基于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的第三方智能物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

劉智慧

摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)際間貿(mào)易往來(lái)不斷迅猛發(fā)展，物流行業(yè)也隨之有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，物流已經(jīng)成為現(xiàn)代商品流通的基礎(chǔ)，因此物流產(chǎn)業(yè)也成為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。如今，物流行業(yè)的發(fā)展水平已然成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)之一。我國(guó)物流行業(yè)發(fā)展起步較晚，雖然發(fā)展速度較快，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在著較大差距。物流管理水平的落后會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本較高，因此目前物流已經(jīng)逐漸成為企業(yè)差別化經(jīng)營(yíng)的重要一環(huán)。本文首先闡述了第三方智能物流系統(tǒng)的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)，再結(jié)合衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了基于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)的第三方智能物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，希望對(duì)以后物流行業(yè)的發(fā)展能夠有所助益。

關(guān)鍵詞：第三方智能物流系統(tǒng);衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng);RFID

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）08-0153-04

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，物流業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用，因此物流業(yè)也早被國(guó)家列為需要重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的快速發(fā)展，我國(guó)的物流業(yè)目前已具備了一定規(guī)模，尤其在蘇浙等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，物流業(yè)已成為重要支柱產(chǎn)業(yè)。

從事運(yùn)輸業(yè)務(wù)的第三方物流企業(yè)是物流市場(chǎng)中的活動(dòng)主體，同時(shí)也是專業(yè)物流服務(wù)的提供商。目前其提供的服務(wù)主要是運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)等基本項(xiàng)目，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也圍繞這些項(xiàng)目進(jìn)行;隨著用戶需求的不斷提高，其競(jìng)爭(zhēng)空間逐步被壓縮，因此需要為企業(yè)提供更全面的服務(wù)，除基本服務(wù)外還能為企業(yè)提供智能路線設(shè)計(jì)、智能物流設(shè)計(jì)以及庫(kù)存管理等服務(wù)項(xiàng)目?；谏鲜鲈颍枰M(jìn)行第三方智能物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，進(jìn)一步提高物流系統(tǒng)的高效化、智能化水平，實(shí)現(xiàn)物流信息的智能化管理，方便企業(yè)實(shí)時(shí)掌握資源及業(yè)務(wù)狀況，從而有效提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力[1]。

1 ILS基本理論

1.1 ILS基本概念

智能物流系統(tǒng)（Intelligent Logistics System，ILS）通常是指運(yùn)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)戒N售所有環(huán)節(jié)的信息化管理，其中關(guān)鍵技術(shù)包括信息采集管理技術(shù)、衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。智能物流系統(tǒng)主要通過(guò)信息化管理為企業(yè)以及客戶提供詳細(xì)的決策支持服務(wù)[2]。

1.2 ILS體系結(jié)構(gòu)

一般而言，一套完備的ILS包括以下幾個(gè)部分：

（1）能夠?qū)ξ锪魉协h(huán)節(jié)的信息進(jìn)行全方位監(jiān)控管理。

（2）能夠?qū)ω浳镄畔⑦M(jìn)行全面的智能采集和迅速感知，貨物信息錄入企業(yè)信息系統(tǒng)后，根據(jù)目的地進(jìn)行智能分倉(cāng)以備高效流轉(zhuǎn)和配送。

（3）能夠?qū)ξ锪髋渌瓦^(guò)程進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，包括商品配送及配送路徑分析等。

（4）能夠?qū)ι唐愤\(yùn)輸整個(gè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（5）能夠通過(guò)銷售訂單等信息對(duì)客戶群體進(jìn)行全面分析，為企業(yè)提供準(zhǔn)確的市場(chǎng)信息。

1.3 ILS關(guān)鍵技術(shù)

ILS涉及到多種關(guān)鍵技術(shù)，下面對(duì)主要的關(guān)鍵技術(shù)逐條進(jìn)行闡述：

（1）集成化的物流規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真技術(shù)，利用物流規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真技術(shù)可以對(duì)企業(yè)的物流園區(qū)及物流過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。通過(guò)建立物流中心模型來(lái)模擬實(shí)際運(yùn)行情況，從而對(duì)物流園區(qū)的建設(shè)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的投入及產(chǎn)出分析。

