楊曉燕

(淮南聯(lián)合大學(xué) 信息工程學(xué)院,安徽 淮南 232001)

0 引言

RFID 技術(shù)[1]近年來得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在某些行業(yè)起著舉足輕重的作用。RFID 技術(shù)滲透于物流領(lǐng)域?qū)τ诖龠M(jìn)其快速發(fā)展有著重要作用。在現(xiàn)代供應(yīng)鏈中，使用RFID 技術(shù)可以提高貨物信息識別的效率，可以讓企業(yè)及時了解貨物的物流現(xiàn)狀，提高數(shù)據(jù)傳遞準(zhǔn)確性和完整性，提高數(shù)據(jù)處理的效率[2]。

1 物流管理系統(tǒng)設(shè)計原則

在設(shè)計物流管理系統(tǒng)時，除了體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計相當(dāng)重要以外，使用什么樣的開發(fā)技術(shù)也是關(guān)鍵一步。系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)供應(yīng)鏈中物流管理的具體步驟和具體情況來設(shè)計，具體實施過程中應(yīng)采用高質(zhì)量且比較成熟的技術(shù)，這樣才能使得設(shè)計出的物流管理系統(tǒng)應(yīng)用范圍更廣、可靠性更高、可擴(kuò)展性更好[3]。根據(jù)管理信息系統(tǒng)和物流相關(guān)事務(wù)管理流程的特點，設(shè)計物流管理系統(tǒng)一般要滿足如下要求：

1.1 先進(jìn)性和實用性原則

物流管理系統(tǒng)設(shè)計所采用的技術(shù)應(yīng)當(dāng)采用在國際上通用的同時比較成熟的且位于發(fā)展前列的技術(shù)作為支撐，并且要適應(yīng)當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展要求，這樣才能保證將來系統(tǒng)上線后的高質(zhì)量運行。

1.2 可擴(kuò)展性

現(xiàn)代供應(yīng)鏈在快速發(fā)展，為了適應(yīng)它的發(fā)展要求，首先物流管理系統(tǒng)的硬件設(shè)備應(yīng)符合國際通用的標(biāo)準(zhǔn)；其次應(yīng)在設(shè)計前進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，盡可能地利用好已有的已成型的基礎(chǔ)設(shè)施，包括現(xiàn)有的軟、硬件資源，在此基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況增加相應(yīng)的軟、硬件模塊，豐富系統(tǒng)，對系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。

1.3 可靠性

物流管理系統(tǒng)不是孤島，在運行中勢必要和外界進(jìn)行信息互通、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，這就要求設(shè)計出的物流管理系統(tǒng)，不僅在系統(tǒng)發(fā)生故障時仍然可以在一定范圍內(nèi)正常運行，而且還能夠防止黑客入侵，防止數(shù)據(jù)被篡改或被竊取等情況的發(fā)生?？刹捎媒?shù)據(jù)信息安全日志、對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定期備份、集群容錯等辦法來保證數(shù)據(jù)的安全和系統(tǒng)的正常運行[4-5摘要

1.4 大量數(shù)據(jù)的處理

要求物流管理系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的處理，并且保證在多用戶并行操作時亦能高效處理數(shù)據(jù)。

1.5 易操作性

物流管理系統(tǒng)應(yīng)該為使用者提供簡單、高效的系統(tǒng)操作界面，一個好的物流管理系統(tǒng)應(yīng)該擁有便捷的檢索界面，保證檢索數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率，同時有利于數(shù)據(jù)操作。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了保證物流管理系統(tǒng)與供應(yīng)鏈中其它環(huán)節(jié)的信息系統(tǒng)（例如與上游供應(yīng)商的銷售管理系統(tǒng)，以及與下游分銷商的采購管理系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，采用SOA 技術(shù)[6]來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。物流管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1 所示。

圖1 物流管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

如圖1 所示，企業(yè)用戶通過局域網(wǎng)來對物流過程中原材料進(jìn)貨、原材料倉儲以及商品的出貨進(jìn)行管理，同時，借助SOA 技術(shù)的平臺無關(guān)性和可擴(kuò)展性，分別與原材料供應(yīng)商和成品銷售商的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在供應(yīng)鏈上共享數(shù)據(jù)信息[7]。

