《電子技術(shù)應(yīng)用》
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RFID的供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)集成
RFID中國網(wǎng)
萬方數(shù)據(jù)
摘要: 無線射頻識別(mdiofrequencyidentmcation,RFID)技術(shù)是一種使用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。RFID被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一,將對供應(yīng)鏈管理(supplychainmanagement,SCM)產(chǎn)生革命性影響。目前,美國、日本、英國和德國等國都在研究RFID,MIT自動(dòng)識別技術(shù)中心正積極構(gòu)建以RFID為基礎(chǔ)的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng),這為RFID在SCM中的應(yīng)用描繪了宏偉藍(lán)圖。我國政府也高度重視RFID的發(fā)展,公布了《中國RFID政策白皮書》,并將射頻識別技術(shù)與應(yīng)用作為國家863計(jì)劃重大項(xiàng)目。RFID在SCM中的核心價(jià)值突出表
Abstract:
Key words :

  無線射頻識別(mdio frequency identmcation,RFID)技術(shù)是一種使用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。RFID被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一,將對供應(yīng)鏈管理(supply chain management,SCM)產(chǎn)生革命性影響。目前,美國、日本、英國和德國等國都在研究RFID,MIT自動(dòng)識別技術(shù)中心正積極構(gòu)建以RFID為基礎(chǔ)的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng),這為RFID在SCM中的應(yīng)用描繪了宏偉藍(lán)圖。我國政府也高度重視RFID的發(fā)展,公布了《中國RFID政策白皮書》,并將射頻識別技術(shù)與應(yīng)用作為國家863計(jì)劃重大項(xiàng)目。RFID在SCM中的核心價(jià)值突出表現(xiàn)于信源技術(shù)和采集技術(shù)的完美結(jié)合,但目前的研究重點(diǎn)主要集中在RFID引起的流程變革上。對信息集成問題,僅有少量學(xué)者進(jìn)行了研究,如POON等研究了基于RFID的倉儲(chǔ)物流資源管理系統(tǒng),LEE等設(shè)計(jì)了基于RFID的逆向物流系統(tǒng),余松森等構(gòu)想了新型物元網(wǎng)模型,林梓鵬等建立了基于RFID的分布式自治物流信息系統(tǒng)框架。這些研究對基于RFID的SCM信息系統(tǒng)集成做了有益探索,但大都只涉及供應(yīng)鏈某個(gè)側(cè)面,未能進(jìn)行系統(tǒng)研究?;诖耍P者基于物聯(lián)網(wǎng),對基于RFID的SCM系統(tǒng)集成問題展開初步研究,以推動(dòng)RFID在SCM中的應(yīng)用。
  
  1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成與工作原理
  
  根據(jù)RFID標(biāo)準(zhǔn)化組織EPCglobal的遠(yuǎn)景描述,物聯(lián)網(wǎng)由3部分組成,如表1所示。
  
  表1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成要素
  


  表1中,產(chǎn)品電子代碼(electronic product code,EPC)體系是與全球貿(mào)易項(xiàng)目代碼(global trade item number,GTIN)兼容的,以提供物理世界對象唯一標(biāo)識為目標(biāo)的新一代編碼標(biāo)準(zhǔn),也是全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)(EAN·UCC系統(tǒng))的重部分;RFID系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽、讀寫器和應(yīng)用軟件組成;Savant中間件負(fù)責(zé)過濾、整合讀寫器傳來的數(shù)據(jù)流;對象名解析服務(wù)(object naming system,ONS)是一個(gè)自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng),類似于域名解析服務(wù),在EPC編碼之間做地址映射;實(shí)體標(biāo)記語言(physical markup language,PML)是基于XML語言發(fā)展而來的一種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)語言,用于描述物品的信息、過程和環(huán)境。
  
