基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统设计

黄继磊，王 慧

（江西应用科技学院现代物流学院，江西 南昌 330100）

当前的物流运输过程存在严重的物流信息不对称、和无法得到及时有效的物流信息问题，难以实现物流货物的实时调节和协同管理。尤其是对于食用菌类产品，该类产品保质期较短，若实现不了食用菌产品的实时调节和协同管理，对食用菌产品质量有较大影响［1］。随着供应链技术的发展进步，已逐步成为企业竞争的关键领域，对供应链的管理和整合需要企业面对多重挑战。以往的食用菌供应链管理常出现物流成本过高以及供应链上下游间信息传递差、时滞性强和不准确的问题。随着供应链和物流业的快速发展，RFID（raido frequency identification，射频识别技术），具有的自动识别功能，已成为社会各界广泛关注的热点领域。该技术是计算机技术和无线电技术在自动识别领域的应用［2］。该技术与其它自动识别技术相比，具有识别速度快、自动化程度高和适应力强的优势。因此本文研究基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统，提升食用菌供应链物流管理系统的信息处理水平，提升食用菌的产品质量。

1 食用菌供应链物流管理系统

1.1 RFID技术原理

RFID技术是一种采用无线射频技术，通过不接触的双向通信方法实现对物体识别的技术。该技术工作原理是以不接触物体为前提，通过无线射频实现对物体标签携带信息的自动读取和采集［3］，将物体数据信息结果传输至计算机进行处理。RFID技术特点是可快速、准确安全的获取标签信息，且在阅读器合理有效工作范围内识别出唯一的RFID标签信息。RFID标签内存储多种数据可反复读写［4］，RFID技术工作时可同时读取多个RFID标签的数据信息并全天候工作［5］。在RFID标签出现破损时也可准确采集、识别、加工和解读标签信息。

RFID技术由读写器、天线、应用系统和射频电子标签Tag构成。由于RFID技术可不断的提供数据信息，RFID技术广泛应用于移动车辆的识别检查、供应链物流管理和商品盘点等领域。RFID技术用于供应链物流管理时，能有效地对整个供应链物流进行物流信息集成，使物流活动的连接更紧密，保障物流活动的快速、准确、低成本和高质量［6］。

图1 RFID技术原理Fig.1 Principles of RFID technology

与以往的条形码标签相比，RFID标签不仅可以存储大量信息，还具有主动发射信息的能力；更能实现不同RFID标签间信息的传递［7］，准确采集感温装置传递的环境温度。因此本文将RFID技术用于食用菌供应链物流管理系统设计，提升食用菌物流信息处理能力，提升食用菌经济效益。

1.2 系统总体结构

基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统总体结构如图2所示。食用菌加工企业从食用菌生产者手中收购食用菌，由于食用菌生产者距食用菌加工企业物流仓库距离较远，且食用菌的保鲜期较短，因此在食用菌收购到物流仓库后应立即进行加工包装；并将包含该类食用菌的相关生产过程信息（product process information，PPI）写入RFID标签；此后将食用菌的相关生产过程信息上传到系统的数据库有效保存［8］。

将食用菌从食用菌加工企业物流仓库向外运输时，在物流仓库门口处设置读写器，扫描食用菌包装上的RFID电子标签。准确记录食用菌出库信息，将该出库信息采用远程通信网络传输至系统数据库。该过程即当食用菌收购到食用菌生产企业物流仓库后，准备向外调出时，食用菌生产企业物流仓库可根据食用菌包装上的RFID标签，统一安排食用菌的物流调度，且调度过程中采用GPS定位运输车辆的运输路线［9］。

食用菌抵达食用菌加工企业物流仓库后，食用菌包装在RFID读卡器扫描后，对食用菌包装PPI进行验收并入库。将食用菌检测质量信息写入托盘RFID标签，也保存至系统数据库。食用菌检测质量信息包括各个食用菌包装的库房信息、库位信息和移动信息等。食用菌供应链物流管理系统可随时查看食用菌的库存状态，并采用虚拟库存技术动态显示物流仓库的库位占有情况，远程监控食用菌物流仓库库位信息［10］。

图2 基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统总体结构Fig.2 The overall structure of the edible fungus supply chain logistics management system based on RFID technology