3 具體業(yè)務(wù)流程設(shè)計

3.1 進(jìn)貨管理流程

企業(yè)的原材料進(jìn)貨管理流程主要包括原材料分析、原材料達(dá)到、卸貨、拆裝、驗收入庫等具體工作，進(jìn)貨管理的具體流程為先是進(jìn)行貨物訂單管理，然后到入庫指令管理，之后進(jìn)行貨物驗收，驗收通過后進(jìn)行原材料入庫和倉儲儲位的安排，如果沒有通過驗收則進(jìn)行協(xié)商退貨處理。

生產(chǎn)廠商的進(jìn)貨管理，即將從原材料供應(yīng)商所購買的原材料進(jìn)入到物流中心的倉庫，在經(jīng)過分揀、驗收之后，將原材料放到倉庫中的相應(yīng)位置，并且完成交易。在物流管理系統(tǒng)中，進(jìn)貨管理模塊就是對原材料入庫作業(yè)的數(shù)據(jù)以及資源進(jìn)行管理。原材料的入庫作業(yè)按照作業(yè)的順序來分，可以分成原材料的預(yù)入庫和實際入庫兩個部分。其中，預(yù)入庫信息主要被用來做原材料入庫時的人力資源、裝卸平臺排成、以及各種機(jī)械資源的分配參考。而實際入庫則是在原材料正式入庫時，由采購人員和倉庫管理人員，核對原材料的采購單來對采購的原材料名稱、數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)進(jìn)而完成原材料的入庫，然后，再由倉庫管理人員將貨物堆碼到相應(yīng)的區(qū)域，并且最終由倉庫管理人員確認(rèn)已經(jīng)驗收。在采用RFID 技術(shù)之后，倉庫管理員可以根據(jù)供應(yīng)商所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，使用RFID 閱讀器來自動獲取相關(guān)貨物信息即可，而不需要經(jīng)過繁雜的貨物拆封進(jìn)行條形碼的掃描，可以極大的提高貨物入庫的效率[8-9]。

3.2 倉儲管理流程

倉儲管理即對原材料入庫后，以及商品銷售之前存放在倉庫中的這段生存周期的過程進(jìn)行管理。倉儲管理的具體流程為先是進(jìn)行產(chǎn)品、原材料入庫管理，然后依次進(jìn)行貨物調(diào)庫管理、庫存盤點、產(chǎn)品出庫管理。

在物流管理中，倉儲管理是其中最為基本的功能之一，而倉儲管理主要是對入庫后的原材料的材質(zhì)檢驗、數(shù)量質(zhì)量是否符合、存儲安排的管理以及貨物在保存過程中的備貨、盤點、碼放、保管維護(hù)等管理。倉儲管理的主要目的在于有效的對倉庫中的原材料進(jìn)行科學(xué)管理，例如各種原材料數(shù)量的控制、倉庫儲位的有效利用、采購數(shù)量以及時間的控制、貨品出庫控制以及及時向生產(chǎn)車間提供原材料的庫存等信息。

3.3 出貨管理流程

有效的掌握分銷商、零售商的商品庫存情況，并且提前做好商品的生產(chǎn)工作，可以極大的提高生產(chǎn)廠商的服務(wù)水平。其工作主要包括產(chǎn)品的準(zhǔn)備、集中、分類、包裝、確認(rèn)以及確認(rèn)運輸工具等信息的處理。在物流管理系統(tǒng)中，出貨管理的具體流程為從訂單管理開始到出庫指令管理，進(jìn)而判斷產(chǎn)品庫存是否滿足訂貨單，如果滿足則進(jìn)行揀貨進(jìn)程安排最后發(fā)貨出庫，如果不滿足則重新進(jìn)入訂單管理開始新的流程。

4 RFID 相關(guān)模塊設(shè)計

根據(jù)RFID 技術(shù)中標(biāo)簽識別的基本原理，對應(yīng)用RFID 技術(shù)的各個具體模塊進(jìn)行設(shè)計和研究，主要包括以下五個模塊的設(shè)計。

