（管理科学与工程专业论文）基于RFID的整车物流管理系统研究.pdf

基于r f i d 的整车物流管理系统研究 摘要 整车物流降低成本、提高效率与服务水平是汽车制造业提升竞争力的重要 手段之一。当前我国整车物流管理的相关业务仍以人工操作为主，运作效率和 信息化程度低、物流信息难以为供应链中其他用户共享，这些问题在很大程度 上制约着汽车产业的发展。射频识别技术( r f i d ) 具有快速读写、非可视移动 识别以及多目标识别等特点，可以实现整车物流各环节信息的自动采集，基于 采集的数据构建相应的信息系统，实现汽车供应链中的信息共享，这对整车物 流管理和其他涉车管理等都具有推进作用。 由于r f i d 可以有效提升物流管理水平，在这一背景下，本文研究了基于 r f i d 的整车物流管理，主要研究内容和创新工作包括： ( 1 ) 分析了整车物流管理的主要业务流程，针对现有流程效率不高、成本 不低等问题，指出了造成问题的主要原因。 ( 2 ) 研究了r f i d 的应用模式，立足r f i d 在汽车整个生命周期各个环节应 用的全局，结合实际选择了r f i d 在整车物流管理领域中的一种应用模式，即资 源型应用模式。分析表明，该模式下可以很好地实现整车物流信息在汽车供应 链中的共享，方便的实现系统之间的交互。 ( 3 ) 对引入r f i d 系统后的整车物流管理进行了业务流程重组，新流程更 合理、更顺畅，物流信息更透明。同时，利用带加温过程的模拟退火算法对整 车运输路径进行了优化，使整车运输成本得到了降低。 ( 4 ) 研究了基于r f i d 的整车物流管理系统的体系结构，基于系统分层设 计的思想，采用s s h ( s p r i n g ，s t r u t s 2 ，h i b e r n a t e ) 与d w r ( d i r e c tw e br e m o t i n g ) 相结合的技术框架，实现了“基于r f i d 的整车物流管理系统”。 本文的研究着眼于r f i d 与整车物流管理的整合，对于提高运作效率、实现 整车物流的信息化和可视化具有一定的实用价值。 关键词：r f i d汽车制造物流，管理 r e s e a r c ho i lm a n a g e m e n ts y s t e mo f a u t o m o b i l e l o g i s t i c sb a s e d o nr f i d a b s t r a c t r e d u c i n gc o s t ，i m p r o v i n ge f f i c i e n c ya n ds e r v i c ea r ei m p o r t a n tt oa u t o m o b i l el o g i s t i c s ， t h e ya r ek e ym e a n st oe n h a l i c ec o m p e t i t i v e n e s s c u r r e n ts i t u a t i o no fa u t o m o b i l el o g i s t i c s m a n a g e m e n ti ss o m e t h i n gt h a to p e r a t e da r t i f i c i a l l y , e f f i c i e n c ya n d i n f o r m a t i o n i z a t i o na r ei n l o wl e v e l ，l o g i s t i c si n f o r m a t i o ni sh a r dt ob ea c c e s s e db yo t h e re n t e r p r i s e si ns u p p l yc h a i n ， a l lt h e s ep r o b l e m sr e s t r i c tt h ed e v e l o p m e n to fa u t o m o b i l ei n d u s t r y d u et of a s tr e a d i n ga n d w r i t i n gr a p i d i t y , n o n - v i s u a li d e n t i f i c a t i o na n dm u l t i t a r g e tr e c o g n i t i o n ，r a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n ( r f i d ) i sa ne f f e c t i v ew a y t o a c q u i r ei n f o r m a t i o no fa u t o m o b i l el o g i s t i c s u s i n gt h ei n f o r m a t i o nt h a ti s c o l l e c t e db yr f i d ，y o uc a nb u i l da p p r o p r i a t em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，w