1、0 基于物联网的全程智能物流示范平台讲稿 翁迅修改稿84基于物联网的全程智能物流示范平台基于物联网的全程智能物流，是将商品从生产到流通的各个环节的相关信息通过RFID设备采集后，用约定的协议通过网络连接起来，进行信息交换和共享，以实现商品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。其目的是保障商品的安全和品质，提高商品流通效率，减少商品的储运损失，实现商品的安全追溯管理和商品的高效宏观调控。本物流示范平台，提供了一个“以B2B模式的物流配送中心为系统核心，以配送物资全程可追溯和可视化管理为管理目标，以物联网技术为基础的先进的物流配送中心管理信息平台和物流人才实训平台”。本系统重点解决了如下几个问题：
2、1、学生对完整业务流程的理解。改变以往学生对物流过程孤立理解。不能从完整的业务流程的角度来关注物流业务。导致理解过于片面。2、物流环节中各个岗位角色的职责和相关的单证传递过程。解决了学生对于物流各个岗位的职责，各岗位的单证的产生，岗位间单证的传递等不够清晰的问题。3、条码技术和物联网技术在物流全过程的实现方式。解决了学生对于条码技术和物联网技术在物流环节如何应用的困惑。一、 物联网技术物联网是一个由感知层、网络层、应用层共同构成的庞大的社会信息系统，是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的无所不包的庞大产业链。物联网结构复杂，主要包括三大部分：首先是感知层，承担着信息的采集，存储着物理
3、与虚拟的海量信息；其次是网络层，承担信息的传输；第三是应用层，通过分析处理与决策，完成从信息到知识、再到控制指挥的智能演化，实现处理和解决问题的能力，完成特定的智能化应用和服务任务。物联网是一个基于感知技术，融合了各类应用的服务型网络系统。可以利用现有各类网，通过自组网能力，无缝连接融合形成物联网，实现物/物，人/物之间的识别与感知，发挥智能作用，如下图所示。 物联网技术物理分层结构图二、 示范平台特点1. 一个B2B模式的完整的、系统的物流作业流程系统，利于学生理解整个供应链物流过程。本实训平台以一家实际B2B模式的物流企业的一个完整的物流流程为基础，即以配送中心为节点，向上连接不同的供应商
4、和厂家，向下则连着众多客户，为学员展现了完整的基于物联网技术的整个供应链系统及其所有功能和相关技术集成。物流配送中心供应链系统结构图其主要业务流程如下：1. 顾客通过各种途径向（网络、电话、传真、短信）物流配送中心的客户系统订货，需求各种商品；2. 配送中心进行用户订单处理，主要包括审核和汇总处理；3. 配送中心根据订货处理的汇总结果，向各个不同的供应商下采购订单；4. 各个供应商和配送中心的系统进行联动，即按照配送中心采购订单的要求进行组织生产或进货，并且把组织好的商品按采购订单要求时间、地点和数量进行送货；5. 配送中心对各个供应商送来的物品进行检验后，采用基于RFID技术的无线手持终端入
5、库或者直接装箱配送；6. 配送中心按照各个顾客的订单要求，采用基于RFID技术的无线手持终端进行出库、分拣、组配、包装后装车配送；7. 运输过程的车辆全程跟踪。8. 顾客收货签单。业务流程图整个系统以供应链上的关键节点-配送中心为核心，以物联网技术为基础，以顾客订单为处理单元，让学生能够通过对流程的理解，明确物流环节中信息的传递，系统实现了：1) 对顾客而言订单的全程跟踪，即顾客可以随时关注自己的订单所处的状态以及自己所订的商品的状况，如：审核、采购、入库、出库、分拣、包装、配送等以及这些状态中这些商品的相关状况（包括其中的一些关键指标，如温度、湿度等）；2) 对配送中心而言，可以：a) 随时
