《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種分布式自治物流信息系統(tǒng)構(gòu)架

2008-04-22
作者:陳 倫, 崔杜武

  摘 要: 針對(duì)物流企業(yè)及零售商分散的特點(diǎn)和客戶的多樣化個(gè)性化需求,為了整合分散的物流信息,建立具有彈性的物流對(duì)象協(xié)同運(yùn)作模式,解決RFID與該構(gòu)架的信息集成,提出了一種基于Internet的分布式協(xié)調(diào)自治物流信息系統(tǒng)" title="信息系統(tǒng)">信息系統(tǒng)構(gòu)架。詳細(xì)描述了系統(tǒng)的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
  關(guān)鍵詞: 分布式自治" title="分布式自治">分布式自治 無線射頻識(shí)別 嵌入式數(shù)據(jù)庫 物流管理


  目前我國物流信息化的水平有限,主要表現(xiàn)在物流信息系統(tǒng)運(yùn)作管理標(biāo)準(zhǔn)不一、集成度低和適應(yīng)性差,物流服務(wù)系統(tǒng)功能分散、單一;基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)模式和運(yùn)作機(jī)制還停留在傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)構(gòu)架模式上,造成我國物流企業(yè)競爭力較差[1]。然而,物流企業(yè)規(guī)模越來越大,呈現(xiàn)國際化、全國性、倉儲(chǔ)分布分散的特點(diǎn)[2],同時(shí)顧客的要求越來越高,急需一種能高效、快速、準(zhǔn)確的物流服務(wù)。針對(duì)顧客的個(gè)性化需求和企業(yè)區(qū)域分散性的特點(diǎn),建立柔性的物流信息系統(tǒng)運(yùn)作模式,將眾多物流公司整合起來,實(shí)現(xiàn)對(duì)物流資源的有效利用是非常有必要的。但要求必須協(xié)調(diào)各個(gè)公司之間不同的運(yùn)輸方法和庫存控制方法之間的差異,使其取長補(bǔ)短,實(shí)現(xiàn)資源的有效利用,也就是既要保持單個(gè)公司的獨(dú)立性,又要實(shí)現(xiàn)分布式的信息資源共享,使物流在各公司或大型公司內(nèi)部、各倉儲(chǔ)單位之間更加順暢。
  無線射頻識(shí)別RFID(Radio Frequency Identification)是近幾年來出現(xiàn)的一項(xiàng)熱門技術(shù)。所用的電子標(biāo)簽具有信息量大、存儲(chǔ)操作方便等特點(diǎn),RFID的應(yīng)用使供應(yīng)商、零售商和配送中心" title="配送中心">配送中心三方能夠更完善地檢控整個(gè)供應(yīng)鏈。因此,借助于RFID可以很好地對(duì)物流進(jìn)行動(dòng)態(tài)和有效的管理。在上層搭建針對(duì)零售商、供應(yīng)商和配送中心三方平臺(tái)的基礎(chǔ)上,前端使用基于RFID的手持設(shè)備" title="手持設(shè)備">手持設(shè)備,根據(jù)電子標(biāo)簽信息對(duì)貨物進(jìn)行跟蹤管理。該信息在Internet上的流動(dòng)就是對(duì)應(yīng)實(shí)體貨物在各公司各部門之間的流動(dòng),從而可以對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行高效的信息化管理。其中,上層平臺(tái)的搭建涉及到Web技術(shù)、Internet應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、通信等技術(shù),前端手持設(shè)備則結(jié)合WinCE.net操作系統(tǒng)、SQL Server CE嵌入式數(shù)據(jù)庫、RFID技術(shù)等嵌入式開發(fā)技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)二者的有效集成是整個(gè)物流管理構(gòu)架的關(guān)鍵,也是能否在產(chǎn)品的跟蹤、進(jìn)出庫、到站檢貨等應(yīng)用中提供高效服務(wù)的根本點(diǎn)。RFID的引入在降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和出錯(cuò)率,提高流通效率的同時(shí),更重要的是搭起了零售商、供應(yīng)商和物流配送中心三方的信息橋梁。
1 分布式倉儲(chǔ)構(gòu)架的協(xié)調(diào)與自治
1.1分布式物流信息構(gòu)架的概念

