李艷青，秦秋莉

（北京交通大學 經(jīng)濟管理學院， 北京 100044）

基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)對于牛鞭效應的減弱

李艷青，秦秋莉

（北京交通大學 經(jīng)濟管理學院， 北京 100044）

通過分析牛鞭效應產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)其妨礙供應鏈高效運作的瓶頸。針對這一問題，構建合理的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以及對應的基于RFID技術的智能倉儲系統(tǒng)，使連續(xù)性盤點策略的效率大大提高，將信息在倉儲環(huán)節(jié)的滯后降到最低，從而有效地減弱了牛鞭效應。

物聯(lián)網(wǎng)；無線射頻技術；牛鞭效應

1 引言

H.L.Lee是國外對于牛鞭效應的成因研究最為深入的學者，他認為牛鞭效應是人的理性的、選擇最優(yōu)化決策后相互影響的結果[1]。指出導致牛鞭效應的四個主要的原因是：需求信息的加工過程、限量供應、批量訂貨方式和價格的波動。并分別用模型給予了證明。

在國內(nèi)對于牛鞭效應產(chǎn)生原因的分析歸納起來主要有以下幾個方面：需求預測、批量訂貨、價格波動、短期博弈。

同時還有一些新的研究成果：紀可華[2]認為供應鏈之所以會表現(xiàn)出牛鞭效應是由于供應鏈本身特有的結構造成的。分析供應鏈結構的基礎上提出了三種供應鏈的組織結構。鄧樹明[3]從理論的角度論述了需求信息在供應鏈管理中存在滯后的現(xiàn)象，并以企業(yè)調研的形式證明了需求信息傳遞滯后對于牛鞭效應的影響客觀存在。該論文還對產(chǎn)生信息滯后的原因進行了分析。

從信息技術角度對于牛鞭效應的減弱措施的研究很多：Jose A.D.Machuca[4]指出電子數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（EDI）的實施能夠顯著的減弱牛鞭效應。同時許多學者分別在供應鏈的各個環(huán)節(jié)提出了各種信息系統(tǒng)諸如：專家系統(tǒng)、MRP、MRPⅡ、人工智能系統(tǒng)、CIM等。

通過對于以上文獻的總結可以知道：對于減弱信息滯后的解決方案比較少。在鄧樹明的論文中，針對減弱信息滯后的方案中，在改善庫存管理這一方面提出的有效措施是：降低總的庫存水平和實行連續(xù)性的盤點策略。而對于如何降低總的庫存水平和如何大范圍的實行連續(xù)性的盤點策略沒有進行詳細的說明。針對這一點,本文應用物聯(lián)網(wǎng)理論設計了一套基于RFID技術的智能倉儲系統(tǒng)來解決這一問題。

2 理論基礎

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是在計算機、互聯(lián)網(wǎng)浪潮之后，世界信息產(chǎn)業(yè)界的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是由多項信息技術融合而成的新型技術體系。可以認為，“物聯(lián)網(wǎng)”（Internet of Things）是指將各種信息傳感設備及系統(tǒng)，如傳感器網(wǎng)絡、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設備、全球定位系統(tǒng)和其它基于物-物通信模式（M2M）的短距無線自組織網(wǎng)絡，通過各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)結合起來而形成的一個巨大智能網(wǎng)絡[5]。人與人之間的交流通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了，人與物體的溝通和對話將由物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)，同時也可以實現(xiàn)物體與物體互相間的交互。

2.1.1 物聯(lián)網(wǎng)相關技術。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈可以細分為標識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的關鍵技術分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網(wǎng)絡。

⑴RFID。RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）是基于計算機技術和通信技術的高度自動化信息和數(shù)據(jù)收集的綜合性技術。在具體應用上，RFID具有很多的優(yōu)勢：①不受限制于視線。②視頻識別卡具有很強的讀寫能力，同時很難進行仿造和智能性很高。③完成識別工作時不需要人的干預。④可以對時速高達500km的正在移動物進行識別。⑤可以同時對多個射頻標簽進行識別。

