物联网相关技术在现代物流中的应用研究

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

贾保先

(聊城大学计算机学院，山东 聊城　252059)

物联网相关技术在现代物流中的应用研究

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

贾保先

(聊城大学计算机学院，山东 聊城252059)

摘要：供应链可视化管理是提升企业电子商务水平的关键。对比了供应链和物流的区别和相互间的联系，并对物联网的关键技术——无线射频标志、无线传感器网络、虚拟现实等技术进行了研究，重点介绍了这些关键技术在现代物流中的应用。借助物联网技术，形成一体化可视化物流管理模式，实现了单个商品的识别与跟踪和商品流通过程的实时全方位监测，减少(或避免了)混乱，提升了设备状态，提高了管理效率。

山东省高校重点科研基金资助项目(编号：2012LN39 )；

山东省十二五高校重点实验室——智能信息处理与网络安全实验室基金资助项目(编号：2011SDYB012)。

修改稿收到日期： 2014-07-06。

作者贾保先(1982-)，男，2007年毕业于中国海洋大学计算机应用专业，获硕士学位，讲师；主要从事物流、电子商务等方面的研究。

关键词：物联网无线传感器网络无线射频标志供应链物流虚拟现实电子商务

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

企业资源计划、客户关系管理、供应链管理被称为现代企业发展的三大法宝。企业之间的竞争越来越集中在供应链的竞争。供应链是在相互关联的部门或业务伙伴之间所发生的物流、资金流和信息流，覆盖从产品(或服务)设计、原材料采购、制造、包装到支付给最终用户的全过程。物联网借助互联网、射频识别(radio frequency identification，RFID)等无线数据通信等技术，可实现单个商品的识别与跟踪。基于这些特性，将物联网应用到供应链中的的各个环节，保证商品的生产、运输、仓储、销售及消费全过程的安全和时效。

1供应链和物流

企业追求的是全面的、系统的、综合的效果，而不是单一的、孤立的、片面的观点。广义的物流管理包括从原材料到产品整个生产过程的物料转化过程，即供应链管理。供应链管理是物流管理的延伸。物流贯穿于整个供应链。供应链实质包含“供”与“需”两方面，每一个环节都存在“供应”和“需求”关系，可以理解为“供需链”。而物流是连接“供应方”和“需求方”的纽带，供应链可以认为是“物流链”。供应链强调的是系统的整合和优化。1998年，美国物流管理协会对物流做出了新的定义：物流是供应链流程的一部分，是为了满足客户对商品、服务及相关信息从原产地到消费地高效率、高效益的双向流动与存储要求，而进行的计划、实施与控制的过程。供应链管理新的模式将物流的核心问题归结为：如何在保证满足生产和客户需要的前提下，使得材料、半成品与成品的库存能够达到最小。而要到达这个目的就需要对物资流、信息流与资金流进行协调、有效地管理与控制，这是现代物流的基本工作。

物流可以看作是制造商的产品生产流程，通过物料采购与实物配送这两个活动，分别向供应商和客户的方向延伸构造的供应链。因此物流是对企业与客户的系统整合，是从供应到消费的完整供应链体系。从企业资产运营的角度来说，物流是对供应链中各种形态的存货进行有效协调、控制和管理的过程。从客户需求的角度来看，物流是要以尽可能低的成本与条件，保证客户能够及时得到自己需要的产品。物料采购、实物配送与信息管理功能整合，就形成了现在所说的物流。

2物联网

物联网是计算机、互联网成功普及后，信息产业中最具有应用前景的技术，受到各国学术界、企业和政府的高度重视。目前，世界上已经有多个国家花巨资深入研究物联网，我国已将物联网提升到国家战略地位。国家五大战略性新兴产业中，物联网排在第二位[1]。供应链可视化管理是指利用IT系统，让管理者有效掌握供应链信息，实现供应链管理上的透明化与可视化。在我国，可视化管理的研究尚处于起步阶段，急需相关技术完善，而物联网技术的发展为供应链可视化带来了全新的机遇。本文运用成熟的物联网传感技术，在供应链与监控终端建立一个语义监控平台。与传统的视频监控只能在一定区域的内部网络传播不同，基于物联网的可视化管理平台能通过互联网进行实时和远距离传递，任何时间地点，只要用户打开计算机，就能实现供应链可视化管理。

物联网具有巨大的经济效益和社会效益。物联网不仅能服务于全球各行各业的信息共享需求，同时一些新技术产业作为物联网建设的基础产业，其本身也将创造未来重要的经济增长点。物联网可以在物流的“末梢神经”的产品上和原材料数据采集环节使用RFID与传感器网络技术；在多企业系统工作中应用互联网计算模式；在物流运输过程中应用地理信息系统(geographic information system，GIS)、全球定位系统(global positioning system,GPS)技术，实现准确定位、服务跟踪与调度；在产品销售环节应用电子订货与电子销售终端 (point of sale，POS)设备。现代物流从末梢神经到整个运行过程的实时监控和实时决策必须由物联网支持。