（2）智能倉(cāng)儲(chǔ)管理技術(shù)，即分布式倉(cāng)儲(chǔ)管理及庫(kù)存控制技術(shù)，由于第三方物流企業(yè)的資源以及需求極度分散化，地域跨度非常大，因此需要其庫(kù)存根據(jù)不同區(qū)域的市場(chǎng)需求環(huán)境變化對(duì)不同區(qū)域的倉(cāng)儲(chǔ)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)控制，此項(xiàng)技術(shù)可以幫助第三方物流企業(yè)降低庫(kù)存管理成本、提高效率。

（3）智能交通系統(tǒng)技術(shù)，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）主要解決物流配送的運(yùn)輸以及流通問(wèn)題，通過(guò)合理使用ITS可縮短配送周期、降低運(yùn)輸成本并且實(shí)時(shí)掌握商品流通的狀態(tài)信息。

（4）RFID技術(shù)，RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)是一種射頻識(shí)別技術(shù)，其基本原理是當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入解讀器磁場(chǎng)后，能夠接收到解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)并且能夠憑借感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)出存儲(chǔ)在芯片中的信息，這些信息經(jīng)過(guò)解讀器讀取并解碼后送至中心信息系統(tǒng)進(jìn)行處理，即可獲取標(biāo)簽內(nèi)的信息，

（5）衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，文章將在下一節(jié)著重介紹衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在第三方ILS中的運(yùn)用[3]。

1.4 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)在第三方ILS中的運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)定義的“萬(wàn)物互聯(lián)”世界，僅依靠地面通訊網(wǎng)絡(luò)很難實(shí)現(xiàn)，尤其在一些人跡罕至或人類難以生存的環(huán)境中。由于環(huán)境、空間、氣候等多種條件制約，當(dāng)需要在大范圍、跨地域以及極端惡劣氣候條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)信息收集，地面物聯(lián)網(wǎng)就顯得無(wú)能為力，在這種情況下，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[4]。

衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)開辟了將衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行創(chuàng)造性融合的偉大創(chuàng)舉，通過(guò)由數(shù)百顆低軌衛(wèi)星星座和專用衛(wèi)星通訊終端，實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊功能，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

（1）通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，不受地域空間限制;

（2）不受氣候影響，可實(shí)現(xiàn)全天候工作;

（3）在受到自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害等突發(fā)情況下仍可繼續(xù)工作。

因此在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中運(yùn)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可將管理過(guò)程（包括實(shí)時(shí)位置信息，倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境及貨物的狀態(tài)信息等）通過(guò)RFID技術(shù)匯集到物聯(lián)網(wǎng)終端，上傳至物聯(lián)網(wǎng)星座系統(tǒng)，最終傳送到信息管理中心。

同時(shí)在物流運(yùn)輸過(guò)程中也可運(yùn)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。由于在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中部分區(qū)域受外界影響較大，特別是途徑沙漠、海洋等人跡罕至區(qū)域，無(wú)法對(duì)運(yùn)輸信息進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。如果將衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)輸過(guò)程中，即可實(shí)時(shí)監(jiān)控、追蹤物流和貨物狀態(tài)信息，使運(yùn)輸過(guò)程和貨物安全可控[5]。

2 基于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的第三方ILS設(shè)計(jì)

在第三方ILS中，物流環(huán)節(jié)包括商品的采購(gòu)、入庫(kù)、盤點(diǎn)、加工、配送、運(yùn)輸、銷售等。由于各個(gè)企業(yè)的物流環(huán)節(jié)都不相同，而這些環(huán)節(jié)又環(huán)環(huán)相扣、缺一不可。而ILS分析設(shè)計(jì)就是在充分了解企業(yè)物流特征的基礎(chǔ)上，幫助企業(yè)解決存在的物流信息化管理問(wèn)題。借助先進(jìn)的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)物流過(guò)程的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)物流業(yè)務(wù)中的信息管理、分析與決策，為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供強(qiáng)有力的決策支持[6]。

2.1 系統(tǒng)框架

在第三方物流作業(yè)管理流程中，主要包括商品的入庫(kù)、盤點(diǎn)、出庫(kù)以及配送等環(huán)節(jié)，借助衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流作業(yè)的智能化，從而大幅提高工作效率。ILS系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

