物联网技术在卷烟物流中的应用研究

摘 要：文章针对当前卷烟物流管理系统效率较低的问题，提出了将物联网技术应用于卷烟物流管理全过程。介绍了物联网技术结构、特征以及应用领域，围绕烟草精益物流管理体系构建的总体目标，提出了基于物联网技术的卷烟智能物流管理平台架构，设计了物联网技术在关键环节中的应用流程。与传统的卷烟管理系统相比较，提高了烟草产品的识别率，实现了整个卷烟物流过程的信息感知、实时监控，有效提高了物流管理各个环节的工作效率，降低了物流成本。研究表明，该系统具有良好的实用性和可行性。关键词：物联网技术；智能物流；卷烟物流中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0028-04

随着我国烟草行业不断改革与发展，行业内信息化建设逐步加强，物流作为烟草行业至关重要的环节，越来越得到行业内的重视。当前，我国烟草行业正在加紧建设现代物流体系，国家烟草局在“卷烟上水平”总体规划中明确提出了“全面覆盖、全程控制、全面提升”的总体要求，瞄准物联网前沿技术，加强行业内部管控能力，实现打造“面向未来”和“不可替代”的烟草物流体系，建设覆盖行业全领域、全过程的中国烟草物流网。

目前，卷烟物流信息化发展依然面临严峻的挑战，传统的卷烟工商物流在流程、信息、装备等方面对接不够顺畅，业务流转速度慢、人工成本过高、自动化程度低、生产效率低下问题。面对物流产业的发展要求以及卷烟物流存在的问题，如何建设“不可替代性的物流企业”，除了解决体制和机制问题外，关键要看在核心技术的应用和技术创新方面的突破，物联网是目前较为领先的技术，也是最适合解决物流领域难题的技术，如何把握和使用好物联网技术，必将是行业建设不可替代性物流的关键。

本文以引入现代企业管理思想和方法、提升卷烟企业的管理水平和企业竞争力为出发点，针对卷烟物流存在的管理成本高、流转效率低、信息化程度不高以及专业人才匮乏等问题，研究基于物联网技术的覆盖卷烟物流全过程的的现代物流系统，建设智慧仓储、智慧分拣、智慧配送、智慧管理、智慧园区等卷烟物流子系统，努力实现物流作业可视化、业务流程最优化、物流管理智能化、公共信息服务全面化的网络体系，进而有效地促进卷烟物流现代化建设。

1 物联网与智能物流

2011年11月28日，工业和信息化部的《物联网“十二五”发展规划》中将智能物流列入重点领域应用示范工程。物流行业不仅是国家十大振兴产业之一，也是信息化及物联网应用的重要领域，物联网技术的兴起和发展给予物流行业良好的发展契机。

1.1 物联网技术

物联网技术的核心和基础仍然是互联网技术，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。物联网技术的重要特征包括全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物理世界的信息；可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。物联网结构如图1所示。

1.2 智能物流技术

智能物流是指货物从供应者向需求者的智能移动过程，包括智能运输、智能仓储、智能配送、智能包装、智能装卸以及智能信息的获取、加工和处理等多项基本活动，为供方提供最大化的利润，为需方提供最佳的服务，同时也应消耗最少的自然资源和社会资源，最大限度地保护好生态环境，从而形成完备的智能物流管理体系。

根据智能物流本质，智能物流主要包括感知技术体系、通信与网络技术体系、智能处理技术体系三部分。

1.2.1 智能物流的感知技术

物流行业中组建物联网，发展智能物流，需要采用先进的感知技术。在物流行业目前最常用的物联网感知技术包括传感技术、RFID技术、GPS技术、GIS技术，视频识别与监控技术、智能嵌入技术等。

1.2.2 智能物流的通信技术

现代物流作业中，常采用互联网技术、无线移动通信技术、3G技术、M2M技术、GPS技术、GIS地理信息系统技术相结合，组建货运车联网，实现物流运输、车辆配货与调度管理的智能化、可视化与自动化。

1.2.3 智能物流的智能技术

现代物流系统常采用的智能技术主要包括ERP技术、自动控制技术、专家系统技术、数据挖掘技术、智能调度技术、优化运筹技术、动控制技术、智能机器人技术、智能信息管理系统技术、移动计算技术等。