4.1 解碼模塊

在物流管理系統(tǒng)中，每件貨物都安裝有其特定的專屬電子標(biāo)簽，RFID 閱讀器對貨物執(zhí)行的是單標(biāo)簽識別[10]，所以在設(shè)計中采用10%ASK的方式對電子標(biāo)簽進(jìn)行調(diào)制[11]。

當(dāng)貨物進(jìn)入閱讀器的讀取范圍內(nèi)時，貨物上的電子標(biāo)簽就會自動獲取閱讀器的信號指令，隨即通過對應(yīng)的模塊對接收到的指令進(jìn)行解碼。通過對數(shù)據(jù)幀頭的分析從而確定數(shù)據(jù)的編碼方式。對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的流程如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)解碼流程圖

4.2 冗余校驗?zāi)K

循環(huán)冗余校驗碼CRC,是一種常用的具有檢錯、校錯能力的校驗碼，CRC 碼存儲或傳送后，在接收方進(jìn)行校驗來判斷數(shù)據(jù)是否有錯，若有錯則進(jìn)行糾錯。具體操作是把經(jīng)過模塊解碼后得到的數(shù)據(jù)通過冗余校驗?zāi)K進(jìn)行校驗，冗余校驗?zāi)K的校驗多項式如式(1)所示[12-14]。

4.3 狀態(tài)機(jī)及控制模塊

考慮到嵌入式RFID 功耗較大、造價成本較高等問題，本系統(tǒng)采用狀態(tài)機(jī)模式的電子標(biāo)簽，從而降低生產(chǎn)成本[15-16]。

當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器響應(yīng)范圍中時即被激活，電子標(biāo)簽中的內(nèi)容會被閱讀器讀取。目前國際上通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下RFID 標(biāo)簽一般有以下四種狀態(tài)：Power-off、Ready、Quiet 以及Selected[17]。不同狀態(tài)的電子標(biāo)簽對閱讀器的響應(yīng)各不相同。為了提高電子標(biāo)簽和閱讀器的響應(yīng)效率，本系統(tǒng)的電子標(biāo)簽除了已有的幾種標(biāo)簽狀態(tài)外還添加了Authen 狀態(tài)。RFID 電子標(biāo)簽在Authen 狀態(tài)時，電子標(biāo)簽只對相應(yīng)閱讀器的認(rèn)證身份指令進(jìn)行響應(yīng)[18-19]。RFID 電子標(biāo)簽中狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移如圖3 所示。

圖3 電子標(biāo)簽狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

以下為狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程：

1）電子標(biāo)簽在沒有進(jìn)入閱讀器的有效范圍內(nèi)時沒有響應(yīng)，處于Power-off 狀態(tài)。2）電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的有效范圍后，進(jìn)行Authen 認(rèn)證，這時電子標(biāo)簽會響應(yīng)閱讀器完成信息認(rèn)證。3）完成閱讀認(rèn)證后，電子標(biāo)簽在Ready 狀態(tài)時，會響應(yīng)閱讀器中相應(yīng)的Ready 指令。4）當(dāng)電子標(biāo)簽處于Quiet、Select 狀態(tài)時，電子標(biāo)簽會響應(yīng)閱讀器中的Quiet、Select 指令。5）電子標(biāo)簽只要離開閱讀器有效范圍，就會再次處于Power-off 狀態(tài)。

4.4 標(biāo)簽認(rèn)證模塊

RFID 電子標(biāo)簽處于Authen 認(rèn)證狀態(tài)時，在認(rèn)證模塊中會執(zhí)行哈希運算等步驟，需對指令狀態(tài)進(jìn)行判斷[20]。

當(dāng)指令狀態(tài)為“S1”時，分別從寄存器和閃存中讀取隨機(jī)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，將二者串聯(lián)后通過哈希函數(shù)計算得到Rt 隨機(jī)函數(shù)再與哈希函數(shù)一起發(fā)送到閱讀器中。

當(dāng)指令狀態(tài)為“S2”時，同樣分別從寄存器和閃存中讀取隨機(jī)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，將二者串聯(lián)后，把通過哈希函數(shù)計算出的結(jié)果和從寄存器中讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果相等，則通過認(rèn)證，電子標(biāo)簽隨即處于Ready 狀態(tài)，否則認(rèn)證失敗。