h i c hc a l lp r o m o t el o g i s t i c sm a n a g e m e n t i ti su n d e rt h ec o n t e x tt h a tr f i di sa ni m p o r t a n tw a yt oe n h a n c et h el e v e lo fl o g i s t i c s m a n a g e m e n t ，t h i st h e s i sa n a l y s e st h em a n a g e m e n to fa u t o m o b i l el o g i s t i c sb a s e do nr f i d m a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n di n n o v a t i o n sa sf o l l o w s ： ( 1 ) a n a l y s e sm a i ns e c t i o n so fa u t o m o b i l el o g i s t i c sm a n a g e m e n ta n dp o i n t s o u tt h e p r o b l e m si nc u r r e n tp r o c e s s e s ( 2 ) a n a l y s e st h ea p p l i c a t i o nm o d e lo fr f i d i nt e r m so fo v e r a l ls i t u a t i o n ，t h et h e s i s s e l e c t st h er e s o u r c e b a s e ds c e n a r i oo ft h eu s i n go fr f i di nm a n a g e m e n to fa u t o m o b i l e ， a n a l y s i ss h o w st h a tt h em o d e lm a yb eag o o ds o l u t i o nt oi n f o r m a t i o ns h a r i n g ，i ta l l o w st h e i n t e r a c t i o nb e t w e e ns y s t e m se a s i e r ( 3 ) r e d e s i g nt h eb u s i n e s sp r o c e s s e so fa u t o m o b i l el o g i s t i c sa f t e rt h ei n t r o d u c t i o no f r f i d t h en e wp r o c e s s e sc a no p e r a t em o r es m o o t h l y , t h ei n f o r m a t i o na b o u tl o g i s t i c sm o r e t r a n s p a r e n t a tt h es a m et i m e ，b yu s i n gs i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h mw i t hh e a t i n gp r o c e s s ， t h et h e s i so p t i m i z e st h et r a n s p o r t a t i o np a t hu n d e rt h en e wp l a t f o r m ( 4 ) s t u d i e st h ea r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e mb a s e do nr f i d b a s e do nh i e r a r c h i c a ld e s i g n i d e a ，w ec a r r yo u tt h es y s t e mu s i n gd o m i n a n tp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g i e s ，w h i c hc o n t a i n s s s h ( s p r i n g ，s t r u t s 2 ，h i b e r n a t e ) a n dd w r ( d i r e c tw e br e m o t i n g ) t h i ss t u d yf o c u s e d0 1 1i n t e g r a t i o no fr f i da n dm a n a g e m e n to fa u t o m o b i l el o g i s t i c s ，i t h a sac e r t a i np r a c t i c a lv a l u en o to n l yt oi m p r o v eo p e r