具有如下突出優(yōu)點：快速掃描。RFID辨識器可同時辨識和讀取數(shù)個RFID標簽，提高物流信息采集效率。體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標簽易于向小型化和多樣形態(tài)發(fā)展，以應用于不同產(chǎn)品?？刮廴灸芰湍途眯?。RFID對水、油和化學藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性，RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損，克服了條形碼易損、多次重復讀取的不足。可重復使用?，F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。穿透性和無屏障閱讀。RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，進行穿透性通信，克服了條形碼的無障礙手持掃描的不足。數(shù)據(jù)記憶容量大。RFID的信息容量可達MB級，能夠滿足未來物品所需攜帶的資料量越來越大的需求。安全性能好。RFID承載的是電子式信息，其信息可采用密碼保護，不易被偽造及變造。易于與IT、計算機網(wǎng)絡和其他技術集成。將RFID與IT技術、計算機網(wǎng)絡技術和GIS、GPS技術集成，構建現(xiàn)代化物流信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對物流全過程的信息管理，提高物流管理的自動化和信息化水平。2.5 RFID技術的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀分析美國軍方早在20世紀后半葉就開始研究RFID技術。嗅覺靈敏的IT廠商聞風而動，它們當中有SAP、Oracle、微軟、IBM、惠普、TI、NEC等眾多知名公司，涵蓋了芯片、軟件中間件、數(shù)據(jù)庫、供應鏈管理、整體解決方案等IT產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)。在市場需求方面，世界上最頂尖的零售業(yè)巨頭沃爾瑪、塔斯科(Tesco)、麥德龍(Metro)要求其供應商提供的商品必須有RFID標簽；在中間軟件開發(fā)上，有微軟、甲骨文、sun等IT巨頭宣布進軍RFID的軟件開發(fā)；在硬件設備供應上，Alien、飛利浦、IBM等宣布針對日益成熟的RFID智能卡市場進行戰(zhàn)略聯(lián)盟；在技術標準方面，總部設在美國麻省理工學院(MIT)的Auto-ID Center和日本Ubiquitous ID Center也相繼提出獨立適用的RFID技術標準。總之，RFID技術在國外發(fā)展很快，已被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸?shù)缺姸囝I域。RFID在中國尚處于起步階段，RFID進入中國企業(yè)和政府產(chǎn)業(yè)管理部門是從2004年4月的EPC與物網(wǎng)論壇開始的，一年多來，RFID的應用已經(jīng)引起了國內(nèi)方方面面的重視，據(jù)悉，電子標簽及標簽閱讀器技術、物流資訊流通平臺技術、RFID在工業(yè)流程自動化的應用技術、RFID在商業(yè)流程的應用技術等課題已成為“關鍵領域重點突破項目”，這必將推動RFID技術在中國的廣泛應用。2004和2005年的兩屆RFID國內(nèi)年會的召開，標志著RFID在中國已經(jīng)進入了大發(fā)展時期。3 基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)模型隨著電子商務的快速發(fā)展，從商品制造到運輸、從銷售到跟蹤服務等物流的各個環(huán)節(jié)，都越來越需求更為詳細的信息來進行實時跟蹤、監(jiān)控和管理，這些信息包括：附于單個物品上的完整提單信息；對單個產(chǎn)品的制造數(shù)據(jù)如制造廠，質(zhì)量數(shù)據(jù)等；單個產(chǎn)品的技術數(shù)據(jù)如使用說明；動態(tài)信息如溫度、濕度和震動情況；商品生產(chǎn)流程的實時監(jiān)控；運輸過程的實時跟蹤與監(jiān)控；倉庫庫存狀況；售后服務的客戶跟蹤等。傳統(tǒng)的物流信息系統(tǒng)只能實現(xiàn)物流信息的“靜態(tài)化”管理，而無法實現(xiàn)對物流全過程的實時跟蹤和監(jiān)控。而RFID技術以其無接觸式、大容量、快速、高容錯、抗干擾和耐腐蝕、安全可靠的信息識別等特點，在物流管理中得到了較好的應用，并正在向縱深應用發(fā)展。近年來，越來越成熟的GIS和GPS技術為物流過程的跟蹤定位提供了技術支持。3.1 基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)的集成方案在系統(tǒng)跟蹤對象-物品中嵌入RFID電子標簽，RFID閱讀器部署在生產(chǎn)、加工食品倉庫、配送中心、運輸食品的車輛等不同的地點，閱讀器以一定的頻率自動無線掃描附近區(qū)域的電子標簽，將掃描的信息通過GPS/GIS模塊以短消息或無線的形式發(fā)送到跟蹤服務器通訊網(wǎng)關的GPS/GPRS等模塊，再由通訊網(wǎng)關提交跟蹤服務器相關模塊處理，從而實現(xiàn)對跟蹤對象車輛、物品及其物理位置等實時信息的采集和跟蹤。