基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算架構(gòu)物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺

　　1、引言

　　隨著物流同區(qū)逐步成為物流企業(yè)大量集聚的空間區(qū)域，如何加快物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理公共平臺的建設(shè)，支持各類物流企業(yè)依托物流園區(qū)開展物流供應(yīng)鏈服務(wù)，已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。但是與現(xiàn)有供應(yīng)鏈管理平臺相比，物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺的構(gòu)建面臨以下問題：①移動工作任務(wù)，園區(qū)集聚的各類物流企業(yè)，其業(yè)務(wù)活動常常表現(xiàn)為較大空間范圍內(nèi)的頻繁移動服務(wù)過程，對園區(qū)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集的時效性和準(zhǔn)確性要求更高；②高度專業(yè)分工，物流園區(qū)具有典型的產(chǎn)業(yè)集群特征，相關(guān)企業(yè)的專業(yè)分工程度較高，因此，對于企業(yè)之間協(xié)同信息傳遞的可靠性和及時性要求更高；③海量數(shù)據(jù)服務(wù)需求。集聚在物流園區(qū)的物流企業(yè)數(shù)量較多。對SaaS和PaaS服務(wù)模式的接受程度也較高。因此園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺的信息種類和數(shù)量都成倍增加。要求其具備高效的海量數(shù)據(jù)處理能力；④智能信息服務(wù)需求，隨著園區(qū)數(shù)據(jù)海量特征的日趨突出，如何對海量物流數(shù)據(jù)進(jìn)行智能挖掘與處理，支持企業(yè)在合適的地點(diǎn)和時間，及時準(zhǔn)確地獲得合適的信息或知識服務(wù)，也是當(dāng)前物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺面臨的重大挑戰(zhàn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為上述問題的解決提供了新的思路。物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，具有全面感知、可靠傳遞和智能處理等特征。但現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)研究主要集中在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的共性基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究上。如物聯(lián)網(wǎng)編碼技術(shù)、RFID射頻識別、傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、高性能計算、智能控制等翻，但如何對海量物品信息進(jìn)行后期的高效利用。對各類服務(wù)進(jìn)行整合。并且提供給企業(yè)或個人更為人性化的服務(wù)。尚沒有得到足夠的重視。同時。已有的應(yīng)用性研究也多見于智能交通、電力抄表和智能家居等，有關(guān)物流供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域的應(yīng)用研究并不多見。因此，本文擬在分析物流同區(qū)供應(yīng)鏈管理特征的基礎(chǔ)上。深化研究物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)在物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用，并建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺，以提高物流周區(qū)對社會物流資源的整合利用和優(yōu)化配置效率。

　　2、平臺技術(shù)架構(gòu)

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流周區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺是指通過傳感器等終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)對車輛、貨物、集裝箱、倉儲等物流資源狀態(tài)的全程監(jiān)控。建立統(tǒng)一的園區(qū)多元數(shù)據(jù)集成中間件。在此基礎(chǔ)上，采用SOA平臺架構(gòu)建立周區(qū)供應(yīng)鏈集成管理平臺，支持平臺以SaaS軟件方式為周區(qū)內(nèi)外各類物流服務(wù)主體提供應(yīng)用軟件系統(tǒng)服務(wù)，以PaaS平臺服務(wù)方式為園區(qū)內(nèi)外用戶提供各類Web服務(wù)。進(jìn)而建立園區(qū)供應(yīng)鏈“云計算”公共服務(wù)中心。通過園區(qū)供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)同區(qū)物流資源的優(yōu)化配置。該平臺的概念模型包括物流資源層、數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)層、供應(yīng)鏈應(yīng)用層、供應(yīng)鏈服務(wù)層、供應(yīng)鏈決策層等7大層次，如圖1所示。

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　?。?）物流資源層

　　該層刻畫了園區(qū)供應(yīng)鏈管理面向物流資源對象的視圖描述。

　?。?）數(shù)據(jù)采集層

　　該層應(yīng)用物聯(lián)月關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對各類物流資碌宴時狀態(tài)的監(jiān)控和跟蹤。根據(jù)數(shù)據(jù)采集時間周期，分為3種：基于RFlD等終端數(shù)據(jù)設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)采集；基于專用企業(yè)接口系統(tǒng)的定期數(shù)據(jù)采集；基于特定情況發(fā)生的應(yīng)急數(shù)據(jù)采集，如發(fā)生特大自然災(zāi)害時有關(guān)道路通行信息的采集。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)通信層