（2）傳感器。傳感器就是一種能將物理量、化學量轉化成便于利用的信號的器件。

（3）智能芯片。智能芯片是具備人性化思維行為的智能電子器件。

（4）無線傳輸網(wǎng)絡[6]。

2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結構。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的建議，物聯(lián)網(wǎng)自底向上可以分為以下的過程[7]：

①感知：該層的主要作用是使用多種類型的傳感器對物體的屬性、環(huán)境狀態(tài)、行為態(tài)勢等多種形態(tài)的信息進行規(guī)?；?、分布式的信息提取與狀態(tài)的辨識，針對具體感知任務，常通過協(xié)同處理這一方式對多種類、角度和尺度的信息實施在線計算與控制，同時通過合適的接入設備將提取的信息與網(wǎng)絡中的其它單元進行信息的共享與交互。

②接入：該層的主要功能是將來自感知層的信息數(shù)據(jù)傳送到互聯(lián)網(wǎng)中去，具體的過程是通過現(xiàn)有移動供應商提供的通信網(wǎng)（如GSM網(wǎng)、TINS網(wǎng)）、無線網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WiFi）、衛(wèi)星網(wǎng)等基礎設施來傳送。

③互聯(lián)網(wǎng)：該層的主要作用是以IPv6／IPv4以及后IP（Post-IP）為核心建立的互聯(lián)網(wǎng)平臺，將網(wǎng)絡內(nèi)的信息資源整合成一個可以相互聯(lián)通的智能型網(wǎng)絡，從而建立起一個高效、可靠、可信的基礎設施平臺為上層服務管理和大規(guī)模行業(yè)應用所用。

④服務管理：該層的主要功能是通過中心計算機群（具有超級計算能力），對在網(wǎng)絡中傳輸?shù)拇罅啃畔嵤╇S時的管理和控制，與此同時為上面的應用層提供一個很好的用戶接口。

⑤應用：該層的主要功能是通過對系統(tǒng)底層功能的集成，構建起面向各行業(yè)的實際應用，如智能餐廳、智能交通、文物保護等。

2.2 信息滯后對于牛鞭效應的影響

牛鞭效應是供應鏈管理中所特有的現(xiàn)象。所謂的牛鞭效應就是隨著供應鏈的下游向上游延伸，商品訂單量的波動越來越大，如同抖動的鞭子，波動越來越大一樣[8]。

在供應鏈信息中，需求信息是居于核心地位的信息。供應鏈需求信息是指：關于下游對上游關于需求方面的各種信息。需求信息的最終來源是最終的消費者。需求信息在傳遞的過程中會呈現(xiàn)單級和逐級傳遞的特征。這種特征就決定了需求信息的傳遞不可能是瞬間發(fā)生的事情。通常情況下，越是居于供應鏈的上游于是最晚得到需求的信息。這就是需求信息的滯后效應。信息滯后的時間可以分成三個部分：信息必須的間隔時間、加工信息的時間、傳遞信息的時間。

信息滯后可以從以下兩個方面影響到牛鞭效應。

信息滯后對牛鞭效應波動的時間會產(chǎn)生影響：在沒有將信息滯后考慮進牛鞭效應之前，通常認為上游和下游的波動同時發(fā)生或是時間不明確。在考慮到信息滯后的存在之后，發(fā)現(xiàn)牛鞭效應上游的波動不但比下游大而且晚。

信息滯后對于牛鞭效應的波動幅度會產(chǎn)生影響：信息滯后會使牛鞭效應的波動幅度增大。信息滯后對于牛鞭效應的波動幅度產(chǎn)生影響是因為信息滯后影響到了決策信息的三個基本的需求：準確性，信息滯后會使信息的準確性降低。及時性，信息滯后會使信息的到達不及時，進而引發(fā)決策的不及時。必需性，信息的滯后使得決策所必需的信息不能按時到達，這就影響到了信息的必需性。