a t i o n a le f f i c i e n c yb u ta l s ot oa c h i e v e i n f o r m a t i o n i z a t i o na n dv i s u a l i z a t i o no fa u t o m o b i l el o g i s t i c s k e y w o r d s ：r f i d ；a u t o m o b i l em a n u f a c t u r i n g ；l o g i s t i c s ；m a n a g e m e n t 插图清单 图2 - 1r f i d 电磁感应工作原理9 图2 - 2 标签和读写器之间的耦合方式1 0 图3 - 1 整车配送网络图1 7 图3 - 2 整车物流管理效率低下因果图2 0 图4 - 1 以应用后台为基础的价值链2 5 图4 - 2 整车运输路径优化路线示意图3 6 图5 - 1 整车物流管理系统体系架构3 8 图5 - 2 整车物流管理系统功能模块4 3 图5 - 3j 2 e e 平台下系统技术架构4 6 图5 - 4 系统主界面4 7 图5 - 5 整车下线时驳运员与车辆“绑定”界面4 7 图5 - 6 整车入中转库界面4 7 图5 - 7 库区空车位提示界面4 7 图5 - 8 库区管理员功能界面4 7 图5 - 9 整车状态追踪界面4 8 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。掘我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金g 里王、业态堂：或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 ，7 学位论文作者签字- _ 王倚看改签字日期：2 口9 年乒月哆日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 金月曼王些太堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅或借阅。本人授权_ 金月曼王业太堂一可以将学位论文的全部或部分论文内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论支者签名：立侮效 签字同期：2 。户年4 月哆同 新繇力勿 签字r 期：2 口f 口年争月j 多同 黧簇等黧鬈嚣蕊潮p通讯地妣罐岣审望，z 西骘q 口多嘭眵堂圉邮缄髟叩洲 致谢 时光匆匆，转眼即将毕业。硕士期间，在我学会了很多，也成长了很多， 所取得的成绩，是老师和同学指导帮助的结果，也是家人默默支持的结果。在此， 我要深深的感谢他们，并表达我最崇高的敬意! 首先要感谢我的导师梁昌勇教授和俞家文副教授。在两年半的硕士研究生 期间，是梁老师引领我走进了学术的大门，不仅为我们营造了一个轻松和谐、求 真务实的学术氛围，还给我们提供了很多动手实践的实习机会。在论文写作阶段， 俞老师付出了大量的心血和宝贵的时间，论文进行的每个阶段，都严格要求、仔 细审阅。二位老师渊博的学识、严谨的治学态度、创新的科研精神、敏锐的学术 思想以及开创的科研精神始终是我学习的楷模，激励着我不断培养自己踏实、严 谨的学术作风。近三年我所取得的进步是在他们的指导下取得的。谨向梁老师和 俞老师表达由衷谢意! 同样感谢蒋翠清教授和陆文星、丁勇老师。在项目实施推进阶段，蒋老师 呕心沥血、不辞劳苦的带领我们数次实地调研并给予当面指导，他严谨求实的治 学态度、诲人不倦的工作作风令人敬佩，在此表示衷心感谢! 陆文星、丁勇二位 老师在研究生学习阶段也给予了我很多帮助和指导，还有全体任课老师，教给我 们丰富的专业理论知识和方法。在此感谢合肥工业大学管理学院的领导和老师对 我的培养、指导和帮助。 感谢朝夕相处的研究所的各位师兄师姐们，感谢项目组成员周伟、张怡远、 王浩远、吴彬、陆鑫、叶娟、马玲、刘松旺、朱义生、夏原野等。你们给了我很 多的支持和帮助，创造了一个轻松愉快、团结和睦、奋发向上的学习研究环境， 让我学到了很多东西! 感谢研究生2 6 班的同班同学及远在各地的好友，有了你们的支持和鼓励， 我的论文才得以顺利完成。 最后要特别感谢我的父母，你们的支持是我i l i o n 完成学业不可或缺的巨大 动力! 以后将尽自己最大的努力来回报你们对我的爱! 作者：王保敏 2 0 1 0 年4 月 第一章绪论 作为本世纪十大重要技术之一，r f i d 己成为当前世界各国研究与应用 的热点，在生产、销售和物流等领域有着广阔的应用前景，在提高物流和 供应链管理水平、降低运作成本、增强企业竞争力等方面有着较好的应用 优势。将r f i d 与整车物流相结合，具有很强的现实意义。 1 1 研究背景 汽车制造业已经成为中国经济发展的支柱产业之一，随着全球制造业 的转移和经济全球化进程的加快，中国已经成为全球第二大汽车市场。而 中国汽车市场的竞争已经无可避免受到全球化竞争的影响。在这种日趋激 烈的市场竞争环境下，中国汽车企业如何应对世界各大汽车公司特别是欧 美等发达国家汽车企业在产品的质量、价格、服务的上的挑战，如何降低 成本、扩大市场，进而控制市场是当今所有汽车企业家的当务之急。 