基于RFID的供应链管理信息系统集成

　　无线射频识别(mdio frequency identmcation,RFID)技术是一种使用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID被认为是21世纪最重要的技术之一，将对供应链管理(supply chain management，SCM)产生革命性影响。目前，美国、日本、英国和德国等国都在研究RFID，MIT自动识别技术中心正积极构建以RFID为基础的实物互联网，这为RFID在SCM中的应用描绘了宏伟蓝图。我国政府也高度重视RFID的发展，公布了《中国RFID政策白皮书》，并将射频识别技术与应用作为国家863计划重大项目。RFID在SCM中的核心价值突出表现于信源技术和采集技术的完美结合，但目前的研究重点主要集中在RFID引起的流程变革上。对信息集成问题，仅有少量学者进行了研究，如POON等研究了基于RFID的仓储物流资源管理系统，LEE等设计了基于RFID的逆向物流系统，余松森等构想了新型物元网模型，林梓鹏等建立了基于RFID的分布式自治物流信息系统框架。这些研究对基于RFID的SCM信息系统集成做了有益探索，但大都只涉及供应链某个侧面，未能进行系统研究。基于此，笔者基于物联网，对基于RFID的SCM系统集成问题展开初步研究，以推动RFID在SCM中的应用。

　　1物联网系统的组成与工作原理

　　根据RFID标准化组织EPCglobal的远景描述，物联网由3部分组成，如表1所示。

　　表1物联网系统的构成要素

　　表1中，产品电子代码(electronic product code，EPC)体系是与全球贸易项目代码(global trade item number，GTIN)兼容的，以提供物理世界对象唯一标识为目标的新一代编码标准，也是全球统一标识系统(EAN·UCC系统)的重部分;RFID系统由RFID标签、读写器和应用软件组成;Savant中间件负责过滤、整合读写器传来的数据流;对象名解析服务(object naming system,ONS)是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务，在EPC编码之间做地址映射;实体标记语言(physical markup language，PML)是基于XML语言发展而来的一种标准的计算机语言，用于描述物品的信息、过程和环境。

　　物联网系统的工作原理如下：①读写器从RFID标签中读取物品的EPC编码;②读写器将EPC编码送到驻留有中间件的本地服务器;③本地服务器对EPC编码进行相应的URI格式转换，发送到本地ONS解析器;④本地ONS解析器把URI转换成DNS(domain name system)域名格式，基于DNS域名访问本地ONS服务器，如发现相关ONS记录，直接返回DNS名称权威指针(naming authority pointer，NAPTR)记录，否则转发给上级ONS服务器，上级ONS服务器基于DNS域名返回给本地ONS解析器DNS NAPTR记录，本地ONS解析器基于这些记录，解析可获得相关信息的EPC信息服务器(EPC information service，EPCIS)的IP地址，并返回给本地服务器;⑤本地服务器依据解析出的EPCIS服务器的IP地址，找到对应的EPCIS服务器，并提交访问请求;⑥EPCIS服务器接受访问请求，返回产品相关信息。

　　2系统的体系结构设计

　　基于RFID的SCM系统是跨组织、跨行业的全球化协作，对安全性要求很高;同时，由于需支撑全球供应链网络，因此要有在多层面、多节点上灵活实施的伸缩能力;此外，要使EPC数据价值最大，还要与企业内部业务系统整合。基于这些考虑，对由供应商、制造商、销售商、售后服务商、外包服务提供商、物流服务提供商和最终用户组成的典型供应链，在物联网的基础上，结合敏捷供应链管理的相关研究成果，笔者提出基于RFID的SCM系统的体系结构，如图1所示。为表述清晰，图1中各节点成员只有一家，现实世界可扩充至多家。由于最终用户一般不会有RFID设备，因此图1中未反映最终用户节点。

