云计算在物流信息化革新中的应用

韩 君

（浙江国际海运职业技术学院，浙江 舟山 316021）

1 引言

物流信息化是现代物流的核心，物流企业运用计算机技术、互联网技术、多媒体与通信技术等对货物信息进行采集、存储、分析，以跟踪监控物流活动，增强物流企业对物流运作的精细化管控能力，提升物流运作效率。我国现代物流正处于蓬勃发展期，物流企业信息化程度逐步普及，而与此同时物流信息爆炸式地呈现在各企业面前，同时供应链企业间信息共享并不顺畅，通过自动化识别技术构建一个全球物联网络，供应链间信息共享得到了一定程度的提升，但受限于网络根服务器提供商，信息共享得不到充分发挥。随着互联网技术的发展，云计算动态资源分配，强大的计算能力将成为供应链信息共享的一个新思路。

2 EPCglobal网络

EPC global 网络是一个共享网络平台，可以实现自动即时识别，该网络基于自动识别技术，包含了电子标签（EPC 标签）、信息服务（EPC IS）、中间件与对象名称解析（ONS）等。

2.1 自动识别技术与信息共享

自动识别技术主要指RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术），包含标签与阅读器两部分。随着技术的不断升级，读码器效率的大幅提升，该项技术在物流领域已逐步成熟，为供应链物流管理提供了强大的抓手。基于自动识别技术构建的全球EPC 网络促进了供应链信息共享，让供应链的各个环节都从中受益。贴有RFID 标签的货物可以记录大量的电子信息，通过阅读器可以读取标签中的信息，传递到服务器端，为供应链其他成员所共享。

2.2 目前基于EPCglobal网络的供应链信息共享存在的问题

EPC 编码包含了四段数据（具体见表1），标头表示版本号，厂商识别代码是电子标签记录的货物生产厂商信息（如农夫山泉），对象分类代码具体记录了产品精确类型（如380ml 农夫山泉），序列号是唯一标识码，具体标明哪一瓶。

表1 EPC 编码示例

ONS 可以解析EPC 标签所指向的EPCIS 服务器，获取具体的商品信息。ONS 解析标签域名最终需要从根ONS 服务器获取信息，这将带来以下几方面问题：

（1）目前根ONS 基本由美国垄断运行，采用ONS 解析机制受制于外部环境，安全性得不到保障。

（2）ONS 通过读取根ONS 的厂商识别码及产品类型（对象分类代码）来获得EPCIS 服务器URI（资源虚拟地址），无法锁定具体产品（不能够根据序列号去访问供应链所有成员该产品EPCIS 服务器），无法共享供应链中其他成员的EPCIS 记录的产品动态信息（位置、物品状态、市场价格等）。

（3）ONS 解析机制基于DNS，供应链中EPC 码高出IPV4空间多个数量级，查询响应速度将受制于根ONS 服务器，信息服务延时对于分布于不同区域但实时性要求高的业务有较大影响。

3 云计算思路的引入

云计算是一种分布式的计算技术，为大数据计算提供了强大的计算能力。云计算的关键在于运用虚拟化技术提供动态资源池，合理地运用分布于不同区域的服务器群来解决大型计算问题，目标是降低运行成本，实现规模经济效益。具体有以下两项特点：

（1）服务伸缩性好。服务的资源配置与客户需求一致，在虚拟化技术支持下，资源统一管理，随着客户业务负载的变化动态调整资源分布，以防止服务器负载不均或者冗余太大造成资源浪费，导致服务质量不高。

（2）泛在接入。客户可以通过PC、移动设备、笔记本等各类终端通过互联网使用云服务，按需定制云服务资源，并支付费用。

4 基于云计算的信息共享服务解决方案

4.1 基于云计算的供应链信息共享服务架构

云计算的要点是动态虚拟资源池配置，按需、可扩展地为用户提供计算服务。EPC 网络中ONS 解析机制由于根服务器的瓶颈限制，造成延时、共享困难等问题，将云计算思想引入其中，主要思路是构建一个公共云服务平台，将各地EPCIS 服务有条件地复制到云平台，由云平台统一为供应链各成员提供信息服务。基于云计算的信息共享服务架构如图1 所示。

图1 基于云计算的供应链信息共享服务架构

从图1 中可以看出基于云计算的信息共享平台主要由三大组件构成：用于存储各地信息服务器上传的各供应链节点企业货物信息的云服务平台；各信息上传的分布式复制机制；节点企业客户端向平台访问所经由的索引中心—发现服务中心。

云服务平台：该平台存储来自本地EPCIS 所获取的各类关于商品的事件信息，为供应链各成员提供统一的信息服务。统一平台由各区域EPCIS 构建而成，供应链各成员租用该平台资源按需获得服务。因为平台是根据云计算思路构建，可以实现动态资源分配，避免资源浪费，可以降低整体的EPC 网络运营成本。

分布机制：是形成云平台的关键。各本地EPCIS 服务器是有条件地将各自信息复制到云平台的各区域子平台，复制目标区域子平台是离该资源访问者最近的区域EPCIS 服务器，而不是将信息复制到所有的区域服务器。那么如何科学地将信息上传到合适的服务器，以备客户端访问，这是一个复杂的计算过程，本文采用数学模型来完成该项任务，具体见下一节内容。