導致需求信息滯后的影響因素主要有以下四個方面：需求信息的傳遞和處理、庫存的水平、庫存補充策略、需求的預測。

存貨補充策略有兩種。第一種是連續(xù)性補貨策略，第二種是周期性補貨策略。第一種指可以實時的盤點庫存，可以實時發(fā)現(xiàn)是否應該補貨，訂單發(fā)出及時；后者是每隔一定的時間才對存貨盤點，發(fā)現(xiàn)庫存較少就補充存貨，訂單發(fā)出比較晚。連續(xù)性補貨策略不會造成信息延遲，而周期性的補貨策略則會造成信息的延遲。因為在周期性補貨策略下，實際庫存已經(jīng)降到了安全庫存以下，但由于沒有到盤存的時間，這種情況不被發(fā)現(xiàn)，訂單就不會及時的向上游發(fā)出。

從影響牛鞭效應的信息滯后這一原因出發(fā)，我們從解決引起信息滯后的因素入手就可以有效地減弱牛鞭效應。本文就是從庫存補充策略這一原因入手減弱牛鞭效應的。

3 基于RFID的智能倉儲系統(tǒng)

連續(xù)性的補貨策略要比周期性的補給策略優(yōu)越。但是在實際庫存盤點中，連續(xù)性的補貨策略由于技術和成本限制，只是很少的特殊行業(yè)有能力的企業(yè)會實施。

造成這一現(xiàn)象的主要原因是：在傳統(tǒng)倉儲管理模式下，普遍存在庫存量大、資金和存貨周轉效率低、貨物跟蹤困難、人力成本高，在這種情況下實行連續(xù)性補貨的策略是不可行的。但是基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)則可以很好的解決這一問題。

以RFID技術為核心的智能倉儲系統(tǒng)解決了產(chǎn)品在倉庫中裝卸、處理和跟蹤過程中所需要信息獲取的高效和精確。通過將倉庫管理系統(tǒng)與RFID技術結合，管理人員能高效完成各種倉庫業(yè)務操作，如指定堆放區(qū)域、補貨、上架取貨等。管理人員通過RFID技術為核心的智能倉儲系統(tǒng)能夠實時了解到產(chǎn)品的存放位置，有效地利用庫存空間，在提高了工作效率的同時也降低了庫存成本。由于RFID實現(xiàn)了數(shù)據(jù)錄入的自動化，盤點時無需人工干預，可以減少大量的人力物力，使盤點非常的快速和準確[8]。通過這樣一個基于RFID技術的智能倉儲系統(tǒng)，可以使連續(xù)性補貨策略得以實施，從而降低了信息在倉儲階段的滯后，使得牛鞭效應得以減輕。

前面已經(jīng)提到了物聯(lián)網(wǎng)的體系結構包括感知層、接入層、互聯(lián)網(wǎng)、服務管理、應用層這五個基本的層次。在本文的基于RFID技術的智能倉儲系統(tǒng)中自底向上分別包括了手持讀寫器和標簽的感知層用來收集貨物的信息、公司采用的局部網(wǎng)用來將讀取到的信息傳到互聯(lián)網(wǎng)中?；ヂ?lián)網(wǎng)層、服務管理層主要功能就是將互聯(lián)網(wǎng)傳遞的數(shù)據(jù)進行處理。最后一層就是應用層。

該系統(tǒng)的RFID設備主要有固定讀寫器、手持式讀寫器、叉車讀寫器和通道標簽、貨架標簽、托盤標簽等。手持式讀寫器通常情況下選擇超高頻多功能手持機讀寫器。這種讀寫器具備GSM/GPRS語音通訊和數(shù)據(jù)通訊、無線藍牙功能，輸入/輸出支持RS—232和USB標準接口，支持TCP/IP接口協(xié)議，支持EPCClass l標準協(xié)議;通過無線網(wǎng)絡與服務管理層進行信息交互或者通過員工卡間接與服務管理層系統(tǒng)進行通信，界面交互性能好，實現(xiàn)盤點和揀選過程完全可視化、無紙化操作，實時提示和在線確認盤點和揀選的結果。倉庫的每個區(qū)域中包含許多個貨架，每個貨架上配有一張唯一的電子標簽，用來記錄該貨架上貨物庫存信息。貨架標簽上的信息在每次倉儲操作后，由手持機設備刷新，并且接受該區(qū)域固定閱讀器的實時查詢設備刷新和查詢[9]。