2 物联网技术在卷烟物流中的应用研究

实现卷烟物流物联网平台的“全面感知、互联互通、智能分析”的目标，主要包括物流作业全程一体化、物流管理调度可视化、物流管理精细化以及物流决策智能化等方面。

2.1 卷烟物流物联网技术框架

根据对物流物联网的需求分析，为解决其面临的众多问题，本项目提出了基于面向服务架构的卷烟物流物联网框架模型，该框架采用分层模块化设计思想，分解了物流物联网这个复杂工程的基本实现过程，并规范了各层的基本作用及功能。该框架共包括事件源层、事件处理层、服务提供层、业务流程层五个层次，基于面向服务架构的卷烟物流物联网框架模型如图2所示。

在卷烟物流物联网中，CEP及ESB的应用，增强了应用对底层硬件控制的透明性，服务发现的透明性，用户能够智能的获取感兴趣的事件、享受通知等智能服务带来的便利。SCA的目的是简化创建合成服务的过程，通过在调用的必要细节中来解耦代码模型的编程，从而把它们装配成可用的合成服务，使得卷烟物流物联网框架模型具有通用性、智能性、快速应用部署等优点。

2.2 卷烟精益物流体系

卷烟物流精益化管理方面以精益六西格玛管理模型为基础，以PDCA（Plan-Do-Check Action Cycle）质量控制为手段，以信息化平台为技术支撑形成一套可以持续分析、持续完善的精益化物流管理体系，最终与绩效考核结合，调动工作人员的积极性，建设适合于卷烟物流精益化管理体系，实施精益六西格玛管理可分为定义阶段、测量阶段、改进阶段、控制阶段四个阶段。物联网技术的出现为精益物流管理提供技术支撑，卷烟精益建设信息化框架如图3所示。

PDCA（Plan-Do-Check Action Cycle）质量管理理念提供持续改建思路，保证精益管理形成一个闭环改善管理体系，按照“优质、高效、低成本”的物流建设目标，初步设定卷烟精益管理模型框架包括现场管理精益化、作业管理精益化、设备管理精益化、安全管理精益化、成本管理精益化、绩效考核精益化等六部分。卷烟精益管理模型框架如图4所示。

2.3 卷烟物流物联网功能设计

卷烟物联网管理平台以卷烟物流作为切入点，打造物流流程全程可视化、关键节点可控化、信息共享化、运作协同化的全程物流网络，包括物流执行层、管理层、决策层，充分利用行业现有信息系统，加强物联网数据标准化建设，建立卷烟的物流物联网基础应用平台。

2.3.1 物联网管控平台执行层功能需求

物联网管控平台执行层围绕卷烟仓储、分拣、配送三个主要环节开展。

{1}智慧仓储。入库管理流中，系统根据到货卷烟的数量和类型分配库内货位，由固定条码扫描器获取件烟条码信息并写入托盘RFID标签，叉车将托盘放入相应的货位后，通过RFID读写器将托盘RFID信息与货位标签信息进行关联。仓储管理系统通过RFID阅读器读取库内货位的标签信息，以获取库内目前的卷烟信息。需要库内移位时，仓储管理系统生成货位调整指令，叉车司机通过RFID读写器更新货位标签信息，将托盘运送至目的货位后，修改新的货位信息。在仓库内分区域安装温度、湿度、红外、烟感等传感器和摄像器，实时监测仓库内的各种状态。出库管理中，仓储管理系统将出库指令发送至叉车终端，叉车司机根据指令找到相应的货位和托盘取出货物，同时利用RFID读写器更改货位的标签信息。

{2}智慧分拣。分拣主要体现在备货管理、分拣管理、码垛管理、包烟留档、暂存管理五个环节。在备货区安装大功率RFID阅读器，实时获取备货区货物的货物信息。在分拣区域墙体增设显示大屏，集中展示分拣作业区域的分拣量、分拣效率、分拣进度等分拣作业相关数据，提高管理的便捷性和规范性，提升整体管理水平。集货管理主要是建立线路和笼车的对应关系，提高分拣准确率和效率，提升管理水平，也为发货管理和中转站管理做好支持。暂存区数字化管理，将暂存区合理划分储位，分配分拣线对应的储位编号，并且在发货暂存区的储位LED显示屏上及时显示提示信息，协助推笼车人员快速完成发货暂存，提高效率。

{3}智慧配送。发货管理主要是配送人员根据调度管理系统查询线路对应的发货口和笼车位，及时快速找到笼车，核实卷烟包数和数量，按照顺序装车，并要求发货管理员确认，发货管理员扫描笼车，双方完成卷烟交接。在途管理主要利用手持PDA实现对卷烟在途配送过程的跟踪和监控，实现数字签收，并且实时掌握配送进度，集成GPS定位，实现配送管理的物联网信息化水平的提升，利用3G录像机实现送货司机作业实时监控，烟包存放实时监控。订单追踪通过建立物联网对于卷烟流通的感知，实现对卷烟流通过程的追踪和管理。中转站管理通过掌握中转站的货物交接、卸货进度、仓储视频、发货管理、配送在途等信息，加强中转站的配送管理水平。