作为物流领域的重要组成部分，与其他物流特点不同，汽车物流是一 种复杂程度极高的物流活动。随着我国汽车工业的快速发展，成本控制变 得越来越重要，汽车物流的成本控制也日益受到人们的关注，通过资源整 合来降低物流成本已经成为汽车企业所必须面对和亟待解决的问题乜1 ，与 此同时，从汽车供应链角度来看，与车辆整个生命周期有关的物流信息共 享的要求也越来越追切。 要实现有关车辆物流信息的共享，首先面临的是物流信息的采集问 题。随着科学技术的发展，各种信息采集手段与技术也应运而生，如条形 码技术、光学符号识别技术、生物记数测量技术、无线射频识别技术等。 其中无线射频识别( r f i d ) 凭借其非接触等特点，其应用领域也越来越广。 但是以目前，无论从国外还是国内来看，r f i d 技术的应用，仍然封闭在具 体的某一领域和企业，应用的辐射范围还不大，没有沿着产品的产业链进 行整合式的应用。就整车物流中的应用而言，当前业务流程的一个最显著 特点就是整个流程人工操作多，整车物流管理过程的实施效率比较低，这 一方面是由于流程本身存在着不合理的地方，另一方面更主要的是是由于 信息化程度低下。可以总结出以下几个问题。 ( 1 ) 物流操作效率低，整车物流的运转周期长 从整车下线，经过总厂库、地方中转库，直至销售到经销商过程中， 没有进行统一的信息管理，几乎都是人工操作，即使针对个别物流环节实 行了信息化建设，但是从整个物流框架体系来看，还没有一个统一的信息 服务平台对整个汽车物流全程进行信息的采集、分析以及利用。信息服务 的整体水平不高，功能不够完善，难以为优化物流流程提供充足的信息支 撑。整车厂由于不能及时提供准确的发运信息而备受物流公司抱怨，这是 物流公司必须平均提前一至两天进行运输准备的原因n 1 。 ( 2 ) 物流信息采集实时性差，难以快速利用 在物流信息的采集方面，采集手段落后，实时性差。整个汽车物流包 括了从原料配件到整车的采购、装卸搬运、运输、仓储以及配送等一系列 环节，按照现代物流和信息化的要求，针对其中的任何相关节点，都应当 对其产生的物流信息进行采集分析，进而优化物流流程、降低物流成本， 并为高层决策提供相应决策支持。但是目前，在整个汽车的物流链条上， 还没有建立完善的信息采集系统对物流信息进行采集，难以为优化物流流 程提供充足的信息支撑。在第三方物流企业与汽车生产商( 自有物流公司) 之间、汽车销售商与物流公司之间以及汽车生产商内部各部门之间的信息 沟通还有待完善。目前物流信息的采集基本上停留在人工阶段，信息流动 速率慢，实时性差。在现有的流程中，很可能由于物流信息的缺失或者采 集滞后而给日常的统计盘点操作带来不便。比如车辆驳运人员在停车入库 后往往忘记向库区管理办公室上交车辆配置表，导致库管员日常盘点后出 现盘盈状况，即使发现存在的问题，也很难归责到相关责任人。需要引入 一套能够实时采集信息并且无需人工介入的物流信息采集系统。 ( 3 ) 整车状态难以追踪 从最终汽车消费者的角度来看，除了要求汽车生产厂商提供高性价比 的产品外，还存在着服务提供的快速响应能力的需求。计算机和网络技术 的发展，已使得网上订购成为现实，对汽车等大宗产品的销售与购买，同 样可以通过网络平台来完成。在此情况下，消费者迫切想知道所订购的汽 车在不同时刻的状态，要求生产厂商和物流企业能够快速响应其了解订单 完成和汽车当前状态的需求，甚至能够提供可视化的状态跟踪。而目前情 形是，当汽车出厂后，在汽车物流的运输环节，还没有对消费者提供整车 状态跟踪的服务，对各个时段车体所处的具体位置难以确定。在计算机与 信息技术发展迅速的今天，如果不能运用既有的技术优势，势必得不到消 费者的青睐，影响到企业的发展。相同的问题同样出现与原料采购运输直 至装配的生产和仓储环节。没有利用当前先进的通讯网络实现物流信息的 共享与可视化。顾客无法得知自己所订购车辆的物流运输进度，整车物流 运输环节对顾客不可见。这在竞争极为激烈的情况下，严重削弱了汽车生 产厂商的服务水平。 ( 4 ) 对运输、仓储过程中发现的质量问题不能及时的反馈给质量管 理部门 汽车的质量关乎汽车制造企业的生命线，汽车质量的管理伴随着汽车 生产销售而产生。在汽车行业竞争日益激烈的背景下，向客户提供高质量 2 的汽车不仅能够使汽车制造企业在消费者中有好的口碑，还能够大大降低 车辆售后服务成本。因此对汽车的质量管理分外受到汽车厂商的关注。从 汽车质量管理的发展历程和趋势看，当前众多企业纷纷推行了全面质量管 理。全面质量管理的重要特点是管理范围上的全面性和质量反馈的及时 性。而当前的实际是，尽管在车辆的各个环节，包括出厂前检查、运输、 仓储坏节都设置了质量检测程序，但是其中检验的范围很狭窄，有很大的 局限性( 实际上即使扩大检测的范围，由于质量数据基本上都是人工统计， 往往极大的增加了人员的工作强度，使这项工作流于形式) 。同时存在的 一个显著问题是，采集到的质量数据都是靠人工逐层反馈，耗时很长。而 且往往是等到汽车卖出后，有消费者发现质量问题时才进行相关信息的查 询，基本上都是等到出现问题后才调查处理，没有注重质量的前馈控制。 ( 5 ) 车辆运输过程耗时长、成本高 作为企业营运成本的重要组成部分，汽车企业的物流成本占据了相当 大的比重。