基于RFI D技术的烟叶物流管理信息系统设计与实现

吴 亮,周 宏,张 兵

1.贵州师范大学经济与管理学院,贵阳市宝山北路116号 550002

2.贵州省毕节地区烟草公司,贵州省毕节市天河路 551700

3.四川九洲电器集团成都技术中心,成都市高新区天府软件园A 2栋 610041

现代物流管理通过将资产、资源、人员和业务等有机结合,实现归口管理、集中配送、统一结算、信息集成,从而构建供应链管理体系一体化[1-2]。烟草行业的烟叶物流仓储管理长期采用手工单据的人工操作方式,难以适应烟叶生产管理规模化、专业化和标准化要求,无法有效提高烟叶生产调控能力和抗风险能力[3]。近年来,有烟草企业利用条形码进行物流环节的管理[4],但是烟叶作为农产品,其收购、运输、仓储环节多,线路长,包装特殊,许多条形码在运输途中容易损坏和丢失,从而使信息传递发生中断。因此,只有建立实时的信息采集系统,并将各个分离的烟叶信息系统整合起来,才能通过对信息流的监控实现对烟叶物流过程的有效管理。RF ID(Radiofrequency Identification)作为一项射频识别技术,已成为现代物流信息管理中广泛应用的技术手段[5]。RF ID标签存储的唯一商品标识号可以通过编码存储大量与物资相关的信息,并可通过无线方式进行传输,具有快速准确的特点。例如长沙卷烟厂将RF ID技术运用到收货、拣货、盘点、移库、调整等仓储管理环节[6],取得了库存准确及时、物流成本下降、客户满意度提升的管理效果。为此,基于RF ID技术设计了烟叶物流管理信息系统。

1 传统烟叶物流管理模型

如图1所示,在传统烟叶物流供应链管理模型中,烟草公司作为物流的核心,处于供应链的中游;烟农作为烟叶原料的供应者,处于供应链的上游,且数量较多;卷烟厂(或委托复烤厂)作为烟叶采购方,处于供应链的下游。在传统模型中,正向为物流方向,逆向为资金流方向,双向为信息流。由于信息不对称,流通不畅,物流与资金流不同步,当进行需求预测时,上(下)游节点企业只能通过订单或反馈来获取信息[7]。因此在烟叶物流过程中主要存在以下问题:①烟叶数据采集方式繁琐,效率低。烟叶生产、收购、仓储、调拨等环节中,数据采集主要依靠人工录入、PDA扫码、数据中转传输等方式,人力成本和硬件设施投入较大,数据采集效率低;②烟叶物流数据缺乏可追溯性。整个物流过程的信息不能贯通和共享,导致烟叶生产经营不能进行有效管理。消除信息孤岛,实现信息贯通,是建立高效物流管理的前提[6];③烟叶供应链缺乏有效监控。烟叶物流涉及多个环节和多个部门的协同,在信息采集、跟踪方面难度较大,从而增加了物流过程监控的复杂性。虽然烟草公司在烟叶业务管理上,根据实际需要设置了一些监控点,但由于监控手段的局限性,有些监控并不能有效发挥作用。

2 嵌入RF ID技术的烟叶物流管理模型

图1 传统烟叶物流管理模型

嵌入RF ID电子标签的烟叶物流管理信息系统见图2。在烟叶物流过程中,烟草公司从烟农处收购烟叶,收购点分散在农村,与烟叶仓库相距很远。按照国家烟草专卖局的管理要求,烟叶收购执行“原收原调”(即收购和调出的等级完全一致)和“零库存”(即收购点不准存储烟叶)[6]方案。因此,在烟叶收购入库后,立即按照50 kg/包进行包装,并将与该包烟叶相关的PPI(Product Process Information,生产过程信息)写入RF ID标签,上传信息到数据库同步存储。

烟叶从收购点调出时,通过安装在仓库门口的读写设备扫描烟包上的RF ID标签,记录出库信息,并通过远程通讯网络将出库信息传送至中心数据库。也就是当烟叶即使从数百千米外的农村收购点调出时,烟叶中心仓库已经能够查询到其相关信息,从而统一安排物流调度,并在整个调度过程中利用GPS跟踪监控车辆的运输线路。

烟叶到达仓储中心仓库后,烟包经过读卡设备逐包扫描电子标签核对烟包PPI验收入库,同时记录二检质量信息等写入托盘RF ID标签,并通过无线局域网传输到中心数据库。对二检入库的每包烟叶所在库房、库位、移库等信息记录登记,在系统中可随时查询库存状态,通过虚拟库存技术动态显示库区库位状况。在每个库位都安装有网络摄像头,可远程查看库位实时信息。

烟叶调拨给卷烟厂或进行集中整选时,逐包扫描登记,该信息可转让给卷烟厂对未来卷烟进行质量追踪,同时收集整个物流过程的PPI,对员工绩效和过程管理进行考核。

上述信息过程的管理在产品生命周期管理系统(PLM,Product Lifecycle Management)协调下,对烟农的客户关系管理系统(CRM,Customer Relationship Management)、物流过程的供应链管理系统(SCM,Supply Chain Management)和卷烟厂的企业资源计划(ERP,Enterprise Resource Planning)进行整合,实现信息共享和烟叶全生命周期的过程追踪。

图2 基于RFI D标签的烟叶物流信息系统结构

3 基于RF ID技术的烟叶物流信息系统的实现

3.1 系统架构

整个烟叶物流追踪系统由RF ID标签读写设备、现场控制设备、数据采集器、信息交互中心、浏览与查询系统、中心数据库和网络系统构成,见图3。信息交互中心将分散在不同地点、不同部门的设备和系统,如烟叶站点收购系统、RF ID读写设备、监控装置和信息显示设备等联系在一起,在C/S模式下持续可靠地工作。

