[摘要]本文結(jié)合現(xiàn)代物流各階段的特點，分析了RFID技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵路徑技術(shù)難題。在此基礎(chǔ)上，詳細分析了物流路徑跟蹤管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能需求，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，實現(xiàn)了一個對物流路徑進行跟蹤與管理的管理系統(tǒng)原型。
　　[關(guān)鍵詞]RFID技術(shù)；產(chǎn)品路徑；跟蹤管理
　　[中圖分類號]TP315　[文獻標識碼]A　[文章編號]1005-6432(2008)49-0013-05
　　隨著通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，信息化成為解決現(xiàn)代物流的重要支撐和技術(shù)手段。傳統(tǒng)條形碼已逐漸不能滿足現(xiàn)代物流發(fā)展的需要，電子標簽(RFID)技術(shù)作為迅速發(fā)展起來的一種新興的自動識別技術(shù)，它可以解決條形碼面臨的問題，在不久的將來大有取而代之的趨勢。
　　
　　1　物流路徑跟蹤管理的基本原理
　　
　　使用射頻識別技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品路徑跟蹤的基本原理是在各供應(yīng)鏈成員的倉庫出入口設(shè)置射頻讀寫器。當附有電子標簽的產(chǎn)品經(jīng)過這些倉庫的出入口時，讀寫器會通過射頻脈沖自動捕獲產(chǎn)品的EPC碼，并記錄產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集事件的時間戳；然后，系統(tǒng)就生成一個記錄產(chǎn)品路徑的信息節(jié)點，由一連串的信息節(jié)點按時間順序排列則構(gòu)成了產(chǎn)品經(jīng)過的全部物流路徑，決策者可以根據(jù)這一路徑信息實現(xiàn)對產(chǎn)品的歷史狀態(tài)追蹤、查詢，同時也可以知道產(chǎn)品當前所處的位置和狀態(tài)。
　　
　　2　物流路徑跟蹤管理的階段需求
　　
　　2.1　生產(chǎn)階段
　　生產(chǎn)商生產(chǎn)出產(chǎn)品，每個產(chǎn)品都被附上電子標簽，然后通過讀寫器寫入唯一的識別代碼(ID碼)，產(chǎn)品電子產(chǎn)品碼(即EPC碼)，并將物品的信息錄入到數(shù)據(jù)庫中。然后通過RFID打印機在RFIDI上打印肉眼可見的條碼信息，同時在標簽芯片寫入符合EPC的數(shù)據(jù)信息；人工(或用自動貼標機)將已經(jīng)打印和編碼的RFID貼在物品的外包裝上，將一類同樣的物品裝箱后，在集裝箱外面同樣貼上該箱產(chǎn)品的標簽。出入庫時，貼有RFID的產(chǎn)品通過裝有RFID閱讀器和天線通道進行產(chǎn)品信息的處理與跟蹤。
　　
　　
　　2.2　運輸階段
　　物流公司收到生產(chǎn)供應(yīng)商的貨物，通過手持讀寫器，不用打開包裝，就能讀取產(chǎn)品上RFID的信息，馬上和生產(chǎn)供應(yīng)商發(fā)來的數(shù)據(jù)進行比較，立即就能知道來貨是否有誤，是否差數(shù)，就可以采取拒收或查驗等措施，從而避免貨物的丟失和發(fā)錯貨。同時，更新標簽上的信息(如商品存放地點和狀態(tài))，把更新后的信息傳回中央數(shù)據(jù)庫，并進行記錄，就可以隨時了解貨物的實際位置，以及其他相關(guān)信息。
　　
　　2.3　銷售階段
　　建立集中式數(shù)據(jù)中心貨物流轉(zhuǎn)過程中所發(fā)生的每個位置變化被傳回中央數(shù)據(jù)庫，并進行記錄，可實時了解貨物的實際位置，并可全程追蹤到全部流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。“全程追蹤”可改善丟貨、錯貨的問題，節(jié)省相關(guān)成本，從而贏得市場空間。而且“全程追蹤”可使企業(yè)實時地了解商品的銷售、倉儲等動態(tài)數(shù)據(jù)。
