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随着世界经济的发展和新兴技术的出现,智慧物流也应运而生。智慧物流是指在物流活动中运用大数据、物联网、人工智能、云计算等新兴技术,实现物流系统信息交流、企业及时获取货物的多方位信息,掌握货品的物流状态,监控货品的品质和物流活动。智慧物流需要对信息进行收集、传输、反馈、分析处理,因此,智慧物流可以分为基础层、感应层、传递层、分析层、决策层。基础层包括物流仓库、运输车辆等,这是物流最传统的基础设施;感应层是安装在车辆、货物外包装和仓库中的各种类型感应器,比如,光感器、远红外线、监控摄像头、湿度感应器等,能够将感应转换成数据;传递层是将感应到的数据通过网络传输设备传送到企业供应链物流控制中心;分析层是利用各种云计算软件和测评系统来分析所获得的数据,从而得出相关的结论;决策层是根据分析层的报告对企业战略做出具体的部署决策。其中基础层、感应层和传递层可以应用物联网技术,而分析层和决策层可以应用大数据和人工智能技术,从而实现了制造业物流的智能化。
1智慧物流在企业供应链中的发展现状
我国城镇化进程的快速发展,促进了智慧物流供应链规模的扩大。智慧物流能够最大化地将企业的生产数据进行整合和分析,从而制定更加合理的物流方案,提高物流供应链作业效率,在满足市场需求的同时,最大限度地降低物流成本。智慧物流中的人工智能技术,通过大数据汇总分析数据后,能够利用机器人手、光感应技术、计算机技术、物联网技术智能化地实现对物流供应链的管理与控制,具体而言就是将客户信息、订单信息、货物信息、运输车辆定位信息、承运车辆的运能、物流网络等汇总到企业物流供应链数据技术中心进行数据处理,经过云计算数据分析,得出决策依据,进而调整供应链的物流方案、调控物流运力、物流路线规划和物流承载力预测等活动。随着信息技术的迅猛发展,智慧物流的智能水平持续上升,从而实现了供应链从头到尾的管理,确保了供应链整个流程的数据可以查询,可以追溯。
2智慧物流在企业供应链发展中出现的问题
2.1物流要素资源共享协同程度低
当前,大多数企业都意识到将物流新兴技术应用到生产领域所带来的竞争性优势,因此都建立起了物流智能化项目。制造企业在供应链建设中需要进行多方产业协调,需要多个行业、多个领域的企业共同参与,物流各个环节中的企业合作协同才能共赢。如果盲目草率启动,缺乏相配套的物流优化环境,发展单一会导致效率低下。比如,一些企业引入了智慧物流的概念,但是企业的文化理念跟不上,战略先导不能带动企业文化氛围,使得企业不能够顺利推进和贯彻智慧化物流。企业之间B2B领域的物流环节,配送活动涉及众多因素,运力、车辆调度、路线优化、运输成本、路况等因素之间联系紧密,但是企业间缺乏协同,联系不足导致发展效用差别很大。在智能化仓储领域同样也存在入库、存储、分拣和保管、配货要素之间相互割裂,物流协作优势受到制约的情况。企业之间的信息共享化和协同化水平低,使得企业物流成本高、效率低,市场竞争力弱。
2.2智慧物流标准化不到位,监管不足
企业制造对商品信息化标准建设不足,这样商品信息的输入就会受限,供应链体系中信息互相割裂,产生信息孤岛,导致智慧物流的数据共享没有统一的标准。智慧物流中有很多新兴设施设备,但是设备的型号、规格缺乏统一标准,这样设备和设施之间的兼容性不足,影响了物流供应链作业的效率。企业出于自身经济实力情况和节约成本的考虑,在选择标准时也会有一定的倾向性,导致标准差异给物流活动带来了制约性影响,难以发挥优势。智慧物流下,大数据和物联网、云计算等IT技术的普及,使这个行业内涌入大量的物流行业参与者和利益参与者,所以急需继续健全企业的征信体系。当前物流行业市场秩序缺乏规范,存在真空地带,政策法规缺乏有效的针对性,现行的监管制度在智能货柜、无人机等无人化设备方面的规章制度不够健全,对智慧物流的发展产生了制度性障碍。
2.3新兴技术人才不足
智慧物流在制造业中涉及众多知识领域,比如,计算机、电子技术、自动化控制、大数据、图形图像、财务金融等,所以建设智慧化物流供应链需要大量的复合型人才。当前复合人才培养速度较慢,不能很好地满足物流人才队伍的需求。对于高效率、低成本的物流发展趋势,人才培养是一项急需的重要任务,影响着智慧物流供应链的建设。
3智慧物流在制造企业供应链中的建设策略
现今企业对物流的要求越来越高,客户对时效性、安全性、快速反应和环保都提出了高要求,因此现在的企业需要将众多IT技术,比如云计算、大数据、物联网等新兴技术,运用到企业采购、仓储、运输、配送、生产等重要的物流环节中去。结合智慧物流中的机器设备,比如,机器人手、自动导引运输车、AGV、RGV、无人驾驶配送机、自动配送车等智能化设备,实现企业物流的信息化和智能化、自动化。形成智能化的物流体系,是未来企业发展的方向。智慧物流不是单个企业的事,需要物流行业不同环节的企业共同参与,形成一个完整的智慧物流产业链,物流企业、行业相互补充从而实现协同发展。
3.1建立智慧化的仓储中心
