基于物联网技术的物流实训系统开发与应用

文／谈慧

通过实训系统的综合技能训练，能够培养物联网方面的高级技术人才，并且学生毕业后可就业于与物联网相关的企业

尽管近年来开设物流专业的院校都已建有一定规模的实训中心，但目前基于物联网技术应用的实验实训条件建设还很欠缺，尤其是面向企业需求的物联网综合应用实训。大多数院校仅仅是物流管理软件的应用或物流系统的模块化操作，先进一点的也仅有用管理软件驱动硬设备件实现系统集成，且系统中信息采集方式比较单一，条码是主要的数据采集手段，基于RFID技术和传感技术的集成应用平台目前还不多见。为提升物流专业学生信息化应用水平，我院协同专业的软件公司，集中抽调了一批既具有物联网技术开发与应用经验，又具有深厚理论基础的教师、工程师共同合作开发了“基于物联网技术的物流实训系统”，为物联网技术、物流管理、物流工程、连锁经营等专业的学生提供一个实战化的职场环境。

实训系统的开发目标

本系统的开发目标是：在学校的实验室内，搭建起一个以生产企业为主导、集供应、仓储、配送、运输、销售等物流节点于一体的供应链仿真平台，并将此“平台”当作舞台，通过任务引导、环境模拟、行动参与、亲身体验、情景感触等多种生动活泼的实验教学方式，培养学生身临其境地在针对岗位、流程、任务的实践中，熟练掌握最新的物流信息技术在供应链管理中的应用，如：管理信息系统、多种传感技术、条码制作和扫描设备应用、手持RF信息采集终端、带gps和温控设备的运输管理系统等。

通过实训系统的综合技能训练，能够培养物联网方面的高级技术人才，并且学生毕业后可就业于与物联网相关、的企业、行业，从事与物流供应链管理或物联网相关的工作。

实训系统需解决的主要问题：如何使用RFID技术、传感技术、3G传输技术、虚拟现实与多媒体技术、人一机一环境系统技术、GPS定位等，实现供应链管理中的原材料供应、仓储管理、生产管理、运输管理、销售管理以及售后服务管理中的业务流程优化。如何与自动仓储系统、生产系统、电子标签拣选系统、POS系统等相集成，建立更为强大的信息链，实现在准确的时间及时传递准确的数据，进行各种在线测量及支持质量控制。如何设计基于物联网技术的供应链系统总体架构以及信息集成方案。

实训系统的开发流程

基于物联网技术的实训系统以企业真实业务流程为基础，针对一个典型物流企业的供应链管理系统，构建一个面向上下游企业之间供应链管理的物联网技术应用框架，将3G传输技术、RFID技术、温度传感器、压力传感器、GPS定位、车辆数据采集、警示和远程控制终端等应用在各个环节，在中间件基础上增加与第三方应用软件的接口（为管理信息系统提供数据接口）。使各种应用软件与RFID中间件数据互通互联，构成一个基于物联网技术的物流综合实训平台。

系统开发的具体设计流程为：在供应链管理业务流程上，建立基于RFID的供应链系统体系结构，包括基于RFID的供应链组建系统、运行系统和软硬件系统。在精益制造环节，利用RFID电子标签预测原材料供应需求，并对原材料进行实时跟踪；应用RFID的在制品跟踪系统构成无看板的拉式生产解决方案；并利用嵌在缓冲货架上的标签阅读器监控零部件消耗状况，及时向上游发送信号通知生产补充零部件。在仓储管理环节，应用RFID电子标签及温度传感器对商品在仓储管理中的温度变化自动记录，出入库数据实时采集、传递、核对和更新。在物流运输过程中，应用GPS、GIS实现车辆跟踪定位、利用RFID+温度传感器集成技术实现产品标识和运输途中的温度自动采集，实时掌握运输过程中的温度变化。在超市终端销售时，利用RFID电子标签记录的数据可追溯、查询产品的全供应链信息。集成基于物联网技术的供应链管理平台信息，具体包括RFID系统的数据流关系、数据处理方法以及供应链数据商业价值挖掘。

