一种分布式自治物流信息系统构架.docx

一种分布式自治物流信息系统构架目前我国物流信息化的水平有限，主要表现在物流信息系统运作管理标准不一、集成度低和适应性差，物流服务系统功能分散、单一;基础设施、业务模式和运作机制还停留在传统的信息系统构架模式上，造成我国物流企业竞争力较差1。然而，物流企业规模越来越大，呈现国际化、全国性、仓储分布分散的特点2，同时顾客的要求越来越高，急需一种能高效、快速、准确的物流服务。针对顾客的个性化需求和企业区域分散性的特点，建立柔性的物流信息系统运作模式，将众多物流公司整合起来,实现对物流资源的有效利用是非常有必要的。但要求必须协调各个公司之间不同的运输方法和库存控制方法之间的差异，使其取长补短，实现资源的有效利用，也就是既要保持单个公司的独立性，又要实现分布式的信息资源共享，使物流在各公司或大型公司内部、各仓储单位之间更加顺畅。无线射频识别RFID(RadioFrequencyIdentification)是近几年来出现的一项热门技术。所用的电子标签具有信息量大、存储操作方便等特点，RFID的应用使供应商、零售商和配送中心三方能够更完善地检控整个供应链。因此，借助于RFID可以很好地对物流进行动态和有效的管理。在上层搭建针对零售商、供应商和配送中心三方平台的基础上，前端使用基于RFID的手持设备,根据电子标签信息对货物进行跟踪管理。该信息在Internet上的流动就是对应实体货物在各公司各部门之间的流动，从而可以对整个供应链进行高效的信息化管理。其中，上层平台的搭建涉及到Web技术、Internet应用、数据库、通信等技术,前端手持设备则结合WinCE.net操作系统、SQLServerCE嵌入式数据库、RFID技术等嵌入式开发技术予以实现。实现二者的有效集成是整个物流管理构架的关键，也是能否在产品的跟踪、进出库、到站检货等应用中提供高效服务的根本点。RFID的引入在降低工人的劳动强度和出错率，提高流通效率的同时，更重要的是搭起了零售商、供应商和物流配送中心三方的信息桥梁。1分布式仓储构架的协调与自治1.1分布式物流信息构架的概念电子标签价格的降低和性能的提高，使RFID广泛应用于物流系统变成可能。电子标签存储的信息量大，读写方便，可以记载所属仓库、物体名、惟一的ID号等多种属性，使原来以仓库为中心或单个公司单一模式管理的方式转变为基于货物进行物流规划和管理的方式3。电子标签的加入便于物体各种属性的识别和物体的定位。利用这一功能可以构造出一种在各个不同公司或单个大型公司的不同仓储之间实现自治的和分布式的协调框架。在该框架下物流管理既具有自治能力(可以使物流在公司内部自由顺畅)又具有分布式(各个公司或大型公司内部的各个仓储单位之间进行管理)和伸缩性(能够使新的零售商或仓储单位方便地加入或退出该框架)等特点。1.2物流系统中的对象物流系统有零售商、供应商(仓储单位)和配送中心三种物流对象，如图1所示。一个供应商可以对应多个零售商，一个零售商也可以对应多个供应商，而供应商和配送中心既可以是同一个公司的实体，也可以是相对独立的不同公司。1.3系统的层次结构系统既具有对各个公司或子公司进行统一管理协调的能力，又具有对货物进行信息采集跟踪的能力,其构架层次如图2所示。统一协调子系统是在各个公司内部原有系统实现自治的基础上进行分布式信息协作的系统，是一种基于Web技术和Internet的信息交流平台4，平台由统一的数据模型对货物进行描述。为了便于运输方案的制定和货物的标识，应在零售商、供应商、配送中心之间建立起数据协议。信息采集子系统是一种流动的和变化的系统，由RFID电子标签作为信息载体对货物的流动跟踪进行管理。该信息记载着货物的供应商，当前所在位置、目的地以及最后期限等各种属性，便于到货时校验。2统一协调系统2.1系统构架为了顺畅高效率地协调零售商、供应商和配送中心三方的运作，根据系统的层次结构搭建了如图3所示的统一协调系统。零售商向仓储公司发出订单请求后，仓储公司将做出相应回应，根据订单性质查找公司数据库存储的相关信息，并制定出相应的运输方案。当该公司缺货无法满足订单要求时，可将订单发给配送中心协助调配相关货源。由此可见，整个构架中零售商是消费者，是系统启动运作的发起者;供应商是整个系统的生产者，消息的响应方;而配送中心则起到对各个库存货物进行统一调配的作用4。2.2物流对象的数据模型数据模型的建立是统一协作的基础，是同一物品在不同子系统的统一表示。如图4所示，数据模型包括公共数据、配送中心数据、仓储公司数据和零售商数据。模型最终输出为配送中心对仓储公司的调配运输计划和仓库公司对零售商的运输计划。对模型输出结果的评价因素包括运输的总费用和所有仓储公司存储的费用以及零售商货物的满足率。3前端信息采集子系统前端信息采集子系统中以嵌入式手持设备作为信息采集工具，该子系统具有RFID信息读取及电子标签数据存储、校验及远程通信等功能。为了方便使用以及满足与上层平台的兼容，所使用的数据模型要和上层系统相统一，本地(手持端)数据库要方便与后台数据库远程连接和交流数据。3.1功能结构框架该框架主要实现RFID电子标签的读取、信息的校验以及与后台数据库的远程连接，其功能结构框图如图5所示。初始化模块完成系统上电的初始化和数据库初始化;主控模块完成整个系统的调度和系统界面的建立;通信处理模块负责与后台供应商、配送中心或零售商建立数据库通路，通过无线GPRS和Internet进行传输;本地数据库模块负责手持端数据库的创建和操作;条码阅读模块实现RFID的驱动、读取电子标签信息。3.2操作系统和数据库的选择WindowsCE是模块化、结构化的32位实时多任务嵌入式操作系统。因使用WinCE操作系统，而后台使用SQLServer2000系统，为了方便地与后台数据库连接，因此，对采用的嵌入式数据库的要求是：能运行在WinCE.net平台;占用资源尽可能地少;支持SQL语句;支持大数据量存储与查询。