建设自动化立体仓库,采用机器人手进行拣货和堆码作业,AGV、自动拣选机等设备,配合传感器、光感器等电子技术,对货物的入库、在库、堆码、拣选作业进行自动化的高效无人作业。通过空气传感器和光感器对空气中气体进行检测,当空气指标超标时发出警报,对不正常货物出入进行提示,提高了仓库的安全性和稳定性。将产品的入库、出库数量进行记录,汇入企业大数据库中,进行数据的分析和挖掘汇总,与企业的供应链系统、企业的资源计划ERP系统进行对接匹配,这样企业能够及时掌握真实的库存情况,了解存放时间、存放数量、批次等,合理地调节仓库的库存量,达到经济库存量水平。仓储过程实现智慧化仓储,能够对物流作业信息和库存货品信息全面掌握,协调管理。
3.2大数据下产品的物流监控
产品从生产到销售的整个过程,都有可能在某一环节出现问题、故障,为了能够追根溯源,我们需要对生产从原材料采购,半成品生产,产成品入库,到最终商品销售环节,建立起一整套完整的可追溯体系。同样追溯产品需要企业从采购、物流、生产、销售等多个环节同时进行,从产成品入库、包装、装车运输,到送货完成这些物流环节都需要保证信息是可以追溯的。产品的追踪可以双向进行,一方面产成品完工后,拥有自身对应的唯一编码,登记入大数据库中,对其后续的物流仓储、运输、销售和送货等环节进行记录登记,收集相关数据到数据库中;另一方面追溯该产成品的生产过程、原材料、供应商等信息,包括入库记录、库存保管记录、验收报告等。这样就保证了原材料与产成品的信息能够一一对应,一旦产品质量出现问题,可以追根溯源,找到问题所在,实现对每一环节异常情况能够提前预警、及时解决,从而降低了企业风险。
3.3物流供应链流程可视化
将摄像头、数据传输、视频监控等技术与企业物流技术相融合,比如,物流的GPS卫星定位系统、RF技术等,能够实现物流供应链全流程可视化。从采购原材料、仓储储备、配送车辆运输调度、物流在线调配等物流供应链全流程可以通过视频、音频进行实时传输和监控。比如,在货物运输过程中,GPS全球定位系统能够将产品在运输过程中的实时位置监控显示在企业控制调度中心,可以实现产品运行轨迹的及时调配和监控,当某地区对产品有紧急需求时,可以通过监控系统对产品的目的地进行及时调换和更改。如果在仓储中心或者物流中转站建立这样的可视化系统,能够配合视频检测系统,更好地对产品的质量、状态和异常情况进行及时监控。比如,在产品的外包装上、运输车辆上、集箱上安装监控设备、光感器、红外线感应器、温湿度传感器、压力器等,它们将接收到的信息转换成图形、字符信号传回企业,这样企业就能监控产品。
3.4供应链上下游控制智慧化
智慧化的供应链涉及上游供应商和下游销售商。在信息的传输上,上下游企业和制造企业需要在信息的传输、共享上达到及时、准确。因为当今的供应链数据信息数量大,更新的速度也很快,传统的供应链信息传递方式已经不能满足快速反应的需要。所以,需要利用新兴物流技术,比如,云计算、物联网、大数据等将上下游企业的信息进行汇总、分析、整合,实现整条线的信息共享。共享的信息从物流需求、原材料采购、产成品运输、货品仓储、市场销售、财务分析、战略决策等全方位地进行整合。一方面,企业可以利用下游销售商的共享信息、数据进行大数据分析,通过云计算分析出市场的销售情况、客户的需求情况,从而改善产品,调整产能,改进工艺,制定更加符合市场需求的生产计划;另一方面,企业将生产计划分享给上游供应商,原材料商能够据此精确地预测原材料供货量,从而明确交货期、制定合理的工业计划,尽量做到JIT生产和零库存,确保了整条供应链上生产的稳定性。
3.5智慧物流采购活动智慧化
原材料采购品质是企业面临的问题,采购品质难以控制,企业不可能对全部原材料进行检验,时间和经济成本都太高。大宗货物的价格变动频繁,一旦价格变动过大,企业会面临被违约、以次充好的困境,采购环节信息也不对称,企业面临着信用风险和价格风险。采用了智慧物流后,我们可以利用智慧物流的监控功能,在原材料仓储和运输过程中,运用感应器智慧物流实时监控采购的原材料货物的状态、温度、湿度和出入库情况,防止库存原材料的数量差异和在库原材料因为保管不当导致的变质和毁坏。在采购价格方面,运用大数据系统,将采购原材料的价格和市场上同品质、同地区的价格相比较,能够控制采购的价格,防止采购中舞弊的风险。
关键词:供应链;可视化;物资监控
Abstract: This paper analyzes the necessity of the construction of power supply monitoring platform based on the intelligent supply chain. According to the performance index of the material supply management of the South China Power Grid, this paper designs the platform of the whole process of material supply. Practice has proved that the project design and application of the monitoring platform provides data analysis and visualization tools, effectively enhance the material supply timeliness and accuracy, improve the work efficiency and employee satisfaction.