　　該層是在集成物流園區(qū)有線/無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建立具有自適應(yīng)自組織特征的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基于混臺匯聚點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

　?。?）供應(yīng)鏈散據(jù)層

　　該層提供了數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)分發(fā)等4類數(shù)據(jù)管理組件，建立了統(tǒng)一描述的多元物流數(shù)據(jù)視圖模型以及支持園區(qū)物流資源及其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自主統(tǒng)一訪問的專用集成數(shù)據(jù)中間件。

　?。?）供應(yīng)鏈應(yīng)用層

　　以SaaS應(yīng)用模式為用戶提供了包括貨物運(yùn)輸管理系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)、司機(jī)手機(jī)服務(wù)系統(tǒng)、貨代管理系統(tǒng)、LCD/LED信息發(fā)布系統(tǒng)等在內(nèi)的多類軟件系統(tǒng)租賃服務(wù)。

　?。?）供應(yīng)鏈服務(wù)層

　　該層定義了資源定位服務(wù)、信息椎送服務(wù)、資源調(diào)度服務(wù)等4婁供應(yīng)鏈通用服務(wù)單元，支持以PaaS平臺服務(wù)方式為用戶提供上述4類Web服務(wù)。

　?。?）供應(yīng)鏈決策層

　　重點(diǎn)建立并依托園區(qū)“云計算”公共服務(wù)中心，根據(jù)用戶要求和同區(qū)資源優(yōu)化配置目標(biāo)，調(diào)度相關(guān)計算資源，開展分布海量數(shù)據(jù)挖掘；通過數(shù)據(jù)分析和挖掘結(jié)果，支持園區(qū)供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)協(xié)同和管理優(yōu)化。

　　3、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　3.1 支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)

　　物流園區(qū)的工作移動性和業(yè)務(wù)復(fù)雜性等特點(diǎn)，需要在集成有線/無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建立適應(yīng)多類型障礙、滿足園區(qū)連通與覆蓋目，并支持RFID、EPC和移動數(shù)據(jù)終端等多種數(shù)據(jù)采集和交換方式的物聯(lián)網(wǎng)，如圖2所示。其中，園區(qū)物流供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)之間主要是通過VPN等有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商務(wù)數(shù)據(jù)的采集和交換，如倉儲企業(yè)和運(yùn)輸企業(yè)之間的配送訂單數(shù)據(jù)；物流企業(yè)與運(yùn)輸車輛、駕駛員等通過移動寬帶等無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物流資源或物品狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和交換，如車輛當(dāng)前位置和可用狀態(tài)數(shù)據(jù)；而對貨物及運(yùn)載貨物的集裝箱、托盤等儲運(yùn)工具在園區(qū)內(nèi)部的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控，主要是采用園區(qū)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采集和交換，并通過和有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)的集成，以合適的方式推送給園區(qū)內(nèi)外相關(guān)業(yè)務(wù)主體。

　　園區(qū)傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用基于Zigbee協(xié)議和成簇拓?fù)湎到y(tǒng)的自適應(yīng)自組織網(wǎng)絡(luò)體系，包括匯總數(shù)據(jù)點(diǎn)、區(qū)域路由節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)3類節(jié)點(diǎn)類型。其中，每個傳感器節(jié)點(diǎn)都具有自我修復(fù)能力。不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。而且兼有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和自檢功能。通過網(wǎng)絡(luò)配置，所有無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以直接互相通信。且每個傳感器節(jié)點(diǎn)都有多條路徑到達(dá)基站節(jié)點(diǎn)。每一次網(wǎng)絡(luò)傳輸都會選擇一條或者多條路南進(jìn)行多跳傳輸，將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息傳給基站，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃浴?/P>

　　3.2融合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的多源數(shù)據(jù)集成中間件技術(shù)