图2中食用菌供应链物流管理系统在产品生命周期管理系统协调下，对食用菌的客户管理系统、食用菌的供应链管理系统和食用菌企业的企业资源计划实施合理整合，构成基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统，实现食用菌生产周期的全部物流信息追踪和管理［11］。

1.3 系统硬件结构

基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统硬件结构如图3所示。食用菌收购过程采用食用菌排号控制器，食用菌生产者携带嵌入RFID芯片的磁卡按顺序供应食用菌，提升食用菌物流信息处理速率，加强食用菌生产者与食用菌收购者间的结算效率和食用菌供应链物流转移［12］。食用菌称重环节采用食用菌称重打包机，该机器的设计是在Linux软件下设计完成的，可直接将食用菌的称重信息写入RFID标签。

食用菌收购地到食用菌加工企业物流仓库的运输运用电子调运单和GPS。GPS可随时观察食用菌运输车辆的运输状态，可随时针对调度情况进行车辆安排。电子调运单记录该运输车上所有食用菌的电子信息，是一种食用菌物流数据的备份，可便于车辆调度时的交接。食用菌加工企业物流仓库食用菌的入库，通过读取食用菌的电子调运信息与数据库信息对比后的交接数据；读卡器通过扫描食用菌包装上的RFID标签，进行食用菌自动称重和重量表单生成，完成食用菌从收购地到食用菌企业物流仓库的交接。食用菌进入企业物流仓库后，供应链物流管理系统通过托盘RFID标签实现食用菌的库位自动分配，即食用菌供应链的物流仓库动态化管理［13］。

图3 系统硬件结构Fig.3 system hardware structure

1.4 食用菌配送流程

基于RFID的食用菌供应链物流管理系统中食用菌配送流程如图4所示。食用菌配送环节采用RFID技术，体现在食用菌供应链物流管理的实时跟踪［14］。

图4 基于RFID的食用菌配送流程Fig.4 RFID-based edible fungus distribution process

从图4可以看出，当食用菌运输商下达送货单后，依照数据库的车辆路线信息筛选车辆运输食用菌，并确保运输路线的最优。将RFID标签嵌入食用菌运输车辆上用于标识运输车辆，可将食用菌运货单与运输车有效连接，实现对运输车内食用菌的准确识别。食用菌运输车辆行驶过程中，通过在道路两侧安装RFID标签读写器读取车辆标签、运输车辆运输过程的实时车辆信息，实现对食用菌供应链物流运输过程的全面跟踪［15］。

1.5 基于RFID的食用菌运输查询与监管流程

如图5所示食用菌消费者可通过RFID查询终端、携带具有RFID功能的手机以及互联网等手段，利用RFID的防伪查询功能，获取食用菌的详细供应链物流信息，以及由RFID记录的食用菌从生产、加工、运输到配送环节等详细的供应链物流信息。而食用菌供应链物流管理的监管，可采用互联网观察食用菌在某一物流环节的详细信息，便于后续食用菌供应链物流管理的监管和决策执行。

图5 基于RFID的食用菌供应链物流信息查询与监管流程Fig.5 RFID-based edible mushroom supply chain logistics information query and supervision process

2 实验分析

实验为验证基于RFID技术的食用菌供应链物流管理系统性能优劣，仿真分析RFID技术用于设计食用菌供应链物流管理系统的有效性，实验将采用物联网技术、协同服务技术设计的食用菌供应链物流管理系统作为实验对比，实验以食用菌生产加工企业为研究对象，比较3种系统在实际用于食用菌供应链管理的效果。

2.1 系统食用菌物流信息处理速率

食用菌供应链物流管理系统处理食用菌物流信息速率的高低，是衡量供应链物流管理系统性能优劣的重要指标。食用菌物流信息处理速度快，可加快食用菌在产品供应链的流通速度。加快食用菌的生产运输过程，有助于提升食用菌的产品质量。实验比较食用菌供应链物流管理系统的信息处理效率时，食用菌物流信息处理包括系统采集食用菌物流信息、识别与加工食用菌物流信息以及解读3个过程。

实验将采用RFID技术、物联网技术和协同服务技术设计的食用菌供应链物流管理系统的食用菌供应链物流信息处理耗时分别用表1、表2和表3描述。

表1 本文系统的食用菌供应链物流信息处理耗时Tab.1 Time-consuming processing of edible fungus supply chain logistics information in this system

