RFID+二維碼設(shè)備標簽管理系統(tǒng)構(gòu)建

辛 良, 申 建, 袁 冠

(1. 中國礦業(yè)大學 財務(wù)資產(chǎn)部, 江蘇 徐州 221116； 2. 中國礦業(yè)大學 資源與地球科學學院, 江蘇 徐州 221116； 3. 中國礦業(yè)大學 計算機科學與技術(shù)學院, 江蘇 徐州 221116)

高校儀器設(shè)備數(shù)量大、分布廣、類型多、要求嚴,在實際的驗收、清查、維修、報廢等管理環(huán)節(jié)中許多手工操作,造成操作電子記錄不全,難以形成信息溯源。傳統(tǒng)的條形碼標簽僅實現(xiàn)固定標識作用,手持機僅能進行單次標簽識別,無法進行批量操作,且操作步驟繁瑣,效率低下。隨著部門資產(chǎn)管理員管理設(shè)備的數(shù)量不斷增長,盤點清查難度日益增大,設(shè)備丟失現(xiàn)象時有發(fā)生,難以達到“賬-卡-物”相符的管理目標。教育部《關(guān)于規(guī)范和加強直屬高校國有資產(chǎn)管理的若干意見》(教財[2017]9號)文件中再次強調(diào),高校應(yīng)運用信息化管理工具對國有資產(chǎn)信息系統(tǒng)的合理性、數(shù)據(jù)的準確性、操作的規(guī)范性進行監(jiān)控和反饋,加強資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的管理與維護,確保資產(chǎn)信息安全。

近年來,許多高校的設(shè)備管理部門根據(jù)學校實際從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理論、可行性分析等方面不斷探索和嘗試新的信息化管理模式,取得了一定成效。將射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術(shù)引入高校固定資產(chǎn)管理已成為提高效率、降低成本、智能管理、增強核心競爭力的一種途徑[1]。國內(nèi)有許多高校的專家學者都在積極探索將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于資產(chǎn)管理中。RFID標簽儲存數(shù)據(jù)量大、使用壽命長、讀取距離遠、數(shù)據(jù)可加密、可修改存儲信息,適應(yīng)惡劣環(huán)境[2],同時能夠防水、防磁、耐高溫,具有穿透非金屬材料能力及較強的抗干擾能力。曲德強[3]從理論層面對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于高校設(shè)備管理進行了研究。王聲革[4]、周長軍[5]著重分析了RFID技術(shù)特點和優(yōu)勢,討論了利用其提高資產(chǎn)管理效率的策略。王法玉[6]、郭鵬[7]、馬欽[8]、孫恒[9]等分別根據(jù)學校和工作實際,設(shè)計了基于RFID技術(shù)的固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的一維碼標簽存儲信息量小、容錯率低、識別速度低。二維碼技術(shù)在信息記錄和信息識別方面具有獨特的優(yōu)勢,并被廣泛地應(yīng)用于身份識別、廣告、產(chǎn)品溯源等方面,為儀器設(shè)備管理提供了新的研究方向[10]。

高校資產(chǎn)既應(yīng)追求管理上的效益,又要追求使用上的效益[11]。從設(shè)備標簽著手,利用RFID與二維碼技術(shù)的優(yōu)點,搭建服務(wù)于設(shè)備日常管理的標簽系統(tǒng)具有可行性。一方面建立“物與網(wǎng)”的無縫鏈接,實現(xiàn)設(shè)備批量操作和實體感知；另一方面,將二維碼掃描融入到設(shè)備日常管理中,操作便捷,取證簡單,實現(xiàn)各類報告申請無紙化,能較好地滿足設(shè)備管理的實際工作需求。