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　　物流園區(qū)供應(yīng)鏈中多種數(shù)據(jù)接入和交互方式的存在。使得不同物流資源的數(shù)據(jù)格式存在較大差異，必須建立支持不同應(yīng)用程序獨(dú)立于異構(gòu)數(shù)據(jù)源訪問的統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成中間件。它包括資源屬性數(shù)據(jù)模型、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型、空間地理數(shù)據(jù)模型、過程數(shù)據(jù)模型、元數(shù)據(jù)模型和知識數(shù)據(jù)模型等6類數(shù)據(jù)管理模型。如圖3所示。其中，資源屬性數(shù)據(jù)模型、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型和空間地理數(shù)據(jù)模型屬于靜態(tài)源數(shù)據(jù)。通過中間件中的數(shù)據(jù)格式定義模塊、源數(shù)據(jù)解釋模塊、數(shù)據(jù)遷移管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模塊?？梢詾閳@區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺提供上述不同類型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接入功能。并將分散存放的上述數(shù)據(jù)抽象為結(jié)構(gòu)化的分布式數(shù)據(jù)庫。過程數(shù)據(jù)模型反映的是通過同區(qū)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時采集的物品動態(tài)過程數(shù)據(jù)特征。通過數(shù)據(jù)中間件中的數(shù)據(jù)存取管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)上述海量過程數(shù)據(jù)流的高效存儲和訪問。通過數(shù)據(jù)中間件中的分布異構(gòu)數(shù)據(jù)源整合模塊，則可以將對來自不同傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、清洗和整理，得到完整記錄物品運(yùn)動狀態(tài)的過程數(shù)據(jù)流概要模型。元數(shù)據(jù)組織模型是通過數(shù)據(jù)映射模塊、XML表達(dá)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和語義沖突解決模塊，建立的園區(qū)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)集成視圖模型。它根據(jù)實(shí)體關(guān)系，采取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對資源屬性數(shù)據(jù)、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間地理數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系添加語義注解，并根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和規(guī)范表達(dá)，可以支持不同應(yīng)用系統(tǒng)的獨(dú)立自主訪問。知識數(shù)據(jù)模型反映的是支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理優(yōu)化的各類知識信息，如車輛調(diào)度優(yōu)化信息、配送路線優(yōu)化信息等。這些信息是通過元數(shù)據(jù)抽取模塊、數(shù)據(jù)訪問模塊、數(shù)據(jù)集成模塊和數(shù)據(jù)挖掘模塊。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到的知識信息，在合適的時間和地點(diǎn)被主動推送給不同的主體。用以實(shí)現(xiàn)園區(qū)供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同運(yùn)行。

　　3.3基于任務(wù)情境的信息智能推送服務(wù)技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅要為園區(qū)供應(yīng)鏈平臺提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和通信服務(wù)。更為關(guān)鍵的是要為岡區(qū)供應(yīng)鏈上不同主體之間的數(shù)據(jù)交換，尤其是如何根據(jù)不同主體面臨任務(wù)環(huán)境的差異，進(jìn)行業(yè)務(wù)信息或知識的智能推送，提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。任務(wù)情境是指園區(qū)供應(yīng)鏈管理任務(wù)面臨內(nèi)外環(huán)境因素的特征。通過建立基于任務(wù)情境的信息智能推送服務(wù)系統(tǒng)，可以根據(jù)任務(wù)情境感知處理信息，提供適時適地的數(shù)據(jù)交換和分發(fā)服務(wù)，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)系統(tǒng)對復(fù)雜環(huán)境下任務(wù)需求的敏感性和適應(yīng)性，如圖4所示。

　　其中，數(shù)據(jù)交換服務(wù)提供了兼容對等交換與主從交換的混合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換模式及機(jī)制，能夠支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、云計算公共服務(wù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)專用接口等多種途徑。進(jìn)行任務(wù)情境數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換：數(shù)據(jù)分發(fā)或推送服務(wù)則提供了任務(wù)情境感知和觸發(fā)組件。能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)情境特征的結(jié)構(gòu)化描述。并通過預(yù)先設(shè)定的情境觸發(fā)規(guī)則。支持同區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺為成員企業(yè)提供主動、及時和針對性的信息分類智能推送服務(wù)。如基于服務(wù)請求者查詢觸發(fā)的定向信息推送服務(wù)、基于任務(wù)時間情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)、基于任務(wù)地點(diǎn)情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)和基于任務(wù)用戶偏好情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)。

　　3.4基于“云計算”公共平臺的園區(qū)供應(yīng)鏈決策優(yōu)化技術(shù)