2.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

在第三方ILS中，其業(yè)務(wù)流程包括下單、接受訂單、訂貨、入庫(kù)、儲(chǔ)存、分揀、出庫(kù)、配送以及交貨等環(huán)節(jié)。在整個(gè)業(yè)務(wù)流程中，入庫(kù)、儲(chǔ)存、分揀、出庫(kù)、配送等環(huán)節(jié)與衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)緊密相關(guān)[7]。

當(dāng)客戶提交訂單后，ILS會(huì)生成訂單并通知供應(yīng)商，供應(yīng)商收到訂單后根據(jù)訂單信息發(fā)貨并將RFID標(biāo)簽嵌入物品，當(dāng)貨物到達(dá)配送中心后，中心倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的RFID閱讀器會(huì)根據(jù)RFID標(biāo)簽采集物品信息進(jìn)行后續(xù)相應(yīng)操作。

第三方ILS的業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

2.3 功能模塊設(shè)計(jì)

ILS系統(tǒng)功能模塊主要包括綜合查詢、中心服務(wù)器系統(tǒng)、物流作業(yè)管理以及車載終端等，本文主要對(duì)物流作業(yè)管理功能的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，物流作業(yè)管理功能主要包括采購(gòu)入庫(kù)、庫(kù)存盤點(diǎn)、出貨、運(yùn)輸、銷售等管理模塊。ILS功能劃分如圖3所示。

2.4 運(yùn)輸路徑設(shè)計(jì)

第三方ILS運(yùn)輸路徑設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是配送中心向多個(gè)配送點(diǎn)配送物品的最優(yōu)運(yùn)輸路徑選擇問(wèn)題。

目前對(duì)該問(wèn)題的求解大多使用隨機(jī)搜索算法，即首先對(duì)配送區(qū)域內(nèi)所有可能的求解進(jìn)行隨機(jī)搜索，得出最優(yōu)解，然后再以最優(yōu)解為中心在全局范圍內(nèi)重復(fù)上述搜索過(guò)程。如果新解優(yōu)于最優(yōu)解，則將新解代替最優(yōu)解，否則仍然以最優(yōu)解為中心，從另一個(gè)區(qū)域繼續(xù)進(jìn)行全局搜索尋找最優(yōu)解。直至所有區(qū)域搜索完成即可得到最優(yōu)運(yùn)輸路徑[8]。

3 運(yùn)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)需考慮到的問(wèn)題

眾所周知，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)具有實(shí)時(shí)、高效、方便等無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在第三方ILS實(shí)際應(yīng)用中也存在其固有缺點(diǎn)[9]。

首先便是衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的安全問(wèn)題，ILS中存儲(chǔ)著大量人事、財(cái)務(wù)以及企業(yè)供應(yīng)鏈等信息，有些甚至涉及到個(gè)人以及商業(yè)機(jī)密。如果RFID技術(shù)的安全性得不到充分保證，則上述重要信息將有可能會(huì)被不法分子竊取并加以利用。因此針對(duì)此問(wèn)題，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的標(biāo)簽與讀寫器之間相互認(rèn)證方案是解決衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)安全最重要的途徑。

其次，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)中的防碰撞問(wèn)題也不容忽視。在智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中存在一個(gè)讀寫器面對(duì)大量標(biāo)簽集中在一起的情況，比如貨車中的商品、流水線上的產(chǎn)品等，如果不采取切實(shí)有效的防碰撞機(jī)制，出現(xiàn)大量標(biāo)簽同時(shí)回應(yīng)讀寫器時(shí)，勢(shì)必會(huì)減弱讀寫正確率以及讀寫效率。因此，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID防碰撞機(jī)制對(duì)于ILS而言也至關(guān)重要[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

基于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的ILS相比傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽技術(shù)解決了快速、高效采集物品信息這一技術(shù)難題，通過(guò)隨機(jī)搜索算法進(jìn)行物品運(yùn)輸途徑設(shè)計(jì)，在保證物品運(yùn)輸效率同時(shí)降低了企業(yè)運(yùn)輸成本。衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)以其安全、高效、可讀寫、標(biāo)簽壽命長(zhǎng)、信號(hào)范圍廣等突出優(yōu)勢(shì)在第三方ILS設(shè)計(jì)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。對(duì)于提高企業(yè)物流信息化水平，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等都具有極其重要的意義。

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