6、掌握顾客订单的全程状况，可以掌握自己向供应商下的采购订单的全程状况，也包括其产品的一些关键指标，如温度、湿度等。b) 随时掌握自己库存的真实状态，包括商品的数量、质量等；c) 可以随时监控本配送中心的安全；3) 对供应商而言，可以与配送中心进行联动，随时掌握顾客的真正需求、避免牛鞭效应。以往学生往往都是片面的去理解采购环节、入库环节、仓储环节、出库环节、配送环节等。不明白各个业务之间的逻辑关系。从而难以明确供应链的实质。学生通过本系统对全流程的理解，能让学生从系统的观点来理解物流业务，明确业务的逻辑关系，信息在全过程中如何传递。2. 不同岗位角色扮演，利于学生理解各个岗位职责、单证，信息传递过
7、程。本实训平台按照物流配送中心实际生产作业流程要求，设置了不同的岗位角色，完成不同的工作任务。配送中心的岗位有：1) 管理中心：系统管理员和总经理系统管理员系统管理员是整个系统权限的审核和分配者，是系统的核心角色。一个安全的系统，需要为使用此系统的不同身份人员区别对待以进行功能划分，这就需要系统管理员对注册用户进行身份核实并赋予相应权限。本系统有十种权限状态，分别是：系统管理员、总经理、配送主管、配送员工、仓储主管、仓储员工、采办主管、采办员工、客户和待审核人员。其主要职责如下图所示。系统管理员的主要职责1. 系统日志这是系统管理员的一项日常工作，主要是指查询审核某段时间内有什么样的用户，在什
8、么时刻，用了什么样的IP地址，在什么地方，对本系统进行了哪些操作。这对于系统安全是很重要的。一般地，对系统管理员都有登记系统访问日志的要求，即系统运行日志。2. 关键点复核在配送过程中，往往会出现配送物资的丢失或者破损，为了减少这类事件的发生，我们可以采用物联网技术，在整个配送过程的关键节点设置检查站，即在这些位置设置RFID读写器，利用RFID设备的“群读/群写”功能，来完成过往物资的审核，并自动告警：1) 在配送中心内部设置关键节点，可以复核a) 入库单入库，即该“入库单”所有物资是否完全入库到相应货位；b) 出库单出库，即该“出库单”所有物资是否完全正确出库；c) 装箱单检查，即该周转箱
9、的箱单是否完全一致；d) 物资非法出库（或被盗窃），即配送中心内物资的无出库单或者配送单出库。2) 在配送中心外的关键环节设置复核点，可以复核配送物资丢失或者破损发生的大致位置。关键点复核工作原理在物流配送中，关键点智能复核技术是保证物流过程及时发现问题的有效保障，而现实中的复核环节总是消耗大量的人力和时间，且难以避免差错产生。智能复核技术将集中解决全程物流系统中传感器信息获取、实时传输和信息核对方式及数据处理算法，为全程物流过程的自动化和智能化提供决策的数据基础。包括对复核模式的合理设计，如连续监控或定时监控还是定点监控，以及合理的复核时间点或地理位置的设定等，来实现配送全程物品的质量、数量
10、的监控。3. 智能互动本部分主要向同学们展示物联网技术在物流配送中心中的典型应用。如下图所示配送中心智能互动设备布局图和智能互动流程图。3) 当有人进入配送中心大门时，安装在大门上的红外探头检测到有人进入，并通知RFID设备对进入人员进行身份鉴别；4) RFID设备鉴别进入人员身份，如果为合法用户，则系统显示欢迎界面；如果为非法用户，则自动启动视频摄头对准进入用户，进行视频摄像，同时，自动短信通知系统管理员，有非法人员闯入；5) 系统管理员得到报警短信后，登录本系统，查看视频监控录像，如果为参观人员，且需要进行授权，则可远程为参观人员附参观权限。同时系统显示欢迎界面。否则，系统管理员则应该按相
11、关管理制度，对闯入人员进行追查处理。智能互动设备布局示意图智能互动流程图主要单证有用户注册申请单。总经理总经理是整个配送中心的管理核心，他关注整个配送中心的整体运作，能完整的掌握整个配送中心的各个配送业务及其经营状态。其主要业务功能包含了除“系统管理员”角色外的所有角色的业务功能。系统管理员的角色扮演将能在很大程度上加深学生对信息系统对物流中心运作的影响的理解。通过权限的划分，日志的管理等。体会到物联网技术和信息技术的价值。2) 采购中心：采办主任和采办员工采购中心向下连接客户的采购订单，向上连接配送中心向供应商下的采购订单，其主要职责是依据用户的订单需求，合理的制定采购计划和采购订单，并管理