Keywords: Supply chain; visualization; material monitoring
中图分类号:TP315 文献标识码:A
0.引言
电网企业既是传统企业,也是现代企业。是传统企业,表现在电网企业的建设经历了几十年的过程,在这个过程中历经了初创、成长和成熟的过程,工具、方法和技术都在不断地更新和进步,才有了今天的辉煌的成绩。另一方面,电网企业也是现代企业。这主要表现在电网企业的投资规模大,与国计民生息息相关;工程建设复杂、周期长,对项目管理和技术管理要求高;电网企业的工作岗位,均需要具备一定的技术资格和认证,对人员素质要求高。因此,传统和现代相结合的特点注定了电网企业在日常业务管理上的特殊性。
电力物资的供应具有显著的特点。电力建设工期长、工程复杂、涉及单位多。参与建设的单位既有电网企业、设计方、施工方、监理方,还有供应商、配送商和上下游的企业,因此,就物资供应而言,如何保证在合适的时间,将正确的合格的物资、移交到正确的地点,始终是企业面临的重要事项。传统的管理方式,多依赖于人工方式,以电话、邮件、QQ等方式,跟踪和督促货物资的交付,这种方式在一定程度上缓解了物资供应过程中交流的障碍,但从另外一个方面讲,尚缺少全业务和全流程视角的监控,如何对全过程进行可视化的监控及数据的分析,是物资管理工作面临的一个挑战。
智慧型供应链的核心是供应链中的成员在信息流、物流、资金流等方面实现无缝对接,高效协同,消除不对称信息孤岛,最终从根本上解决供应链效率问题。基于智慧供应链的物资供应全过程监控正在为供应链管理领域带来一场巨大的变革,该监控机制具借助大数据和可视化的理念,有效改善物资供应全过程的效率和透明度,确保及时、准确地掌握物资供应全过程的真实情况,可以显著提高电力物资全生命周期效率和准确性。
1.物资监控平台建设的必要性
电力物资管理是一项基础工作,牵涉到工程建设、成本管理以及安全生产等方面的内容。加强电力物资工作,需要不断完善管理制度,提高效率,降低成本,对物资采购供应过程实行有效的监控,更好地满足工程建设需要,更好地服务于企业的生产和经营管理,追求物资供应的协调性与及时性、库存管理的合理性、物资质量及物资服务的优质性。
基于历史条件建设物资管理系统,实现了需求、采购、履约及出入库等基本流程管理。但仍存在如下问题:各个环节的跟踪监控机制未达到智慧型供应链的要求;未建立相应动态监控模型,未实现对各个环节的标准工作时限设计、及时预警与动态提醒以及从信息系统中取数的逻辑。为了更好地满足生产及工程物资供应需要,仅仅实现基本的流程管理是远远不够的。随着电网资产规模的不断扩大,企业对过程监控的精细化管理手段和机制提出了更高的要求。利用相应的专业创新技术手段,提高智慧供应链的物资供应全过程监控水平,实现物资供应管理各流程、各节点之间流程的高效运作及动态监控。已成为电网当前一项重要的任务。
为了更好地满足生产及工程物资供应需要,需要建设基于智慧供应链的物资供应全过程跟踪机制建立,通过物资流程监控,物资动态指标监控,流程管理与优化,获得最快速最完善的图文和报表输出,从而使得物资供应全过程信息一目了然,可以大大提高企业管理的效率。
2.物资监控的设计框架和功能
根据物资监控平台的目标和要求,需要建立物资供应全过程跟踪机制,通过信息系统的可视化业务监控,使物资供应全过程信息一目了然,现物资供应全过程动态跟踪监控,有助于实现物资供应管理的集中、规范、高效。因此,对于设计的框架规划如图1所示。
2.1 项目物资供应监控
以需求计划申报单位部门作为统计维度,以需求计划单的审批完成时间作为计算时点,统计各个专业管理部门(如基建、营销等)申报的需求、已完成需求、已下发中标通知书的、已签订合同及采购金额、已经到货、已完成供货的明细。统计需求部门申报的物资需求,供应中的明细数(以及红黄灰绿灯数);以及各个环节处理中的需求明细数。可以往下钻取对应的需求计划明细清单,如图2所示。
2.2 储备采购供应监控
以需求计划明细申报的虚拟项目作为统计维度,以需求计划单的审批完成时间作为计算时点,统计年度累计或各个月份申报的储备物资申购需求、已完成需求、已下发中标通知书的需求、已签订合同的需求、已经到货的需求、已完成供货的需求。
统计各个虚拟储备项目各个月份申报的物资需求,供应中的明细数(以及红黄灰绿灯数);以及各个环节处理中的需求。可以往下钻取对应的需求计划明细清单,如图3所示。
2.3 闲置物资可视化监控
在统计供电局的闲置物资库存,可以按照单位部门、物资类别、项目进行统计分析。结合闲置物资产生量、再利用量进行综合统计分析,为进一步提升闲置物资的管理提供数据分析支撑,如图4所示。
2.4 绩效指标看板
统计物资供应全过程中的物资管理指标,指标共8个,分别是:需求计划准确率、特殊需求采购率、合同签订及时率、物资采购集中度、七天准时供货率、库存储备金额占比、常规储备物资库存周转率、闲置物资再利用率,展示各指标当期的指标值、同比、环比。指标的统计周期、计算公式、取数规则以南方电网公司公布的指标卡为准。
示例(如):
指标名称:需求计划准确率
统计周期:季度
指标公式:(1-n/d)×30%+k×70%
计算逻辑:
d:物资需求计划总条目数量。在统计期间内完成采购的非框招的所有物资需求计划总条目数。
n:错误的物资需求计划条目数量。在d的范围之内,并且发生过退回的需求计划明细条目数。
K:框架协议执行率。
当k为[80%,120%]时,k=100%;
当k120%时,
k=∑所有标的[(1-|单个标的实际采购数量-该标的需求预测数量|/该标的需求预测数量)/80%]/标的总数量×100%
当k
可视化监控界面如图5所示。
2.5 业务单据办结效率监控
统计昆明供电局的关键业务单据审批的办结效率,10种单据类型包括:需求预测单、需求计划单、采购报告单、采购合同、履约问题单、到货抽检任务单、入库单、出库登记单、储备方案、闲置物资入库单。统计的维度包含单据数量、审批时长(各单位、节点)、审批完结等,如图6所示。
3.管理效果提升
以云南电网昆明局为试点应用,通过对电力物资供应的全过程监控,加强了网、省、地市(县)各级单位的纵向协同,有力地促进了智慧供应链的建设。降低了沟通的成本,提升了企业的效率,提升了员工的满意度。为南方电网物资管理工作提供了有价值的经验。
参考文献
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关键词:供应链;移动化;电力物资管理
Abstract: Based on material supply management of electric power enterprises, this paper analyzes the difficulties existing in the whole process of material supply management, and proposed the necessity of establishing the intelligent supply chain monitoring mechanism. This paper introduced design ideas and construction methods of the whole process monitoring of power supply from the aspects of socialization and mobility. Practice has proved that this innovative design and application on materials monitoring mechanism had met the demand of timeliness and accuracy on power supply, reducing the difficulty of the work, improve work efficiency and employee satisfaction.