　　
　　
　　2.4　回收階段
　　發(fā)生缺陷或不合格的產(chǎn)品，就可以很容易地找到問題的來源，便于回收有問題的產(chǎn)品。例如，當顧客買到一件不合格的商品時，他可以拿著這件商品來到零售商處要求換取合格的商品。零售商通過查詢到該商品的生產(chǎn)地，就可以將該不合格的商品退回到生產(chǎn)商處。生產(chǎn)商通過產(chǎn)品路徑跟蹤系統(tǒng)，就可以查詢出該產(chǎn)品在哪個工序中出了問題。從而對該產(chǎn)品進行改造，也可以讓生產(chǎn)商避免下次再犯同樣的錯誤。
　　
　　3　物流路徑跟蹤管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
　　
　　一個完整的物流路徑跟蹤系統(tǒng)，主要由三部分組成：標簽數(shù)據(jù)的射頻采集，路徑信息更新系統(tǒng)，存儲信息的PML服務(wù)器，如圖1所示。
　　
　　4 系統(tǒng)功能分析與設(shè)計
　　
　　物流跟蹤管理系統(tǒng)主要包括兩大模塊：一為信息管理模塊，二為后臺管理模塊。
　　
　　4.1　信息管理模塊
　　信息管理模塊包含以下三個小模塊：
　　4.1.1　標簽數(shù)據(jù)的射頻采集模塊
　　產(chǎn)品經(jīng)過各個倉庫節(jié)點，通過裝有RFID閱讀器和天線通道，產(chǎn)品出入庫時，路徑信息采集系統(tǒng)就會自動生成一個物理節(jié)點信息，然后根據(jù)入庫、出庫的具體情況進一步生成入庫節(jié)點信息或者出庫節(jié)點信息。當貼有標簽的貨箱經(jīng)過閱讀器時，標簽便將產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳遞給閱讀器。
　　
　　4.1.2　路徑信息更新模塊
　　產(chǎn)品每經(jīng)過一個物理節(jié)點時，路徑信息采集系統(tǒng)就會自動生成一個物理節(jié)點信息，然后根據(jù)入庫、出庫的具體情況進一步生成入庫節(jié)點信息或者出庫節(jié)點信息。
　　4.1.3　路徑信息查詢模塊
　　供應(yīng)鏈中授權(quán)的成員通過路徑信息查詢主機，通過互聯(lián)網(wǎng)實時訪問，就可以查詢要查找的產(chǎn)品的所有路徑信息，能隨時知道產(chǎn)品到達與離開節(jié)點的所有相關(guān)信息。
　　
　　4.2　后臺管理模塊
　　為了更好地管理和處理數(shù)據(jù)，后臺管理模塊包含了統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表、數(shù)據(jù)權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)、基礎(chǔ)信息設(shè)置等功能。
　　
　　5　系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　5.1　編碼方式
　　產(chǎn)品路徑跟蹤系統(tǒng)中的編碼方式采用EPC編碼標準，EPC碼為每一件物理目標分配一個唯一的、可查找的標識碼。這跟UPC/EAN(統(tǒng)一產(chǎn)品代碼/國際物品編碼)體系類似，UPC/EAN標識一類產(chǎn)品，而EPC可以唯一標識單個產(chǎn)品。EPC與存有產(chǎn)品相關(guān)信息的PML文件一一對應(yīng)。
　　
　　
　　5.2　節(jié)點信息表示方式
　　當帶有標簽的產(chǎn)品進入讀寫器天線磁場區(qū)域時，一個讀標簽事件就發(fā)生了?？梢哉J為產(chǎn)品經(jīng)過了一個物理節(jié)點，路徑信息采集系統(tǒng)就會自動生成一個物理節(jié)點信息，然后根據(jù)入庫、出庫的具體情況進一步生成入庫節(jié)點信息或者出庫節(jié)點信息。
