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隨著家電企業(yè)現(xiàn)代化進程的加快, 對于產(chǎn)品生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)的監(jiān)管要求也越來越高。以中國家電企業(yè)的領軍者美的集團為例, 為了縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期, 實施有效的供應鏈管理顯得尤為重要。供應鏈管理的核心內(nèi)容是其與環(huán)境的交互能力。從美的集團多年的銷售經(jīng)驗可以知道, 與環(huán)境和產(chǎn)品的交互范圍越廣, 交互速度越快, 越能對供應鏈實施有效的監(jiān)管。目前, 中國家電企業(yè)規(guī)模增長迅速, 出現(xiàn)了越來越多的跨國公司, 供應鏈的范圍越來越大。鑒于此, 美的集團想建立全球性的供應鏈信息監(jiān)管平臺, 以幫助企業(yè)及時查看產(chǎn)品流通狀態(tài), 追溯產(chǎn)品流通信息, 有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率, 加強對產(chǎn)品生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)上的各合作企業(yè)信息控制, 提升自己的綜合競爭力。

供應鏈監(jiān)管平臺主要依托于先進的無線傳感器網(wǎng)絡 (WSN) 和無線射頻識別技術 (RFID) 來實現(xiàn)。前者實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的采集, 后者負責將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回到服務器。數(shù)據(jù)經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)到達世界各地, 實現(xiàn)產(chǎn)品的EPC互聯(lián), 形成一個統(tǒng)一格式的物聯(lián)網(wǎng)信息結構系統(tǒng)。用戶想要了解產(chǎn)品的特性, 就需要進行EPC信息檢索, 獲得產(chǎn)品當前和過去的運行狀態(tài)。美的集團正是看到基于物聯(lián)網(wǎng)技術監(jiān)管平臺的優(yōu)越性, 才進行了企業(yè)長久性戰(zhàn)略規(guī)劃。

為了更好地實現(xiàn)美的生產(chǎn)基地與銷售環(huán)節(jié)信息流通和互通功能, 可以組建更高效率的網(wǎng)絡結構體系。如何有效地將環(huán)境傳感器網(wǎng)絡和家電產(chǎn)品信息自動識別網(wǎng)絡結合到一起, 形成一個功能強大的RFSN網(wǎng)絡, 是組網(wǎng)時需要考慮的問題。其具體層次包括:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層及傳輸層、應用層等。各個層次需要實現(xiàn)的功能見表1。

美的家電產(chǎn)品物流監(jiān)管平臺的網(wǎng)絡結構體系如圖1所示, 傳感器網(wǎng)絡、匯聚節(jié)點網(wǎng)絡、網(wǎng)關和服務器等網(wǎng)絡結構都是通過I E E E802.15.4網(wǎng)絡架構相聯(lián)系的。傳感器匯聚點位置一般處于負責區(qū)域內(nèi)的中心位置, 它負責將傳感器讀取的數(shù)據(jù)匯聚上傳, 通過無線發(fā)送給網(wǎng)關, 最后上傳至服務器, 利用數(shù)據(jù)庫應用, 實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的實時監(jiān)控。

供應鏈監(jiān)管平臺使用的無線網(wǎng)絡協(xié)議是IEEE 802.15.4, 此協(xié)議定義了PHY層和數(shù)據(jù)鏈路層MAC層。PHY層用來接受無線射頻發(fā)射器發(fā)射的信號, 同時可以對信號進行有效控制, 而MAC層是為了用戶訪問提供接口。這種網(wǎng)絡搭建協(xié)議從結構上來看共有三種特征, 分別是:簇狀結構類型、網(wǎng)格狀結構類型和星狀結構類型。它的網(wǎng)絡協(xié)議可以實現(xiàn)兩個物理層的接入, 分別是基于有線網(wǎng)絡的868/915MHz物理層和基于無線網(wǎng)絡的2.4 GHz物理層, 這種網(wǎng)絡協(xié)議使得網(wǎng)絡具有更大的使用范圍, 應用更加廣泛。