MicrosoftSQL2000WindowsCEEdition是目前功能较全面、性能稳定的移动数据库，它提供的关系数据库所占空间约1M左右，且包含了一个查询处理器和一些合并复制功能，支持远程的数据访问5，因此符合本系统设计要求。3.3远程数据连接的实现基于Internet和Web技术的高级应用，使手持设备与其兼容是本子系统设计的重要方面。在分布式自治物流管理系统构架中，零售商、供应商和配送中心后台数据库用SQLServer2000建立产品库。手持端建立SQLServerCE数据库，用PULL方法将后台数据库上的数据;拉”入手持端本地数据库，进行查询、修改、删除等操作，还可以通过手持终端的射频头(RFIDReader)读入新的产品标签数据并存入本地数据库中，最后将更新后的本地数据库用PUSH方法;推”入后台数据库保存。在此过程中，使用了RDA(RemoteDataAccess)技术实现了手持端本地数据库与后台SQLServer2000的同步。利用VisualStudio.NET开发工具中的VB.net语言SDE(智能设备扩展模板)实现远程数据的连接。具体步骤如下：(1)在手持端建立本地数据库首先在手持端判断本地数据库(用于存储需求订单)是否存在，如果存在则将其删除，并建立新的数据库以存储后台数据库传入的最新数据。主要代码如下：If_System.IO.File.Exists('My_Documentsproduction.sdf')Then’判断本地数据库是否存在System.IO.File.Delete('My_Documentsproduction.sdf')’存在则删除ElseDim_SQLEngine_As_System.Data.SqlServerCe.SqlCeEngineSQLEngine=New_System.Data.SqlServerCe.SqlCeEngine('Data_source=My_Documentsproduction.sdf')SQLEngine.CreateDatabase()’新建本地数据库SQLEngine.Dispose()EndIf(2)配置RDA参数，使用PULL方法向后台数据库发出请求DimrdaOleDbConnectStringAsString='Provider=SQLOLEDB.1;IntegratedSecurity=SSPI;PersistSecurityInfo=False;Initial_Catalog=Production;DataSource=chenlun;UseProcedureforPrepare=1'’远程数据库连接字符串Dim_rda_As_System.Data.SqlServerCe.SqlCeRemoteDataAccess=Nothingrda=_New_System.Data.SqlServerCe.SqlCeRemoteDataAccessrda.InternetLogin='Administrator'’登录用户名rda.InternetPassword='*'’登录密码rda.InternetUrl=技术2021/4k4dzcebks12021.dll’远程服务器连接地址rda.LocalConnectionString='DataSource=MyDocumentsproduction.sdf'’本地数据库连接字符串rda.Pull('production','Select*fromproduction',rdaOleDbConnectString,SqlServerCe.RdaTrackOption.TrackingOnWithIndexes)’实现与后台SQLServer2000的同步(3)使用PUSH方法实现后台数据库SQLServer2000的数据更新PUSH方法把SQLServerCE表中的更新传送回后台SQLServer2000表，应用程序必须通过调用Pull方法并将RdaTrackOption设置为TrackingOn或TrackingOnWithIndexes创建了SQLServerCE数据表。3.4手持设备在整个框架系统中的应用将零售商提出的需求清单或供应商提供的调配信息，存入SQLServer2000数据库中，并通知供应商或配送中心的运输部门，使用该手持系统通过Internet或GPRS从零售商或供应商的后台数据库中下载需求清单或调货单，产品出库发货时由该设备扫描发出产品的RFID标签信息，并自动与手持系统下载的数据库信息进行核对，将实际发货清单存入手持系统本地数据库中。最后再使用该终端通过Internet或GPRS将本地数据库上传回后台数据库中，以便到货时核对。4系统集成在整个系统运作过程中，RFID电子标签搭起了信息沟通的桥梁，是整个框架的中心。基于货物标签的跟踪管理是分布式自治系统设计的核心思想。上层统一协调系统用于各个公司之间或仓储单位之间的管理与协调，可以允许零售商、供应商和配送中心弹性地加入或退出，最终目的是要产生出满足订单的最佳配送方案，节约成本。统一协调的基础是一致的数据模型和传输协议。下层的手持设备是信息感知部分，Internet通信功能的加入更有利于与上层系统的集成与交流。针对目前物流系统现状，讨论了分布式自治管理构架，进而描述了物流对象及其相互关系，建立了数据模型，在更高层次上统一协调了零售商、供应商和配送中心的物流。信息采集子系统设计是一个嵌入式的应用系统，提出了一种基于RFID、WinCE.net和SQLSERVERCE的解决方案，对本地数据库与后台数据库服务器的连接、操作实现细节进行了详细说明，有利于整个系统的集成。实际测试表明，手持设备与上层Web程序连接稳定可靠，信息传输高效、快速。在今后的研究中，将进一步研究物流对象的数据模型和运输协议的设计与实现。1