  電子標(biāo)簽價(jià)格的降低和性能的提高,使RFID廣泛應(yīng)用于物流系統(tǒng)變成可能。電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的信息量大,讀寫方便,可以記載所屬倉庫、物體名、惟一的ID號(hào)等多種屬性,使原來以倉庫為中心或單個(gè)公司單一模式管理的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛谪浳镞M(jìn)行物流規(guī)劃和管理的方式[3]。電子標(biāo)簽的加入便于物體各種屬性的識(shí)別和物體的定位。利用這一功能可以構(gòu)造出一種在各個(gè)不同公司或單個(gè)大型公司的不同倉儲(chǔ)之間實(shí)現(xiàn)自治的和分布式的協(xié)調(diào)框架。在該框架下物流管理既具有自治能力(可以使物流在公司內(nèi)部自由順暢)又具有分布式(各個(gè)公司或大型公司內(nèi)部的各個(gè)倉儲(chǔ)單位之間進(jìn)行管理)和伸縮性(能夠使新的零售商或倉儲(chǔ)單位方便地加入或退出該框架)等特點(diǎn)。
1.2 物流系統(tǒng)中的對(duì)象
  物流系統(tǒng)有零售商、供應(yīng)商(倉儲(chǔ)單位)和配送中心三種物流對(duì)象,如圖1所示。


  一個(gè)供應(yīng)商可以對(duì)應(yīng)多個(gè)零售商,一個(gè)零售商也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)供應(yīng)商,而供應(yīng)商和配送中心既可以是同一個(gè)公司的實(shí)體,也可以是相對(duì)獨(dú)立的不同公司。
1.3 系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
  系統(tǒng)既具有對(duì)各個(gè)公司或子公司進(jìn)行統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)的能力,又具有對(duì)貨物進(jìn)行信息采集" title="信息采集">信息采集跟蹤的能力,其構(gòu)架層次如圖2所示。


  統(tǒng)一協(xié)調(diào)子系統(tǒng)是在各個(gè)公司內(nèi)部原有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自治的基礎(chǔ)上進(jìn)行分布式信息協(xié)作的系統(tǒng),是一種基于Web技術(shù)和Internet的信息交流平臺(tái)[4],平臺(tái)由統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型對(duì)貨物進(jìn)行描述。為了便于運(yùn)輸方案的制定和貨物的標(biāo)識(shí),應(yīng)在零售商、供應(yīng)商、配送中心之間建立起數(shù)據(jù)協(xié)議。
  信息采集子系統(tǒng)是一種流動(dòng)的和變化的系統(tǒng),由RFID電子標(biāo)簽作為信息載體對(duì)貨物的流動(dòng)跟蹤進(jìn)行管理。該信息記載著貨物的供應(yīng)商,當(dāng)前所在位置、目的地以及最后期限等各種屬性,便于到貨時(shí)校驗(yàn)。
2 統(tǒng)一協(xié)調(diào)系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)構(gòu)架

  為了順暢高效率地協(xié)調(diào)零售商、供應(yīng)商和配送中心三方的運(yùn)作,根據(jù)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)搭建了如圖3所示的統(tǒng)一協(xié)調(diào)系統(tǒng)。


  零售商向倉儲(chǔ)公司發(fā)出訂單請(qǐng)求后,倉儲(chǔ)公司將做出相應(yīng)回應(yīng),根據(jù)訂單性質(zhì)查找公司數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的相關(guān)信息,并制定出相應(yīng)的運(yùn)輸方案。當(dāng)該公司缺貨無法滿足訂單要求時(shí),可將訂單發(fā)給配送中心協(xié)助調(diào)配相關(guān)貨源。由此可見,整個(gè)構(gòu)架中零售商是消費(fèi)者,是系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)作的發(fā)起者;供應(yīng)商是整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)者,消息的響應(yīng)方;而配送中心則起到對(duì)各個(gè)庫存貨物進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配的作用[4]
2.2 物流對(duì)象的數(shù)據(jù)模型
  數(shù)據(jù)模型的建立是統(tǒng)一協(xié)作的基礎(chǔ),是同一物品在不同子系統(tǒng)的統(tǒng)一表示。