来自研究机构的数据表明，我国汽车厂商的物流成本占到了销 售额的1 3 一1 5 ，而这一数字在欧美仅为8 一1 0 1 。中国汽车企业的物流 成本明显偏高。造成汽车物流成本居高不下的原因很多，其中，物流资源 配置效率低下是重要的一个方面。由于物流资源得不到有效配置，我国汽 车物流效率低下，资源浪费严重。事实上，过高的物流成本最终损害的还 是消费者的利益，使得消费者购车消费中有相当一部分是原先可以有效减 少的物流摊派费用。对整车物流管理的相关资源进行整合，除了在统一的 供应链体系下加强汽车制造商、销售商以及第三方物流企业的横向联系、 打破汽车生产企业在物流方面各自为政的局面外，还需要对运力进行有效 的规划与优化整合。尤其在当前我国整车物流配送中，陆地运输占比相对 较大的情况下，如何对运输的资源和配送路径的事先优化、缩短运输路程、 降低运输成本，对于降低总成本、提升企业的价格优势以及提高企业的竞 争力意义重大。 r e i d 技术的出现，可以很好的解决上述问题。将r f i d 技术应用整车 物流的各个环节，建立起物流信息的采集体系，可以有效实现整车物流的 监控管理；将r e i d 技术应用到汽车仓储可以大大降低车库管理人员的工 作强度，并且能够提高仓储管理的准确性，实时了解仓库的汽车库存和不 同类型车辆在库区的分布；同时r f i d 与g p s 相结合，可以建立车辆在途 运输的动态跟踪体系平台。在整车物流管理中引入r f i d 系统后，将引起 整车物流管理模式的转变，新的管理流程将极大的提供操作效率、缩减时 间、降低管理成本。 在基于r f i d 技术物流管理系统中，r f i d 技术是关键，它取代了以往 繁琐的人工信息采集工作，实现了信息采集的自动化与实时化。在开发企 业应用系统时，根据应用业务需求，通过r f i d 中间件提供的接口可将r f i d 服务平台与企业管理系统整合到起，加快了企业应用系统的构建速度， 提高了建设效率：而且可以使企业物流管理系统的应用效率大大提高，大 幅降低物流成本。 1 2 国内外研究现状 作为一种新兴的自动识别技术，r f i d 在国外已经发展了很长时间，将 r f i d 技术与汽车物流管理结合，国外一些大学和研究团体也进行了相应研 究并进行了一些尝试应用。但在我国还处于起步阶段，而且大部分是在物 流管理中的仓储环节。但从目前来看，尽管r f i d 的应用日渐成熟，但是 其应用的范围不是很广，往往都是各个企业各自为政，没有打破企业和行 业的界限。 ( 1 ) 国外汽车制造企业的车辆物流管理 俄罗斯最大的汽车制造商之一，r u s p r o m a u t o 控股公司的成员a v t o g a z ( g a z ) 公司利用r f i d 和w i _ f i 技术，实现及时服务，加快生产速度和提 高产品质量。g a z 在r f i d 技术上的投入是对其汽车组装和存货流程的自动 化进行优化的关键。g a z 能够有效地管理和掌控制造流程中信息的流动， 从而更好地与世界各地的汽车制造商开展竞争。 世界最大的汽车零部件供应商之一，德国的t h y s s e n k r u p p 汽车公司 采用了一整套i b m 解决方案，包括数据自动采集、物品追踪和物品管理解 决方案以保证零部件运输环节的准确，减少因此类错误导致装配线中断工 作。不但验证了零部件编码，同时也验证了零部件的数量。工作流程更加 保险化、简便化、系统化。 世界上最大的叉车配件制造商c a s c a d e 公司利用i n t e r m e c 公司提供 的技术打造“r f i d 叉车”。r f i d 叉车上安装了功能强大的计算机，能够 实现效率最大化。r f i d 控制系统与叉车控制装置融为一体，易于操作，同 时可以与无线实时方位追踪导航l e d 相配合，对叉车路径进行优化。此外 该系统还配备了针对叉车配件结构设计、可灵活应用于多种货物与供应链 管理领域的r f i d 阅读器。 本田汽车英国制造公司( h u m ) 的r f i d 实施应用可能是目前为止汽车 行业最大的r f i d 超高频应用之一。h u m 每天生产8 8 5 辆汽车，包括流行的 本田思域( h o n d ac i v i c ) 和本田c r - v 。该公司计划引进r f i d 技术跟踪欧 洲h u m 供应商在s w i n d o n 制造厂供应链上流通的汽车零件。其他的汽车制 造厂家目前也在对r f i d 应用进行评估，r f i d 应用在汽车业的巨大增长潜 力取决于r f i d 技术对汽车制造过程的改进。 位于沃尔夫斯堡的德国大众主停车场里，汽车需要得到准确和高速的 4 流通；传统的人工控制方式犹如忙忙碌碌的蚂蚁搬家，严重影响着汽车的 物流效率。而在德国大众使用了r f i d 汽车信息追踪系统之后，不到一年大 众公司通过节约劳动力成本和高生产率就收回了r f i d 的投资。 ( 2 ) 国内汽车制造企业的车辆物流管理 相对发达国家而言，r f i d 技术的引入和研究相对起步较晚。虽然我国 在“十一五 规划和“8 6 3 ”计划中对r f i d 技术及应用提供了相关政策和 和资金的支持，r f i d 在国内的发展也较为迅速，但是与发达国家相比，在 很多方面还存在明显的差距，应用领域，特别是企业一级的应用领域还不 是很多。 