庫存盤點操作流程:下達和接受盤點指令，制定詳細盤點作業(yè)計劃;對要盤點的倉庫、庫區(qū)進行選擇;具體的實施情況是：操作員持手持設備進入需要盤點的區(qū)域，以每個貨架為單位進行盤點，手持設備讀取當時的操作時間與狀態(tài)，連同區(qū)域編號、貨架標簽編號和盤點信息，同時在其操作日志中保存。操作員將存在于手持設備上的盤點操作日志通過自己的員工卡上傳到后臺管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)的操作日志對其進行存儲，同時制定盤點表，生成盤點清單。在倉庫的工作人員定位到需要進行盤點貨位的同時，管理系統(tǒng)可以通過無線網(wǎng)絡和固定讀寫器對存儲在高層貨架標簽上的信息進行快速查詢，固定讀寫器查詢到盤點數(shù)據(jù)又通過無線網(wǎng)絡傳送到后臺管理系統(tǒng)，系統(tǒng)進行盤點處理，將獲取的最新盤點信息也就是庫存貨物的實際情況與原始庫存信息相比較，產(chǎn)生庫存量比對信息，當貨物實際庫存量低于預設的貨物安全庫存量時，系統(tǒng)能夠自動提供預警;手持讀寫器配合固定讀寫器，能夠將盤點誤差降至最低，從而使精確的單品級自動化盤點管理以較低的成本和較高的效率得以實施。

4 結論

信息滯后對牛鞭效應的波動幅度和波動時間都產(chǎn)生了影響，減弱信息滯后就會有效的減弱牛鞭效應。在引起時間滯后的原因中，本文從倉儲策略入手，應用物聯(lián)網(wǎng)理論，設計了一套基于RFID技術的智能倉儲系統(tǒng)。使得連續(xù)性的補貨策略可以較為普遍的被應用到庫存管理中。信息在庫存環(huán)節(jié)的滯后大大的縮短了，使得供應鏈的流動更加的順暢。信息從下游到上游的傳遞更加準確、可靠、及時。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到供應鏈物流管理中，有效的減輕了牛鞭效應，給物流的發(fā)展提供了有效的支持。由此可見物流網(wǎng)的應用前景非常的廣闊。

[1]H L lee,V Padmanabhan,S Whang.Bullwhip effect in a supply chain[J]. Sloan Management Review,1997,38：93-102.

[2]紀可華.供應鏈管理中牛鞭效應的成因及對策研究[D].天津：天津大學,2005.

[3]鄧樹明.信息滯后對牛鞭效應的影響[D].成都：電子科技大學,2004.

[4]Jose A，D Machuca，Rafacl P Barajas.The impact of electronic data interchange on reducing bullwhip effect and supply chain inventory costs[J]. Transportation research Part，2004,40：209-228.

[5]劉強,崔莉,陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術與應用[J].計算機科學,2010,37（6）:3-4

[6]韋曉凱，曹從勇,王衛(wèi).物聯(lián)網(wǎng)技術在危險化學品管理中的應用[J].信息系統(tǒng)工程，2010，（5）:66-67.

[7]ITUNGN-GSI Rapporteur Group．Requirements for support ofUSN applications and services in NGN environment[A]．Geneva：International Telecommunication Union（ITU）[C].2007.

[8]Sunil Chopra,Peter Meindl.Supply Chain Management[M].北京：清華大學出版社，2001.361-363.

[9]羅風.RFID在供應鏈物流管理中的應用研究[D].成都：西南交通大學,2009.

Mitigation of Bullwhip Effect through the RFID-based Internet of Things

LI Yan-qing,QI NQiu-li
（School of Economics&Management,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China）

The causes for supply chain bullwhip effect are analyzed and the bottleneck restricting effective supply chain performance is exposed,as a countermeasure for which,a clear-targeted inter net of things system as well as a RFID-based intelligent ware housing system is established which greatly improves the efficiency of the continuous inventory strategy and reduces wares house information dwell time to the lowest,thus mitigating supply chain bullwhip effect.

internet of things;RFID;bullwhip effect

F252；TP391.4

A

1005-152X（2011）02-0032-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.02.011

2010-12-14

李艷青，北京交通大學經(jīng)濟管理學院信息管理專業(yè)碩士；秦秋莉，北京交通大學經(jīng)濟管理學院副教授，博士。