12、好自己的物资供应商。采购是物流行业的重要部分，传统采购作业需要消耗大量的人力和物力资源，无法实现作业的自动化、智能化、信息化。在全球各地广泛的商业贸易活动中，在因特网开放的网络环境下，基于浏览器/服务器应用方式，买卖双方不谋面地进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。这种运营模式不断冲击着传统物流行业，为适应这种发展，本平台收集厂商信息、制定年度采购合同，获得用户可能需要的众多商品信息，再通过平台这一媒介发布成电子目录，用户可以借助本平台即时的浏览商品，省去了繁琐的挑选阶段，而能够
13、更直观的选择到自己心仪的商品。采购流程中所产生的所有订单均保存在数据库中，避免了人工作业可能出现的遗漏或错误。采办员工采办员工的主要职责是审核客户的订单，并依照其订单要求，合理地制定采购订单，以便向相应的供应商采购，主要业务功能如下图所示：采办员工的主要职责图1. 用户管理采办员工的主要职责之一。主要是指采办员工对其个人信息进行维护和进行密码修改操作，具体包括：1) 个人信息。指维护采办员工自己本人的基本信息，包括：用户姓名，联系方式等。（注：本系统采用各用户自己维护自己的基本信息的原则，即只有用户自己本人登录系统后才能修改自己本身的基本信息，如用户姓名和联系方式。）2) 密码修改。指修改采办
14、员工自己本人的登录密码。2. 采办管理（或采购管理）采办管理是采办员工的核心职责。采办管理主要为采办提供相应的服务功能，主要为解决采办年度协议物资与非年度协议物资的自动识别、拓展物品编码空间提供相应的服务。它包括年度协议料、客户申请单、采购订单、工作量统计四个功能（没有采办主管的KPI分析功能）。具体包括：1) 年度协议料。年度协议料为年度开始阶段已与特定供应商签订了年度协议合同的而特别供应的商品。其主要目的主要是为了降低采购成本和保证采购物资的稳定可靠供应。包括协议料的导入、协议合同的查询、协议料的查询。2) 客户申请单。该申请单包括客户需要购买的商品及其数量和备注，申请单制作完毕后提交给系
15、统。对客户申请单的操作主要包括申请单导入和申请单查询。3) 采购订单。采办员工根据客户申请单制作采购订单，这其中包括协议料和非协议料的采购。系统会根据用户订单的实际情况，自动筛选出相应的协议料厂家，操作者只需要选择协议料供应商即可；对于非协议料，需要输入供应商名称、联系人、联系电话及商品单价。对采购订单的操作主要包括采购订单制作、客户申请单导入、采购订单查询（包括采购订单状态的跟踪，即该采购订单的执行状况（供应商在什么时候送货，送了哪些货）跟踪）。需要注意的是，在采购订单查询时，采办员工与采办主管有所不同，采办员工只能查看其自己制作、导入的采购订单，而采办主管可以查看本部门所有人制作、导入的采
16、购订单。4) 工作量统计。包括采购申请单统计、采购订单统计。采购申请单统计主要是根据员工、客户名称、申请日期这三个条件进行统计；采购订单统计主要是更加员工、供应商、采购日期这三个条件进行统计。下图为员工工作量动态统计图表。员工工作量动态统计图表3. 电子目录电子目录即多模态，多层次的商品电子样品库，它提供了商品多个角度，多层次的说明，如：商品名称、常用别名，多维图片信息，多媒体信息等等。它使采办人员（尤其是对于新员工，减少了很多的专业培训时间）在工作时，选择产品更直观，更准确；让客户在下订单时，工作更形象、更有效。它采用EAN13和UPC相结合的物料编码方式，有利于同国际物料编码接轨。采办员工