  物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理如下:①讀寫器從RFID標(biāo)簽中讀取物品的EPC編碼;②讀寫器將EPC編碼送到駐留有中間件的本地服務(wù)器;③本地服務(wù)器對EPC編碼進(jìn)行相應(yīng)的URI格式轉(zhuǎn)換,發(fā)送到本地ONS解析器;④本地ONS解析器把URI轉(zhuǎn)換成DNS(domain name system)域名格式,基于DNS域名訪問本地ONS服務(wù)器,如發(fā)現(xiàn)相關(guān)ONS記錄,直接返回DNS名稱權(quán)威指針(naming authority pointer,NAPTR)記錄,否則轉(zhuǎn)發(fā)給上級ONS服務(wù)器,上級ONS服務(wù)器基于DNS域名返回給本地ONS解析器DNS NAPTR記錄,本地ONS解析器基于這些記錄,解析可獲得相關(guān)信息的EPC信息服務(wù)器(EPC information service,EPCIS)的IP地址,并返回給本地服務(wù)器;⑤本地服務(wù)器依據(jù)解析出的EPCIS服務(wù)器的IP地址,找到對應(yīng)的EPCIS服務(wù)器,并提交訪問請求;⑥EPCIS服務(wù)器接受訪問請求,返回產(chǎn)品相關(guān)信息。
  2系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  
  基于RFID的SCM系統(tǒng)是跨組織、跨行業(yè)的全球化協(xié)作,對安全性要求很高;同時(shí),由于需支撐全球供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),因此要有在多層面、多節(jié)點(diǎn)上靈活實(shí)施的伸縮能力;此外,要使EPC數(shù)據(jù)價(jià)值最大,還要與企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合。基于這些考慮,對由供應(yīng)商、制造商、銷售商、售后服務(wù)商、外包服務(wù)提供商、物流服務(wù)提供商和最終用戶組成的典型供應(yīng)鏈,在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合敏捷供應(yīng)鏈管理的相關(guān)研究成果,筆者提出基于RFID的SCM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),如圖1所示。為表述清晰,圖1中各節(jié)點(diǎn)成員只有一家,現(xiàn)實(shí)世界可擴(kuò)充至多家。由于最終用戶一般不會(huì)有RFID設(shè)備,因此圖1中未反映最終用戶節(jié)點(diǎn)。
  
  圖1 基于RFID的SCM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖
  


  圖1中,供應(yīng)鏈組建系統(tǒng)對應(yīng)的是宏觀戰(zhàn)略,主要由零時(shí)間戰(zhàn)略、組織結(jié)構(gòu)選擇、合作協(xié)調(diào)機(jī)制、利益分配機(jī)制、信息戰(zhàn)略規(guī)劃、市場戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃保證;運(yùn)行系統(tǒng)對應(yīng)的是運(yùn)行戰(zhàn)略,主要由精細(xì)生產(chǎn)、敏捷供應(yīng)、需求驅(qū)動(dòng)、柔性反應(yīng)、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟和即時(shí)響應(yīng)機(jī)制保證;除最終用戶外,各節(jié)點(diǎn)成員都配有RFID識別系統(tǒng)并通過EPCIS服務(wù)器與企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WMS)等應(yīng)用系統(tǒng)相連??梢钥闯?,該SCM系統(tǒng)是多用戶基于Internet/Intranet集成信息平臺(tái)同時(shí)運(yùn)作的整體系統(tǒng)。在這個(gè)跨企業(yè)的功能網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,物聯(lián)網(wǎng)各要素相互關(guān)聯(lián)、協(xié)同工作,形成了功能強(qiáng)大的分布式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
  
  圖1所示系統(tǒng)是面向服務(wù)(service-oriented architecture,SOA)的。由于將日常業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為單獨(dú)的業(yè)務(wù)功能和流程,即服務(wù),通XML語言的web服務(wù)描述語言來描述接采用中立方式定義服務(wù)接口,因此可獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言,從而獲得很多便利。例如,若零售商和供應(yīng)商系統(tǒng)不兼容,則更換供應(yīng)商就可能是一個(gè)非常復(fù)雜的軟件流程,而利用服務(wù)接口的靈活性,零售商就可保持系統(tǒng)現(xiàn)狀,僅匹配服務(wù)接口并制訂新的服務(wù)級協(xié)定,而不必完全重構(gòu)軟件系統(tǒng),這就支持了合作伙伴的改變。供應(yīng)鏈成員可創(chuàng)建具有兩個(gè)網(wǎng)關(guān)SOA的RFID web服務(wù),一個(gè)網(wǎng)關(guān)將web接到EPCIS服務(wù)器,另一個(gè)網(wǎng)關(guān)則位于EPCIS服務(wù)器和后端應(yīng)用程序之間。供應(yīng)鏈成員間可通過調(diào)用RFID web服務(wù)溝通信息,這時(shí)需鏈接外部web服務(wù),將內(nèi)部和外部RFID web服務(wù)組合為內(nèi)部SOA中的組合應(yīng)用程序。為減少RFID數(shù)據(jù)由一點(diǎn)發(fā)至另一點(diǎn)的丟失風(fēng)險(xiǎn),可考慮開企業(yè)安全的RFID web服務(wù)應(yīng)用程序。
  3 系統(tǒng)的信息共享模式和數(shù)據(jù)處理
  
