基于SOA的废旧家电产品逆向物流信息平台构建

倪　楠，刘光复，黄海鸿（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥　230009）



基于SOA的废旧家电产品逆向物流信息平台构建

倪楠，刘光复，黄海鸿
（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009）

摘要：废旧家电产品逆向物流信息平台是废旧家电逆向物流运作和管理的基础，是实行废旧家电回收处理的必要措施。文章在分析了信息平台需求的基础上，设计了基于SOA（service-oriented architecture）架构的废旧家电逆向物流信息平台的集成方案和总体框架；确定了由业务流程层、业务服务层、业务应用层、信息支撑层和平台基础层构建的架构层次，并详细阐述了各层次组成及其功能；说明了物联网、XML、系统集成和大数据等关键技术在系统中的具体运用；针对平台的运作、效益和功能，建立了系统、可量化、客观的三级评价指标体系；并结合承担的项目给出了具体的实现实例，对于建立废旧家电逆向物流信息平台具有参考意义。

关键词：废旧家电；逆向物流；信息平台；SOA架构

刘光复（1945-），男，辽宁开源人，合肥工业大学教授，博士生导师；

黄海鸿（1980-），男，安徽潜山人，博士，合肥工业大学教授，博士生导师.

家电产品越来越快的更新换代导致了废旧家电的大量涌现，如果对这些废旧家电处理不当，其存在的大量有害物质极易污染土壤、水资源等自然环境，进而危害人体健康；同时，废旧家电含有的大量可回收资源也遭到浪费。我国已经出台《电子信息产品污染控制管理办法》和《废旧家电回收处理管理条例》，因此必须构建适合我国国情和环保要求的废旧家电逆向物流系统，这对提高产品的竞争力、实施可持续发展具有重要的意义。

家电产品的逆向物流具有不确定性、缓慢性和复杂性等特点，不但影响了逆向物流的运作效率和运作成本，还使得原本可以回收的价值遭到废弃，从而降低运作效益。通过构建逆向物流信息平台，准确及时地了解和掌握逆向物流中供应链的产品信息，并依此进行科学的决策和管理，可以提升逆向物流的效率与效益，进而有效整合行业资源。实证研究表明信息系统和逆向物流绩效之间存在正相关［1］。国内外专家学者针对逆向物流信息平台的构建做了许多研究，但是多局限于逆向物流信息平台的某一方面，很少见到完整、全面、实用的研究成果［2-6］。文献［7］对物联网环境下的逆向物流运作管理系统的结构、流程和关键影响因素进行了研究；文献［8］提出了一种基于SOA（service-oriented architecture）的物流信息系统的架构模型并加以分析，以解决物流信息系统的有效信息整合和系统业务变化适应能力差的问题。这些研究有的因为强调信息的获取和交互而缺乏有效的系统架构，有的因为逆向物流不是传统物流的简单对称［9］，所以得出的结论难以应用于实际逆向物流信息平台中。

本文针对这些不足，充分考虑到逆向物流是多参与者、多操作环节的复杂过程和信息对于逆向物流的运作、规划的支撑作用，构建了基于SOA的废旧家电逆向物流信息平台，以解决废旧家电逆向物流系统中的信息采集、分析、整合、管理、交互、决策和扩展等问题，保证其高效运作；同时，结合研究项目开发了实用平台，使该平台架构具有现实性和通用性。

1　废旧家电逆向物流信息平台需求

一种典型的废旧家电逆向物流运作流程如图1所示。

逆向物流过程复杂，参与者数量众多，包括消费者、零售企业、售后服务中心、逆向物流企业、处理企业和生产企业等。废旧家电逆向物流信息平台应满足以下3个方面的需求。

（1）为逆向物流参与者提供业务支持和信息化管理，优化逆向物流业务流程。废旧家电逆向物流信息平台通过收集、存储逆向物流中的各种信息，再经过分析、挖掘和管理，为参与者提供信息资源，进而对逆向物流业务实行信息化管理，达到优化业务流程、降低运作成本、监控全过程的目的。

（2）有效地支持异构物流信息资源的集成，消除“信息”孤岛。废旧家电逆向物流参与者众多，目前许多生产企业、零售企业、逆向物流企业都建立了管理信息系统，但是各个信息资源相对独立，彼此之间不能实现快捷的流通与共享，形成“信息孤岛”。废旧家电逆向物流信息平台需要具备异构信息资源的集成能力，从不同的异构系统中，以不同的方式获取数据，进行网络协同化决策，并将决策后的数据在异构系统之间进行传递。

（3）便捷地进行信息平台的扩展，与外部系统进行集成。废旧家电逆向物流信息平台是一个开放的系统，它既需要与参与企业内部的计划、财务、生产等系统对接，也需要与参与企业外部的政府管理系统、行业监管系统、其他物流服务系统、潜在的第三方信息系统进行对接，因此它应具备较强的扩展性，能有效地与外部系统进行集成。

