基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理應(yīng)用研究

許金惜，莊潔寧

1.廣州市食品藥品監(jiān)督管理局信息中心，廣東廣州 510160；2.廣州醫(yī)藥有限公司，廣東廣州 510140

隨著現(xiàn)代物流業(yè)和供應(yīng)鏈管理理念的不斷發(fā)展，物流管理中的倉儲管理環(huán)節(jié)的重要性日益提高，并逐漸成為物流管理的核心內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。藥品倉儲管理也逐漸從手工進(jìn)入技術(shù)一體化管理階段，該研究擬結(jié)合藥品生產(chǎn)企業(yè)的實際需求，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的藥品分布式倉儲管理。

1研究背景

根據(jù)《中華人民共和國藥品管理法》的規(guī)定，藥品生產(chǎn)過程的控制和其他的工業(yè)產(chǎn)品有著更為嚴(yán)格的要求。藥品生產(chǎn)企業(yè)是必須在國家藥品監(jiān)督管理局的監(jiān)督管理下、按照《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）嚴(yán)格運(yùn)作的特殊生產(chǎn)企業(yè)。因此，藥品生產(chǎn)企業(yè)的內(nèi)部管理以質(zhì)量管理為核心所在，并將采購、生產(chǎn)、儲運(yùn)、銷售、人員、設(shè)備、廠房等各環(huán)節(jié)的管理集合成一體的相對完整的體系?，F(xiàn)代制藥企業(yè)的生產(chǎn)不僅僅包括生產(chǎn)部門本身，還包括工藝部門、質(zhì)檢部門、設(shè)備維護(hù)部門、售后服務(wù)部門等等，通過多部門的協(xié)同，形成一個完整的系統(tǒng)化工程。這些部門執(zhí)行著實際的生產(chǎn)活動，不僅要求專業(yè)性強(qiáng)，還必須兼有響應(yīng)速度快、工作強(qiáng)度大的特點(diǎn)，這也就意味著它的管理活動是復(fù)雜化和多樣化。

該研究主要以某藥品生產(chǎn)企業(yè)為試點(diǎn)，研究“基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理”的應(yīng)用。該藥品生產(chǎn)企業(yè)是我國中成藥生產(chǎn)企業(yè)50強(qiáng)之一，其生產(chǎn)的部分藥品曾被評為“廣東省名牌產(chǎn)品”“廣州市名牌產(chǎn)品”和“中國中藥名牌產(chǎn)品”；其中，某單品的產(chǎn)量約4000萬箱，年銷售額超過10億元，該品種作為該企業(yè)的主打產(chǎn)品，其全國的生產(chǎn)倉儲以及配送體系十分復(fù)雜，加上全國各級分銷商、代理商的市場經(jīng)營銷售過程中的配送及倉儲網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了一個相當(dāng)龐大的分布式生產(chǎn)、庫存以及配送網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的基于條碼標(biāo)識，產(chǎn)品下線、出入庫、存儲盤點(diǎn)、發(fā)貨等過程基于人工記錄點(diǎn)貨的方式難以有效滿足其高質(zhì)量、大批量、快節(jié)奏的管理需求，也無法實現(xiàn)其產(chǎn)品在全國范圍內(nèi)的安全、可靠、高效的生產(chǎn)；庫存、配送、防偽、防竄貨等高水平的管理需求。目前，該企業(yè)總部、全國OEM生產(chǎn)廠商及其倉儲網(wǎng)點(diǎn)生產(chǎn)、庫存及配送管理方面的主要存在幾個方面的問題：①出入庫及倉庫管理效率低下、產(chǎn)品供貨時間過長、人工誤操作多、人力資源成本過高、產(chǎn)品損耗率較高、物流信息不及時；②總部對各OEM生產(chǎn)廠商倉庫庫存信息無法準(zhǔn)確、及時得到掌掌握。因此，應(yīng)用新技術(shù)與方法改進(jìn)該企業(yè)目前的倉儲及配送管理體系已成為當(dāng)務(wù)之急。

1.1物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)簡介

物聯(lián)網(wǎng)的概念早在1999年在國內(nèi)就提出來了，當(dāng)時稱之為傳感網(wǎng)。意思就是將所有的物品，通過信息傳感設(shè)備，例如射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)信息的交換和通信，最終將物物相連，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最早被廣泛使用的是“M2M”(Machine-to-Machine)應(yīng)用。M2M的意思就是說：通過有線和無線的方式將各類物體在沒有任何人為干預(yù)的情況下，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的通信。這些物體可以是工業(yè)設(shè)備、電表、醫(yī)療設(shè)備、運(yùn)輸車隊、移動電話、公路和鐵路設(shè)施等等；這些物體中將配備嵌入式通信技術(shù)產(chǎn)品，并且通過各類通信協(xié)議和其他的設(shè)備及IT系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，繼而提供連續(xù)的、實時的和具體細(xì)節(jié)的信息。而物聯(lián)網(wǎng)則通過操作并控制某些“實物”，使之“互聯(lián)”在一起，形成一張?zhí)峁湫峦黄企w驗的大“網(wǎng)”。