  3.1 系統(tǒng)的信息共享模式
  
  SCM系統(tǒng)中信息共享通常有兩種模式:其一為信息傳遞模式,即由供應(yīng)鏈一方直接將信息傳遞給另一方;其二為第三方模式(third party model,TPL),即將供應(yīng)鏈中需共享的信息在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中維護(hù),并為全體成員共享。TPL模式出現(xiàn)較晚,但能同時(shí)傳遞信息,可消除信息傳遞時(shí)間過長及帶來的相關(guān)問題,有利于集中決策和整體優(yōu)化。圖1中的數(shù)據(jù)中心就是一個(gè)集中信息平臺(tái),即為TPL模式。雖然數(shù)據(jù)中心能有效提高信息傳遞的整體協(xié)調(diào)性和客戶參與程度,但并不宜承擔(dān)過多功能,其原因?yàn)椋孩俟δ茉蕉嘁馕吨鴶?shù)據(jù)存儲(chǔ)量越大,這對數(shù)據(jù)中心管理方的授信程度是一極大挑戰(zhàn),有些成員可能不愿將某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)(如技術(shù)數(shù)據(jù)等)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心;②并非所有信息都要共享,若數(shù)據(jù)中心信息處理壓力過大,則易出現(xiàn)網(wǎng)路擁塞、傳輸滯后。因此,在基于RFID的SCM系統(tǒng)中,考慮集中信息平臺(tái)與供應(yīng)鏈成員信息系統(tǒng)相結(jié)合的方式:成員共同關(guān)心的數(shù)據(jù),如市場、生產(chǎn)、庫存等信息存放于數(shù)據(jù)中心共享,各成員的EPCIS服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)則由成員自己建立和維護(hù),并由EPCIS服務(wù)器交互信息。由于數(shù)據(jù)中心本身不具贏利能力,因此必須考慮由誰來投資和管理的問題。謝斌等提出集中信息平臺(tái)可由供應(yīng)鏈核心企業(yè)或外部專業(yè)的信息服務(wù)商管理,還可由供應(yīng)鏈各方根據(jù)投資和受益大小分?jǐn)倶?gòu)建成本和維護(hù)運(yùn)營成本,這可在RFID系統(tǒng)構(gòu)建中統(tǒng)一考慮。
  
  3.2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法
  
  在新一代EPC標(biāo)準(zhǔn)下,RFID標(biāo)簽讀寫速度已達(dá)到1 800次/s.如何從讀寫器采集的海量數(shù)據(jù)中剔除錯(cuò)誤或冗余的數(shù)據(jù)并盡可能地提取有意義的數(shù)據(jù)成為研究的焦點(diǎn)。目前,有3種RFID數(shù)據(jù)處理方法:①將讀寫器直接連接到應(yīng)用程序,由應(yīng)用程序設(shè)計(jì)RFID數(shù)據(jù)冗余的過濾及所需數(shù)據(jù)的提取程序,該方法效率低、可維護(hù)性差;②基于消息驅(qū)動(dòng),由中間件濾除冗余數(shù)據(jù)并將RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用程序,該方法目前采用較多,但由于未充分提取事件間的內(nèi)在關(guān)系,仍然較為費(fèi)時(shí);③基于復(fù)雜事件處理(complex event processing,CEP)的新興技術(shù),將系統(tǒng)數(shù)據(jù)看作是不同類型的事件,通過分析事件間的不同關(guān)系,建立多個(gè)事件關(guān)系庫,并利用事件關(guān)聯(lián)、事件分層及事件提取等多項(xiàng)技術(shù),從多個(gè)事件中分析、提取對實(shí)際應(yīng)用有意義的復(fù)雜事件,以滿足系統(tǒng)不同層次的使用者的應(yīng)用需要。
  
  筆者認(rèn)為,采用CEP技術(shù)是一種較好的RFID數(shù)據(jù)處理方法。在事件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)中采用CEP技術(shù),可分析過去事件的需求或即將出現(xiàn)的事件需求,這種預(yù)測功能對于供應(yīng)鏈管理是非常必要的。例如,制造商可借助CEP技術(shù)判斷出消費(fèi)者需求的未來趨勢,并在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)等出呼應(yīng);零售商也可辨識出在自己的店鋪網(wǎng)絡(luò)上打算購買東西的最佳顧客,并根據(jù)他購買模式給予個(gè)人化的特殊優(yōu)惠。CEP技術(shù)對基于RFID的SCM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的SOA架構(gòu)也能起到推動(dòng)作用。在一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)的SOA架構(gòu)中,CEP有許多功能,如搜集有關(guān)單個(gè)服務(wù)的信息過濾及匯聚信息、監(jiān)視服務(wù)以發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)或威脅、自動(dòng)啟動(dòng)回應(yīng)或發(fā)送一個(gè)需要得到回復(fù)的警告(如倉庫中正在過期的飲料)等,這使得SOA架構(gòu)的基于RFID的SCM系統(tǒng)具有了實(shí)時(shí)自動(dòng)化和的特性,有利于供應(yīng)鏈成員快速匯聚、分析海量數(shù)據(jù)并即時(shí)采用最佳商業(yè)決策。
  