2 0 0 5 年“3 1 5 ”消费者日到来之前，中国质量协会副秘书长周宏宁在 北京表示，面对中国日益增长的汽车消费市场，中国质量协会主办车人网， 建立汽车物流管理和服务体系，为消费者与商家提供对话和信息交流的平 台。这一举措，意味着以政府行为导向的我国汽车物流管理体系建立是汽 车业发展的必然趋势。 目前，国内的主要汽车生产企业如上海大众、上海通用、一汽大众等 均在其涂装、总装、发动机等主要生产车间使用了基于r f i d 的车体识别 系统。车体识别系统在汽车生产线上的应用使得汽车生产的柔性化和按订 单生产成为可能，车体信息档案也将伴随一辆车从制造到销售，再到售后 服务的全过程，为汽车的生产管理和售后服务提供强大的基础数据，为整 车终身的物流管理、事故分析等提供第一手资料。 中国重汽从2 0 0 5 年就已开始应用电子标签。电子标签的应用彻底解 决了整车生产、库存管理和销售管理等方面存在的一些难题，而且还有效 地克服了售后服务、物流管理和索赔等方面存在的难以监控和管理的问 题。 2 0 0 5 年9 月中国重汽技术部开发完成的车辆智能标签在山东地区试 用。该车辆智能电子标签系统操作非常简单，只需要由专人使用具有无线 通信装置的手持机对车辆进行扫描并将扫描的信息发送到车辆物流管理 系统的数据库服务器即可完成。初期开发的电子标签内可以写入和读取订 单号、车架号、内部车型号、合格证编号、合格证车型号、v i n 号、发动 机号、出厂日期、保修卡号等多项重要信息。一般情况下在整车下线时现 场工作人员就会将这些信息通过扫描设备”写入”到每一辆车上所安装的 电子标签中。这样在车辆出入库、运输、抵达、交货以及维修等过程中， 工作人员就可以通过扫描设备读取并在授权情况下修改相关信息。 中国重汽的这套小系统不但彻底解决了整车生产、库存管理和销售管 理等方面存在的一些难题而且还可以有效地克服售后服务、物流管理和索 赔等方面存在难以掌握的现象。比如以前在汽车维修过程中会出现骗修、 骗配零部件等问题，现在通过电子标签系统则可以有效避免，保护了消费 者的权益。 1 3 本文内容及结构 本文站在汽车企业自有物流公司和第三方物流公司的视角，力图将 r e i d 这一先进的信息采集系统应用于整车物流管理，精简各物流环节的物 流数据采集流程，简化汽车在各个物流环节的业务操作，缩短汽车物流周 转时间，从而提高整车物流运作效率。研究的问题包括： ( 1 ) 整车物流管理现有流程 结合某汽车公司实际，分析当前整车物流管理的主要内容，在弄清整 车物流管理业务流程的基础上，分析指出实际业务流程中存在的不足及造 成问题的原因。 ( 2 ) r f i d 在整车物流管理中应用模式 根据r f i d 在国内外各行业中的应用现状，深入分析r f i d 在各种应用 场景中的应用模式及其特点。以发展的眼光，结合整车物流自身状况，选 取r e i d 在整车物流管理中的适用、适宜的应用模式。 ( 3 ) 引入r f i d 系统后整车物流管理业务流程 在分析当前整车物流管理的基础上，根据整车物流管理的实际需求， 引入r f i d 信息采集系统，在此基础上，对引入r f i d 后的整车物流管理业 务流程进行优化重组。优化整车物流管理业务流程，有助于物流管理实现 信息化和自动化。 ( 4 ) 以r e i d 为信息采集手段的信息化平台下整车运输 以r e i d 为信息采集的支撑技术可以建立起整车物流管理的系统平台， 该平台可以也应该融入其他的一些先进信息技术已实现强大的资源整合 优势。选取整车物流运输这一环节，将r f i d 与其他信息技术相结合，采 用一种优化算法对该环节的运输路径进行优化。 ( 5 ) 基于r f i d 的整车物流管理系统的体系结构 r e i d 在整车物流管理中应用优势，最终要靠建立起信息系统予以实 现。系统的体系结构直接关系到设计出的系统运行的效率、今后的可扩展 性等性能。因此系统的体系结构研究也是本文的一个重要内容。 本文研究站在汽车制造商自有的物流公司( 主要完成整车下线到总厂 库的相关业务) 和第三方物流公司( 主要负责整车远程的运输业务) 的角 度，研究整车从下总装线出总装车间开始，经过总厂库、中转库，直到汽 车经销商等一系列物流节点中涉及到的运输和仓储等物流管理环节，通过 对这些环节的分析，将r f i d 应用于其中。研究可以从纵向上划分为两部 分：一是通过r f i d 采集整车在上述各环节的物流信息，实现对汽车的物 6 流状态追踪；二是集合各物流节点自身业务特点，分析研究融入r f i d 后 的整车物流管理业务流程。 根据需要研究的问题，本文共分为6 章，章节安排如下： 第一章绪论。主要介绍本文的研究背景、国内外现状以及研究内容。 第二章r f i d 技术概述。主要内容首先是r f i d 概念及原理，分析r f i d 技术特点，其次介绍r f i d 的技术规范，最后介绍了r f i d 的中间件。 第三章整车物流管理业务流程分析。主要内容分为两部分，一是整 车物流管理，包括整车物流的主要环节和整车物流管理的主要内容；二是 结合某汽车汽车公司实际情况，分析了当前的整车物流管理的主要业务流 程，在此基础上分析现有流程的不足指出，指出其存在的主要问题。 