  如圖4所示,數(shù)據(jù)模型包括公共數(shù)據(jù)、配送中心數(shù)據(jù)、倉儲(chǔ)公司數(shù)據(jù)和零售商數(shù)據(jù)。模型最終輸出為配送中心對(duì)倉儲(chǔ)公司的調(diào)配運(yùn)輸計(jì)劃和倉庫公司對(duì)零售商的運(yùn)輸計(jì)劃。對(duì)模型輸出結(jié)果的評(píng)價(jià)因素包括運(yùn)輸?shù)目傎M(fèi)用和所有倉儲(chǔ)公司存儲(chǔ)的費(fèi)用以及零售商貨物的滿足率。
3 前端信息采集子系統(tǒng)
  前端信息采集子系統(tǒng)中以嵌入式手持設(shè)備作為信息采集工具,該子系統(tǒng)具有RFID信息讀取及電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、校驗(yàn)及遠(yuǎn)程通信等功能。為了方便使用以及滿足與上層平臺(tái)的兼容,所使用的數(shù)據(jù)模型要和上層系統(tǒng)相統(tǒng)一,本地(手持端)數(shù)據(jù)庫要方便與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程連接和交流數(shù)據(jù)。
3.1 功能結(jié)構(gòu)框架
  該框架主要實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽的讀取、信息的校驗(yàn)以及與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程連接,其功能結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。


