基于物联网的物流托盘联营统一信息系统分析，本文主要内容关键词为：信息系统论文,托盘论文,物流论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物流托盘(Pallet)联营是以统一信息系统(Unified Information System，UIS)为依托的企业联盟统一信息协作模式，运用物联网(Internet of Things，IOT)、计算机电信集成(Computer Telecommunication Integration，CTI)、互联网技术和创新管理思维的有机融合构建一体化服务体系[1]。物流统一信息系统在托盘化物流协作进程中，以物联网技术为主线，以托盘联营租赁、储运和需求应用为业务，在货物装卸、运输、保管和配送等流程承载物品负荷的同时为动态信息化管理提供全程的无所不在的服务。物流托盘联营是现代物流集装化的一种具体表现形式，在物联网等技术的统一组织设计中，主要以托盘标准化、信息化以及商业联盟为支撑，实现物品装卸、储存等作业机械化、自动化和连贯化[2]。在这个过程中，物联网技术和统一信息系统促进了托盘作业一贯化和社会化应用，改善了服务质量和提高了托盘流动性的基础、开辟企业“第三利益源泉”，体现了商品流通中广泛的应用价值和打破企业间循环利用瓶颈。
1 物流托盘联营统一信息系统分析
1.1 物联网与物流托盘概述
物联网(IOT)指通过传感器、射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)等技术实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通以及基于云计算的SaaS营运等模式，将无处不在的末端设备和设施，通过各类可能的网络接入，实现对物品和过程的泛在链接、智能化感知、识别和管理，并以手机上网、短信和互联网提供的通信方式融合为一体的统一信息系统运用IOT、CTI等技术对物流托盘联营提供安全、可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、统计报表、决策支持等管理和服务功能[3]。
基于物联网的智能物流托盘是植入RFID标签，使所有的承载物品在物流统一信息系统中均具有可通信的智能管理机能。但物流托盘联营是一个跨区域、跨职能、跨行业、跨企业的领域，它不但需要一个标准化的企业联盟统一信息系统进行流程协作，负责托盘租赁、回收、维护和更新等服务，还需要吸收来自生产制造、批发、零售、储运和用户营销、财务、公司战略方面的决策信息，实施托盘集装单元化和托盘作业一贯化[4]。通过联营企业供应链之间的合作，提高托盘联营租赁点(Lease)、需求点(Demand)、储运点(Storage And Transportation)三点一线运营效率，减少包装成本，增加企业柔性，从而使合作伙伴之间获得更大的竞争优势。
1.2 存在问题
近年来我国物流产业在以近30%的速度迅猛发展，但1991年至今物流成本从占GDP比例的24%只降至20%，而发达国家物流成本只占GDP的9%～11%；在我国，物流成本占商品价值的40%，而美国仅10%左右。在物流发展过程中，被公认为是20世纪物流产业中关键性创新之一和形象地被誉为“活动的地面”、“移动的货台”的托盘起到了积极的作用。目前美国有托盘约20亿个，商品贸易由托盘承载率达80%；日本有托盘约10亿个，托盘承载率达77%；欧盟有托盘约15亿个，托盘承载率近80%；我国的托盘总量大约只2.2亿个左右，托盘承载率低，但每年正在以2000万个的速度迅速增长[5]。高昂的物流成本正是物流公共信息平台与联动服务发展水平低所致，这一现状制约了其它产业的发展，物联网技术与物流托盘联营的发展将对之起到了积极的催化作用。我国物流托盘化、信息化发展，存在着储多亟待解决的问题：一是联营式信息化公共服务水平低，联营统一信息协作系统有待建立；二是托盘标准不统一，物联网的RFID条码等高新信息技术植入率低；三是托盘所有权独立，需求、租赁、储运脱节，企业之间不能有效地进行周转回收循环使用；四是第三方物流托盘化机制没有形成，未能通过物联网技术和统一信息系统延伸服务；五是托盘应用场合孤立、功能单一，不能形成托盘作业一贯化体系。