图1 基于RFID的SCM系统的体系结构图

　　图1中，供应链组建系统对应的是宏观战略，主要由零时间战略、组织结构选择、合作协调机制、利益分配机制、信息战略规划、市场战略规划和产品战略规划保证;运行系统对应的是运行战略，主要由精细生产、敏捷供应、需求驱动、柔性反应、动态联盟和即时响应机制保证;除最终用户外，各节点成员都配有RFID识别系统并通过EPCIS服务器与企业资源计划系统(ERP)、仓储管理系统(WMS)等应用系统相连。可以看出，该SCM系统是多用户基于Internet/Intranet集成信息平台同时运作的整体系统。在这个跨企业的功能网状结构中，物联网各要素相互关联、协同工作，形成了功能强大的分布式网络平台。

　　图1所示系统是面向服务(service—oriented architecture，SOA)的。由于将日常业务应用划分为单独的业务功能和流程，即服务，通XML语言的web服务描述语言来描述接采用中立方式定义服务接口，因此可独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，从而获得很多便利。例如，若零售商和供应商系统不兼容，则更换供应商就可能是一个非常复杂的软件流程，而利用服务接口的灵活性，零售商就可保持系统现状，仅匹配服务接口并制订新的服务级协定，而不必完全重构软件系统，这就支持了合作伙伴的改变。供应链成员可创建具有两个网关SOA的RFID web服务，一个网关将web接到EPCIS服务器，另一个网关则位于EPCIS服务器和后端应用程序之间。供应链成员间可通过调用RFID web服务沟通信息，这时需链接外部web服务，将内部和外部RFID web服务组合为内部SOA中的组合应用程序。为减少RFID数据由一点发至另一点的丢失风险，可考虑开企业安全的RFID web服务应用程序。

　　3 系统的信息共享模式和数据处理

　　3.1 系统的信息共享模式

　　SCM系统中信息共享通常有两种模式：其一为信息传递模式，即由供应链一方直接将信息传递给另一方;其二为第三方模式(third party model，TPL)，即将供应链中需共享的信息在一个数据库中维护，并为全体成员共享。TPL模式出现较晚，但能同时传递信息，可消除信息传递时间过长及带来的相关问题，有利于集中决策和整体优化。图1中的数据中心就是一个集中信息平台，即为TPL模式。虽然数据中心能有效提高信息传递的整体协调性和客户参与程度，但并不宜承担过多功能，其原因为：①功能越多意味着数据存储量越大，这对数据中心管理方的授信程度是一极大挑战，有些成员可能不愿将某些关键数据(如技术数据等)传输到数据中心;②并非所有信息都要共享，若数据中心信息处理压力过大，则易出现网路拥塞、传输滞后。因此，在基于RFID的SCM系统中，考虑集中信息平台与供应链成员信息系统相结合的方式：成员共同关心的数据，如市场、生产、库存等信息存放于数据中心共享，各成员的EPCIS服务器和应用系统则由成员自己建立和维护，并由EPCIS服务器交互信息。由于数据中心本身不具赢利能力，因此必须考虑由谁来投资和管理的问题。谢斌等提出集中信息平台可由供应链核心企业或外部专业的信息服务商管理，还可由供应链各方根据投资和受益大小分摊构建成本和维护运营成本，这可在RFID系统构建中统一考虑。

　　3.2系统的数据处理方法

　　在新一代EPC标准下，RFID标签读写速度已达到1 800次/s。如何从读写器采集的海量数据中剔除错误或冗余的数据并尽可能地提取有意义的数据成为研究的焦点。目前，有3种RFID数据处理方法：①将读写器直接连接到应用程序，由应用程序设计RFID数据冗余的过滤及所需数据的提取程序，该方法效率低、可维护性差;②基于消息驱动，由中间件滤除冗余数据并将RFID数据传输到应用程序，该方法目前采用较多，但由于未充分提取事件间的内在关系，仍然较为费时;③基于复杂事件处理(complex event processing，CEP)的新兴技术，将系统数据看作是不同类型的事件，通过分析事件间的不同关系，建立多个事件关系库，并利用事件关联、事件分层及事件提取等多项技术，从多个事件中分析、提取对实际应用有意义的复杂事件，以满足系统不同层次的使用者的应用需要。