17、对电子目录主要进行查询操作。通过商品编号、物料编码、商品名称、商品型号、商品规格、商品单位、厂商名称、商品类别等多个条件进行查询。采办主任采办主任的主要职责是：完成本部门员工考核，包括工作量、采购订单的完成情况等；完成对供应商的管理，包括建立年度协议和相关KPI考核等；也能完成采办员工能完成的业务。具体如下图所示：采办主任的主要职责图采办主管对采办部分的KPI分析主要包括对月度协议料率P1、年度协议品项率P2、和年度协议金额率P3的统计： 月度订单协议料率P：P1=协议料项数/订单物料总项数 （按月统计）； 年度协议品项率：P2=年度协议料的品项数/年度所有订单总的全部品项数； 年度协议金额率
18、：P3=年度协议料的总金额/年度所有订单的总金额；KPI分析图图表本部门主要用到的单证有： 客户订货申请单； 采购订单； 年度协议单；通过对采购员工及采购主管的角色扮演，让学生明确采购环节中，应该如何对相关的绩效进行考核，有哪些单证，每张单证的原始数据来源，每张单证数据的去向等。通过对项目的体验，加深采购环节中的相关决策策略的理解。3) 仓储中心：仓储主任和仓储员工仓储是产品生产、流通过程中因订单前置或市场预测前置而使产品、物品的暂时存放。它是集中反映工厂物资活动状况的综合场所，是连接生产、供应、销售的中转站，对促进生产提高效率起着重要的辅助作用。围绕着仓储实体活动，清晰准确的报表、单据账目、
19、会计部门核算的准确信息也同时进行着，因此仓储是物流、信息流和单证流的合一。仓储员工主要负责物资出入库以及库存查询等职责，具体如下图所示：仓储员工业务职责图1. 用户管理仓储员工的主要职责之一。主要是指仓储员工对其个人信息进行维护和进行密码修改操作。具体包括：1) 个人信息。指维护仓储员工自己本人的基本信息，包括：用户姓名，联系方式等。（注：本系统采用各用户自己维护自己的基本信息的原则，即只有用户自己本人登录系统后才能修改自己本身的基本信息，如用户姓名和联系方式。）2) 密码修改。指修改仓储员工自己本人的登录密码。2. 仓储管理仓库管理是本系统的核心模块之一，采用RF条码化作业方式，提高仓储作业
20、的效率和准确性，同时降低工作强度。它包括出入库管理、库存查询、到货查询、工作量统计四个功能。具体包括：1) 出入库管理。指仓储员工使用基于无线RFID手持终端进行物品入库、出库任务，及其相关任务的查询。包括入库查询、出库查询。2) 库存查询。主要是查看库存中有哪些商品。3) 到货查询。主要是对商品的到货详情进行查询。4) 工作量统计。包括入库统计、出库统计。入库统计主要是根据员工和入库日期这两个条件进行统计；出库统计主要是根据员工和出库日期这两个条件进行统计。3. 电子目录仓储员工中要有专人对产品电子目录进行维护，即维护配送中心所有产品的电子多层次多模态信息维护，包括产品的基本信息、图片信息、
21、音频信息以及视频信息等等。4. 现场监控现场监控主要是指基于TCP/IP的视频远程监控，包括对入库、出库、库内操作等远程视频监控，和关键点复核相结合，可以快速定位相关事件发生的时间、地点、人物等。5. 手持式RFID设备操作RFID标签作为新一代的识别技术，具有读取效率高、保存周期长等众多优点。与传统条码相比，使用RFID设备来进行商品的出入库可以大量提高工作效率，减少人力物力的安排。本系统采用基于无线Wi-Fi技术的手持式RFID阅读器来完成商品的出入库，确保出入库的效率和正确性，同时降低操作工人的劳动强度。首先，货物入库时，仓库人员只需持手持无线RFID终端，在操作现场对相关物品进行扫描，