3物联网在物流中的应用

传统的物流配送企业需要置备大面积的仓库，而电子商务系统网络化的虚拟企业将散置在各地分属不同所有者的仓库通过网络系统连接起来，使之成为“虚拟仓库”，进行统一管理和调配使用。传统的物流配送过程是由多个业务流程组成的，受人为因素和时间的影响很大。如果仍然延续人在物流的每个配送过程的介入，人为的错误是不可避免的。然而任何一个环节、任何一个人为的错误，都会使得计算机精确数字的统计、分析无法进行下去。因此，实现现代物流的一个关键问题是从任何一种原材料的采购、生产、运输的终端，整个系统的运行过程都实现自动化和网络化。物联网的应用可以实现整个过程的实时监控和实时决策。当物流系统的任何一个神经末端收到一个需求信息时，系统都可以在极短的时间内作出反应，并可以制定详细的配送计划，通知各个环节开始工作。现代工业生产追求“零库存”与“准时制”，以降低成本，优化库存结构，减少资金占压，缩短生产周期，保障现代化生产的高效进行。由此，现代物流可以进一步降低生产成本，解放劳动生产力，提高产品的市场竞争力，而物联网是实现现代物流最有效的技术手段。

3.1　RFID在物流中的应用

射频识别技术(RFID)是一种自动识别技术，与目前广泛使用的自动识别技术(例如条码、磁卡、IC卡等)相比，射频识别技术具有很多的优点。

在RFID应用之前，物流采购主要用条形码技术。条形码作为信息载体，在最初的物流应用中发挥了巨大作用，简单、价格低廉是其主要优点，但是也有其明显的缺点，比如信息量小、只能读取，并且保密性差、抗干扰能力弱、寿命较短、不能重复使用和不能实现智能化的管理等。后期出现了磁卡的应用，读取方式主要靠电磁转换。比起条形码，电磁转换确实解决了信息量极少的问题，相对来说信息量有所增加，读写方式变成了可读写，不过在保密性、智能性、抗干扰性和寿命方面没有提高。后期又有IC卡的推广，信息量增加、可读写，保密性得到极大提高，智能化也有体现，抗干扰较差、寿命短是其不能广泛应用的主要原因。而RFID的优点是上述三种技术不可比拟的，信息量极大、可读写、实现无线通信、保密性最好、抗干扰性很好、寿命最长、更具有智能性，是未来电子商务物流、供应链智能可视化管理的主要技术，其价格昂贵和标准的制定是制约其发展的障碍。随着越来越多的企业重视，相信RFID的价格和标准问题近几年会解决[2]。最基本的RFID系统由电子标签、天线、 阅读器三部分组成。RFID工作原理[3]如图1所示。

图1　RFID工作原理图

3.2　WSN在物流中的应用

无线传感器网络 (wireless sensor network，WSN)广泛应用于物流的各个环节，包括设备监控生产物流、仓库环境监控、跟踪和监控运输车辆和货物、险品物流管理和冷链物流管理等。WSN在物流领域有很大的潜在应用价值,但大规模应用尚有很长一段时间。基于现场调查和文献分析文档,物流行业的无线传感器网络应用非常有限,大部分仍停留在学术研究或开发的实验阶段。WSN可用于监测仓库环境,满足分布式监控需求的环境参数，如温度、湿度、空气成分,实现智能存储环境。将WSN和RFID相结合，共同采集信息并传输是未来物流及供应链管理的一大趋势，尤其在供应链可视化管理及监控中，将会有广泛的应用前景。同时，WSN采集的信息结合Ontology技术存储成有规则的数据，更易于管理和查询[4]。

3.3　虚拟现实在物流中的应用

虚拟现实(virtual reality)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。在充分利用计算机硬件和软件资源的基础上，提供了一个虚拟环境实时三维视觉，用户可以进入虚拟环境在虚拟世界中看到真实的过程,听到真实的声音，还可以和虚拟互动。虚拟现实技术具有以下三个基本特征:浸泡、交互和想象力。虚拟现实仿真技术是物流规划与设计最好的验证手段，它使我们的设计可视化，帮助我们科学地、形象地、直观地发现我们设计中的缺陷和创新点，为物流系统的合理布局规划与科学决策提供了直观有效的理论依据[5]。

3.4　云计算在物流中的应用

物流的高效运转，势必产生大量信息，高效的物流信息平台的搭建促进了物流的最优化管理。本体是一种标准化资源，可以对现有物流信息标准化，使其具有智能化[6]，使物流信息能开口说话，指导企业智能决策。云计算是一种接入互联网的软硬件技术。本体与云计算融合，可以建立基于云计算的物流公共信息平台。该平台将有效地提高大数据时代物流信息的管理效率，降低物流运作成本，促进物流产业的发展[7]。随着物流产业的振兴和云计算理论与技术应用日趋成熟，基于云计算的物流公共信息平台将具有广阔的发展前景。

4结束语

随着电子商务的发展，现代企业竞争逐渐集中于供应链的竞争，从而造成供应链越来越复杂。如何优化供应链，避免由于错用而造成的产品质量下降、设备损坏等事故的发生，可视化管理成为主要解决手段，而基于物联网的可视化管理可以实时全方位监测商品流通的过程，减少或避免混乱，提升设备状态，提高管理效率。

参考文献

[1] 刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术及应用[J].计算机科学，2010(6)：1-4.

[2] 邵莉娟，叶宏信.物联网：影像图书馆的第四代技术[J].图书与情报，2010(2)：90-93.

[3] 孙忠富，杜克明，尹首一.物联网发展趋势与农业应用展望[J].农业网络信息，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] 张勇.基于虚拟现实技术的物流运输路线规划系统设计设计[J].物流技术,2013(9)：201-205.

[6] 贾保先，景雪蕾，李寰.WSN和RFID在供应链管理语义监控中的应用[J].自动化仪表,2011,32(6)：8-11.

[7] 马鹏烜.基于云计算的中小物流企业信息化分析[J].中国管理信息化,2011(9)：115-117.

中图分类号：TP212

文献标志码：A

DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201501020