Keywords: Supply chain; mobility; power material management
中D分类号:F252 文献标识码:A
0.引言
电网企业是资产密集型企业,资产价值高、项目建设周期长、设备维护工作复杂,对技术和管理的专业要求严格,与传统的企业不同,企业的核心管理目标中,相比于利润最大化定位,企业更加重视安全、效益、成本要求以及社会责任的承担。
电网企业的建设离不开电力物资的供应,这些物资设备从内容上包含了业务所用到的材料、设备、备品备件、低值易耗品、工器具等;从业务领域区分包含了基建、生产、营销、项目等所需的物资。物资品种多、规格复杂、供应周期不同,在管理上存在比较大的难度。因此,对于管理工具和技术的应用也存在强烈的需求。
总理在2015年政府工作报告提出了“互联网+”行动计划。报告认为:移动互联网代表了未来通信的发展方向,对社会生活、企业生产和经营、个人日常工作生活都有重要影响。因此,从电力信息化的角度而言,以此为契机,通过采用先进的应用技术,加强信息化和工业化的高度融合,是帮助电网企业实现管理目标的有效手段。
1.物资监控机制建设的必要性
电网企业是传统企业,也是应用高新技术的现代化企业。传统指的是电网企业建设具有几十年的历史,是从无到有的建设过程。这个过程漫长,是技术、知识和资本的积累过程。现代企业是指电网企业的环境发生了重大的变化,特别是近些年,随着互联网、移动应用、大数据技术、云计算等不断的发展,电网企业也开始充分地学习和应用这些技术,同时,加上电网企业本身特有的电力生产、运维等业务领域的特有技术,所以,电网企业也是应用高新技术的现代企业。
电网企业的管理的覆盖多方面的内容,这些特点即具有普遍性,也具有一定的特殊性。特殊性表现在电网企业在不同的业务细分领域,都需要不同的设备、工具、技术及专业的管理和技术人员,采用不同的方法实现管理目标。普遍性表现在绝大多数的电网业务都是基于相互协作、经验共享、实时沟通的基础上完成的。特别是对于电力物资全过程管理,这个特点尤其突出。电网企业体系内的组织主要包含了网、省、地、市、县级等单位;电网体系外部包含了设计、施工、监理、物流配送等单位,因此,多层级、多角色工作环境对物资全过程的配送和跟踪处理机制提出的要求是必须快速、准确、全面。所以,在监控机制和工具的设计应用上,电网物资全过程监控都有着广阔的应用空间。
物资全过程监控机制的业务要求体现在信息系统的设计上就是要具备创新型的协同办公、移动应用、即时通信等功能,这些可以用来来辅助管理目标的实现。所有,建立基于移动应用、可视化、社交化的监控机制,是物资全过程监控研究关键环节。
2.物资全过程监控的社交化创新设计
在随着南方电网物资管理系统的全面推广,实现了物资业务信息化手段管理,提高了工作效率,提升了交付质量,物资管理的各项业务稳步提高。但是,在物资现场作业管理方面存在一定不足,物资管理存在着各单位缺少协同、信息实时反馈不足等问题。具体表现在参加现场验收的单位来自不同的业务领域,有些问题即需要现场人员判断,也需要领导和专家协助,但往往和后台交流缺少工具方法,一线和后台存在脱节的情况。
从现代企业的沟通模式转变可以看到,以往的单线程、点对点的沟通模式已经转变为网状式的沟通模式,这种模式的特点是全传播、每个节点都是散播点,如图1所示。
为了使物资全过程管理信息化水平更上一层楼,同时加强物资监控管理工作中对现场作业的管控力度,尚需进行社交化设计,使其能够更加适应物资管理业务的发展需求。
2.1 动态提示
智慧供应链的物资供应全过程中,涉及到的角色、环节、处理比较多,各个岗位获得信息基本上是通过信息系统、电话、QQ、邮件、书面的文件等方式,这种方式的特点是必须由一个主动方发起。如果发起方忘记或者延迟,错发、误发,则会造成下一个流程或者岗位的信息延迟或者错误。为了解决这样的矛盾,设计出“动态提示”这个元素。动态提示是指当有以下情况时候,系统会自动提示:如:关注用户有动态产生;有动态@当前用户;本人发表的动态及所有评论。如图2所示,物流中心物资储备工作的通知,可以@给相关的责任人,同时,关注物流中心的用户也可以自动接收到这个通知,并可以评论。
2.2 工作台共享
在智慧供应链物资监控全过程的设计中,也需要体现这种设计化的设计理念。在信息系统中设计出工作台共享,以社交化的理念,将单一的沟通改为在线的交流,并且可以直接点击链接进入到物资管理的信息系统中,直接发起单据和审批,如图3所示。
2.3 流程通知
在智慧供应链的全过程管控中,物流中心是一个很重要的部门,由于部门职能范围不同,物流中心与其他部门之间在沟通中存在不到位的方面。物流中心与外部供应商之间也存在这样类似的问题,如项目物资中标之后,基建部门需要及时得到这个消息,以便及时与中标厂家签订技术协议;项目线路工程变化,导致工期变化,相关部门需要及时了解物资供应计划变动情况等,由于缺少有效的信息系统的支持,导致传递不准和延误。通过业务系统与社交深度结合,在信息中嵌入系统链接(图片),通过身份验证后可以看到系统内容。上一流程的处理人员在完成后,可以物资管理系统中主动通知下一个流程处理人(信息系统、邮件、短信等方式),保持物资供应链的环节衔接及时、准确。这种设计也解决了人员出差在外,无法做到及时审批的问题。如图4所示。
3.物资全过程监控的移动化创新设计
传统的信息化审批,是以满足业务事项为核心的桌面信息系统,缺少物资供应全过程监控的跟踪查询功能,并且传统的桌面信息系统需要依赖固定的办公场所和办公配套设备,在碎片化和移动化的时代,已经开始出现不够用甚至不适用的问题。
