基于物联网的医药物流管理信息系统研究

徐沪萍，姚 念

(武汉理工大学 自动化学院，湖北 武汉430070)

1 研究背景

在国家新出台的《物联网“十二五”发展规划》中，将智能医药概念列入规划重点实施范围，旨在运用先进的物联网技术对医药行业进行优化，改善药品成本和安全问题。依据中国药品监督管理局对医药制造和经销环节的规范，结合药监码，重点对医药制造企业的生产和仓储进行信息化改造和管理，实现药品生产过程的实时监控，对药品从原材料直至销售出库全过程进行质量追踪管理，提升制造企业的生产效率，降低成本，提高药品供应链的效益，为药品研发提供新的思路，并协助政府对药品的安全进行有效管理［1］。

从目前各国医药流通产业发展的现状来看，中国医药物流的发展最缺的不是硬件，而是软件，即缺少医药物流规范管理、医药物流网络体系及医药物流的增值服务。虽然中国医药物流的基础设施与装备已初具规模，但大多为粗放经营，内在质量较差，运作效率较低。因此，目前医药流通业对医药物流的管理极为缺乏，或者说目前的管理不能适应医药物流的发展。现代物流的引入从手段上给当前的医药流通业提供了一种新的工具，在更深层次上给整个医药流通体系提供了一种新的流通机制和理念。

在药品生产线和原料仓储重地部署RFID、WSN 等相关设备和系统［2］，构建基于异构网络平台的医药物联网信息管理应用系统，可实现药品赋码管理、药品生产流程在线监测与质量控制、药品仓储信息管理和药品物流跟踪与溯源等物流信息服务功能，具有一定的先进性和实用价值。

2 医药物流管理信息系统

2.1 系统组成

系统应用RFID 技术和传感器技术实现药品信息和相关的药品生产流程中信息的采集功能，利用WSN、Intranet 实现信息的传送，其结构是一个基于异构网络平台的复杂系统，由相互联系的若干子系统构成，可实现药品信息采集、传输、集中管理、综合应用的功能。系统的总体结构如图1 所示，生产数据通过工业以太网传到数据库中，工作人员通过局域网(local area network，LAN)/广域网(wide area network，WAN)进入验证中心，查询数据库的资料，实现相应的监控。整个系统将实现基本药品电子监管码包装赋码与管理、药品生产流程在线监测与质量控制、药品仓储可视化与智能化信息管理、药品生产供应链管理，以及工厂出入管理等多项功能。

建立信息处理与监控中心，利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术和新型传感技术对整个医药企业实现综合的管理和监控，包括企业的视频监控系统、门禁管理与人员定位监控管理系统、药品仓库管理、医药供应链管理系统、二维条码防伪系统、生产过程检测管理系统、企业ERP(enterprise resource planning)系统和污水处理监控管理等。系统中所产生的数据信息和管理信息通过网络技术进行集中管理和监控，系统提供的是一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段。

图1 系统总体结构示意图

2.2 药品电子监管码包装赋码与二维码防伪

2.2.1 面向物联网服务的药品电子监管码

药品电子监管码是中国政府对产品实施电子监管为每件产品赋予的标识。医药行业作为特殊的行业，使用药品电子监管码，做到对每件产品的唯一识别，集中存储动态信息，实现全国覆盖和全程跟踪，完成对产品质量的追溯。

图2 所示为药品电子监管码包装赋码与管理系统部署示意图。在药品包装过程中，将生产线所涉及的药品纳入电子监管码赋码管理系统中，将药品生产流程、药品仓储管理、药品追溯等功能结合在一起，构建药品电子监管码包装赋码与管理系统，建立与商品编码的对应关系，通过药品电子监管码包装赋码系统来完成药品包装过程中关联关系的建立［3］。

图2 药品电子监管码包装赋码与管理系统示意图

通过监管网，生产企业和经销企业可以迅速了解产品市场情况，保护知识产权，实现品牌推广，掌握物流信息;消费者可以借助短信、电话、网络，以及终端设施等形式查询药品的真实性和质量信息;监管执法部门可以及时掌握有关产品假冒违法的药品信息，迅速采取执法行动，对有质量问题的药品进行流程追溯和责任追究，对问题和缺陷药品进行及时准确地召回管理，将政府监管、企业自律和社会监督很好地结合起来，推动和谐社会的建设。

2.2.2 二维码防伪技术

对于一些具有专利性的药品，采用二维码防伪技术可对整个物流链进行有效的管理，确保药品物流环节的高效性和准确性。二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息［4］，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读来实现信息自动处理。

二维码由一个码号和密码组成，建立产品数据库，批量生成二维码，为每个产品建立一个唯一的二维码。二维码防伪原理图如图3 所示，消费者可以通过网站查询产品真伪信息，通过手机二维码扫描客户端，识别产品信息;厂商通过二维码识别扫描即可连接产品信息数据库，获知产品真伪和产品密码。在包装环节，对药品采用二维码防伪处理，对物流、防伪、溯源进行一体化管理，可以实现对产品信息的识别和溯源，从而达到防伪和追踪的目的，提高企业的竞争力，打击假冒伪劣以及哄抬药价的行为，维护消费者的权益。

图3 二维码防伪原理图

2.3 基于物联网的医药生产流程检测

药品生产的质量取决于药品生产流程中的质量控制，将传感检测技术、质量控制技术与网络技术结合起来，实现基于物联网平台的药品生产流程实时在线智能监测与质量控制，可以极大提高药品生产的可靠性，确保药品质量。药品生产过程检测包括获取各条药品生产线的生产状态参数检测以及污水处理检测。