　　笔者认为，采用CEP技术是一种较好的RFID数据处理方法。在事件驱动的架构中采用CEP技术，可分析过去事件的需求或即将出现的事件需求，这种预测功能对于供应链管理是非常必要的。例如，制造商可借助CEP技术判断出消费者需求的未来趋势，并在新产品设计等出呼应;零售商也可辨识出在自己的店铺网络上打算购买东西的最佳顾客，并根据他购买模式给予个人化的特殊优惠。CEP技术对基于RFID的SCM系统体系结构中的SOA架构也能起到推动作用。在一个事件驱动的SOA架构中，CEP有许多功能，如搜集有关单个服务的信息过滤及汇聚信息、监视服务以发现机会或威胁、自动启动回应或发送一个需要得到回复的警告(如仓库中正在过期的饮料)等，这使得SOA架构的基于RFID的SCM系统具有了实时自动化和的特性，有利于供应链成员快速汇聚、分析海量数据并即时采用最佳商业决策。

　　3.3系统的组织结构

　　基于RFID的SCM系统的构建者不仅有RFID标准制定机构及其委托单位，更多的则是以供应链各方成员及EPC服务托管提供商为主体。这些主体的组织结构是基于RFID的SCM系统构建的基础和成功运作的保证。供应链组织分类方法有多种，根据万杰等的分类，可分为独立决策结构、完全一体化结构和部分合作结构。

　　(1)独立决策结构。它是指供应链成员各自预测，以各自利益最大化为目的安排订货，相互间不存在合作和信息共享，是完全竞争的市场交易关系。很显然，基于RFID的SCM信息系统不适用于这种结构。

　　(2)完全一体化结构。它是指某一企业完全控制整个供应链的决策，通过合并、兼并和控股等方式实现组织结构纵向一体化。从理论上讲，这种结构消除了组织壁垒，信息完全共享，似乎应是最有效的组织结构。但实际案例表明并非如此。完全一体化结构中，成员间的文化和管理差异、利益协调及均衡分配等都会降低内部效率，使竞争机制无法被有效利用。稳定的组织结构也影响市场应变的敏捷性，当出现效率低下时，需大量成本才能将其剥离。更重要的是，易造成独裁并招致不满。完全一体化大多发生成员实力较强，其他成员实力较弱的情况下，基于RFID的SCM信息系统中，各成员大都具备一定的财力和信息化水平，对信息共享和合作有很高要求，因此不宜采用这种由一个企业完全主宰的结构。

　　(3)部分合作结构。它是指供应链成员间在某些层次上合作，例如，在关系管理、需求管理、订单管理、采购管理、服务管理及产品开发管理等关键流程上的合作。部分合作结构对成员间实力均衡与否的限定并不严格，这一点与基于RFID的SCM信息系统类似。在部分合作结构中，组织灵活性、关系控制及相互依赖性等特点介于完全一体化和独立决策结构之间，企业间既有合作又有竞争，由于共同利益和共同组织目标的存在，合作性会多于竞争性，这使得企业间需要达成一定层次和某些种类的信息共享。在基于RFID的供应链中，各成员的信息和业务对于供应链整体效率和效益都有较大影响，成员间既有较高的信息共享度和合作性，又有一定的讨价还价的竞争性，因此较适合采用这种结构。需指出的是，在该结构中，虽然没有能完全控制整个供应链的企业，却仍可能有地位较主导的企业。一般来说，核心资源拥有方地位较强，若没有核心资源拥有方，则临近终端市场的成员地位较强。

　　4结论

　　相对RFID具体应用的研究，基于RFID的SCM系统集成问题的研究较少。笔者以物联网为基础，研究了基于RFID的SCM信息系统的体系结构、信息共享模式、数据处理方法及组织结构，对基于RFID的SCM信息系统的集成进行了初步探讨。系统采用集中信息平台与供应链成员信息系统相结合的信息共享模式及基于CEP技术的数据处理方法，成员间既具独立性，又有合作性，能满足多用户基于Internet/Intranet集成信息平台同时运作的要求，可为RFID在供应链管理信息系统中的集成应用提供参考。