另一方面,在业务工作量已满负荷的情况下,目前通过电话邮件等方式进行多方咨询物资供应进度的现状,一方面带来极大的低效率重复劳动,另一方面信息传递的滞后性容易导致物资及时供应受到影响。譬如中标成交通知书下达之后需求部门没有及时获取相关信息,导致没有安排好签订技术协议,影响后续的合同签订和物资的及时供应。
根据以上的业务痛点,在物资全过程监控中加入移动化的创新设计。
3.1 移动化审批
针对传统桌面系统依赖固定办公场所和办公配套设备的禁锢,设计可以将信息管理系统的待审批单据同步到移动终端,方便处理人随时随地进行审批,特别适用于审批人出差等不在办公环境的情形。在业务管理要求下,某些业务单据如果需要进行信息系统和纸质的单据双轨审批的,在纸质单据审批完成之后,可以通过扫描条码自动在信息系统上完成同步审批,如图5所示。
3.2 移动化进度查询
设计通过移动终端进行跟监控物资需求的供应进度,包括主动查询和被动接收两种方式。主动查询:可以建立物资供应进度查询的微信服务号。被动接收:通过微信服务号进行订阅项目或者项目物资需求;如图6所示。
3.3 移动化绩效指标
智慧供应链的监控需要满足及时、准确、全面的要求,也需要将全过程的绩效指标呈现在移动端,做到可视化的查询和展现。因此,移动终端上实现对于物资供应规模、绩效指标的监控,也是方便相关领导更及时、更好地掌控物资运营管理情况重要手段。如图7所示。
4.管理效果提升
以云南电网昆明局为创新型应用的试点,通过引入社交化、移动化创新应用,在智慧供应链物资全过程管理领域,通过加强电网体系内部网、省、地、市(县)多级单位以及外部供应商、客户供应链全过程的监控和沟通协调,降低了工作复杂度,填补了信息系统和业务之间的空白,有效地促进了管理的效率,提升了企业效益,为南方电网基建现场管理的工作提供了有价值的经验。
参考文献
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【关键词】超高频RFID;物联网;无线传感器网络;追踪;溯源
1.引言
近年来,危害人民身体健康甚至危及生命的食品安全事件频频发生,其数量和危害程度成日益上升的趋势。蔬菜作为老百姓最基本的消费品之一,从供应效率到安全的要求得到老百姓越来越多的关注。最近几年,我国的蔬菜农药残留过高,食用蔬菜中毒的事件时有发生。如何保证蔬菜安全,提高“菜篮子”产品质量安全水平,让城乡居民长期吃上“放心菜”,是普通老百姓关注的热点,也是提高蔬菜产业竞争力的重要条件。
通过无线传感器网络获取物理世界的数据,无线射频技术搭建起物理世界与信息世界的桥梁,将两者进行有机集合,再通过Internet和EPC系统连接,在一个统一的供应链物联网的平台运作。依托EPC作索引,获取表示物品的状态,将此状态融入物品的信息链中,实现基于物联网的供应链追溯的功能。
2.相关技术
2.1 物联网
物联网的定义是通过射频识别(RF-ID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网主要由EPC(Electronic Pro-duct Code)编码、EPC标签、RFID读写器、SAVANT中间件、对象名解析服务器(Object Naming Service,ONS)和实体标记语言(Physical Markup Language PML)6个部分组成。
解读器读出的EPC只是一个信息参考,由这个信息参考从Internet找到IP地址并获得该地址中存放的相关的物品信息,并采用分布式Savant软件系统处理和管理由解读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC码,计算机需要知道与该EPC匹配的其他信息,这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务。Savant将EPC传给ONS,ONS只是Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找,该文件可由Savant复制,因而文件中得产品信息就能传到供应链上。个人用户和企业用户通过不同输入输出控制终端,从物联网中获取有关物品的信息。工作流程如图1。
2.2 超高频RFID
RFID技术是一种先进的非接触式自动识别技术,它利用射频信号和空间耦合及传输特性来进行双向通信,实现对物体自动识别与信息采集。
本系统选用超高频RFID,是因为其相对于其他频段的RFID技术和二维码技术,其电子标签系统具有识别距离远、读写速度快、可多标签同时识别、抗干扰能力强等显著特点,可以满足车载蔬菜大批量多标签可靠识别,也省去了装货卸货时逐个扫描的复杂工序。
2.3 无线传感器网络
WSN由部署在检测区域内大量的传感器结点组成,是一种能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测控网络系统,是一种与实际环境交互的网络,能够通过安装在微小结点上的各种传感器从真实环境中获取相关数据,然后通过自组织的无线网络将数据传送到计算能力更强的通用计算机上进行处理。
无线传感器网络以其低功耗、低成本的特点,广泛用于军事、环境检测、医疗监护系统等,本文中使用WSN检测蔬菜的生产环境,一方面采集的信息可以供消费者溯源时使用;另一方面,企业可以利用信息实现自动灌溉和自动通风等智慧农业措施,大大降低人工成本,提高整体效益。
3.系统设计
3.1 总体设计