2 基于物联网的物流托盘联营统一信息系统构建
2.1 目标与思路
在基于物联网的物流联营统一信息系统的支撑下，建立合理的托盘化循环机制，促进托盘在供应链主体之间有序流通，实现物流作业机械化、托盘作业一贯化，这是物流托盘联营的总体目标。实施托盘作业一贯化是建立在统一信息协作系统和物联网技术基础上的，是不同企业之间物流的联盟与互动，在这一进程中，大量的信息来源于植入托盘中的RFID芯片，通过GIS、GPS、CTI等技术与网络对之实现无址化调度，并同时实现物流过程的可视化跟踪与控制。
建立物流托盘联营统一信息系统的主要思路：建立托盘联营体系，实行立体化存储和租赁点、需求点、储运点智能调度，形成交换制和租赁制方式，利用物联网技术与物流统一信息协作系统实施托盘作业一贯化，提高物流运作水平；统一托盘国家标准，植入信息技术，使不必要的倒盘、折垛、码垛、装卸、搬运等无效作业不再发生，大幅度降低物流成本，提高物流运作水平；以统一信息协作系统为契机，在第三方物流中实施物流托盘作业一贯化。
2.2 体系结构
基于物联网的物流托盘联营统一信息系统运作于供应链管理模式，由上游物流托盘运营商和下游生产制造、加工、销售、零售、储运等企业组成。物联网技术应用设备由托盘RFID标签、阅读器、天线、固定或移动式射频设备组成，实现统一信息的硬件和接口程序有NGN（Next Generation Network，下一代网络）、CTI服务器、ISMG（Internet Short Message Gateway，短信网关）和GSMmodem（GSM调制解调器）等，可基于API开发物流统一信息特色服务，形成WEB、手机上网与短信等统一通信业务处理方式，实现无所不在的物流信息服务。统一信息系统对RFID托盘在联营企业的租赁点、需求点、储运点间实现自动跟踪、获取和信息识别，进行系统信息的实时交互。系统由物理层、业务层和应用层三层组成，系统架构如图1所示。
图1 物流托盘联营统一信息系统架构
第一层，物理层。物理层由托盘上的RFID标签、读写器、有线或无线射频设备、射频识别中间件和边缘服务器(Edge Server，ES)等组成，采用LAN或GPRS、GPS等读写器。当读写器接收到指令时，产生读写器磁场，接收到信号的RFID托盘凭借感应电流所获得的能量发送出存储在RFID中的标识码(ID)、规格、货物名称、数量、重量等信息数据，数据传送到边缘服务器、对象命名服务器(Object Name Service，ONS)、产品电子码服务器(Electronic Product Code Service，EPC)、物理标示语言服务器(Physical Markup Language Service，PML)，利用过滤、关联、聚合等技术，由射频识别中间件进行数据处理。
第二层，业务层。业务层主要提供业务流程集成处理，包括托盘使用企业在线订单、租赁、入库、回收、调用及结算等，主要由集成于物流统一信息协作系统的库存管理系统(Warehouse Management System，WMS)、运营管理系统(Operations Management System，OMS)、OA/ERP系统完成。通过RFID智能追踪定位的可视化技术，获取各供应链节点托盘数据以及库存托盘仓储位置、回收托盘状态等实时信息，并及时调整管理策略，从而提升托盘租赁与回收吞吐率。
第三层，应用层。应用层将从物流托盘联营统一信息系统获取的信息数据转化为统一的数据表达格式，以WEB、手机上网与短信等形式服务于用户。其主要是应用XML技术进行信息交换，通过物联网、GIS、GPRS等技术进行可视化显示及操作，为供应链各节点企业提供托盘信息注册、发布、查询及交互等应用服务。
2.3 调度优化策略