　　以下給出物理路徑節(jié)點，入庫信息節(jié)點，出庫信息節(jié)點的定義。
　　5.2.1　物理路徑節(jié)點
　　物理路徑節(jié)點為一個五元組：Node-
　　其中：Role——供應(yīng)鏈成員角色，例如生產(chǎn)商、分銷商、批發(fā)商、零售商；
　　Name——供應(yīng)鏈成員角色的名稱，如××公司；
　　StorelD——供應(yīng)鏈成員的倉庫標識號，一個供應(yīng)鏈成員可以擁有多個倉庫，倉庫標識號用以唯一標識某一個倉庫；
　　ReaderID——倉庫出入口讀寫器的標識號；
　　Location——倉庫的具體地理位置，是物理節(jié)點的重要組成部分。
　　5.2.2　入庫信息節(jié)點
　　入口信息節(jié)點為一個三元組NodeIn=，其中，Node為物理路徑節(jié)點，In為入庫狀態(tài)標識，InDate為入庫時戳，即產(chǎn)品到達該物理路徑節(jié)點的時間。
　　5.2.3　出庫信息節(jié)點
　　出口信息節(jié)點為一個三元組NodeOut=，其中，Node為物理路徑節(jié)點，Out為出庫狀態(tài)標識，OutDate為出庫時戳，即產(chǎn)品離開該物理路徑節(jié)點的時間。通常，同一個物理路徑節(jié)點必定對應(yīng)著一個入口信息節(jié)點和一個出口信息節(jié)點。
　　
　　5.3　產(chǎn)品信息存儲與更新
　　路徑跟蹤系統(tǒng)中產(chǎn)品信息存儲系統(tǒng)主要通過PML語言構(gòu)建，以PMLI文件和PML服務(wù)器的形式表現(xiàn)出來。
　　PML文件就是存儲單個產(chǎn)品信息的基本單元，產(chǎn)品信息主要分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息兩種類型。靜態(tài)信息就是那些不隨產(chǎn)品的空間和時間而改變的信息，包括產(chǎn)品的物理屬性，比如它的型號、質(zhì)量等。動態(tài)信息是指隨著產(chǎn)品在供應(yīng)鏈中移動而需要不斷更新的信息，主要包括位置信息，產(chǎn)品途經(jīng)的地理節(jié)點信息，產(chǎn)品在某個位置所處環(huán)境的各種物理屬性。產(chǎn)品所有權(quán)，產(chǎn)品在流通過程中所有權(quán)必然會發(fā)生變化，不同節(jié)點之間可能發(fā)生了所有權(quán)轉(zhuǎn)移。PML文件將被存儲在一個PML Serve吐，由制造商維護，并且儲存有這個制造商生產(chǎn)的所有商品的信息文件。當產(chǎn)品被生產(chǎn)出來的時候，制造商就會相應(yīng)地為該產(chǎn)品生成一個PML文件存儲產(chǎn)品的信息。這個PML文件放在制造商自己的PML Serve吐，并且制造商保留一份產(chǎn)品EPC碼與PML文件位置的映射信息，顯然，EPC碼與PML文件是一一對應(yīng)的。
　　
　　5.4　數(shù)據(jù)采集中間件Middleware
　　數(shù)據(jù)采集中間件Middleware是連接讀寫器和企業(yè)應(yīng)用軟件的紐帶，管理標簽讀寫器和企業(yè)應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)流，對數(shù)據(jù)的安全性、正確性、有效性負責。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。它的主要功能如下：
　　(1)數(shù)據(jù)平滑和過濾：當標簽被錯誤地讀取或者產(chǎn)生了冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集Middleware就會采取一些算法來糾正這些錯誤。在數(shù)據(jù)采集Middleware執(zhí)行數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)聚集過程的同時還可以起到對大量數(shù)據(jù)緩沖的作用。這個子模塊單個標簽重復(fù)讀取現(xiàn)象的發(fā)生，并且保證了數(shù)據(jù)的準確性。