基于物联网的蔬菜溯源系统的研究重点是如何采集蔬菜从生产、加工、运输到上市的各种信息,如何设计EPC编码、数据库让消费者获得准确全面的答案。信息的采集分为两个部分:智慧农田信息采集和生产信息采集,其中智慧农田信息采集系统是系统自动采集将数据存入数据库,包括蔬菜生产期间的温湿度、CO2浓度等等,生产信息采集系统需要信息员输入,包括蔬菜的农药、化肥的使用情况等。信息采集后存入中控中心的数据库中。
采摘好的蔬菜进入生产车间,简单加工后放入单位筐中,信息管理员根据蔬菜信息注册RFID标签挂在每个单位筐上,蔬菜出库时,门口的超高频读写器会记录下出口的信息包括数量和时间。在运输途中,车载追踪模块会定时读写车上RFID信息和GPS信息,通过GPRS发送到中控中心,写入数据库中,方便生产企业的追踪和管理。在进入商场卸货时,工作人员不必记录,车载追踪模块能够自动计算数量,大大减少工人的工作量,消费者购买蔬菜后,通过小票上的蔬菜溯源码,可以分别在商场的溯源平台和企业溯源网站上查询到蔬菜的详细信息。溯源过程如图2所示。
3.2 软件部分
软件分为三个部分:智慧农业信息采集系统、中心控制软件、WPF网站。
软件的框架图如图3。
3.3 硬件部分
硬件部分主要有两个部分:智慧农田信息采集模块和车载追踪模块。
3.3.1 智慧农田信息采集模块
该部分主要有无线协调器、无线路由器、传感器(温湿度、CO2浓度、土壤湿度等)。信息自动采集模块结构图如图4。
3.3.2 车载追踪模块
该部分由单片机、GPS模块、GPRS模块和超高频RFID模块组成。单片机控制GPS和超高频RFID读取数据然后通过GPRS发送到控制中心的数据服务器上。
其结构如图5所示。
三种技术的组合可以解决蔬菜运输中的追踪问题并且大大简化读取设备,不再需要出库入库和进入商场写下货物的盘点。此种设备还没有出现在目前为止的食品供应链中。
3.4 数据库设计
4.部分模块的实现
4.1 智慧农田信息采集系统
无线传感器将数据传递给无线路由,众多的无线路由再将数据发送给无线协调器,无线协调器作为传感器网络的核心,把数据通过RS232串口发送给PC,写入数据库中,如图6、7所示。
4.2 车载模块
具体型号:
1)MCU主控:采用最新STC12C5A60S2,工作电压5.5v~340v)5v单片机),片上集1028K RAM,双串口,全双工异步串口(UART),兼容普通8051串口,分时复用可当3组使用,刚好符合要求(GPS、GPRS、RFID都需要串口通信),工作温度从摄氏-40度到摄氏85度。
2)GPS模块:采用SIRF 3代芯片的GPS模块。具体参数如表1。
3)GPRS模块:选用SIMCOM公司的SIM300模块。具体参数如表2。
4)超高频RFID模块:采用美国联思普瑞(LinkSprite)的LS-UHF-RFID-TTL-UART模块。具体参数如表3。
5.结束语
物联网引发了各个国家,各个领域对实体对象追溯的全新理念。它改变了产品从生产、运输、存储、销售各环节监管监察的根本管理方式。将物联网用于蔬菜的追溯中,提高了企业对供应链的透明度,方便了管理,让老百姓买到放心的可溯源的蔬菜。这其中智慧农田不仅作为溯源信息采集的来源,也是企业管理种植蔬菜环境信息的来源,可以借助数据实现种植过程的智慧灌溉、通风等;车载追踪模块改变了逐个扫描的繁杂工作方式,可以实现不停车扫描,大大提高了仓储和盘点的效率,超高频RFID的重复利用也相对减少了系统的成本。此方案对蔬菜的溯源工作有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]李捷.基于RFID与WSN集成的物联网供应链监管平台设计[J].电子技术应用,2011,37(6):127-130.
[2]王保云.物联网技术研究综述[J].电子仪器测量与仪器学报,2009(12).
[3]Internet of Things Technology Application in the Food Supply Chain Management,Teng Yue,Harbin University of Commerce,Harbin,2011(In Chinese).
伴随着中国电商的繁荣和兴盛,物流业正在深刻地影响中国经济的前进方向。以互联网为核心的新一轮科技革命,让传统的物流产业转型成为智慧物流,这种通过与互联网技术、大数据技术、智能硬件深度融合的模式,为物流行业发展开辟了新的路径。智慧物流不仅限于仓储、运输和配送能力,还包括售后、客服、金融供应链、大数据管理等全生命周期物流服务。2017年,随着工业4.0、智能制造的持续推进以及电子商务快速发展,智慧物流的需求还将大幅上升,市场规模还将继续扩大。
事件 京东青龙系统印证智慧化发展路径
京东的物流体系称得上是有口皆碑,消费者对于京东的物流一向给予较高评价。近几年来,京东不断投入的智慧物流系统终于结出了硕果,那就是智慧物流中的佼佼者――青龙配送系统。
比如在处理2016年双11的巨额订单中,是由大数据驱动的青龙配送系统发挥了“中枢”作用,形成了分拨中心仓、配送仓为支撑,仓间调拨、技术系统为纽带的智能化仓网格局,大大提高了货物仓储、运输和配送的供应链效率,最大限度地减少货物搬运次数,也让单日3200万订单配送这一艰巨任务有条不紊地高速运转起来。
2016年11月23日,京东集团对外公布集团物流战略,宣布将过去10年积累的物流能力全面向商家开放,范围不仅限于仓储、运输和配送能力,还包括售后、客服、金融供应链、大数据管理等线上线下多平台的全生命周期物流服务。这虽然是一条行业性新闻,但离我们的生活并不远,因为每一个通过电商购物的人都会感觉到――智慧物流来了。
那么和传统的物流系统相比,到底智慧物流系统有什么优势呢?就让我们来看一下青龙配送系统的组成吧!