物流托盘联营调度采用改进的遗传调度算法(Genetic Scheduling Algorithm)，使托盘联营商、物流企业、托盘使用企业根据RFID托盘信息、物流数据等计算出需求信息，实现在物流统一信息系统中的联营企业利益最大化[6]。改进的遗传调度算法在满足RFID托盘信息获取的前提下，根据需求点特征快速组织多种储运方式，允许储运中转、允许使用多层次储运网络，设计物流储运与托盘优化组合，使时间、线路等组合最优化，使用改进的遗传算法进行求解，以确定最优的需求点、租赁点和储运点。
设A=(V，F)，A为权集连通网络，V是需求点集（共n个），F为边集。
物流托盘联营调度求解是为各需求点选取合理的服务点，分别将n个需求点所需求的托盘分成不同的组合运达选定的储运点，然后经过合理装配送到各个需求点。优化调度算法如下：
2.4 实施主要步骤与途径
构建基于物联网的物流托盘联营统一信息系统，是从根本上解决供应链上托盘的需求方与接受方问题，使最终产品用户脱离于接受方，使产品企业用户为托盘服务需求方的同时也是受益方，形成物流托盘联营有效循环机制，实现托盘作业一贯化和社会化应用，转变物流运作模式、提高物流效率、改善服务质量、发展物流循环经济。具体实施主要步骤与途径从以下几个方面进行：
第一，确立需求，构建发展策略。从企业的产品物流框架构建出发，通过对某一经济区域的企业进行需求分析，确立需求定位与运作模式，从宏观层面的托盘标准、质量规范、投资政策、经济区域优势、税收政策和政府角色等问题入手，找出物流联营托盘化的突破口，从物联网技术应用推动企业联营托盘作业一贯化模式发展。以基于物联网的物流联营统一信息系统为平台，建立托盘联营公司、发展托盘租赁服务业和第三方物流运作模式。
第二，模型构建，建立优化机制和标准化体系。托盘标准不统一、质量不规范，严重制约了托盘联营公司的建立与发展，需对国际托盘标准进行论证，建立符合我国经济利益的托盘标准，促进托盘在企业间循环；建立统一信息编码标准，使RFID托盘在物流联盟统一信息系统中信息得到通畅；建立各种物流联营托盘作业一贯化模型，运用RFID托盘中植入信息和遗传调度算法对统一信息物流储运、需求、租赁进行优化调度，保证托盘回收与租赁业务能够有效推进。
第三，健全信息沟通渠道，建立物流联营机制与业务流程重构模式。充分利用现代信息技术工具，建立一个基于物联网的物流联盟统一信息系统，及时发布企业动态、物流需求信息，在系统中为联营企业提供决策信息依据。主要实施步骤：①启动试点工作，借鉴发达国家建立托盘联营公司的经验，利用物流统一信息系统，以区域物流大型公司或吸收托盘生产企业为试点，在一个区域范围内率先建立托盘租赁服务站点，开展托盘在企业间自由流通的试点；②建立统一信息系统会员制，实现企业间托盘的租赁、交换和结算功能，对会员所持有的托盘进行统一信息RFID编码，发展第三方物流服务，同时通过网络数据库为企业提供数据挖掘，生成统计信息，为企业提供管理决策咨询；③建立运输企业租赁经营方式，实施联营企业联租制；④建立分布式联盟代租赁机制，以物流公司实施联盟式代租方式，根据RFID托盘数据，自动生成托盘报表，提出租赁和联运建议；⑤建立联运机制，通过统一信息系统遗传调度算法等形成作业一贯化体系，实现需求、租赁、储运一体化。
3 结论
基于物联网的物流托盘联营统一信息系统是一个具有重大社会价值和长期稳定经济效益的工程，对提高我国物流现代化水平、提升物流产业基础和物流托盘作业一贯化过程中发挥着重要的作用。物流统一信息系统服务于供应链系统的全生命周期，实现托盘共用联运与标准化作业，极大地降低社会物流成本，促进节约型社会建设、循环经济与低碳物流的发展。物流托盘联营不能是孤立的、间断的，必须采取强有力的技术措施和组织策略推行物流作业托盘化，使基于物联网技术的托盘在物流供应链的各个企业、各个物流作业场所之间，以及在物流全过程的各个作业环节之间，实现智能跟踪、自动识别、统计等可视化管理，并得到广泛的普及和连续一贯性的应用，以充分发挥托盘应有的效用，促进物流作业速度和效率不断提高。
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