2.3.1 生产参数检测

药品生产流程包含多道工序和多个过程，影响药品质量的因素涉及工作环境的温度、湿度、无菌程度、原水的水质、药量等多种物理量以及生产过程中的各个参数包括流量、压力、温度等。这些与药品生产过程有关的监测参数都需要选用相关的传感器和监测手段来获取，以实现生产流程的实时在线监测功能。

2.3.2 生产污水处理监控

制药污水处理监控系统主要由生产过程自动化控制、在线仪表检测和污水处理流程智能控制3 个大系统组成。

生产过程自动化控制的主控制器采用高性能PLC 可编程序控制器，构成安全稳定的工业网络控制系统，具有“分散控制、集中管理、数据共享”的特点。生产过程自动化控制系统以实现药品污水处理过程全自动化为目的，主要功能包括:污水处理生产过程各种主要工艺参数的采集、各种能耗、物耗和进出处理池水流量的计量和累计、处理污水过程设备工况和工艺流程状况监测、生产过程设备的计算机自动控制、实现工艺电控设备的顺序、条件、计时、计数控制、PID 调节等控制功能，以及流量及电功参数的自动累积和数据处理功能［5］。

2.4 基于物联网的可视化智能仓库管理

2.4.1 仓库门禁及人员定位系统

门禁系统由门禁机、电磁锁、识别卡和计算机组成。员工只需将卡上的读卡区对准门禁卡上读卡器的红外线射线，门就会自动打开。

利用RFID 技术，采用RFID 人员定位软件产品，通过使用有源电子标签，定位器等设备，以及监视录像系统，可以实现对施工人员本身的追踪定位，并将跟踪得到的定位数据通过有线或无线组网方式，实时上传给监控管理中心计算机，实现生产安全管理信息化和可视化［6］。

2.4.2 药品包装管理系统

在药品生产线上配置RFID 阅读器和合适的传感器，当原材料采购成功后，把相关批次信息存储到RFID 芯片上并给以标记，当生产线上的阅读器识别到原料的卡片信息时，将时间、批次等相关信息上传给数据库，同时，相关工作人员也佩戴存有自身信息的卡片，包括姓名、年龄、职位等基本信息，当操作人员靠近并准备启动设备时，通过感应将操作的相关信息，如操作员信息、操作时间等信息上传到数据库，以此来确定设备工作状态及生产过程状态，经后台管理软件分析处理来判断工序。然后结合设备开机次数、时间和生产速率信息得出各工件生产时间、数量等相关信息［7］，根据采集到的信息，在后台软件管理系统中实时了解当前订单的生产进度。车间管理人员根据当前生产进度制定详细的可实现的生产计划，或者根据实际情况对生产计划进行有效调整(包括改序，插序等)，根据生产线现场计数，计算出装配过程中各个相关工位所需要的物料信息，以及需要物料的时间点，以实现物料拉动管理，进行合理的生产调度，提高工作效率。

通过应用RFID 技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。采用RFID 技术之后，就能通过识别电子标签快速从品类繁多的库存中准确地找出工位所需的原材料和半成品。RFID 技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息，实现流水线均衡、稳步生产，实现对质量的控制与追踪。

2.4.3 药品仓库管理系统

建立基于物联网平台的现代化、智能化的药品仓储管理系统是实现企业信息管理现代化的前提和基础［8］。药品仓库管理是基于物联网的RFID 技术实现的。将附带产品信息的RFID 贴片在进入药品仓库前贴在药品和药品原材料的外包装上，并通过仓库中固定安装的RFID 读卡器和手持移动读卡器，进行药品和药品原料在仓库的定位，实现仓库的智能管理［9］。图4 为药品仓储管理部署示意图。

基于RFID 的数字化仓库管理系统是对传统仓库管理系统功能的实现和扩展，其主要由以下几个核心模块构成:①药品入库管理模块;②药品出库管理模块;③药品库存管理模块;④药品架位管理模块;⑤药品信息检索与查询模块;⑥报表生成、打印模块;⑦系统辅助功能模块［10］。

图4 药品仓储管理部署示意图

3 结论

笔者将物联网运用于医药产品的“在产”、“在库”、“在途”、“在销”、“在用”以及“在监管”6个环节，全过程应用射频识别、传感器及互联网等技术，确保医药产业乃至整个供应链能够在最短的时间内对复杂多变的市场作出快速反应，提高供应链对市场变化的适应能力。

［1］ 沈明，王军明，吴海群.我国医药电子商务发展的现状、问题及对策［J］.中国药房，2002，13(7):440－441.

［2］ 刘剑峰.医药电子商务的法律规范初探［J］.医药沙龙，2005，29(4):186－187.

［3］ 陈琦.浅谈药品生产中电子监管码的实施方案［J］.机电信息，2011(29):64－68.

［4］ 杨军，刘艳，杜彦蕊.关于二维码的研究和应用［J］.应用科技，2002，11(2):11－13.

［5］ 童颖. PLC 在某医院污水处理系统控制中的应用［J］.电脑知识与技术，2010(3):23－24.

［6］ DUAN W J，WANG J W，WANG F B.Wireless sensor network node positioning system and algorithm of research and development［J］. Information and Control，2006，35(2):239－245.

［7］ 郑平标，候海永.RFID 技术在仓储管理系统中的应用［J］.现代物流，2005(12):18－21.

［8］ SOURISH B，CHANDAN M. Active RFID tag in real time location system［J］.IEEE，2008(1):24－36.

［9］ 崔炳谋.物流信息技术与应用［M］.北京:清华大学出版社，2005:10－76.

［10］WEN L F H，TSAI L H.The optimum design of a warehouse system on order picking efficiency［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2006(28):66－70.