　　基于“云計算”模式的園區(qū)供應(yīng)鏈決策優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成如圖5所示。其核心是在園區(qū)“云計算”公共服務(wù)模式的總體架構(gòu)下，建立由園區(qū)內(nèi)外應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器、GIS應(yīng)用服務(wù)器、物流企業(yè)服務(wù)器等軟硬件資源構(gòu)成的計算資源協(xié)作群，通過海量分布計算資源的敏捷調(diào)度，使每個用戶均能享受園區(qū)“云計算”平臺提供的分布異構(gòu)海量數(shù)據(jù)分析和挖掘服務(wù)。其中，園區(qū)供應(yīng)鏈全局控制節(jié)點(diǎn)Agent負(fù)責(zé)對用戶任務(wù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分解，確定所采用的數(shù)據(jù)挖掘模型及其相關(guān)數(shù)據(jù)集，然后為不同的子任務(wù)執(zhí)行找到相應(yīng)的Web服務(wù)資源節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)挖掘任務(wù)與相關(guān)計算資源的動態(tài)綁定，進(jìn)而匯總各個局部節(jié)點(diǎn)傳遞的數(shù)據(jù)和知識。并以可視化方式提交給用戶。各分節(jié)點(diǎn)Agent則根據(jù)全局控制節(jié)點(diǎn)Agent分配的子任務(wù)集合，提供局部自治的數(shù)據(jù)挖掘，并將相關(guān)子任務(wù)執(zhí)行結(jié)果返回給上層節(jié)點(diǎn)。

　　4、應(yīng)用案例分析

　　目前，該平臺的原型系統(tǒng)已在杭州通創(chuàng)物流科技有限公司開發(fā)的“面向物流閹區(qū)的物流供應(yīng)鏈集成管理平臺”中得到初步應(yīng)用，使用該系統(tǒng)的物流園區(qū)，由物流商務(wù)醫(yī)（提供信息服務(wù)和開票結(jié)算）、貨運(yùn)專線區(qū)、倉儲服務(wù)區(qū)、車輛集散中心、鋼材商貿(mào)物流中心等功能區(qū)域構(gòu)成。其中，貨運(yùn)專線區(qū)集聚了30多家貨運(yùn)專線企業(yè)，并在全國40多個城市有合作裝卸貨網(wǎng)點(diǎn)，能夠?yàn)閳@區(qū)內(nèi)部的剛才及其他商品提供全國性配送服務(wù)。

　　該平臺的應(yīng)用架構(gòu)如圖6所示。首先，系統(tǒng)通過在倉儲區(qū)等地設(shè)置傳感器節(jié)點(diǎn)等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采用“一卡通”系統(tǒng)為園區(qū)車輛、儲運(yùn)設(shè)備和人員綁定RFID射頻卡，建立了集成有線網(wǎng)絡(luò)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，支持電腦、LCD、LED、車載終端和RFID等多種網(wǎng)路數(shù)據(jù)實(shí)時采集方式；其次，建立了由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、決策數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心，支持平臺各應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行自主訪問；第三，提供了一站式登錄的園區(qū)應(yīng)用軟件服務(wù)，支持以SaaS模式為入園企業(yè)提供專線貨物運(yùn)輸管理系統(tǒng)、企業(yè)倉儲管理系統(tǒng)、GPS/GIS監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)等軟件系統(tǒng)服務(wù)，支持PaaS模式為用戶提供園區(qū)公共資源的Web服務(wù)，如依托貨運(yùn)配載系統(tǒng)提供貨運(yùn)配載服務(wù)，依托網(wǎng)上車庫系統(tǒng)提供車庫資源查詢和調(diào)用服務(wù)等：最后，平臺還提供了非常強(qiáng)大的增值信息服務(wù)，支持平臺以手機(jī)短信服務(wù)、專用設(shè)備信息接收信息大廳自助查詢機(jī)等方式，為各類用戶提供強(qiáng)大的分類信息推進(jìn)服務(wù)。

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　　5、結(jié)論和展望

　　本文提出的物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理下臺架構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)上，不僅能夠支持對物流資源及相關(guān)物品的全程動態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)適時適地的信息智能分類推送服務(wù)，而且能夠支持平臺以SaaS、PaaS和IaaS等方式為園區(qū)供應(yīng)鏈上各企業(yè)提供各IT資源應(yīng)用服務(wù)，對于支持物流企業(yè)依托園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺，組建面向不同任務(wù)的物流服務(wù)供應(yīng)鏈，并實(shí)現(xiàn)同區(qū)供應(yīng)鏈協(xié)同管理具有重要的意義。應(yīng)用實(shí)踐充分表明，該平臺實(shí)施有利于提高物流園區(qū)軟硬件信息資源的共享效率，顯著降低園區(qū)信息化投資成本。增強(qiáng)園區(qū)社會物流資源整合能力。