图1　废旧家电逆向物流运作流程示意图

2　逆向物流信息平台构建

废旧家电逆向物流信息平台为逆向物流的参与者提供信息资源和应用服务，对逆向物流过程进行信息化管理，实现异构、分布式环境下参与者间的信息集成、过程集成和知识集成［10］，实现沿着回流产品价值链的逆向物流链的集成。

2.1信息平台的集成方案

SOA以服务为核心，是一种面向服务的体系架构，它将各个不同系统应用程序中不同的功能单元抽象成为服务，通过这些服务之间标准的接口，以松散耦合的方式进行集成［11］。基于SOA体系架构并结合系统集成技术能够解决废旧家电逆向物流中复杂异构系统之间的集成和数据交换，而且可以按照模块化的方式添加新服务或者更新现有服务，具有很好的扩展性。

基于SOA的废旧家电逆向物流信息平台的集成方案如图2所示。

图2　基于SOA的废旧家电逆向物流信息平台集成方案

通过合理地分配用户权限、编制业务流程、规划数据库结构、定义信息交互接口和制定数据安全方案，使得信息平台平稳、高效地运转。逆向物流参与者通过信息交互接口与信息服务平台实现交互，提供或者使用有效的信息以完成参与者本身应承担的工作。

消费者、售后服务中心、零售企业和逆向物流企业中的回收点通过不同的回收方式回收废旧家电，在此过程中可以采集品牌、类型、型号、使用年限、报废原因以及回收位置、回收时间等信息，作为回流产品的初始回流信息。回流产品通过收集、运输进入到逆向物流企业的回收总站，根据回流产品的初始回流信息、生产企业提供的原始产品信息和拆卸回收专家知识库信息，经过分检、拆卸，将回流产品转化成零部件；然后将零部件信息（零部件型号、产品型号、新旧程度等）录入到系统中并确定其回收方式（包括再利用、再制造、原材料回收和报废处理等）。逆向物流企业的回收总站提供一定的仓储能力，依据信息平台提供的零部件信息进行仓储管理；同时，通过信息平台获取生产企业的再制造计划、处理企业的处理计划和回流产品数量以制定合理的库存策略。处理企业根据信息平台提供的废品处理量安排工作计划。生产企业一方面提供产品的原始产品信息，另一方面根据信息平台提供的再利用和再制造的零部件数量安排再制造生产计划。政府监管机构可查看废旧家电的整体回收状况，以制定、调整宏观策略。

2.2废旧家电逆向物流信息平台总体架构

根据集成方案确定废旧家电逆向物流信息平台总体架构，如图3所示。由图3可知，架构层次共分5层，分别为业务流程层、业务服务层、业务应用层、信息支撑层和平台基础层。

图3　基于SOA的废旧家电逆向物流信息平台架构层次图

（1）平台基础层。平台基础层为信息平台提供软、硬件支撑，主要由软件和硬件基础设施组成。硬件基础设施包括各种信息采集设备、网络设备、通信设备、终端访问设备、服务器和存储器；软件基础设施包括操作系统、网络/应用服务器等中间件、产品原始信息数据库、回流产品信息数据库、地理信息系统数据库和用户数据库。

（2）信息支撑层。废旧家电逆向物流中具有众多的信息获取和需求渠道，以可扩展标记语言（XML）作为数据和信息的记录格式。信息支撑层主要负责加工处理数据以形成有效信息并传递、管理信息，它由信息中间件、信息录入系统和信息输出系统组成。信息中间件既是一个运行子系统，能在信息平台各应用子系统之间传递信息，为其提供可靠、实时、高效的信息服务；又是一个管理工具集，为信息平台提供了对网络进行配置实时管理、实时监控的工具并具有完善的日志机制。信息录入系统将获取的数据信息经过分类、封装、加密等加工后再录入进数据库中。信息输出系统利用合适的方法和模型对数据进行统计分析、挖掘和预测，形成逆向物流产品决策数据，为应用层的各管理系统提供可靠的信息支持，降低逆向物流过程中随机性和模糊性所带来的逆向物流运作的不确定性和不可控性，增强逆向物流管理的主动性和前瞻性，以提高整个逆向物流运作和服务的绩效。

（3）业务应用层。业务应用层由各种逆向物流业务应用系统组成，主要包括：客户响应系统、运输管理系统、分拣管理系统、拆卸管理系统、仓储管理系统、多级库存管理系统、报废处理管理系统、再利用管理系统、在线交易管理系统、费用结算系统、回收网络规划管理系统和用户管理系统。在业务应用层上可实现与信息平台外部的系统对接，例如逆向物流参与企业的企业资源计划系统（ERP）、制造执行系统（MES）以及行业的监管系统和相关的政府管理系统，为信息平台客户提供更广泛的服务。