認(rèn)證模塊的框圖如圖4 所示。

圖4 認(rèn)證模塊框圖

圖4 中認(rèn)證模塊定義的描述如表1 所示。

4.5 編碼調(diào)制模塊

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將隨機(jī)數(shù)、哈希函數(shù)結(jié)果和冗余校驗等信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，然后傳送給閱讀器。對電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制流程如圖5 所示。

編碼過程中根據(jù)數(shù)據(jù)的初始狀態(tài)來確定對數(shù)據(jù)的編碼形式，編碼形式有單載波或雙載波編碼，根據(jù)Send_dual 值判斷選擇哪種編碼形式，之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝生成幀頭，編碼結(jié)束后生成幀尾，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

對物流管理系統(tǒng)中種類和數(shù)量巨大的信息進(jìn)行管理和維護(hù)，是保證系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵，這就要求要合理設(shè)計好數(shù)據(jù)庫。一個優(yōu)良的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)能最大程度地提高數(shù)據(jù)處理效率，保障系統(tǒng)的正常、高效運行。根據(jù)之前對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等的分析，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖6 所示。

6 系統(tǒng)實現(xiàn)

依據(jù)對物流管理系統(tǒng)中具體功能的分析以及具體業(yè)務(wù)流程的設(shè)計，將供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)的物流管理抽象為進(jìn)貨管理、倉儲管理以及出貨管理三個模塊，而且各個環(huán)節(jié)的三個物流管理模塊的流程類似。采用Java EE 技術(shù)對產(chǎn)品生產(chǎn)廠商物流管理中的進(jìn)貨管理、倉儲管理以及出貨管理的具體實現(xiàn)進(jìn)行研究。

在庫存查詢中，根據(jù)服務(wù)調(diào)用者輸入的庫存編號從數(shù)據(jù)庫中查詢庫存的詳細(xì)信息，并且將庫存信息以xml 字符串的方式返回給服務(wù)調(diào)用者。在倉庫管理模塊部分，用戶可以根據(jù)倉庫類別對各類倉庫進(jìn)行分門別類的操作。倉庫調(diào)用服務(wù)界面如圖7 所示。

圖7 貨區(qū)服務(wù)操作界面

電子標(biāo)簽的操作，包括數(shù)據(jù)的識別、讀取、寫入。對電子標(biāo)簽的操作測試如圖8 所示。

圖8 電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)寫入、讀取界面

對讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程，主要是為了保證讀取數(shù)據(jù)的可用性，在數(shù)據(jù)處理模塊中對數(shù)據(jù)中的錯誤信息和冗余信息進(jìn)行甄別、過濾和處理，除此以外還將對讀取的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行合法性檢查。

將RFID 技術(shù)運用于物流管理系統(tǒng)中，可以幫助用戶及時了解貨物的存儲信息，對貨物進(jìn)行科學(xué)管理，提高生產(chǎn)運行的效率。經(jīng)過系統(tǒng)分析，運用RFID 技術(shù)，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，減少了數(shù)據(jù)的丟失，保證了系統(tǒng)的正常運行，貨物出庫入庫效率提高了20%左右，提高了物流管理系統(tǒng)中貨物數(shù)據(jù)采集、存儲、處理的效率。

7 結(jié)語

綜上所述，目前電子商務(wù)的飛速發(fā)展使得企業(yè)更容易對原材料采購、產(chǎn)品組織生產(chǎn)和市場銷售信息進(jìn)行收集、分析、傳遞，讓原有的供應(yīng)鏈管理概念有了重新的詮釋，使傳統(tǒng)的效率低下的供應(yīng)鏈管理邁向電子商務(wù)時代的高效供應(yīng)鏈管理，以提升企業(yè)競爭能力。而在現(xiàn)代供應(yīng)鏈中，物流信息的高效管理起著關(guān)鍵性的作用，使用RFID技術(shù)，可以讓企業(yè)及時了解貨物的物流現(xiàn)狀，從而實現(xiàn)物流信息在現(xiàn)代供應(yīng)鏈上的自由流通。