2.3.2 物联网管控平台管理层功能需求

通过建立卷烟物流综合管理平台来实现对物流管理层的全面信息化，将物流的绩效、服务评价、成本、资源集成在一个平台上，实现全面、综合、可量化的信息化管理，物流综合管理平台如图5所示。

物流绩效管理模块主要采用科学的管理方式和标准，通过整理、整顿、清扫、清洁、安全、节约、效率、服务、学习、素养等方法对物流配送中心现场各要素，使其处于良好的结合状态，达到优质、高效、低耗、均衡、安全、文明仓储分拣配送和提高服务水平的目的；物流服务评价管理模块包括服务规范管理和服务质量评价；服务规范管理为配送中心提供对物流配送中心服务规范的平台，服务质量评价可实现对国家要求的服务质量相关指标的录入、审核、统计、分析功能；物流资源管理模块包括设备管理、设施管理、人员管理、材料物资管理四部分；物流安防集成模块利用物联网技术实现与安防系统建立信息化对接，实现管理层对物流安防的管理监督，完成建设物流中心设备的能耗管理、安全监控人员状态管理等。

2.3.3 物联网管控平台决策层功能需求

物联网管控平台决策层包括物流流程监控、物流作业监控、成本绩效监控、物流标准监控以及物流运行分析，物流物联网监控调度平台如图6所示。

物流流程监控包括流程监控显示、流程预警设定以及流程接口配置三部分，流程监控显示采用图形可视化界面实现流程进度信息，并根据设定流程目标进行监控，并实时报警，显示滞后进度；物流作业监控在三维界面上实现整个作业监控，点击某个环节时，进入环节监控，实现对视频信息、成本绩效信息、实时作业信息进行集成，为管理者提供全面的信息支撑，以便做出更准确的判断；成本绩效监控用于实现对成本、绩效、服务质量的统计分析，为领导提供第一手成本绩效信息，主要包括物流成本监控、物流指标监控和物流绩效监控三部分；物流标准监控。通过总结设定重点环节运行标准，实现对运行效率、物流成本、物流资源、物流安全、物流服务五个纬度进行标准指标的设定；物流运行分析通过对物流信息的智能分析自动生成物流运行分析报告。

3 性能分析

物联网技术的引入，卷烟物流管理可以有效地解决物流过程中信息断层问题，从而使得系统具有成本控制最优化、全程管理可视化、需求反应敏捷化、库存水平最小化、管理模式智慧化的特点。通过融入智能物流领域内相关技术，包括RFID技术，自动识别技术、GPS技术、无线传感网技术、GIS技术等，在感知层、网络层和应用层初步实现具有物联网特征的全面感知、全程控制的卷烟物流信息化建设新模式，使得卷烟物流管理实现物流作业可视化、智能化、自动化、精细化，推动物流管理上水平。与传统的卷烟物流管理比较具有以下优点：

①建立了卷烟物流作业全流程的综合信息平台。利用智能物流技术实时动态地管理物流信息，可有效消除信息孤立和不对称现象，高效地完成各种具体业务操作，提升了卷烟物流管理的精细化水平。

②实现了实物流与信息流的一致性关联，有利于物流作业的统一调度和统一指挥。在整个卷烟物流过程中，包括入库、仓储管理、出库，通过物联网技术可追踪物流实物的流转，使实物流与信息流始终保持一致性，有效降低了实物流转过程中的差错。

③延伸了物流管理的范围。物联网技术可使卷烟物流中仓储管理进一步具体到托盘、件烟，提高卷烟出入库的识别率，提高卷烟仓储服务质量，入库准确率、出库准确率，可有效提高作业效率。

④实现了在途管理的监控。通过GPS定位系统与GIS系统的利用，结合GPRS通信网络，可实时地监控配送车辆。

4 结 语

物联网技术的发展极大地推动了智能物流领域的发展，卷烟物流行业明确提出建设物联网的目标。本文围绕烟草精益物流管理体系构建的总体目标，结合当前先进的信息化技术和物联网技术，以卷烟物流作为切入点，充分利用行业现有信息系统，以物联网数据标准化建设为核心，研究卷烟物流物联网建设的核心技术框架以及关键技术，实现了物流整个过程的信息感知、实时监控，并利用精益物流管理理念和PDCA企业质量控制方法，将物流管理与物流技术融合，最终实现对卷烟物流业务的“全面感知、互联互通、智能分析”。

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