青龙配送系统的组成如表1所示,包括终端系统、运单系统、质控平台、监控和报表、GIS系统五个子系统。青龙配送系统的战略价值在于,这是驱动京东到家O2O、敏捷供应链、全品类扩张(特别是生鲜)、末端众包物流等新战略的关键。智慧物流能将物流过程智能化,以信息交互为主线,使用条形码、射频识别、传感器、全球定位等先进的物联网技术,集成自动化、信息化、人工智能技术,通过信息集成、物流全过程优化以及资源优化,使物品运输、仓储、配送、包装、装卸等环节自动化运转并实现高效率管理。
据悉,青龙配送系统在预分拣中采用了深度神经网络、机器学习、搜索引擎技术、地图区域划分、信息抽取与知识挖掘,并利用大数据对地址库、关键字库、特殊配置库、GIS地图库等数据进行分析并使用,使订单能够自动分拣,且保证7×24小时的服务,能够满足各类型订单的接入,提供稳定准确的预分拣接口。可以说,京东的青龙系统在技术上的突破不但涵盖了智慧物流中的全部精髓,而且其在物流智能化上的实践已经完全超越了学界的认知水平。
不仅如此,目前京东还在不断优化青龙系统,京东甚至开始测试可穿戴的分拣设备,推行可穿戴式的数据采集器,来解放分拣人员双手,提高工作效率。此外像配送员APP、自提柜系统也在逐步覆盖,用来完成“最后一公里”物流配送业务的操作、记录、校验、指导、监控等内容。
更重要的是,除了京东,阿里、苏宁等也纷纷把目光投向智慧物流,这将给物流行业带来更大的改变。因为智慧物流的发展,不仅是供给侧结构性改革的重要内容,也是今天中国经济发展的必然要求和必然趋势。
背景 智慧物流是工业4.0核心组成
发展智慧物流是我国物流行业发展的需要。
数据显示,当前我国社会物流总费用与GDP的比率为16%,是美国的两倍左右。我国物流成本占商品销售金额的比例为20%至40%,而发达国家则低于10%,显示我国企业物流水平仍较落后。2016年年末中国民营企业的代表人物之一、福耀集团董事长曹德旺在接受第一财经采访时,披露的数据表明国内物流成本达到美国物流成本的2倍。特别是我国的物流管理,还处于比较落后的状态。数据显示,当前我国已经实施或者部分实施信息化的物流企业仅占39%,全面信息化的企业仅占10%,存在较大的提升空间。
发展智慧物流还是电子商务发展的必然要求。
一年一度的双11不仅是电商和消费者的盛宴,也给快递行业带来无限的机遇。随着双11和电商的高速发展,中国已经成长出了一批世界级的快递物流公司,仅用了五年,我国单个快递公司日均处理快递包裹量已经从100万单跃升到1000万单级别。随着电商的进一步发展,线上线下打通环节,各大电商巨头的智慧物流布局深入,2小时急速达、半日达、次日达、门店自提、送装一体、以旧换新覆盖的地区会越来越广。到2016年橹梗快递业已经连续5年增幅超过50%,成为中国增速最高的行业之一。但是今年的物流还要面对人力短缺、缺乏统一标准、信息化程度不高的挑战,传统物流模式的弊端会越来越明显。
对于工业4.0的发展而言,企业内部的物流系统更是至关重要。由于生产的弹性化,企业的仓储、库存管理、零部件供应都面临着全新的挑战。只有智慧物流能以其智能、数据、协同共享的理念根据大数据算法能力来进行精确分仓,合理调拨,通过降低物流成本做到生产端和消费者之间的合理优化,实现产销一体化进程。
一个最突出的案例就是海尔的日日顺大件物流平台。因为与小件物流和标准品物流的日趋成熟形成对比,大件物流行业的特点以及投入大、门槛高等问题导致大件物流企业很难做大、更难形成覆盖全国的网络。但是海尔的日日顺物流平台通过整合海尔集团的物流网、服务网、营销网以及信息网资源,建成开放的四网融合的智慧物流平台。
通过17年的发展,目前日日顺已经成为拥有全国100个TC库、6000个大件送装HUB库、500万平米仓储空间以及强大的智慧物流IT平台。在日日顺这个开放的大平台上同时聚合了一支覆盖全国的9万辆车,18万个服务兵的强大“物流军团”,同时日日顺物流在业内创新推出“按约送达、送装同步、超时免单”等差异化服务模式,不断升级迭代,创造了用户的最佳体验,持续引领行业的发展。海尔的日日顺也成为家电、家居、卫浴、健康器材、电动车等大件品牌客户,快消品、部分工业品等中件客户,以及跨境、冷链等客户的重要物流伙伴。
目前我国的物流正在从城市市场下沉到农村市场、从海外通过跨境进入国内市场,另外一线市场也在不断细分强化,这些都在要求物流行业进入必须智能时代,实现更智慧更高效的运营,带动而来物流行业的智能化进程。同时作为工业4.0的重要组成部分,智慧物流在我国人工、土地、仓储租金成本大幅提升的大背景下,企业如果采用先进智慧物流技术与装备,那么其成本优势将更凸显。
焦点 智慧物流硬件成为关键生产力