1 RFID和二維碼技術(shù)分析

1.1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)無需人工干預(yù),能夠通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),可同時識別多個標簽和運動標簽。典型的RFID 系統(tǒng)包括電子標簽、閱讀器、天線、中間件和應(yīng)用系統(tǒng)等部分組成[12]。RFID標簽符合ISO/IEC、EPC global標準,按照供電通信方式可以分為無源標簽(passive tag)和有源標簽(active tag),按照頻率大小可以分為低頻(LF)、中高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW)四類。EPC標準的RFID存儲區(qū)一般分為保留區(qū)、EPC區(qū)、TID區(qū)、用戶區(qū)[13]。RFID標簽由耦合元件、芯片及微型天線組成,其內(nèi)保存設(shè)備的全球唯一的標識識別號TID碼。電子標簽的主要參數(shù)包括標準、存儲區(qū)碼長、工作類型、寫入次數(shù)和方向性等?；镜墓ぷ髟硎钱擱FID標簽進入閱讀器的閱讀范圍時,利用空間電感耦合或電磁耦合實現(xiàn)標簽和讀寫器的非接觸式信息通信,經(jīng)閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

1.2 二維碼技術(shù)

QR(quik response code)二維碼又稱快速反應(yīng)碼,廣泛應(yīng)用于支付掃描、信息查看等日常生活中,除了具有信息容量大、數(shù)據(jù)信息類型多和較強的保密防偽性能之外,還有超高速、全方位識讀的特點[14]。二維碼技術(shù)能夠有效標識資產(chǎn)信息,主要應(yīng)用形式是掃描與識別,可以應(yīng)用在資產(chǎn)驗收、維修、調(diào)劑等日常管理中,操作方便快捷,既符合現(xiàn)代人的操作習慣,又有效防止信息錄入錯誤。對于沒有RFID閱讀器的普通教職工,通過手機App掃描二維碼實現(xiàn)資產(chǎn)信息查看、完成驗收、維修等管理流程,是最好的應(yīng)用形式。

1.3 技術(shù)結(jié)合優(yōu)勢

可以看出,RFID技術(shù)最大的優(yōu)勢在于設(shè)備的批量處理和信息的快速讀取,二維碼的優(yōu)勢在于單臺設(shè)備信息的快速識別。RFID信息識別需要專用的標簽讀寫器(手持機),而二維碼識別通過手機即可實現(xiàn)。手持機的價格高及非普遍性特征,決定了它主要用于開展專項工作。而手機作為每人都有的基本通信工具,將其應(yīng)用于設(shè)備管理工作,相較手持機具有便捷性。二維碼識別可作為RFID識別的補充,將普通教職工納入設(shè)備管理體系。

2 設(shè)備標簽管理系統(tǒng)

2.1 設(shè)計理念

標簽管理系統(tǒng)基本理念是利用RFID技術(shù)的批量操作和二維碼信息識別的優(yōu)勢,將標記唯一的電子標簽TID碼以二維碼形式存儲,與設(shè)備編號綁定,依靠移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過手持機或手機讀取標簽,實現(xiàn)資產(chǎn)驗收、清查、維修以及報廢的流程化管理。

從設(shè)備管理來講,標簽管理系統(tǒng)的管理對象可以分為現(xiàn)存設(shè)備和新購設(shè)備兩類,應(yīng)區(qū)別對待。

現(xiàn)存設(shè)備由于已有原來標簽標識資產(chǎn)編號和設(shè)備名稱信息,且數(shù)量眾多,重新制作標簽和更換標簽的工作量巨大。以某部屬高校為例,截止到2017年12月底,校內(nèi)各類設(shè)備共12.7萬余臺件,家具6.7萬余(套)件,重新制作并全部更換是一個浩大工程。對于現(xiàn)有設(shè)備,標簽采用RFID和二維碼技術(shù),將標簽全球唯一TID碼印制為二維碼,確保標簽的唯一性。當標簽貼到資產(chǎn)設(shè)備上后,將數(shù)據(jù)庫中資產(chǎn)編號和TID碼進行綁定,實現(xiàn)資產(chǎn)與標簽一一對應(yīng),實現(xiàn)標簽的更換(原有標簽保留)。

新購買設(shè)備,可以通過優(yōu)化流程,印制和使用電子標簽,能夠?qū)崿F(xiàn)精細化和高效率的儀器設(shè)備管理模式。對于新購設(shè)備,標簽上除了印制二維碼信息外,還應(yīng)印制設(shè)備編號和名稱信息,便于標簽視覺區(qū)分,二維碼存放的標簽TID碼。