用户数据管理模块通过读取公司系统下达的烟叶生产、收购计划,编制烟叶生产和运输的作业任务和调度计划,并与生产现场过程信息相组合,生成烟包的电子信息编码。RF ID读写设备和现场控制设备实时采集烟包信息,发出现场控制和调度信号,通过电子显示屏、信号灯、蜂鸣器、摄像头完成提示和监控,并通过无线通讯服务上传实时数据信息。浏览和查询系统采用B/S模式设计,通过远程控制接口访问W EB服务器,实现授权查询功能和远程控制。

3.2 硬件组成

系统硬件构成见图4,烟叶站点收购环节采用烟农排号控制器,烟农持嵌入RF ID芯片的银行“一卡通”按次序排队交烟,提高收购和结算效率。站点打包称重环节采用烟叶一体称重打包机,该机是基于嵌入式软件在L inux操作系统下设计,自动采集烟包重量并将信息写入RF ID标签。

站点运输烟叶到仓储中心过程中采用GPS和电子调运单,GPS技术可随时观察运输车辆在途中的详细情况,便于数据传输和对车辆调度进行管理;电子调运单记录该车烟叶的电子信息,进行数据备份和交接。仓储中心烟叶入库通过读取电子调运单信息与网络数据库信息对比获取交接数据,读卡系统逐包扫描RF ID标签并进行自动称重和生成磅码单数据,完成烟叶入库交接过程。烟叶入库后,系统制作托盘RF ID标签,自动分配库位实现动态仓储管理。

图3 烟叶物流追踪系统结构图

系统还引进了S M S短消息平台,在烟叶收购环节中根据收购计划通知烟农交烟,合理安排烟叶站点收购工作并减少烟农排队等候时间,提高收购速度和烟农满意度;在车辆调度过程中使用短消息通知,有序安排车辆运输等。

3.3 软件设计

系统采用了B/S和C/S相结合的设计模式。在数据采集层,采用C/S模式与RF ID硬件设备实现通讯连接,设备作为信息采集和具备信息处理功能的终端,与部署在控制主机上的守护进程进行通讯,守护进程接受其请求并调用接口实现与信息系统的交互。

在用户查询层,则采用B/S模式设计,主要程序架构使用C#语言在.NET技术平台上进行系统开发[8],DB2数据库作为存储平台。考虑到实施环境是网络情况较恶劣的农村偏远山区,通过分布式数据库解决数据同步、数据一致性、数据传输可靠性等问题,即在不同地点的库房部署分数据库,通过守护进程自动侦测数据变化,实现与中心数据库同步更新。

3.4 网络配置

烟叶物流追踪系统网络配置主要包括以下几部分:①烟叶收购站点的Zigbee无线网络,实现设备与站点服务器的数据通讯和传输;②企业内部局域网络系统,运行TCP/IP协议,实现系统的兼容性,方便客户接入和系统扩充;③W i-Fi无线网络实现局域网内个人电脑、手持设备与烟叶物流系统的接入;④GPRS/CDMA移动通信网络实现远程数据通信和信息传递;⑤GPS全球卫星定位系统实现对烟包运输车辆的跟踪和物流活动信息采集。

4 应用效果

图4 烟叶物流硬件结构示意图

该烟叶物流管理信息系统融合了RF ID、数据仓库、计算机控制及网络通讯等技术,通过对烟叶数据采集、整理、挖掘和分析,为烟叶物流各环节的管理人员提供了有效和准确的决策信息,提高了抵御物流风险的能力,提升了物流服务水平。2009年7月该系统在四川凉山36个、贵州毕节8个收购站点(线)和2个仓储中心试用,取得了较好的应用效果。

(1)整合了物流体系的各个环节,科学合理地对烟叶物流过程进行监控和追踪,信息获取及时,原来需3～5 d才能上报的数据,现在基本上能够与现场同步获取,即使有人工操作环节,也最多滞后3～5 h,信息获取效率提高90%以上。

(2)获取的信息透明和真实,信息系统从烟包自动采集数据,与过程信息融合生成电子频谱编码(EPC编码),几乎不可能伪造信息,信息准确度超过99%,与未使用该系统的其他烟叶收购站点相比,提高了12.8%。

(3)实现烟叶质量追溯和绩效考核的有机结合,在物流的下游环节检测到烟叶质量问题后,通过读取RF ID电子编码从信息系统数据库中能够回溯上游产生问题的环节,从而对相关人员进行考核。

[1] 张德海,邵培基,刘德文.面向物流服务供应链的商业智能系统设计[J].管理学报,2007,4(3):288-292.

[2] Wolfe E,P Alling,H Schwefel,et a l.Supp ly Chain Technology Track(ing)to the Future[R].Bear Stearns Equity Research Report,Bear Stearns,2003.

[3] 郭汉华.“三位一体”烟叶生产管理模式介绍[J].烟草科技,2004(1):47-48.

[4] 杜玉兰,赵磊.烟草企业决策支持系统模型的研究[J].广西轻工业,2007,59(9):59-61.

[5] Nath B,Reynolds F,WantR.RF ID Technology and Applications[J].IEEE Pervasive Computing,2006,5(1):22-24.

[6] 耿刚勇,江涛,王宏,等.烟草行业数据中心建设实施意见[R].北京.国家烟草专卖局.2008.

[7] 徐仲兴,杨忠文.烟草企业自动化物流系统的解决方案[J].烟草科技,2002(3):32-35.

[8] 曹祖圣,吴明哲.V isual C#.NET程序设计经典[M].北京:科学出版社,2004.