实训系统可实现的功能

整个实训中心可分为8个功能区，分别是教学区、职能区、智能运输区、自动化仓储区、电子标签拣选区、柔性生产区、智能超市区和存货区。学生可在职能区扮演不同的管理角色体验对供应链各环节的决策和控制，实训系统既能分模块实训，也可基于典型工作任务开展综合实训项目。

实训系统可分解为6个模块化实训，具体内容包括：

物联网感知与获取需要RFID读写设备，智能RF手持终端，电子价格标签，智能购物车等。

基于物联网技术的仓储管理系统。使用RFID技术／无线传感网实现收货验货：使用RFID固定读写器进行收货、验货，确认产品编号、订单编号、数量、产品型号一致，并检验运输过程恒温情况。状态信息通过无线传感网在读写器与控制中心、管理系统之间进行数据交换。使用RFID技术／无线传感网实现库内作业：库位、托盘用RFID标签代替条码，使用RFID读写器实现入库、出库、移库、盘库作业。状态信息通过无线传感网在读写器与控制中心、管理信息系统之间进行数据交换。

基于物联网技术的运输跟踪与监控系统。用一辆带有车载GPS终端的运输货车在特制的轨道上模拟冷链物流运输，车辆在运输状态时，可实现车厢内部的温度、湿度、震动、视频，车厢外的视频信息的监测，冷藏车厢温度的控制，经过集成传感器的采集处理，实时通过Wi-Fi. 3G网络无线上传到上位机管理层面，为物流运输管理、调度规划提供数据。系统可通过网络将信息储存、统计、提取处理、数据分析、报警提示，具有信息回溯、追踪定位功能。在实际应用中，可广泛应用于农副产品、食品、危险品、特种产品的运输环节中，实时把握车辆的最新状态，便于监控、调配，危险时刻，上位管理层可做出提示、警示，反馈控制车厢温控系统，必要时可实现远程关闭车辆的发动机，防止灾害的发生。

基于物联网技术的生产管理系统。使用RFID技术跟踪原材料使用：原材料收货时以箱（或托盘）为单位贴RFID标签，记录供应商、采购单号、入库时间、入库库位，在配送到工位时，记录生产批号。使用RFID技术跟踪生产加工的过程：生产线上线、下线两处安装RFID识读设备，并在产品或托盘上放置可反复读写的RFID电子标签。这样，当这些产品或托盘经过这些节点的时候，RFID读写设备即可读取到产品或托盘上标签内的信息，并将这些系统实时反馈到后台生产管理技术系统中，制造商就能很轻松地及时了解生产线的详细工作情况。使用RFID技术记录质检数据：生产成品进行质量检测，并通过RFID标签记录质检信息，作为质量追踪所用。

基于物联网技术的智能超市系统。使用RFID实现收货、验货：参考仓储环节的收货验货。使用智能购物车实现自动定位选货、销售自动结帐：自动定位显示出商品实时位置，出售的货物经过RFID门禁或账台实现自动化结算，系统自动更新库存信息以及客户历史购物资料，从而避免经常出现排长队结帐的现象。

基于物联网的供应链管理系统。通过一个典型企业在生产环节、运输环节、仓储环节、配送环节、零售环节引入物联网技术，实现产品从生产到零售整个生命周期的全程跟踪。RFID技术为实现供应链上各个节点之间的高效协同和信息共享提供了技术平台。通过RFID触发事件管理来实现协同；通过对无线标签的信息读写实现信息共享。带有电子标签的货物进出通道口的时候，RFID标签能够发出无线信号，把信息立即传递给无线射频阅读器，传递到供应链经营管理部门的各个环节上，于是车间、仓库、运输途中，甚至超市货架上的有关商品的货物动态就可以一目了然，实现商品在整个供应链环节中监控和跟踪管理。

基金项目：本文系江苏省现代物流协会2013年度研究课题“基于物联网技术的物流实训系统开发”的成果报告。 （项目号：JSXD2013009）。

（谈慧：南京工业职业技术学院）