第四章基于r f i d 的整车物流管理业务流程研究。本章是对第三章内 容的进一步深化，研究当前整车物流管理的优化等问题。首先分析了r f i d 的两种应用模式，结合整车物流管理的特点，选择一种合适的应用模式。 其次，分别从整车下线出总装车间、总厂库和中转库、整车入经销商三大 业务流程，针对存在的问题，设计了基于r f i d 的新的业务流程。最后选 取整车物流运输环节，在基于r f i d 为信息采集技术的平台下，运用一种 算法对整车运输路径进行了优化，旨在使运输回路( 趋于或者达到) 最短， 降低运输成本。 第五章系统体系结构的研究。分析系统的总体架构。明确系统功能 需求的基础上，分析系统的体系结构，系统要能够具有很好的可扩展性、 可维护性，同时还要使得系统与其他系统具有良好的交互，即系统与其他 系统的接口及相关实现路线。从理论上为采用相关的具体技术框架提供支 撑。根据信息系统建设的一般流程和原则，构建了引入r f i d 后整车物流 管理信息系统。进行系统的需求分析，划分系统的功能模块。最后选取适 宜的系统开发平台和技术框架，实现了系统并且给出了部分运行效果。 第六章总结与展望。对对本文的所做的研究和工作进行了总结，提 出需要完善的地方，对今后的研究工作进行了展望。 第二章r f i d 概述 随着我国经济的发展，巨大的市场前景将为r f i d 提供巨大的应用和 发展空间。r f i d 技术与应用必将成为我国信息产业发展和信息化建设的一 个新机遇，并成为国民经济新的增长点。此外，随着近来物联网概念的 提出并受到愈发的重视，作为物联网基础的信息采集技术的一种，r f i d 也 更加受到人们的关注。 2 1r f i d 概念 r f i d 是r a d i 0f r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n 的缩写，即射频识别，是 一种非接触的自动识别技术。大规模集成电路、信息安全与网络通信等技 术的迅速发展是r f i d 进入商用阶段的重要推动力。2 0 世纪4 0 年代，雷达 的改进和应用催生了r f i d 技术的出现：5 0 年代是r f i d 技术的探索阶段， 主要进行了试验和研究工作；6 0 年代，r f i d 技术理论得到了发展并开始 了一些应用尝试：到了7 0 年代，r f i d 技术与产品研发得到快速发展，各 种技术测试进展迅速，r f i d 从实验室走向市场应用阶段；8 0 年代是r f i d 技术及其产品走向商业应用的阶段，各种针对r f i d 应用的闭环系统陆续 出现；9 0 年代r f i d 技术在行业中得到广泛应用，r f i d 的标准化得到重视； 本世纪以来，r f i d 技术稳步发展并逐渐走向成熟，其产品和种类也更加丰 富，随着应用成本的下降，r f i d 的应用领域将不断得到拓展瞄3 。 r f i d 技术常见的应用是通过一个识别码唯一的标识一个物体。这个识 别码信息存储在附有天线的集成电路( i c ) 中，i c 和天线一起封装在电子 标签中，再将电子标签附于待识别物体上。系统工作时，由读写器读取出 电子标签中的信息，将其传输给信息系统，信息系统将该信息存储在数据 库中，或者在数据库中找出与该信息相匹配的信息，然后再进行相关处理 和操作。 r f i d 的优点是不局限于视线，一般情况下其识别距离比光学系统远。 并且由于无线电波能够“扫描”到数据，射频标签可以做成“隐形”的， 射频识别距离可以达到数百米哺1 。作为一项有着广泛应用前景的技术，r f i d 近年来被广泛应用于经济，社会和国防等领域，在物流与供应链、防伪和 安全控制、生产管理与控制、交通管理与控制等方面发挥了重要作用，大 大提升了现代生产制造、服务业、医药卫生、烟草等行业的生产服务效率 和管理水平。随着r f i d 的进一步发展，将与其他无线通信技术融合，最 终将形成一个联通物流与信息流的r f i d 信息网和无线传感网n 1 。近年来， 随着物联网( i n t e r n e to ft h i n g s ) 的发展，在i n t e r n e t 的基础上，要 求利用r f i d 、无线数据通信等技术构造一个实现全球物品信息实时共享的 网络，物联网的支撑技术则融合了传感器技术、r f i d ( 射频识别) 、计算 机技术、通信网络技术、电子技术等多种技术。其中r f i d 是构成物联网 的关键技术之一，物联网为r f i d 的应用提供了广阔的空间哺1 。 。 2 2r f i d 工作原理 射频识别系统一般可以分为两部分：电子标签( t a g ) 和阅读器 ( r e a d e r ) 。系统在组成上由比米粒还小的感应标签和一套读写装置组成。 读写器和电子标签按照约定的通信协议相互传输信息。基本工作原理首先 是集成电路向读写器发出信号，读写器收到信号后，产生一定的电场或磁 场，当标签在电场或磁场的范围内，该电场或磁场将和标签内装置产生相 互作用，使标签内部产生一定的电流，进而形成不同的电压，产生由“0 ” 或“l ”来表示的信号，这些信号可被读卡器转换成数字信号，反过来再 由集成电路识别出来；或者有电子标签内部主动发送某一频率的信号供集 成电路识别，进而传输至中央信息系统进行处理。