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基于物联网的供应链库存管理模型研究 摘 要 在经济快速发展的今天，企业之间的竞争已转变为供应链之间的竞争，为了提高整个供应链的竞争力，就必须对供应链中的各个节点资源进行优化。库存管理是其中最为基础和核心的一个环节，原来已有的供应链库存管理模型存在着各种局限性，为了提高供应链库存管理的效率，本文将物联网技术应用于库存管理中，探讨适合供应链发展的最优库存管理模型。 下载 关键词 物联网；供应链；库存管理；模型；RFID系统；传感器 doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 21. 027 中图分类号 F270.7；TP393 文献标识码 A 文章编号 1673 - 0194（2013）21- 0045- 03 1 引 言 随着物联网技术的快速发展，供应链上企业之间的合作与联系将会更加紧密，供应链管理将会得到进一步的发展。但是，从整体上看，库存管理仍然是供应链管理的重中之重，其制约着供应链上资源的整合和优化配置。库存管理由原来“单一、静态、分布式”的管理模式正在向“立体、动态、协同”的管理模式转变。正是在此背景之下，物联网技术被逐渐应用于现代生产企业的库存管理系统，以适应现代生产企业库存管理的更高要求。 以往的库存管理模型都有自己特点及适用范围，但是它们对需求变化较快的行业都表现出了明显的局限性，为了提高供应链库存管理的效率，就必须结合现代信息技术，对供应链库存管理的理论进行深入研究，探索出适合市场环境需求的供应链库存管理模型。 2 已有供应链库存管理模型存在的问题 目前，供应链库存管理主要有：供应商库存管理、联合库存管理、多级库存优化控制以及协同规划、预测与补货这4种模型。然而，当进一步对各供应链库存管理模型进行分析时，就会发现它们在运作中存在如下问题。 2.1 供应链节点企业间相互协作水平有限、协调管理成本高 现有的4种模型都存在这个问题。比如在“供应商管理库存模型”中，用户授权供应商对自己的库存进行管理，实现了用户库存信息和销售信息的共享。然而，这种协作只是简单地建立在用户将自己的销售信息实时传输给供应商和对供应商授权的基础上。实际上，对于安全库存的设定和库存补货管理，完全由供应商独立承担。因此，这种方式过于简单，协作水平低。又如，在“联合库存管理模型”中，为了使企业间的合作顺利开展，供应商和生产商、生产商和分销商需要建立库存联合协调中心，以便对联合库存进行管理。而建立这样一个协调中心，将涉及参与企业的多个管理部门和业务环节，而平衡各部门、各业务环节之间的关系，既耗人力又耗财力；另外，协调中心的管理与监督也存在一定的障碍，因此这种模型的协作成本较高。 2.2 供应链节点企业间缺乏有效集成 现代竞争是供应链与供应链之间的竞争，为提升供应链竞争力，需要对供应链库存进行全局优化，为了实现这一目标，必须对供应链管理进行集成。供应商管理库存模型研究的是供应商和用户之间的库存优化控制，联合库存管理模型研究的是供应商和生产商之间、生产商和分销商之间的库存优化控制，它们都是对供应链库存的局部优化控制，未能实现供应链的集成，未能实现供应链全局优化这一目标。 2.3 供应链中各节点企业发生变化时，其适应能力较差 供应链的组成并不是一成不变的，随着市场竞争环境的变化，它相应会有所调整。比如，因某节点企业经营不善，退出市场；或者因分工细化，增加新的节点企业等。面对这些情况，供应链节点企业需要重新组合，构建新的供应链。对于供应链库存管理模型，为了保障供应链库存管理的长久性和稳定性，必须考虑供应链结构变化后的适应性。 3 基于物联网的供应链库存管理模型 在以上传统4种模型的基础上，结合现代物联网技术，本文研究了基于物联网的供应链库存管理模型。该模型可以在满足假定条件的情况下，实现自动补充库存，以确保库存量保持在最佳状态，同时又能快速响应市场的需求变化。 3.1 模型要解决的主要问题 从根本上说，造成供应链不确定性的原因主要有：第一，需求预测准确性低，包括预测精度、预测时间的长度、预测方法；第二，决策信息的可靠性、透明性、可获性差；第三，决策过程的影响，尤其是决策人心理的影响。 针对以上问题，其解决对策有：首先，建立供应链各节点企业间的战略合作关系；其次，保持整个链条的“弹性”，如保持安全库存量；再次，保持一定的生产与运输能力冗余；最后，提高供应链上企业的柔性等。 理想的供应链库存管理应该是以供应链合作伙伴关系为基础，从库存链的角度，强调利益分享、信息共享、风险分担的库存管理模式，其组成结构如图1所示。 