  3.3系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
  
  基于RFID的SCM系統(tǒng)的構(gòu)建者不僅有RFID標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)及其委托單位,更多的則是以供應(yīng)鏈各方成員及EPC服務(wù)托管提供商為主體。這些主體的組織結(jié)構(gòu)是基于RFID的SCM系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)和成功運(yùn)作的保證。供應(yīng)鏈組織分類方法有多種,根據(jù)萬杰等的分類,可分為獨(dú)立決策結(jié)構(gòu)、完全一體化結(jié)構(gòu)和部分合作結(jié)構(gòu)。
  
 ?。?)獨(dú)立決策結(jié)構(gòu)。它是指供應(yīng)鏈成員各自預(yù)測,以各自利益最大化為目的安排訂貨,相互間不存在合作和信息共享,是完全競爭的市場交易關(guān)系。很顯然,基于RFID的SCM信息系統(tǒng)不適用于這種結(jié)構(gòu)。
  
 ?。?)完全一體化結(jié)構(gòu)。它是指某一企業(yè)完全控制整個(gè)供應(yīng)鏈的決策,通過合并、兼并和控股等方式實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)縱向一體化。從理論上講,這種結(jié)構(gòu)消除了組織壁壘,信息完全共享,似乎應(yīng)是最有效的組織結(jié)構(gòu)。但實(shí)際案例表明并非如此。完全一體化結(jié)構(gòu)中,成員間的文化和管理差異、利益協(xié)調(diào)及均衡分配等都會(huì)降低內(nèi)部效率,使競爭機(jī)制無法被有效利用。穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)也影響市場應(yīng)變的敏捷性,當(dāng)出現(xiàn)效率低下時(shí),需大量成本才能將其剝離。更重要的是,易造成獨(dú)裁并招致不滿。完全一體化大多發(fā)生成員實(shí)力較強(qiáng),其他成員實(shí)力較弱的情況下,基于RFID的SCM信息系統(tǒng)中,各成員大都具備一定的財(cái)力和信息化水平,對信息共享和合作有很高要求,因此不宜采用這種由一個(gè)企業(yè)完全主宰的結(jié)構(gòu)。
  
 ?。?)部分合作結(jié)構(gòu)。它是指供應(yīng)鏈成員間在某些層次上合作,例如,在關(guān)系管理、需求管理、訂單管理、采購管理、服務(wù)管理及產(chǎn)品開發(fā)管理等關(guān)鍵流程上的合作。部分合作結(jié)構(gòu)對成員間實(shí)力均衡與否的限定并不嚴(yán)格,這一點(diǎn)與基于RFID的SCM信息系統(tǒng)類似。在部分合作結(jié)構(gòu)中,組織靈活性、關(guān)系控制及相互依賴性等特點(diǎn)介于完全一體化和獨(dú)立決策結(jié)構(gòu)之間,企業(yè)間既有合作又有競爭,由于共同利益和共同組織目標(biāo)的存在,合作性會(huì)多于競爭性,這使得企業(yè)間需要達(dá)成一定層次和某些種類的信息共享。在基于RFID的供應(yīng)鏈中,各成員的信息和業(yè)務(wù)對于供應(yīng)鏈整體效率和效益都有較大影響,成員間既有較高的信息共享度和合作性,又有一定的討價(jià)還價(jià)的競爭性,因此較適合采用這種結(jié)構(gòu)。需指出的是,在該結(jié)構(gòu)中,雖然沒有能完全控制整個(gè)供應(yīng)鏈的企業(yè),卻仍可能有地位較主導(dǎo)的企業(yè)。一般來說,核心資源擁有方地位較強(qiáng),若沒有核心資源擁有方,則臨近終端市場的成員地位較強(qiáng)。
  
  4結(jié)論
  
  相對RFID具體應(yīng)用的研究,基于RFID的SCM系統(tǒng)集成問題的研究較少。筆者以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),研究了基于RFID的SCM信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信息共享模式、數(shù)據(jù)處理方法及組織結(jié)構(gòu),對基于RFID的SCM信息系統(tǒng)的集成進(jìn)行了初步探討。系統(tǒng)采用集中信息平臺(tái)與供應(yīng)鏈成員信息系統(tǒng)相結(jié)合的信息共享模式及基于CEP技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法,成員間既具獨(dú)立性,又有合作性,能滿足多用戶基于Internet/Intranet集成信息平臺(tái)同時(shí)運(yùn)作的要求,可為RFID在供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)中的集成應(yīng)用提供參考。

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