1.2無線射頻識別技術(shù)（RFID）的簡介

射頻識別（RFID）技術(shù)又稱為無線射頻識別，是一種通過無線電訊號識別特定目標(biāo)，同時讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，繼而在無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械與光學(xué)接觸的通信技術(shù)。

單從概念上看，RFID與條碼掃描有些類似，但是條碼技術(shù)是通過將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物品上，然后通過專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；但是RFID則通過專用的RFID讀寫器，利用頻率信號，獲取附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽上的信息。

從結(jié)構(gòu)上講RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。

射頻的話，一般是微波，1～100 GHz，適用于短距離識別通信。目前RFID技術(shù)應(yīng)用廣泛，如圖書館、食品安全溯源等。

2研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，RFID技術(shù)在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、云計算等新興產(chǎn)業(yè)正在起步，而在藥品行業(yè)主要還是在電子監(jiān)管碼條碼或二維碼方面的應(yīng)用。而在藥品供應(yīng)鏈管理及質(zhì)量追溯監(jiān)管方面也基本還處于理論研究階段，尚未形成規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)。大部分藥品企業(yè)均采用基于人工記錄的倉儲管理方式，這種方式導(dǎo)致產(chǎn)品下線記錄、入庫存儲記錄、貨位盤點(diǎn)記錄、出庫發(fā)放記錄等過程管理困難，管理效率低下且易因記錄統(tǒng)計差錯而導(dǎo)致產(chǎn)品損耗率較高。

隨著現(xiàn)代物流業(yè)的不斷發(fā)展，供應(yīng)鏈管理理念不斷改變，物流管理中的倉儲管理環(huán)節(jié)愈發(fā)重要，倉儲管理已逐漸成為物流管理的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和倉儲管理系統(tǒng)的結(jié)合，利用射頻識別技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的自動識別，并且通過物聯(lián)網(wǎng)獲取產(chǎn)品信息和倉儲信息，實現(xiàn)倉儲管理的智能化和信息化是現(xiàn)代物流與供應(yīng)鏈管理的重要方向。

3研究的主要內(nèi)容

本課題主要的研究內(nèi)容是:基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理系統(tǒng)整體架構(gòu)技術(shù)、探討在藥品運(yùn)輸存儲過程中，RFID信號防碰撞技術(shù)、實現(xiàn)藥品大小包裝條碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息的關(guān)聯(lián)、歸并以及分解計算等關(guān)鍵技術(shù)的研究。

4基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理的技術(shù)研究

4.1基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理系統(tǒng)整體架構(gòu)技術(shù)研究

物聯(lián)網(wǎng)是以電子產(chǎn)品碼EPC（Electronic Product Code）和基于射頻技術(shù)的電子標(biāo)簽為核心，建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的實物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其最終目標(biāo)是實現(xiàn)全球物品信息的實時共享和互通。而基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理系統(tǒng)主要以電子標(biāo)簽作為產(chǎn)品識別和信息采集的技術(shù)手段，通過設(shè)置在倉庫出入口的讀寫器，實現(xiàn)對產(chǎn)品的自動識別，并將獲取到的產(chǎn)品詳細(xì)信息，利用物聯(lián)網(wǎng)自動生成入庫清單和出庫清單，從而實現(xiàn)自動入庫和出庫管理；那么，可以在藥品倉庫內(nèi)的各個貨架中間設(shè)置一定數(shù)量的RFID手持終端或者無線車載數(shù)據(jù)終端，負(fù)責(zé)追蹤庫內(nèi)貨物的信息，實現(xiàn)倉儲管理系統(tǒng)對貨物從入庫開始的自動識別、定位、輸送、存取、出庫等全部作業(yè)過程的信息化管理。倉儲系統(tǒng)的整體架構(gòu)可由總部EPC采集系統(tǒng)、總部倉儲管理系統(tǒng)、本地數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口、PML服務(wù)器、產(chǎn)品命名(ONS)服務(wù)器和EPC-IS服務(wù)器及相關(guān)OEM廠家倉儲管理系統(tǒng)等部分組成。