表1 RFSN網(wǎng)絡層次及功能     下載原表

基于美的集團實際情況所構建的物聯(lián)網(wǎng)供應鏈平臺使用的無線通信技術是Zig Bee技術, 此技術的特點是:近距離、低功耗、低成本和低速率等。這種通信技術主要用于近距離的不同設備之間進行數(shù)據(jù)間歇性無線傳輸。Zig Bee技術與IEEE 802.15.4協(xié)議共同作用, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳感器之間以及服務器之間的傳輸。

美的集團生產(chǎn)的空調(diào)、冰箱、洗衣機等產(chǎn)品信息標準化采用的是EPC架構。此架構是目前全球范圍內(nèi)的通用架構, 是關于供應鏈管理體系中的一項重要研究成果, 構建出一個統(tǒng)一的編碼和統(tǒng)一產(chǎn)品信息系統(tǒng)。由于EPC是全球性架構, 可以實現(xiàn)美的集團在全球范圍內(nèi)的供應鏈管理、統(tǒng)一維護及查看。統(tǒng)一標準的電子產(chǎn)品代碼, 通過標準化網(wǎng)絡, 使美的集團旗下的各個生產(chǎn)企業(yè)實時掌握產(chǎn)品流通和存儲狀態(tài), 實現(xiàn)所有產(chǎn)品的統(tǒng)一調(diào)配和監(jiān)管, 提高美的公司的運營效率。

與普通的互聯(lián)網(wǎng)技術不同的是, EPC技術不僅能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的信息傳遞, 還能通過傳感器對產(chǎn)品所在區(qū)域的環(huán)境進行實時監(jiān)測, 并將數(shù)據(jù)上傳。

大量環(huán)境感知傳感器組成一個產(chǎn)品測控網(wǎng)絡 (WSN) , 此網(wǎng)絡能夠根據(jù)環(huán)境特點, 自主的實現(xiàn)對環(huán)境的智能測量、智能交互。它通過布置在環(huán)境中的大量微小傳感器, 獲得環(huán)境相關數(shù)據(jù), 再將數(shù)據(jù)傳到相應的計算機上進行處理。

圖1 網(wǎng)絡結構體系示意圖   下載原圖

應用于家電產(chǎn)品中的自動識別技術采用的是無線射頻技術。以美的空調(diào)為例, 當空調(diào)上唯一的數(shù)字標簽到達系統(tǒng)的可檢測范圍內(nèi)后, 閱讀器可以讀取相關信息, 這種非接觸式的自動識別技術可以快速準確地獲得產(chǎn)品信息, 實現(xiàn)產(chǎn)品的自動識別。

利用傳感器系統(tǒng)和無線產(chǎn)品自動識別系統(tǒng), 可以對產(chǎn)品信息和產(chǎn)品所在位置的環(huán)境信息進行快速實時獲取, 這些信息再通過網(wǎng)絡協(xié)議和傳輸技術協(xié)議上傳至物聯(lián)網(wǎng)信息管理客戶端, 以便用戶查看、管理、操作。

傳感器網(wǎng)絡及無線電子產(chǎn)品信息的有效融合使得美的集團所生產(chǎn)的家電產(chǎn)品及產(chǎn)品環(huán)境能夠有機融合到一起, 同時實現(xiàn)對家電本身和家電所在環(huán)境的實時監(jiān)控, 監(jiān)測數(shù)據(jù)通過構建好的網(wǎng)絡上傳至服務器, 再經(jīng)過應用軟件對數(shù)據(jù)進行處理、顯示。