一直以来,我国物流业的低效率和高成本,不仅吞噬了制造业的大量利润,制约了制造业的转型升级步伐,而且也深度影响了广大消费者的消费体验,间接抑制了消费动能。只有解决了这一问题,我国实体经济才能获得实质性的减负,更大程度地扩大消费占比也才具备可能。
2016年7月,国家发改委印发了《“互联网+”高效物流实施意见》,内容包括支持物流企业建设智能化立体仓库,应用智能化物流装备提升仓储、运输、分拣、包装等作业效率和仓储管理水平,在各级仓储单元推广应用二维码、无线射频识别等物联网感知与大数据技术。据悉,在物流系统中,后台的数据分析和处理工具等等,能够帮助行业应对全渠道经营下的挑战,而且数据是保证流程正确性的唯一手段。但是如何才能让大数据合理应用,与生产流通等各行业擦出创新的火花呢?答案就是智慧物流硬件。因为只有硬件的配合使用才能将大数据转化为生产力。
一个典型的市场是无人驾驶版的智能叉车的应用。
智能叉车是用于基于托盘为载具的成品仓、高架仓、线边仓和原辅料仓的仓储物流,还有用于生产物料适时配送转运的类Kiva配送机器人,用于半成品和中间品快速全自动吞吐的智能iAGV,用于电商物流订单出货的智能分拣机器人、用于港口码头集装箱货运吞吐的无人驾驶集装箱货柜车,用于集群物流机器人协同运作的中控调度系统等。那么,这些多款的物流机器人及整体化智能物流解决方案集合起来,每年就有接近100亿人民币的市场规模。目前虽然单台无人驾驶版的智能叉车价格是普通电动叉车车体价格的六到七倍,但是现在有人驾驶向无人驾驶的智能叉车市场转化率均在10%以上。我国智能叉车物流机器人的市场规模达到每年近20亿的市场规模。
另外就是各种智能仓储物流机器人,这种硬件产品可谓是来势汹汹。
比如在京东的仓储基地,搬运机器人、货架穿梭车、分拣机器人、六轴机器人等一系列物流机器人辛勤地工作在无人仓中,组成了完整的中件商品与小件商品智慧物流场景。环环相扣的机器人配合作业,使得仓库存储密度、搬运的速度、捡选的精度有大幅度提升。京东目前“无人仓”的存储效率是传统横梁货架存储效率的10倍以上,并联机器人拣选速度可达3600次/小时,相当于传统人工的5-6倍。
目前亚马逊的几十个仓库里,有超过15000个Kiva机器人在辛勤工作。亚马逊因此也被成为全球最高效的仓库。比如亚马逊位于美国马萨诸塞州的物流运营中心有200 台该类型机器人,每天可以处理超过 1 万个订单商品,准确率能达到 99.99%。
天猫超市的“曹操” 货品分拣机器人则在货品分拣领域成为最重要的智能产品之一。为了缓解分拣压力,在配送中心,仓储搬运智能机器人“曹操”承担了重要的任务。“曹操”接到订单后,它可以迅速定位出商品在仓库分布的位置,并且规划最优捡货路径,拣完货后会自动把货物送到打包台。目前在“曹操”和小伙伴们的共同努力下,天猫超市在北京地区已经可以实现当日达。
数据显示,2001-2016年,中国的智慧物流系统市场规模从不足20亿元迅速增长至2016年的790亿元。复合增速30%。智能仓储为系统为定制化产品,预计到2020年,行业总需求将超过1390亿。
过去10年看电商,未来10年看物流”,可以预见到,随着政策和制度红利大规模释放,大数据和智能化的渗透、物流基础建设和消费升级,智慧物流硬件行业将迎来黄金发展的时代。
启示 物流业正在经历前所未有的变革
智慧物流的日益普及和高速发展,必将引爆一场仓储物流智能化的变革,甚至是整个物流行业、制造业、生产和生活方方面面的智能化大革命。
近年来,我国消费结构升级带动生活性物流潜力释放,消费对物流增长的贡献度增加。电商物流、快递快运、冷链物流等生活性物流持续快速增长,但是与消费者快速增长的需求相比仍显不足。物流业亟需新的技术和新的模式来进行支持。
物流作为国民经济新的增长点正处于快速发展阶段,传统行业向互联网的转型,电商的快速崛起,都给物流带来了很大的发展机遇。但与此同时,物流又面临一系列新的挑战,例如全渠道零售的挑战、订单量的爆炸式增长、人员的流失与培训、成本控制、安全性等,对仓储作业以及配送路径优化等都提出了挑战。
智慧物流整合商流、资金流、信息流、物流于一体,同时应用互联网、云计算等信息技术,供应链、金融等服务手段,贯穿供应链全链条,缔造中国物流行业新生态,成橐领和提升中国物流行业的平台型企业,推动制造业升级,助力国家经济转型发展。
比如在江苏海澜之家的仓储基地,高10多米的自动化“立体库”堆满各式服装产品,存储量是原来“平层库房”的7倍,原来花24小时处理的配货量,现在只需8小时,人力成本节省60%。在太仓耐克物流中心,通过语音识别、自动化传输及识别码扫描实施分拣打包,仓库已基本实现半自动化。可以看到,中国的企业家们都意识到了智慧物流的趋势,不少市场主体也纷纷对仓库实施信息化改造,以提高其运作效率。
但是在我国,目前只有奶制品、烟草、智能手机、3C 电子、白色家电、电商物流等行业开始逐步接受智能物流的洗礼,还有很多行业的物流面临着发展的痛点难点。