3.2 模型的主要思想 由于模型引入物联网技术对供应链产品信息进行全方位识别和全程追踪，笔者将该模型命名为物联网库存管理模型，其主要思想是利用物联网的RFID技术、无线传感技术、中间件技术等技术为供应链的节点企业构建企业级物联网环境，即时获取供应链运作各环节的产品信息，然后通过互联网中间件发送至数据中心服务器，然后应用库存管理信息平台对产品信息进行数据处理，制定出最优库存决策，以保证供应链库存总成本最低。 该模型本质上是将供应链库存管理变为以核心企业为主的中心化库存管理。其基本内涵包括两个层面的意思：一是通过构建企业级物联网环境获取产品信息；二是开发库存管理信息平台，利用获取的产品信息资料，对供应链库存进行控制和决策。 3.3 模型的构成 模型由基础平台、硬件环境和软件环境3部分组成。 3.3.1 基础平台 模型研究的是由原材料供应开始，经生产加工成产品，到产品最终销售的整个过程。产品信息的获取、传输和处理也是围绕整个过程展开的。因此，构建供应链是研究库存全局最优的基本条件，完整的供应链是模型运作的基础。根据模型的主要思想，确定供应链的结构模型为以生产企业为核心的链状模型。供应链类型的确定需要依据产品类型：若是功能型产品，则构建效率型供应链；若是创新型产品，则构建反应型供应链。 3.3.2 硬件环境 物联网的应用离不开硬件设备的支撑，主要包括RFID系统、传感器等主要物联网硬件设备，这些硬件设备之间的相互通信需要通过制定标准协议来实现。 （1）RFID系统。RFID是一种通信技术，它可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID系统主要包括电子标签、读写器、天线和应用系统。其中，读写器是RFID系统中的核心部件，是连接应用系统和前端信息载体的通道；而天线是读写器和电子标签的空中接口；电子标签是由耦合元件和芯片组成，里面存储有约定格式的、唯一的、标识物品信息的电子编码。 （2）传感器。它是信息时代捕获信息的关键器件。当然它也是物联网物理层进行数据收集的主要装备。传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，有时还包括转换电路和辅助电源。传感器技术就是把各种非电量（物理量、化学量等）转换成电量的技术，是信息技术的三大支柱技术之一。传感器的结构如图2所示。 工作原理：敏感元件直接感应被测量，并将与被测量有一定关系的另一类物理量传输给转换元件，转换元件将输入转换为电参量，而转换电路则是把转换元件的输出变为信号。辅助电源为传感器提供正常工作所需能量，包括内部供电和外部供电两种形式。传感器的种类与型号众多，不同种类与型号的传感器构成了传感网。 （3）协议。这些硬件设备之间的相互通信需要通过制定标准协议来实现。ISO 18000-6是在现有RFID生产厂家的产品规格基础上，结合EAN-UCC所提出的标签架构要求而制定的规范。该标准包括两类短程通讯空中接口：A类短程通讯采用脉冲间隔编码（PIE）与自适应的ALOHA冲突算法，B类短程通讯采用曼彻斯特码和自适应的Btree冲突仲裁算法。表1是对两类短程通讯空中接口的比较。 通过以上这些物联网硬件设备的部署，结合软件系统，就构成了企业级物联网。供应链节点企业内的产品信息，通过企业级物联网智能获取，并传送到供应链中心服务器，良好的企业级物联网是模型获取产品信息所必需的硬件环境，无线传感网是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。 3.3.3 软件环境 产品信息通过互联网中间件传送到中心服务器后，通过库存管理信息平台进行处理，然后，向供货方发出补货指令，以对联合库存管理中心进行及时补货。库存管理信息平台是模型做出库存控制决策所必需的软件环境。模型的运作需要各部分相互配合，将获取的信息及时、准确地传送至中心服务器，物联网库存管理信息平台据此做出库存控制决策，并发布补货指令，供货方接收到指令后迅速向下游节点企业进行补货，其运作流程如图3所示。 3.4 模型的实施步骤 依据物联网库存管理模型运作流程，其实施步骤如下： 第一步，确定组成供应链的各节点企业，包括原材料供应商、生产商、分销商和零售商，并建立供应链企业合作关系；第二步，在原材料供应商和生产商、生产商和分销商、分销商和零售商之间分别建立联合库存管理中心；第三步，确定供应商、生产商和分销商向联合库存管理中心进行补货的补货模型，包括定量订货控制模型、定期订货控制模型、最大最小库存控制模型等；第四步，按照设定的标准与规范在供应链节点企业内布置RFID阅读器、传感器、软件系统及传输网线，构建企业级物联网；第五步，在核心企业内配置中心服务器；第六步，确定物品编码规则及接口规范，开发库存管理信息平台，并以核心企业为主，联合供应链其他合作企业共同管理供应链库存。 4