因此可將GPS模塊和RFID閱讀器合為一體，運輸車輛的車載閱讀器全部配備GPS模塊，將閱讀器從嵌入產(chǎn)品RFID電子標簽實時采集的信息傳輸?shù)紾PS模塊，再由GPS模塊將信息發(fā)送到系統(tǒng)主機CPS模塊，再傳輸?shù)较到y(tǒng)應用服務器，最后存儲到數(shù)據(jù)庫，供商務鏈內(nèi)不同企業(yè)查詢和信息發(fā)布。系統(tǒng)集成方案如圖1。3.2 基于RFID的物流信息管理系統(tǒng)模型設計依據(jù)物流供應鏈理論，基于RFID技術，充分利用智能交通技術、GIS技術、GPS技術及其它信息技術，分析RFID技術對物流過程中的采購、存儲、生產(chǎn)、包裝、裝卸、運輸、加工、配送、銷售和服務活動等各環(huán)節(jié)的影響和變化，并對變化產(chǎn)生的新的流程進行分類，使用統(tǒng)一建模語言（UML）、Petri網(wǎng)等建模技術建立相關的模型，并對模型進行仿真、優(yōu)化，最終得到基于RFID技術并集成GIS和GPS技術的物流信息管理系統(tǒng)模型6，如圖2。3.3 系統(tǒng)模型的分析與評價該系統(tǒng)模型是一個基于RFID技術，集GIS技術、GPS技術和信息與網(wǎng)絡技術為一體，對物流的全過程信息，包括生產(chǎn)過程信息、運輸過程信息以及商品的銷售、庫存和售后服務信息，對物流全程進行實時跟蹤和監(jiān)控，真正實現(xiàn)物流信息的動態(tài)化管理模型。系統(tǒng)模型可分解為如下3個子模型，簡介如下。生產(chǎn)過程跟蹤與監(jiān)控子系統(tǒng)模型（如圖3）的實現(xiàn)機理：將RFID電子標簽附著在主要的原材料和半成品或成品上，車間負責人通過生產(chǎn)過程物流信息管理系統(tǒng)將產(chǎn)品的用料情況、完成工位、成品時間、規(guī)格型號、檢驗結(jié)果、防偽信息、保質(zhì)期或有效期等生產(chǎn)過程信息和產(chǎn)品信息寫入電子標簽，同時在關鍵的工位安裝RFID標簽閱讀器以讀取標簽信息，通過網(wǎng)絡終端傳輸?shù)胶笈_主系統(tǒng)。從而實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的實時跟蹤和監(jiān)控，優(yōu)化生產(chǎn)流程、消除生產(chǎn)安全隱患、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。運輸過程跟蹤與監(jiān)控子系統(tǒng)模型（如圖4）的實現(xiàn)機理：將附著在產(chǎn)品上的RFID電子標簽信息進行補充，增加產(chǎn)品的出廠時間、起運時間、運輸部門、運輸線路、提貨人、運輸司機等運輸過程信息，利用地理信息系統(tǒng)GIS和全球定位系統(tǒng)GPS，對運輸過程進行實時跟蹤和監(jiān)控。從而克服“偷梁換柱”、繞道運輸?shù)炔涣歼\輸行為，保證了正品的正點到達，提高了運輸效率，降低運輸成本。銷售、庫存、售后跟蹤與監(jiān)控子系統(tǒng)模型（如圖5）的實現(xiàn)機理：商品到貨后，利用RFID與GIS、GPS的集成環(huán)境讀出商品的出廠信息，并寫入采購人、采購地點、單價、商品分類、入倉和出倉人、貨架名稱等銷售信息?？梢蕴岣咪N售效率，實現(xiàn)隨心所欲的刷卡消費，降低銷售成本，方便貨架清查管理和商品分類，提高貴重商品的安全性，實現(xiàn)對倉庫庫存商品的實時動態(tài)管理，便于實施售后服務的跟蹤管理。上面的分析表明：該系統(tǒng)模型及其子模型具有理論上的合理性、技術上的綜合性、應用上的創(chuàng)新性和實施上的可行性。4 結(jié)束語RFID已經(jīng)成為全球熱門新科技，即將進入我們的生活，并深深影響我們的生活。盡管RFID技術在我國的應用還處于初期階段，但是，我們已經(jīng)看到了RFID的技術優(yōu)勢和廣闊的應用前景。我們相信，隨著RFID技術的發(fā)展和應用的深入，充分利用信息技術、計算機網(wǎng)絡技術，把現(xiàn)有的物流信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)到基于RFID、集GIS和GPS為一體的集成環(huán)境，構建具有實時跟蹤和監(jiān)控功能的、集成化的物流信息管理系統(tǒng)，必將對現(xiàn)有的物流信息管理模式產(chǎn)生重大的影響，全面促進物流業(yè)的發(fā)展。參考文獻1孟曉明,龔國偉.試論信息技術在物流管理中的應用J.廣東經(jīng)濟管理學院學報,2005(2)2孟曉明,張建華,陳擁軍.基于RFID的商場現(xiàn)代化營銷新模式J.商場現(xiàn)代化,2005(7)3陳子俠.RFID技術的應用與現(xiàn)代物流J.商業(yè)研究,2003(6)4菊田一郎,孫前進.RFID挑戰(zhàn)商場供應鏈J.物流技術與應用,2004(12)5王學文,周群立.加強RFID在我國商業(yè)中的應用J.