  初始化模塊完成系統(tǒng)上電的初始化和數(shù)據(jù)庫初始化;主控模塊完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度和系統(tǒng)界面的建立;通信處理模塊負(fù)責(zé)與后臺(tái)供應(yīng)商、配送中心或零售商建立數(shù)據(jù)庫通路,通過無線GPRS和Internet進(jìn)行傳輸;本地?cái)?shù)據(jù)庫模塊負(fù)責(zé)手持端數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和操作;條碼閱讀模塊實(shí)現(xiàn)RFID的驅(qū)動(dòng)、讀取電子標(biāo)簽信息。
3.2 操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的選擇
  Windows CE是模塊化、結(jié)構(gòu)化的32位實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)。因使用WinCE操作系統(tǒng),而后臺(tái)使用SQL Server 2000系統(tǒng),為了方便地與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫連接,因此,對(duì)采用的嵌入式數(shù)據(jù)庫的要求是:能運(yùn)行在WinCE.net平臺(tái);占用資源盡可能地少;支持SQL語句;支持大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)與查詢。
  Microsoft SQL 2000 Windows CE Edition是目前功能較全面、性能穩(wěn)定的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫,它提供的關(guān)系數(shù)據(jù)庫所占空間約1M左右,且包含了一個(gè)查詢處理器和一些合并復(fù)制功能,支持遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)訪問[5],因此符合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
3.3遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)連接的實(shí)現(xiàn)
  基于Internet和Web技術(shù)的高級(jí)應(yīng)用,使手持設(shè)備與其兼容是本子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方面。
  在分布式自治物流管理系統(tǒng)構(gòu)架中,零售商、供應(yīng)商和配送中心后臺(tái)數(shù)據(jù)庫用SQL Server 2000建立產(chǎn)品庫。手持端建立SQL Server CE數(shù)據(jù)庫,用PULL方法將后臺(tái)數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)“拉”入手持端本地?cái)?shù)據(jù)庫,進(jìn)行查詢、修改、刪除等操作,還可以通過手持終端的射頻頭(RFID Reader)讀入新的產(chǎn)品標(biāo)簽數(shù)據(jù)并存入本地?cái)?shù)據(jù)庫中,最后將更新后的本地?cái)?shù)據(jù)庫用PUSH方法“推”入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫保存。在此過程中,使用了RDA(Remote Data Access)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了手持端本地?cái)?shù)據(jù)庫與后臺(tái)SQL Server 2000的同步。
  利用Visual Studio .NET開發(fā)工具中的VB.net語言SDE(智能設(shè)備擴(kuò)展模板)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接。具體步驟如下:
  (1)在手持端建立本地?cái)?shù)據(jù)庫
  首先在手持端判斷本地?cái)?shù)據(jù)庫(用于存儲(chǔ)需求訂單)是否存在,如果存在則將其刪除,并建立新的數(shù)據(jù)庫以存儲(chǔ)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫傳入的最新數(shù)據(jù)。主要代碼如下:
If_System.IO.File.Exists('My_Documentsproduction.sdf') Then  ’判斷本地?cái)?shù)據(jù)庫是否存在
  System.IO.File.Delete('My_Documentsproduction.sdf')    ’存在則刪除
Else
  Dim_SQLEngine_As_System.Data.SqlServerCe.SqlCeEngine
  SQLEngine=New_System.Data.SqlServerCe.SqlCeEngine
  ('Data_source=My_Documentsproduction.sdf')
  SQLEngine.CreateDatabase( )                 ’新建本地?cái)?shù)據(jù)庫
  SQLEngine.Dispose( )
End If
  (2) 配置RDA參數(shù),使用PULL方法向后臺(tái)數(shù)據(jù)庫發(fā)出請(qǐng)求
Dim rdaOleDbConnectString As String='Provider=SQLOLEDB.1;
  Integrated Security=SSPI;Persist Security Info=False;
  Initial_Catalog=Production;Data Source=chenlun;Use
  Procedure for Prepare=1'
                                 ’遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫連接字符串
Dim_rda_As_System.Data.SqlServerCe.SqlCeRemoteDataAccess= Nothing
rda=_New_System.Data.SqlServerCe.SqlCeRemoteDataAccess
rda.InternetLogin= 'Administrator'               ’登錄用戶名
rda.InternetPassword = '********'                ’登錄密碼
rda.InternetUrl = http://192.158.2.97/sqlce/sscesa20.dll    ’遠(yuǎn)程服務(wù)器連接地址
rda.LocalConnectionString = 'Data Source=My Documentsproduction.sdf'
                                ’本地?cái)?shù)據(jù)庫連接字符串
rda.Pull('production', 'Select * from production',rdaOle
  DbConnectString,SqlServerCe.RdaTrackOption.Tracking
  OnWithIndexes)                       ’實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)SQL Server 2000的同步
  (3)使用PUSH方法實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000的數(shù)據(jù)更新
  PUSH方法把SQL Server CE表中的更新傳送回后臺(tái)SQL Server 2000表,應(yīng)用程序必須通過調(diào)用Pull方法并將RdaTrackOption設(shè)置為TrackingOn或TrackingOnWithIndexes創(chuàng)建了SQL Server CE數(shù)據(jù)表。
3.4 手持設(shè)備在整個(gè)框架系統(tǒng)中的應(yīng)用
  將零售商提出的需求清單或供應(yīng)商提供的調(diào)配信息,存入SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫中,并通知供應(yīng)商或配送中心的運(yùn)輸部門,使用該手持系統(tǒng)通過Internet或GPRS從零售商或供應(yīng)商的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中下載需求清單或調(diào)貨單,產(chǎn)品出庫發(fā)貨時(shí)由該設(shè)備掃描發(fā)出產(chǎn)品的RFID標(biāo)簽信息,并自動(dòng)與手持系統(tǒng)下載的數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行核對(duì),將實(shí)際發(fā)貨清單存入手持系統(tǒng)本地?cái)?shù)據(jù)庫中。最后再使用該終端通過Internet或GPRS將本地?cái)?shù)據(jù)庫上傳回后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中,以便到貨時(shí)核對(duì)。
4 系統(tǒng)集成
  在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作過程中,RFID電子標(biāo)簽搭起了信息溝通的橋梁,是整個(gè)框架的中心。基于貨物標(biāo)簽的跟蹤管理是分布式自治系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想。上層統(tǒng)一協(xié)調(diào)系統(tǒng)用于各個(gè)公司之間或倉儲(chǔ)單位之間的管理與協(xié)調(diào),可以允許零售商、供應(yīng)商和配送中心彈性地加入或退出,最終目的是要產(chǎn)生出滿足訂單的最佳配送方案,節(jié)約成本。統(tǒng)一協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)是一致的數(shù)據(jù)模型和傳輸協(xié)議。下層的手持設(shè)備是信息感知部分,Internet通信功能的加入更有利于與上層系統(tǒng)的集成與交流。
  針對(duì)目前物流系統(tǒng)現(xiàn)狀,討論了分布式自治管理構(gòu)架,進(jìn)而描述了物流對(duì)象及其相互關(guān)系,建立了數(shù)據(jù)模型,在更高層次上統(tǒng)一協(xié)調(diào)了零售商、供應(yīng)商和配送中心的物流。信息采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng),提出了一種基于RFID、WinCE.net和SQL SERVER CE的解決方案,對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接、操作實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)說明,有利于整個(gè)系統(tǒng)的集成。實(shí)際測試表明,手持設(shè)備與上層Web程序連接穩(wěn)定可靠,信息傳輸高效、快速。在今后的研究中,將進(jìn)一步研究物流對(duì)象的數(shù)據(jù)模型和運(yùn)輸協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
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