　　(2)讀寫器協(xié)調(diào)：終端用戶可以直接通過數(shù)據(jù)采集Middleware配置、監(jiān)控、操作讀寫器。Middleware軟件應(yīng)該具有即插即用的功能，即Middleware可以動態(tài)地檢測到新的讀寫器接入系統(tǒng)，并且自動地與其連接，而不需要寫任何的代碼。
　　(3)數(shù)據(jù)路由和整合：Middleware都提供數(shù)據(jù)路由和整合功能，通常情況下可以持續(xù)地、批量地傳送數(shù)據(jù)到預(yù)先設(shè)置的目的地。
　　(4)過程管理：通過傳統(tǒng)的任務(wù)模式負責數(shù)據(jù)的監(jiān)控和事件的觸發(fā)。它可以警告系統(tǒng)，剔除與某些事件相關(guān)的過程，比如當系統(tǒng)遇上未授權(quán)的產(chǎn)品或者非期望庫存的時候。過程管理功能可以設(shè)置補貨策略，當庫存狀態(tài)發(fā)生異常時就可以及時提醒庫存管理系統(tǒng)。
　　(5)數(shù)據(jù)安全管理：Middleware中間件數(shù)據(jù)安全主要包括機密性、完整性、可獲取性、可驗證性和持久性等特征。
　　(6)外部接口：數(shù)據(jù)采集Middleware有兩個接口與外界交互——讀寫器接口和應(yīng)用程序接口。其中讀寫器接口提供多種適配器接口，可以讓數(shù)據(jù)采集Middleware與不同廠家不同類型的讀寫器連接；應(yīng)用程序接口使數(shù)據(jù)采集Middleware與外部不同種類的應(yīng)用程序(比如ERP，CRM，WMS等)或數(shù)據(jù)庫連接，這些應(yīng)用程序通常是現(xiàn)有的企業(yè)采用的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫。
　　
　　6　系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)概要
　　
　　6.1　主要數(shù)據(jù)庫表設(shè)計
　　根據(jù)前面分析，系統(tǒng)的實現(xiàn)主要依賴三張表，以下是這三張表的字段、數(shù)據(jù)類型、大小及簡短的字段說明。
　　
　　6.2　數(shù)據(jù)采集流程設(shè)計
　　產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)采集流程見圖3。
　　系統(tǒng)中使用的EPC碼為96比特的數(shù)字碼，轉(zhuǎn)換--T就是24位的十六進制碼。
　　(1)讀產(chǎn)品標簽的UID號。
　　(2)鎖定某個UID號讀標簽中的三個數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。
　　(3)如果無法正確讀出數(shù)據(jù)，說明標簽出現(xiàn)問題，那么需要重復(fù)地讀數(shù)據(jù)，如果重復(fù)的次數(shù)超過10次仍無法得到數(shù)據(jù)就可以認為標簽損壞，拋棄之。
　　(4)如果讀數(shù)據(jù)操作成功，驗證EPC是否為24位十六進制碼。
　　(5)如果EPC格式不符合要求，重復(fù)鎖定UID號讀標簽中的數(shù)據(jù)區(qū)域，如果重復(fù)的次數(shù)超過10次仍無法得到數(shù)據(jù)就可以認為標簽損壞，拋棄之。
　　(6)如果EPC碼驗證合格則將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)處理函數(shù)。這個時候，采集系統(tǒng)的時間作為讀產(chǎn)品EPC碼事件的時間戳。
　　(7)將EPC碼和時間戳存入一個臨時數(shù)據(jù)庫中進行協(xié)調(diào)處理。