22、并输入相关的库位和数量信息，系统实时、自动进行采购订单的自动核对（核对供应商、品项、数量等），并将这些信息保存到数据中，不需要在操作现场和数据处理地点之间来回走动，免去了原来手工填写入库单，并手工进行采购订单核对的工作，缩短了相关处理流程，降低了操作工人的劳动强度，提高了入库的效率和准确性；其次，物品出库时，仓库人员持手持无线RFID终端，扫描出库物品，系统自动生成出库单，并自动生成实时库存信息，免去了原来手工填写出库单的工作右图为手持RFID设备外观图。注：传统的RFID手持终端的设计方式是：手持终端与服务器端之间往复进行“一来一往”数据交互完成数据库操作，以获得整个业务流程。但事实上这种设
23、计模式有很大的缺陷：由于与数据库的连接是要占数据库服务器资源的，这种模式使用的都是每台手持终端独占的方式进行，数据库资源利用很有限，即这样的系统，能同时连接入整个大系统的终端数量是很少的；每个业务片段都需要多次的数据库交互，无效通信较多，因而整个通信的效率低下，进而影响到每台手持RFID终端的反应速度比较慢；基于上述原因，本实训平台采用中间件的方式进行设计（本实训平台亦提供RFID中间件底层实训）。采用Web Service技术实现手持终端与服务器之间的数据交互。在服务器端部署Web Service服务，然后在C#开发的应用程序中需要进行数据库操作时调用服务器端的服务即可。仓储主任仓储主任除拥
24、有员工的业务功能以外，还有对其员工的管理功能，包括工作量统计和相关KPI分析，具体如下图所示：下班检查为仓储主任每天的日常业务之一，主要是检查各仓储员工的出入库的相关业务是否完毕，并督促其完成。由于物资出入库都是基于RFID无线手持终端完成，考虑到出入库操作的间断性和不连续性，某些出入库单据任务在下班前没有完全完成，因此仓储主任必须每天检查员工的出入库工作。KPI分析，仓储主任的KPI分析主要包括对入库订单完整率P1、出库订单满足率P2的统计以及补条码率（衡量供应商的供货规范性指标，补条码率越高，说明该企业的供货越不满足规范要求，即仓储中心自己必须来完成相应的条码补足工作）等。 采购订单入库完
25、整率：n =完整入库的采购单数/全部的采购订单数； 出库订单满足率：n=完成出库的订单数/出库的总订单数； 补条码率：N = 补条码的物料数/(入/出库的总物料数)。仓储主任的业务职责本部分相关的业务单据有： 采购订单； 客户订货申请单； 入库单； 出库单； 领料单；仓储的岗位中，对于各种单证的准确性，各个单证的内在关系等都有着严格的要求。学生必须通过各个单证的操作，理解单证的内在关系，才能真正理解仓储管理的含义。 采办的单证如何进入系统。 产品电子目录对仓储管理的意义。 物联网的相关技术如何在仓储环节得到体现。4) 配送中心：配送主任和配送员工配送是指在经济合理区域范围内，根据客户要求，对物
26、品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，并按时送达指定地点的物流活动。 配送是物流中一种特殊的、综合的活动形式，是商流与物流紧密结合，包含了商流活动和物流活动，也包含了物流中若干功能要素的一种形式。配送中心主要负责配送部门的日常工作，保证配送部门工作稳定高效。配送员工配送员工的主要职责有配送管理，包括制定配送计划、装箱、配送单、装箱滞留告警管理、返料管理，配送物资跟踪等。配送员工的业务职责1. 用户管理系统提供的管理个人信息的工具，包括：1） 个人信息。指维护配送员工本人的基本信息，包括：用户姓名，联系方式等。（注：本系统采用各用户自己维护自己的基本信息的原则，即只有用户自己本人登录系统后才
27、能修改自己本身的基本信息，如用户姓名和联系方式。）2） 密码修改。指修改配送员工本人的登录密码。 2. 配送管理这是配送部门的主要日常工作，包括：1) 配送计划管理。配送计划是指在商品入库后由配送部门依据客户申请单而新建的，供给仓储部门出库使用的单据，它是连接配送和仓储部门的桥梁，保证了配送流程的准确可靠。配送员工这部分的工作包括新建和查询配送计划，他只能查询到自己员工建立的配送计划，这是和配送主管的区别，主要是为了保证员工工作信息的不外泄；2) 装箱单管理。装箱单是指在商品出库后由配送部门依据出库单而新建的，以便装箱使用的单据，它为商品出库之后的准确配送提供了保障。配送员工这部分的工作是查询