標簽綁定設(shè)備信息后,授權(quán)用戶可以通過手持終端讀取RFID信號,通過校園網(wǎng)訪問服務(wù)器,查看數(shù)據(jù)庫服務(wù)器終端TID碼和資產(chǎn)編號的對應(yīng)列表,通過對標簽的操作完成資產(chǎn)的日常管理。手機通過App掃描標簽二維碼,鎖定目標設(shè)備的數(shù)據(jù)庫信息,完成與服務(wù)器端的信息交互。為確保信息資源的安全,校外訪問應(yīng)使用有效的VPN賬號和身份認證登錄校園網(wǎng)絡(luò)后,才能完成相應(yīng)操作。在部分設(shè)備集中存放的實驗大樓,安裝RFID識別門禁系統(tǒng),通過交換機與系統(tǒng)相連,當未授權(quán)設(shè)備經(jīng)過時報警。

2.2 平臺架構(gòu)

標簽管理系統(tǒng)采用C#平臺和SQL Server2008數(shù)據(jù)庫,分為物理層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層,如圖1所示。

圖1 標簽管理系統(tǒng)架構(gòu)

物理層主要包括RFID閱讀器,桌面發(fā)卡器、門禁、標簽等,負責RFID基礎(chǔ)設(shè)施的部署與實施,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備驅(qū)動控制等。綜合成本及管理實際,標簽全部采用被動式UHF高射頻標簽,購置了軟、硬兩種材質(zhì)抗金屬和非抗金屬不干膠標簽,兼容EPC Global Gen2和FSTC行業(yè)標準,讀寫距離達到7 m,數(shù)據(jù)保存10年,可反復(fù)擦寫10萬次。RFID閱讀器采用Android6.0系統(tǒng),基于Impinj Indy R2000芯片的M-2600模塊,工作頻率為840 MHz～960 MHz,具有出色的穩(wěn)定性和多標簽識別性能,同時采用Honeywell N3680掃描引擎,具有掃描二維碼的功能。桌面發(fā)卡器提供USB接口進行數(shù)據(jù)通信和對發(fā)卡機供電,可對電子標簽中用戶存儲區(qū)數(shù)據(jù)進行讀寫,具有良好的防沖撞性能,可同時取多個電子標簽。中間件能夠?qū)?fù)合標簽產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流,進行存儲、過濾,并將處理后的數(shù)據(jù)提供給復(fù)合標簽管理平臺的中間數(shù)據(jù)庫,匹配用戶相應(yīng)的系統(tǒng)操作。

網(wǎng)絡(luò)層主要是負責物理層設(shè)備相關(guān)信號通過校園網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器端進行交互,包括控制流和數(shù)據(jù)流的雙向交互。手持機通過校園無線WiFi或者無線AP,實現(xiàn)與校園網(wǎng)絡(luò)的鏈接,傳輸控制命令或數(shù)據(jù),同時受校園內(nèi)部網(wǎng)關(guān)的保護,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

應(yīng)用層依托統(tǒng)一身份認證,良好的UI界面、合理的業(yè)務(wù)流程設(shè)計,能確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全,給用戶帶來良好體驗。本層主要是進行業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)維護和系統(tǒng)維護等,并將中間數(shù)據(jù)庫和資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互和無縫對接,及時更新資產(chǎn)管理系統(tǒng)的基本信息。中間數(shù)據(jù)庫不是資產(chǎn)最終庫,當設(shè)備驗收后先進入中間庫,只有經(jīng)過報賬后才能夠形成真正的資產(chǎn),進入資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫是資產(chǎn)管理系統(tǒng)的主庫,實現(xiàn)資產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析及上報功能,并實現(xiàn)與財務(wù)系統(tǒng)的對接。

2.3 功能模塊

平臺主要分為用戶登錄、標簽綁定、系統(tǒng)管理、資產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)對接5個主要模塊(見圖2),實現(xiàn)了中間數(shù)據(jù)庫與資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的無縫對接。

(1) 用戶登錄模塊。用戶通過統(tǒng)一身份認證后可以登錄系統(tǒng)進行操作。

(2) 標簽綁定模塊。主要是明確標簽和資產(chǎn)編號的對應(yīng)關(guān)系,通過桌面發(fā)卡器實現(xiàn)標簽與資產(chǎn)編號的綁定,包括標簽的發(fā)放、鎖定、回收等功能。對于已經(jīng)具有資產(chǎn)編號尚未入固定資產(chǎn)的標簽,可以解鎖后再次綁定新的資產(chǎn)編號。