　　(8)將臨時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按EPC碼、時間戳排序。
　　(9)按順序比較前后相鄰的兩條記錄，若記錄是同一個EP C碼，而且時間戳差值小于1毫秒，則認為后面一條記錄為冗余記錄，剔除之。
　　(10)重復(fù)過程(9)，直到剔除所有冗余記錄。
　　
　　
　　6.3　信息更新模塊的設(shè)計
　　產(chǎn)品路徑信息的更新過程的詳細描述，如圖4所示。
　　(1)設(shè)置好讀寫器，開啟讀寫器進程，電子標簽進入讀寫器天線磁場區(qū)域，讀/nthcZAKg8IGZx/vwLdDNw==標簽事件發(fā)生。
　　(2)獲取產(chǎn)品電子標簽中的EPC碼和時間戳信息。EPC碼通過射頻識別系統(tǒng)直接從電子標簽的存儲單元中讀出，時間戳信息取事件發(fā)生時讀寫器上位機的系統(tǒng)時間。
　　(3)生成物理節(jié)點信息。在讀寫器運行之前，用戶必須首先通過讀寫器管理界面對其進行一定功能設(shè)置，這些設(shè)置包括讀寫器ID、讀寫器所在倉庫名、讀寫器用途(入庫、出庫)等。
　　(4)判斷讀標簽事件的具體節(jié)點信息類型(入庫、出庫)，生成相應(yīng)的節(jié)點信息。入口節(jié)點信息和出口節(jié)點信息可以直接由時間戳、讀寫器設(shè)置和已獲得的物理節(jié)點信息組合而成。
　　(5)使用EPC數(shù)據(jù)，通過映射信息表找到與其相對應(yīng)的PML文件的位置。
　　(6)將節(jié)點信息寫入PML文件中，更新產(chǎn)品的路徑信息。
　　
　　6.4　產(chǎn)品路徑信息查詢模塊設(shè)計
　　路徑信息查詢系統(tǒng)是直接為供應(yīng)鏈成員或決策者提供產(chǎn)品路徑信息支持和決策依據(jù)的功能部分。對于一個產(chǎn)品物流路徑跟蹤系統(tǒng)來講，其支持的查詢功能包括：全路徑查詢、某時段路徑查詢、供應(yīng)鏈上游成員查詢、供應(yīng)鏈下游成員查詢、產(chǎn)品直接來源查詢、產(chǎn)品直接流向查詢等。產(chǎn)品路徑信息查詢流程如圖5所示。
　　
　　7　結(jié)論及尚存在的問題
　　
　　本文重點介紹了RFID技術(shù)的核心以及其在現(xiàn)代物流應(yīng)用前景，結(jié)合現(xiàn)代物流各階段的特點，分析了RFID技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵路徑技術(shù)難題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)建立一個產(chǎn)品路徑跟蹤管理系統(tǒng)的原型。為進一步的應(yīng)用打下了一定的基礎(chǔ)。文章雖然對Middleware的部分功能做了一定的研究，但仍存在一些不足，主要集中在以下幾個方面：
　　首先，實際的射頻識別系統(tǒng)還有許多沒有解決的問題，比如說讀寫器遇金屬物體就會受到電磁干擾，無法正常讀出標簽里的數(shù)據(jù)。在本文中沒有根據(jù)這些具體情況找出應(yīng)對的辦法。
　　其次，在產(chǎn)品路徑跟蹤系統(tǒng)中當多個標簽同時讀取，其中某些標簽損壞的時候，系統(tǒng)無法具體指出是哪些標簽出了問題。
　　最后，理想的射頻識別采集系統(tǒng)應(yīng)該是一個分布式的、層級式的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即多個讀寫器對應(yīng)一個讀寫器接口，多個讀寫器對應(yīng)多個數(shù)據(jù)采集Middleware，其中的數(shù)據(jù)流的處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的復(fù)雜性會大大地增加。因此，強化數(shù)據(jù)采集的Middleware的功能避免數(shù)據(jù)重復(fù)傳送等方面應(yīng)該是將來研究的一個重