4.2藥品運(yùn)輸存儲過程中RFID信號防碰撞技術(shù)研究

針對藥品下線、包裝、倉儲管理過程的產(chǎn)品標(biāo)識與質(zhì)量追溯問題，在現(xiàn)行基于條碼標(biāo)識記錄藥品成品物流各階段“批號”信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)并應(yīng)用一套條碼與RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計算程序，基于關(guān)聯(lián)關(guān)系規(guī)則實現(xiàn)對藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關(guān)聯(lián)記錄，再到大包裝RFID貼標(biāo)附碼，并與托盤、貨位綁定的歸并關(guān)系關(guān)聯(lián)記錄的功能；以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關(guān)系記錄，從而有效實現(xiàn)藥品倉儲過程的產(chǎn)品標(biāo)識與質(zhì)量追溯。

4.3相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)路線

4.3.1實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理EPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要技術(shù)路線 本分布式倉儲系統(tǒng)利用EPC碼作為產(chǎn)品的唯一標(biāo)識碼，在每一個產(chǎn)品上都附有一個電子標(biāo)簽，信息采集系統(tǒng)由產(chǎn)品電子標(biāo)簽、讀寫器、駐留有信息采集軟件的計算機(jī)組成，主要完成產(chǎn)品的識別和產(chǎn)品EPC碼的采集和處理。當(dāng)經(jīng)過讀寫器的感應(yīng)區(qū)域時，存儲有EPC碼的電子標(biāo)簽將被讀寫器自動捕獲，完成了產(chǎn)品的自動識別以及EPC的信息采集。通過在倉庫出口及入口處設(shè)置對應(yīng)的出庫以及入口讀寫器，對進(jìn)入或者運(yùn)出倉庫的產(chǎn)品進(jìn)行自動識別。手持讀寫器或車載讀寫器在讀取庫存和貨位信息后，通過數(shù)據(jù)采集接口將讀取的EPC碼傳送到信息采集軟件中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的校對、數(shù)據(jù)的過濾、數(shù)據(jù)完整性的檢查等清洗工作，并將結(jié)果提供給上層的應(yīng)用管理系統(tǒng)使用。

4.3.2藥品運(yùn)輸存儲過程中RFID信號防碰撞研究的關(guān)鍵技術(shù)路線 無線射頻識別技術(shù)RFID主要由電子標(biāo)簽和閱讀器組成，是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性來自動識別目標(biāo)物體的一種技術(shù)。其中，閱讀器用于發(fā)送廣播并接收標(biāo)簽的標(biāo)識信息；標(biāo)簽則在接收到廣播命令后，將自身標(biāo)識信息送回閱讀器。在信息交換過程中，由于所有標(biāo)簽與閱讀器共用一個無線信道，在同一個識別區(qū)域，如果同時有兩個或者兩個以上的標(biāo)簽在同一節(jié)點(diǎn)向閱讀器發(fā)送標(biāo)識信息時，閱讀器無法對所有標(biāo)簽進(jìn)行識別處理，這就是所謂的碰撞。那么解決這種碰撞的方法謂之防碰撞算法。放碰撞算法就是在有限程度下，盡量減少讀寫器和標(biāo)簽間傳送的信息比特的數(shù)目。目前,標(biāo)簽防沖突算法主要有基于ALOHA機(jī)制算法和基于二進(jìn)制數(shù)機(jī)制的算法。綜合應(yīng)用Aloha算法、二進(jìn)制數(shù)算法開發(fā)RFID信號防碰撞分析與計算程序，能較好地降低識別沖突標(biāo)簽時延和減少防碰撞次數(shù)，從而實現(xiàn)對藥品運(yùn)輸、存儲過程中多RFID標(biāo)簽的有效識別。

4.3.3藥品包裝條碼編碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計算研究技術(shù)路線 在制藥業(yè)中，通常采用“批號”來標(biāo)識同一批的產(chǎn)品。通過這個“批號”來實現(xiàn)對藥品下線、包裝、倉儲管理過程的產(chǎn)品標(biāo)識，并且實現(xiàn)質(zhì)量追溯。在藥品的生產(chǎn)和庫存管理環(huán)節(jié)，生產(chǎn)部門根據(jù)批生產(chǎn)的指令進(jìn)行生產(chǎn)，并且按照批生產(chǎn)指令來標(biāo)識產(chǎn)品的批次。入庫時必須記錄該產(chǎn)品批次信息。由于藥品產(chǎn)品可分為小包裝、中包裝和大包裝等多種類型，所以產(chǎn)品在出入庫的時候，在對產(chǎn)品的批次進(jìn)行合并或拆分操作時，必須記錄下新舊批次之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；產(chǎn)品出庫銷售階段，在銷售產(chǎn)品時也會產(chǎn)生銷售批次。不同的入庫批次產(chǎn)品有可能合并到同一銷售批次中進(jìn)行銷售，需記錄銷售批次和入庫批次的關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此，可在現(xiàn)行基于條碼標(biāo)識記錄藥品成品物流各階段“批號”信息及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)及應(yīng)用一套條碼與RFID編碼信息關(guān)聯(lián)歸并與分解計算程序，實現(xiàn)對藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關(guān)聯(lián)記錄，再到大包裝RFID貼標(biāo)附碼，并與托盤、貨位綁定的歸并關(guān)系關(guān)聯(lián)記錄的功能；以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關(guān)系記錄。