中間構件體系主要包括設備管理系統(tǒng)、事件處理系統(tǒng)和服務器接口系統(tǒng)。三個系統(tǒng)體系從下往上依次傳播, 如圖2所示。設備管理系統(tǒng)位于整個結構體系的最底層, 能夠直接同聚集器互通;事件處理系統(tǒng)產(chǎn)生并對事件進行處理, 然后再將數(shù)據(jù)上傳至服務器;服務器接口系統(tǒng)是數(shù)據(jù)的應用環(huán)節(jié)。

圖2 中間構件體系示意圖   下載原圖

中間構件體系的每一個子系統(tǒng)又包含多個不同的模塊, 這些模塊相互配合構成整個中間構件體系, 表2展示了每個系統(tǒng)不同的模塊構成。

從圖3中可以看出, 系統(tǒng)不但可以連接產(chǎn)品信息和環(huán)境信息, 還能夠?qū)⒕W(wǎng)絡上的硬件、中間構件體系、企業(yè)應用程序結合到一起, 可以將產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通、儲存等環(huán)節(jié)整合到一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺內(nèi), 能夠為企業(yè)決策和改革提供有效的技術支持。并且此系統(tǒng)的上下端接口都具有較強的開放性, 可以根據(jù)要求隨時增加和減少端口, 開放性較好。

表2 中間構件體系各子系統(tǒng)的模塊構成     下載原表

系統(tǒng)的平臺體系搭建主要包括信息采集系統(tǒng)、EPC系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、服務接口等。除數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用的是RFSN網(wǎng)絡構架外, 其余系統(tǒng)均采用的是軟件操作管理, 具體的結構體系如圖3所示。

圖3 平臺體系構架意圖   下載原圖

以美的集團旗下空調(diào)產(chǎn)品的存儲管理為例, 對這個系統(tǒng)平臺的運作程序進行分析。當企業(yè)需要隨時查看產(chǎn)品所儲存的環(huán)境情況時 (例如濕度、溫度、電磁等) , 具體的運行過程是:

(1) 唐山遠洋城美的空調(diào)蘇寧銷售專柜進貨部首先訪問系統(tǒng)平臺軟件, 根據(jù)3匹小云變頻柜機的[EPCK F R-7 2 L W/B P 2 D N 1 Y-PA403 (A3) ]碼, 提交查看此空調(diào)的位置和環(huán)境要求, EPC管理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息, 獲取空調(diào)所在倉庫的位置信息 (EPCIS) , 然后EPCIS再向ALE中間構件管理系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)請求。

(2) 中間件對EPC請求的信息進行檢索, 通過RFID獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù), 從RFSN得到空調(diào)環(huán)境數(shù)據(jù), 查詢空調(diào)位置, 激活PAN ID對應的RFSN區(qū)域, 將請求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包, 向服務代理器提交服務請求。

(3) 服務器在收到請求包以后, 隨即向各個傳感器匯聚節(jié)點發(fā)送測量指令, 傳感器匯聚點隨后通過無線網(wǎng)絡向傳感器進行廣播, 傳感器根據(jù)廣播指令判斷自己是否需要提供服務, 如果需要提供服務, 則執(zhí)行廣播指令。

(4) 傳感器將測量到的環(huán)境數(shù)據(jù)按照原來的路線返回, 先將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)匯聚點, 然后傳回到中間服務器, 中間件再對數(shù)據(jù)進行處理, 將測試信息回復給ALE, 再通過EPC系統(tǒng)回饋給唐山遠洋城美的空調(diào)蘇寧銷售專柜進貨部, 完成指令。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術搭建家電企業(yè)物流供應鏈監(jiān)管平臺, 將家電電子信息代碼技術與環(huán)境傳感器組網(wǎng)技術結合到一起, 再通過互聯(lián)網(wǎng)及EPC系統(tǒng), 使家電企業(yè)建立一個全球統(tǒng)一監(jiān)管平臺, 隨時查詢家電產(chǎn)品的實時和歷史位置及環(huán)境信息, 而通用性接口則為平臺的擴展提供了更大的便利。