28、装箱单。查询装箱单指查询该配送员工所建立的装箱单及其详情，这是和配送主管的区别，主要是为了保证员工工作信息的不外泄；3) 配送单管理。配送单是指配送部门建立的单据，是与客户交互的最后一环，直接关系到配送成功与否的关键。配送员工这部门的工作包括新建和查询配送单，他只能查询到自己建立的配送单，这是和配送主管的区别，主要是为了保证员工工作信息的不外泄；4) 工作量统计。指依据各种查询条件（如员工、平台、料箱和装箱日期等）组合起来的图表式的显示查询结果，可以直观的显示出配送部门各种情况下的工作结果，是方便考核评审的有效工具。5) 装箱滞留告警。指装箱完成后，长期没有被配送走的物资的自动告警管理，提醒配
29、送部门适时处理好这些物资。3. 车队管理这是执行配送任务的主体，由配送部门对其进行管理。配送员工这部分的工作包括司机管理（新建和查询）、车辆管理（新建和查询）以及司机-车辆配对。4. 电子目录这是系统提供的查询可供客户采购的物品清单。配送员工这部分的工作只是查询物品清单。5. 物资跟踪和视频监控本部分主要向同学们展示物联网技术在物流配送中心中的应用。多种传感设备在配送过程中的应用使得配送过程变得安全可靠，同时为配送员工监管配送工作提供了必不可缺的信息辅助。1） 物资跟踪有两种：节点跟踪和GPS实时跟踪监控。节点跟踪为用户提供了一个概括性的跟踪，主要是将配送过程中各部分的工作划分为各个节点，物资
30、经过某节点的处理后即将起状态更新，这样用户就可以查询到物资现在所处的位置和状态；GPS实时跟踪是指物资进入车辆开始配送至客户时的跟踪，使用户可以了解到物资现在处于什么位置，为用户提供了实时的跟踪信息。跟踪对象为配送单和装箱单，其中配送单的跟踪两种方法都提供，而装箱单只提供节点跟踪。3G技术包括地理信息技术（GIS）、地球定位系统（GPS）以及通用分组无线服务技术（GPRS），联合使用传感器技术就可以完成对物流系统的跟踪与定位功能。基于WEBGIS，GPS，GPRS 和温湿度传感器技术的物流跟踪系统, 它的主要功能是能不断获取移动车辆上的相关信息、车辆的位置状态信息，并把这些信息通过无线通信设备
31、发送到指挥中心，同时又能实时接受来自控制中心的指示。物流跟踪系统的数据流主要分为两部分：指挥中心与车载模块之间，指挥中心与浏览器之间（如GPS/GIS/GPRS车辆监控网络结构图所示）。车载模块包括GPS车载终端和温湿度感应器，其到指挥中心的数据流主要是受控车辆的实时定位信息以及实时温湿度。GPS车载终端接收GPS 卫星信号，计算出受控车辆的定位信息，通过无线通讯网络将定位信息发往指挥中心的WEB服务器，WEB服务器对定位数据进行解析后，将其存入后台的数据库服务器中；温湿度感应器测算实时温度与湿度，通过无线通讯网络将温湿度发往指挥中心的WEB服务器。指挥中心到GPS车载终端的数据流是指挥中心发给受控车辆的指挥、调度等信息。浏览器到指挥中心的数据流是用户的请求信息，这可能是普通的Web 服务请求，也可能是Web 地图服务请求。用户还可以通过浏览器向受控车辆发送指挥、调度等信息。该信息通过指挥中心的WEB服务器转发往车载终端。指挥中心到浏览器的数据流是服务器对用户请求的响应信息，Web 服务器将各种响应信息（如返回的地图数据以及车辆的定位信息等） 封装在Web 页面中返回给用户GPS/GIS/GPRS车辆监控网络结构图2） 视频监控。指在库房的关键位置放置摄像头，用户可以实时的查看库房的工作情况，以保证库房的安全可靠。在本物流示范平台中，通过视频监控可以实现物流中心内