(3) 系統(tǒng)管理模塊。超級管理員能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進行設(shè)置管理,主要是管理各單位和用戶信息,明確單位、用戶的角色權(quán)限,設(shè)定驗收標準、經(jīng)費來源、使用方向、經(jīng)費科目、采購方式、維修廠商等系統(tǒng)基本參數(shù),查看日志文件記錄功能等。

(4) 資產(chǎn)管理模塊。主要涵蓋入庫、查看、盤點、調(diào)劑、維修和報廢等功能模塊,可通過手持終端和手機App兩種途徑操作。入庫驗收是用戶將資產(chǎn)信息錄入到系統(tǒng)中,經(jīng)專家和設(shè)備管理部門驗收同意后,打印帶有設(shè)備編號和寫入RFID信息的標簽；資產(chǎn)查看是指用戶在掃描標簽二維碼后,可以查看詳細的固定資產(chǎn)信息；盤點模塊分為聯(lián)網(wǎng)盤點、脫機盤點、自由盤點三種模式,主要含有盤點任務(wù)下達、盤點結(jié)果反饋、盤點結(jié)果查詢、盤點結(jié)果上傳等功能,用戶可以在盤點模式下更改資產(chǎn)的存放地、領(lǐng)用人等；調(diào)劑模塊主要包括調(diào)入調(diào)出單位審核,記錄調(diào)撥的時間、地點、經(jīng)手人等；維修模塊包括維修申請、維修單填寫、維修審核、維修廠商指定、維修合同、維修驗收、維修查詢等部分。

圖2 標簽管理系統(tǒng)功能模塊

(5) 資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫對接模塊。主要是負責與資產(chǎn)管理系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫的信息交換,具有同步對比機制,能夠及時更新主數(shù)據(jù)庫的基本狀態(tài)信息,保證資產(chǎn)信息一致。

3 管理流程優(yōu)化

3.1 標簽更換流程

由于存量設(shè)備分布分散,重新印制和更換標簽是一個很大工程。設(shè)置好標簽?zāi)０搴笙驈S家定制生產(chǎn),免除了標簽打印的環(huán)節(jié),是一個不錯選擇。標簽綁定模塊主要完成數(shù)據(jù)庫內(nèi)標簽TID碼和資產(chǎn)編號的對應(yīng)關(guān)系。當拿到一個或多個標簽后,通過平臺的桌面發(fā)卡器識別標簽的電子編碼信息,然后選擇部門,系統(tǒng)根據(jù)資產(chǎn)編號的編碼原則自動生成編號,完成標簽TID與資產(chǎn)編號的綁定工作,標簽綁定后可修改或者刪除標簽信息。在實際更換中,可以結(jié)合資產(chǎn)清查的單位或部門,以設(shè)備類別綁定標簽,完成設(shè)備標簽更換。

3.2 日常管理流程

將標簽融入到設(shè)備的日常管理工作中,提高工作效率。

3.2.1 設(shè)備驗收入庫

如圖3所示,當一臺新購置設(shè)備要驗收入庫時,領(lǐng)用人按要求填寫資產(chǎn)的相關(guān)基本信息,上傳設(shè)備照片和發(fā)票照片,并按照驗收要求,邀請不同的領(lǐng)導、專家、資產(chǎn)管理員、職能部門參與驗收。所有參與驗收人員到達現(xiàn)場后,使用手機App端,查看待辦任務(wù)填寫意見,驗收通過后形成電子驗收報告,系統(tǒng)推送給職能部門。職能部門打印已通過驗收的設(shè)備標簽,部門資產(chǎn)管理員到設(shè)備管理職能部門辦理驗收入賬手續(xù),領(lǐng)取標簽并粘貼到設(shè)備表面。未通過驗收的設(shè)備,要按照專家意見完善后,再次組織驗收。資產(chǎn)管理員可以通過手持機進行批量入庫驗收。標簽在打印資產(chǎn)編號和設(shè)備名稱等信息后,同時將設(shè)備的資產(chǎn)編號、名稱、單位信息、領(lǐng)用人及聯(lián)系方式等信息寫入標簽RFID存儲區(qū),提高后期管理操作的速率。