发现服务中心：ONS 解析机制不支持供应链具体产品全局信息搜索，本文基于云计算的共享平台通过发现服务建立全局的搜索索引支持序列信息查询。由云平台构建本地EPCIS及区域索引，推送至发现服务中心，当用户发起查询时，可以通过轻量级的索引来获取服务地址，既可以降低资源占用，又可以提升访问速度。

4.2 基于马尔可夫模型的信息分布机制

供应链中货物的地址变动遵循一定规律，当对货物做位置变动进行一定的观测后，可以根据观测到的历史数据与当前货物位置信息预测下一个地点，就可以将本地的EPCIS 获得的货物动态信息复制到最合适的区域EPCIS 中去。

假设：在某一时刻货物在供应链中的地点只与前一时刻所处的位置有关；在某一时刻自动识别装置所观测到的货物信息只与货物所在的地点有关，与其他时刻所获得的信息无关；货物总能够在供应链上某个位置被观测到。

地点描述。假设供应链中货物有n 个货物中转地点，用集合D={d1,d2,…,dn}表示，令Dt 表示t 时刻的地点位置集合，D0：t表示0 至t 时段的地点序列。

客户端观测描述。在地点集合D 的各个地点均安置自动识别设备抓取货物状态信息，观测到的状态集合记为Z={z1,z2,…,zn}，值0 和1 分别表示读取和未读取，令Zt 表示t 时刻观测值集合，Z0：t 表示0 至t 时段观测到的货物状态序列。

货物地点转移概率。Tij=p(dj|di)表示货物由地点di转到dj的概率，转移概率矩阵为：

货物状态观测数值序列概率。Hi表示货物在地点di时各地点安置的自动识别装置观测到该货物的概率矩阵，具体可以由式（2）表示：

对于下一时刻货物的地点预测指时间1 至t 货物状态值观测序列以及目前货物所处的地点已知，即Z1：t与Di已知，求解货物下一地点的概率分布，用P(Dt+1=di|Zi：t)表示，则：

根据假设及贝叶斯法可以得到：

则综合式（1）—式（4）可得：

因此，运用马尔可夫模型可以获知货物下一地点的概率分布矩阵为地点转移概率矩阵与观测值矩阵及上一时刻概率分布矩阵的乘积。本地EPCIS 可以将获取的实时货物信息复制到概率分布矩阵中概率值最大的区域EPCIS 服务器上，客户端访问时可以更快速查询到货物最新信息，得到接近实时的体验。

4.3 供应链信息服务过程

以下用一个实例来说明基于云计算的信息服务过程，本处讨论客户端发起查询的情形。设定某货物的EPC 码为8282436.108811.2，在国家A 发货，下一站是国家B，当某一企业的前端RFID 应用程序访问该货物信息时，具体信息服务流程如下：

图2 供应链信息服务过程

（1）在企业客户端要查询货物各类状态信息时，首先需要本地EPCIS 将获取得到的信息如地址信息发布到云端。本地EPCIS 将货物位置信息国家A，根据马尔可夫模型的分布机制复制到云端最适合的区域EPCIS 中，即国家B。

（2）云平台将信息索引发布到发现服务中心，建立索引的方式有助于轻量级的实现快速信息查找。

（3）企业客户端需要查询具体货物状态信息，发出查询请求，如EPC=“8282436.108811.2”，地址=“国家B”。

（4）发现服务中心收到企业客户端发送的请求后，根据索引将具体云端存储货物状态信息的区域EPCIS 地址信息返回。

（5）企业客户端根据具体地址发起查询请求，云端对应的区域EPCIS 将相应的信息返回给客户端。

5 基于云计算的信息共享服务优势

传统EPC global 网络固定式的信息服务机制阻碍了供应链间信息完全实时共享，对于节点企业的货物状态信息支持度不够，本文提出的云计算下的共享模式具备了以下几方面优势：

5.1 资源利用充分，成本较低

云计算动态资源分配的优点是将分散在各地的EPC 信息服务器有序地组织起来，运用数学模型构建分布式机制，有条件地将各地EPC 信息服务器货物实时信息复制到区域服务器中，构造了一个云端，对于客户端的访问集中于云端处理，而不需要频繁直接访问本地服务器，充分利用资源，降低成本。同时，各地服务器的货物实时信息充分共享给全供应链节点企业，信息共享更加充分，而不是EPC global 网络局限于生产厂商的根服务器。

5.2 接近实时的信息访问响应，体验度高

EPC global 网络具有一定的延时，体验度不高，而本文的信息服务架构根据算法实现的分布机制，使得访问具体货物信息服务器距离缩短，并且构建了地址索引，查找速度更快，达到接近实时的货物信息访问。

5.3 网络健壮程度高

EPC global 网络受限于根服务器的稳定性，其ONS 解析机制会因负载过重而导致服务器宕机情况，影响信息访问，而本文提出的信息共享服务平台框架基于云计算基础，具有海量数据处理，强大的计算能力，大数据交由云端处理，避免宕机风险，同时云计算的容错能力大大增强了应对单点失效导致服务终止的风险防范能力。

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