（4）业务服务层。业务服务层由业务服务簇、基本服务簇和Web Service平台组成。其中，业务服务簇是针对废旧家电逆向物流业务领域的一簇服务及其相应的数据模型，包括回收网络结构设计、回收场所选址、运输路径规划等逆向物流规划服务簇和回收、运输、分拣、拆卸、仓储、处理等逆向物流活动服务簇；基本服务簇是在废旧家电逆向物流中提供的财务、人力资源等基础服务；Web Service平台则为服务的定义和使用提供一个独立于业务应用平台和技术平台的环境。

（5）业务流程层。业务流程层由业务流程和业务活动监督机制组成。废旧家电在逆向物流过程中按照合理的执行顺序经历回收、分拣、拆卸、存储、再利用/再制造/原材料回收/报废处理的任务，形成跨企业、跨部门、端到端的业务流程，通过对业务服务簇和基本服务簇进行编排或编制而实现。业务流程层同时具有业务流程管理的职能，承担着识别、建模、开发、部署和管理业务流程的职责［12-13］。

2.3废旧家电逆向物流信息平台关键技术

（1）物联网技术。在废旧家电产品逆向物流过程中，一方面，废旧家电产品需要经历多个阶段，从回收、分拣、拆卸到存储、处理；另一方面，产品形态会发生变化，从整机到零部件、原材料和废弃物。因此，对废旧家电产品及其产出物进行有效管理尤为重要。物联网的核心技术是射频识别（radio-frequency identification，RFID）电子标签技术，其贴在废旧家电产品及其产出物上，通过无线数据通信网络自动将标识数据传送到信息平台，实现物品的自动识别。通过信息平台的数据交换、数据共享和数据集成功能，达到对逆向物流对象的有效管理。另外，通过物联网可以紧密结合GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）和MIS（信息管理系统），为信息平台的运输规划、仓储管理和回收网络规划等功能提供有效支持。

（2）XML技术。废旧家电逆向物流参与者众多，信息平台需要采用一种统一的文档和数据格式来规范数据的描述和信息的交换，以保证信息平台集成化信息的共享。XML是表示Web中结构化文档和数据的通用格式，是一种简单而又灵活的标准格式，它为基本Web的信息平台应用提供了一个描述数据和交换信息的有效手段［14］。XML作为一种元语言，具有强大的描述结构化信息的能力，特别适用于描述逆向物流产品信息的层次结构。此外，可以通过XML-EDI转换器实现XML和EDI的双向转换，以便信息平台对接废旧家电逆向物流参与企业已有的基于EDI的应用；还可以通过XML-XML映射器实现不同参与企业的DTD之间的映射和转换［15］。

（3）系统集成技术。废旧家电逆向物流信息平台基于系统集成技术，将分布在不同系统的用户、信息和业务流程集成起来形成一个综合的集成系统。首先，废旧家电逆向物流信息平台依据终端用户在逆向物流中承担的角色和拥有的权限为其提供统一的操作界面，简化了操作，提高了系统使用的效率；其次，将无序的数据流整理、组织成信息流，再通过管理、融合成信息服务，实现逆向物流的信息化管理；最后，协调各种企业功能，把人和资源、资金及应用合理地组织在一起，使整个逆向物流供应链成为有机整体，获得最佳的运行效益。

（4）大数据技术。废旧家电逆向物流中会产生大量的数据信息，包括产品的属性信息、状态信息、位置信息、地理信息、拆卸信息、处理信息、成本信息等，并且这些信息相互影响、相互补充。信息平台利用大数据技术可以在合理的时间内从庞大的数据信息中撷取、管理、处理并整理信息，提供准确的信息服务，以达到帮助逆向物流参与企业经营决策更积极的目的。

3　逆向物流信息平台评价体系

废旧家电逆向物流信息平台的建设不仅仅局限在信息平台本身的搭建，它是一种创新物流模式的具体体现，要考虑包括组织结构、基础设施、物流网络、合作伙伴等一系列相关因素的变革。由于废旧家电产品的逆向物流目前仍处于起步阶段，存在一些概念化和随意性问题，因此引入以财务指标、服务水平指标、功能指标和技术指标4大指标体系为核心的评价指标体系，应用于物流信息系统立项、预算、选择合作伙伴、确立方案、实施、运行、改善的全过程，实现系统地、量化地、客观地评价废旧家电逆向物流信息平台。建立的评价指标体系如图4所示。