表2 基于物联网技术物流管理系统食用菌供应链物流信息处理耗时Tab.2 Based on IoT technology logistics management system，edible fungus supply chain logistics information processing time-consuming

对比分析表1、表2和表3数据结果可知，本文采RFID技术构建的食用菌供应链物流管理系统在食用菌物流信息采集、识别、加工以及解读方面的耗时较短。详细分析3表数据可知，随着系统处理数据量的不断提升，3种系统在食用菌物流信息采集、识别、加工以及解读上的耗时逐渐增加。但本文系统的耗时均低于另外两种系统耗时，说明采用RFID技术构建食用菌供应链物流管理系统的信息处理效率高，降低食用菌加工运输成本。

2.2 食用菌分拣和配送效果比较

食用菌供应链物流管理系统对食用菌分拣和配送能力的好快坏，也是衡量食用菌供应链物流管理系统优劣的关键指标。物流管理系统在进行食用菌分拣和配送操作时，需严格保证分拣结果高质量好配送数量的准确；食用菌供应链物流管理中需保证运往各个地点食用菌的品种、大小和数量符合要求，且分拣时需将先入库的食用菌进行优先运输，可降低食用菌的腐败浪费。实验分别采用3种系统对某品种食用菌进行分拣和配送操作，该品种食用菌共分销15个零售地点。实验将3种系统分拣和配送食用菌效果评价结果用表4描述。其中评价食用菌分拣质量好坏分为三级，分拣后食用菌饱满无破损为一级，食用菌有部分损坏但不影响食用为二级，食用菌出现腐败不可食用为三级。专家对系统配送数量的准确性采用评分制，且满分为10分。

从表4数据结果可知，本文采用RFID技术构建的食用菌供应链物流管理系统在多次分拣操作后，食用菌的品质等级均为一级，说明本文系统可保证食用菌在供应链运输过程的质量，提升食用菌的经济效益，而采用物联网技术构建的食用菌物流管理系统的分拣结果多数食用菌质量等级为二级，少数食用菌分拣后的质量为一级；而采用协同服务技术构建的食用菌供应链物流管理系统的食用菌分拣结果多数为三级，对比结果可知，本文系统可提升食用菌在供应链物流管理的分拣质量，提升食用菌品质和经济效益。

将表4专家对食用菌配送数量评分结果用图6描述。

表4 3种系统分拣和配送食用菌评价结果Tab.4 Evaluation results of three systems for sorting and distributing edible fungi

图6 3种系统配送数量专家评价结果Fig.6 Three system distribution quantity expert evaluation results

2.3 经济效益分析

实验从经济效益角度分析本文基于RFID技术的食用菌供应链物流管理的有效性，食用菌物流管理管理包括多个环节，实验通过比较食用菌在销往3.2实验中15个零售地点的消耗金额，同样以基于物联网技术的食用菌供应链物流管理系统、基于协同服务技术的食用菌供应链物流管理系统对实验参照，将3种系统的食用菌供应链物流管理消耗金额用表5表示。

表5 3种系统的食用菌供应链物流管理消耗金额Tab.5 Consumption of the edible fungus supply chain logistics management of the three systems （ten thousand yuan）

分析表5数据结果可知，本文系统在食用菌供应链物流管理的运输、储存保管和流通加工环节的消耗金额均低于另外两种系统。实验限于篇幅限制仅对3种系统的运输环节消耗金额进行详细分析，如图7所示。

从图7可知，采用本文系统后食用菌送往不同零售地点的消耗金额均低于另外两种系统；且图中曲线显示本文系统的消耗金额低于基于物联网技术物流管理系统。

图7 3种系统的运输环节消耗金额Fig.7 The amount of transportation in the three systems

3 结论

本文在RFID技术的标签信息自动识别和采集原理基础上，构建食用菌供应链的物流管理系统。系统在处理海量的食用菌物流信息上效率较高，且采用本文系统分拣食用菌的品质较好，可较好地保证食用菌的运输质量。本文系统配送食用菌数量正确，极大程度地避免多次运输和食用菌的浪费；比较本文系统和另外两种系统的经济性可知，本文系统在食用菌供应链物流的运输、储存保管和流通加工环节金额消耗均较少，是一种经济效益强的食用菌供应链物流管理系统。