圖3 驗收入庫流程

3.2.2 資產(chǎn)日常管理

(1) 設(shè)備盤點。由學校儀器資產(chǎn)管理部門或各二級單位資產(chǎn)管理員下達盤點任務(wù)。相關(guān)人員接到盤點任務(wù)或下載盤點任務(wù)后,利用手持機在某一空間內(nèi)完成標簽的查詢、掃描。通過無線網(wǎng)絡(luò)將盤點數(shù)據(jù)傳送到管理系統(tǒng),系統(tǒng)自動進行盤點處理,計算出盤點區(qū)域的設(shè)備數(shù)量,自動生成盤點表,統(tǒng)計出基本信息和狀態(tài),節(jié)約清查時間,提高管理效率。

(2) 設(shè)備維修。由儀器設(shè)備領(lǐng)用人掃描二維碼,填寫“儀器設(shè)備報修單”登記報修原因,拍攝損壞件照片,提交資產(chǎn)管理員,資產(chǎn)管理員審閱后提交部門分管領(lǐng)導,再提交儀器設(shè)備管理部門審核。儀器設(shè)備管理部門接到報修通知后,到現(xiàn)場查看設(shè)備的狀態(tài)及評估維修的價格,如果同意維修,提交給分管領(lǐng)導審批后,選定維修商維修設(shè)備。若有多個設(shè)備維修,可通過手持機識別待維修設(shè)備，一并提交審批。

(3) 設(shè)備調(diào)劑。領(lǐng)用人提交調(diào)劑申請,由資產(chǎn)管理員審核后,更新單位、領(lǐng)用人、存放地等信息。部門內(nèi)部設(shè)備的移交和領(lǐng)用人更改,則是由領(lǐng)用人掃碼后,填寫更換領(lǐng)用人申請單,提交單位資產(chǎn)管理員審核同意后完成更換?？绮块T的調(diào)劑調(diào)撥需要學校職能部門審核,調(diào)入部門接受后,方可完成。

所有的入庫、盤點、維修、調(diào)劑等工作都按工作流程保存了原始的操作信息,有助于設(shè)備信息的溯源。標簽系統(tǒng)的信息變動后,將推送至中間庫,經(jīng)審核無誤后，推送至資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫。

4 部署與實施

部署標簽管理系統(tǒng)涉及部門廣,設(shè)備數(shù)量多,應(yīng)采用“更存量,保增量”的策略,集中更換現(xiàn)有設(shè)備標簽,通過新標簽系統(tǒng)完成設(shè)備驗收入賬及后續(xù)的日常管理。在發(fā)放標簽的過程中,考慮成本因素注意設(shè)備的材質(zhì),對設(shè)備主體為金屬材質(zhì)的貴重儀器設(shè)備使用抗金屬標簽,曲面金屬設(shè)備使用軟質(zhì)抗金屬標簽。計算機、打印機等辦公設(shè)備和木制家具全部使用不干膠標簽。

采用RFID和二維碼,改變了原始的手工謄抄對比管理模式,實現(xiàn)實物與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián),把現(xiàn)場管理操作納入到業(yè)務(wù)流程中來,做到無紙化和操作留痕。把領(lǐng)用人納入了資產(chǎn)管理體系中來,能夠引起教師對固定資產(chǎn)工作的重視,解決因人員調(diào)整而造成的賬目更改滯后或呆賬問題。同時組織開展系統(tǒng)培訓,讓教師深入了解新系統(tǒng)功能、操作流程,手機和手持機的操作步驟等。

5 結(jié)語

系統(tǒng)立足中國礦業(yè)大學設(shè)備管理工作實際,利用RFID和二維碼技術(shù)特點自主開發(fā)設(shè)計。系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)備在線快速登記、盤點清查、維修申請、調(diào)劑調(diào)撥和資產(chǎn)報廢等全生命周期動態(tài)管理,并與資產(chǎn)管理系統(tǒng)無縫對接,快速準確地記錄了設(shè)備狀態(tài),降低了管理失誤,提高了管理效率。