该过程如图2 1 所示。 磁耦 + 1 旷 图2 - ir f i d 电磁感应工作原理 在射频识别系统中，r f i d 读写器是主要部件之一。工作时由读写器在 一定的区域内发送射频能量形成电磁场，作用范围大小取决于读写器的发 射功率哺1 。作为连结后端应用系统( 应用程序) 与前端信息载体( 电子标 签) 的重要载体，读写器主要完成的主要功能包括：与电子标签之间的通 信：与应用程序端通信；在识别范围内完成多标签的读取工作，并且具有 防碰撞能力。在r f i d 系统工作过程中，应用程序向读写器发出读写命令， 读写器就会和特点区域内的标签进行通信作为响应，其基本作用就是作为 连结电子标签和应用程序之间的数据交换环节h 。因此读写器的基本任务 就是触发作为数据载体的电子标签进行工作，并与电子标签之间建立数据 通信，数据通信符合一定的规范，在实际应用程序与电子标签之间建立 个非接触式的数据传输通道。这种非接触式的数据通信的一系列任务均由 读写器来完成，这些任务包括两端通信的建立、防止标签读取碰撞以及标 签身份认证等。 9 读写器的基本构成可分为软件部分和硬件部分。软件部分主要负责对 读写器接收到的指令进行响应和对标签发出相应指令；硬件部分又可以分 为控制系统( 读写模块) 和高频接口两部分，控制系统主要负责与数据管 理系统软件进行通信并接收从数据管理系统软件发出的动作指令、控制与 电子标签之间的通信等，高频接口主要功能包括产生高频发射能量、调制 发射信号等。 作为r f i d 系统的数据载体，电子标签主要由标签天线( 线圈) 、存储 器与控制系统的低电集成电路组成，通常用芯片存存储器和低电集成电 路。标签天线分为简单的电偶极子和磁偶极子两种，通常在频率较低的情 况下，采用的磁偶极子天线。标签与读写器之间的通信一般通过两种方式 进行：电感耦合和电磁反向散射耦合，如图2 - 2 所示。 读写器 a ) 电感耦合 b ) 电磁反向散射耦合 图2 2 标签和读写器之间的耦合方式 电感耦合中，使用感应磁场进行能量传递和数据交换，工作时，由读 写器天线产生一个电磁场，标签线圈通过该电磁场感应出电压，以通过标 签工作所需的能量，从读写器到标签的数据传输是通过改变传输场的幅 度、频率或相位等参数实现，从标签返回的数据通过改变传输场的负载实 现，电感耦合适用于进场耦合的近距离视频识别系统。而电磁反向散射耦 合实际上是雷达原理模型，读写器天线发射出的电磁波碰到标签后被反射 回来，同时带回电子标签的相关信息，依据的是电磁波空间传输规律。 根据签能量的供给方式，可以将电子标签分为有源标签和无源标签。 有源r f i d 标签能量来源通常为安装在标签内部的电池，将数据储存于其 储存器内，可以在比较远的距离上被读出或被记录下来。无源电子标签以 天线发射的磁场能量作为自身能量，同时反馈回自身所带信息信号。根据 标签的工作频率，可以将电子标签分为低频( 在12 5 和13 4 千赫之间) 标 签、高频( 通常为13 6 兆赫) 标签、超高频( 8 6 8 至9 5 6 兆赫) 标签和微 波( 2 5 4 吉兆) 标签等4 种标签。 l o u 程、标 、：ny， 、仃u，、一瓣 2 3r f i d 技术特点和技术规范 r f i d 有三大特点：第一，可标识每一个单独的物体；第二，可以非接 触远距离的对多个物体上的信息进行同时识别和读取，相比传统的条形码 技术，大大提高了信息获取的速度；第三，电子标签的存储信息量大，使 得r f i d 有着的广泛应用前景旧1 。由于r f i d 易于操控、简单实用且特别适 合用于自动化控制的灵活性应用技术，它既可支持只读工作模式，也可支 持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下，其 所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。当然，任何事物都具有 自身的不足之处，r f i d 也不例外，比如目前来看，与传统的识别手段条形 码相比，整套读写设备的成本较高。此外，受到金属材料的限制，r f i d 技 术在金属环境下的应用往往不是十分理想。 r f i d 技术规范，也称为r f i d 技术标准，是为推进r f i d 产品在全球范 围内的统一管理，规范标签和读写器的开发工作，解决r f i d 产品的互联 性和兼容性所进行的标准化工作。当前，就世界范围而言，r f i d 尚未形成 全球统一规范。但是比较有影响的国别和区域性标准已经形成，这些技术 规范有： ( 1 ) e p c ( e 1 e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ) 技术规范 由美国统一代码协会和国际物品编码协会成立的e p c g l o b a l 推行，其 前身是设在麻省理工学院的a u t o j dc e n t e r ，以美国和欧洲为首，全球很 多企业和机构参与的r f i d 标准化的非营利性组织。e p c 规范集主要涉及数 据采集、信息发布、信息资源的组织管理、信息服务的发现等方面，其内 容有：e p c 电子标签数据标准( e p ct a gd a t as t a n d a r d ) ，读写器协议