此外，在企業(yè)應(yīng)用的藥品監(jiān)管碼管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,在倉儲管理系統(tǒng)或者EPC中間件管理系統(tǒng)的開發(fā)中，融合RFID編碼管理的藥品關(guān)聯(lián)關(guān)系管理系統(tǒng),例如:藥品歸并關(guān)系管理模塊、藥品分解關(guān)系管理模塊等，通過這些系統(tǒng)的歸并關(guān)聯(lián)和分解計算，來實現(xiàn)藥品生產(chǎn)、存儲過程的產(chǎn)品標(biāo)識以及產(chǎn)品的質(zhì)量追溯。

5總結(jié)與展望

作為一項新技術(shù)，RFID系統(tǒng)尚有很多不足，但是，在藥品采購、生產(chǎn)、銷售和質(zhì)量監(jiān)測等過程中，利用RFID技術(shù)，使全過程監(jiān)控成為可能，在我國藥品安全監(jiān)管領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V闊的運(yùn)用前景，亦是國際制藥工業(yè)發(fā)展的趨勢所在。

目前RFID在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、感知網(wǎng)、云計算等新興產(chǎn)業(yè)正在逐漸起步，但藥品行業(yè)還停留在電子監(jiān)管碼或二維碼方面的應(yīng)用。如今，國內(nèi)一些大型藥品生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始著手開發(fā)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、防偽監(jiān)管信息系統(tǒng)等，因此，在藥品行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)以及RFID技術(shù)的應(yīng)用明顯得到了重視。僅以藥品倉儲管理為例，物聯(lián)網(wǎng)、RFID及無線傳感技術(shù)的應(yīng)用將使管理人員可以實時掌握庫存物資的進(jìn)、銷、存狀況;無需實施傳統(tǒng)的盤點(diǎn)工作，從而減少物資的積壓;解決了人工統(tǒng)計易出現(xiàn)人為差錯，提高作業(yè)效率。將物聯(lián)網(wǎng)及RFID技術(shù)應(yīng)用于藥品生產(chǎn)、庫存、銷售等供應(yīng)鏈管理過程及防偽、防竄貨等領(lǐng)域市場前景巨大。

此外，國家食品藥品監(jiān)管局明確規(guī)定：截至2015年12月31日，所有藥品都要實現(xiàn)電子監(jiān)管碼管理。這意味著全國幾千家藥品生產(chǎn)企業(yè)都將納入電子監(jiān)管中。電子編碼作為藥品的唯一身份證，通過它有望實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的無縫連接，這將孕育一個巨大的市場機(jī)會。由此可見，將物聯(lián)網(wǎng)及RFID技術(shù)應(yīng)用于藥品生產(chǎn)、庫存、銷售等供應(yīng)鏈管理過程以及防偽、防竄貨等領(lǐng)域的市場前景非常巨大。

該研究的“基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式藥品倉儲管理系統(tǒng)”采用先進(jìn)的RFID技術(shù)及無線傳感技術(shù)有助于提高制藥企業(yè)物流管理效率、縮短產(chǎn)品供貨時間、減少人工誤操作、降低物流成本；同時，強(qiáng)化物流與信息流的同步，可以提高物流信息的及時性、可視性。目前我國取得藥品生產(chǎn)許可證的藥品生產(chǎn)企業(yè)約有5000多家，基于物聯(lián)網(wǎng)的藥品分布式倉儲管理系統(tǒng)不僅能在制藥行業(yè)中應(yīng)用推廣，還有望在國內(nèi)的食品行業(yè)、化妝品行業(yè)等眾多行業(yè)中推廣應(yīng)用，具有廣闊的市場環(huán)境。同時，該研究的技術(shù)、方法以及軟件系統(tǒng)對相關(guān)行業(yè)的信息化管理水平的提高與技術(shù)進(jìn)步具有相當(dāng)積極地推動作用，社會效益顯著。

[1]苑囡囡，王乙人.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的藥品供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)研究[J].物流技術(shù)：裝備版，2014（7）：77-80.

[2]談慧.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧應(yīng)用供應(yīng)鏈管理及應(yīng)用[J].中國制造業(yè)信息化，2011.

[3]師源.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].武漢科技大學(xué)，2012年.

[4]胡文海.基于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)物流信息平臺的構(gòu)建[J].物流技術(shù)，2012，31（11）：431-433.