图4　废旧家电逆向物流信息平台评价指标体系

（1）财务指标。财务指标量化废旧家电逆向物流信息平台对参与企业的价值，必须以平台所能达到的财务目标为出发点，它包括逆向物流成本和信息平台成本2个二级指标。逆向物流成本是财务指标中最核心的指标，包括废旧家电收购成本、运输成本、检测成本、拆卸成本、库存成本、处理成本和管理成本，它不是一个普通的会计概念，而是系统衡量企业物流运作效率的总和。信息平台成本主要是建设、使用和维护信息平台本身所需的成本，包括硬件建设成本、软件建设成本、使用成本及维护成本。

（2）服务水平指标。服务水平指标度量废旧家电逆向物流信息平台产生的业务结果，包括服务绩效评价和服务过程评价2个二级指标。服务绩效评价指标测量的是信息平台提供的服务质量，包括回收率、回收响应时间、检查拆卸时间、回收利用率、库存水平、处理能力、交易处理时间、预测误差和服务粒度。服务过程评价指标测量的是信息提供服务过程中的管理程度和用户体验，包括管理控制程度、管理执行程序、意外灾难处理能力和用户对平台使用书面陈述。

（3）功能指标。功能指标是规范废旧家电逆向物流信息平台的应用范畴，包括逆向物流运作功能和平台系统功能2个二级指标。逆向物流运作功能指标评测了平台提供的逆向物流功能，包括回收响应管理、运输管理、仓储管理、多级库存管理、分拣拆卸管理、报废处理管理、再利用管理、规划管理、在线交易、费用结算和用户管理。平台系统功能指标评测了平台提供的系统功能，包括与第三方信息系统的交互管理、数据管理和用户管理。

（4）性能指标。该指标控制信息平台本身的技术性能，包括性能技术和系统技术2个二级指标。性能技术指标包含数据处理速率、数据存储容量、访问响应时间和并发访问性；系统技术指标包括可靠性、软硬件兼容性、安全性和扩展性。

4　废旧家电逆向物流信息平台的实现

结合承担的课题，本文基于.NET的技术框架并采用混合架构模式建立了废旧家电逆向物流信息平台。.NET由一整套服务（service）、应用程序接口（API）和协议构成，对基于Web的多层应用提供了功能支持。

根据应用场景的不同，平台采用浏览器/服务器（B/S）加客户端/服务器（C/S）的混合架构模式，这种混合架构模式具有安全可靠、灵活方便和效率高的特点，体系结构如图5所示。

图5　废旧家电逆向物流信息平台体系结构

废旧家电逆向物流参与者分布广泛，功能需求各不相同，因此平台主体采用B/S模式。同时考虑到居于逆向物流中心地位的回收总站包含了分检、拆卸、存储多个逆向物流过程，有大量的录入、读取和显示数据的操作，与上、下游的企业和用户有大量的交互操作，需要良好的交互性和数据安全性，并且这些操作集中在一个企业内部，因此采用C/S模式。

信息平台前端访问界面分为浏览器界面和客户端界面。废旧家电逆向物流信息的参与者根据在逆向物流中承担的角色和职责，在用户访问权限机制控制下调用相应的信息平台功能模块。

5　结束语

基于SOA的废旧家电逆向物流信息平台实现了废旧家电逆向物流信息和流程的有机整合，为消费者、零售企业、售后服务中心、逆向物流企业、处理企业、生产企业和政府监管机构提供了基于服务的业务支持和信息化管理，达到了降低成本，提高效率和效益的目标，并具有服务性、集成性和扩展性的特点。

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（责任编辑胡亚敏）

Research on reverse logistics information platform of waste household appliances based on SOA

NI Nan，LIU Guang-fu，HUANG Hai-hong
（School of Machinery and Automobile Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

Abstract：The reverse logistics information platform of waste household appliances is the basis of operation and management of waste household appliances reverse logistics and the necessary measure to recycle the waste household appliances.Based on the analysis of the demands of an information platform，the integrated solutions and overall architecture of the reverse logistics information platform of waste household appliances based on service-oriented architecture（SOA）technology are designed.The architecture levels consisting of business process level，business service level，business application level，information support level and platform base level are determined，and the composition and functions of all the levels are elaborated.The application of key technologies including Internet of Things，XML，system integration and big data is illustrated.A complete，quantifiable，objective three-level evaluation index system is established in view of the operation，benefit and function of the platform.And the specific implementation example based on a project is presented.The study can provide a reference for the establishment of reverse logistics information platform of waste household appliances.

Key words：waste household appliances；reverse logistics；information platform；service-oriented architecture （SOA）

作者简介：倪楠（1980-），男，安徽蚌埠人，合肥工业大学博士生；

基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2013AA040205）

收稿日期：2014-11-18；修回日期：2015-06-10

doi：10.3969/j.issn.1003-5060.2016.01.001

中图分类号：TP393；F253.9

文献标识码：A

文章编号：1003-5060（2016）01-0001-06