吳鳳民 拓萬兵

（1.中國礦業(yè)大學 銀川學院機電動力系，寧夏 銀川 750011；2.中國礦業(yè)大學 銀川學院礦業(yè)工程系，寧夏 銀川 750011）

0 引言

以射頻識別技術（RFID）為基礎，對所有的貨物或物品賦予其唯一的編號方案，來進行唯一的標識。這一標識方案采用數(shù)字編碼，并且通過實物互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)對物品信息的查詢。這一技術催生了EPC（產(chǎn)品電子代碼）和物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，即利用數(shù)字編碼，通過一個開放的、全球的標準體系，借助與低價位的電子標簽，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)物品信息的追蹤和即時交換處理，在此基礎上進一步加強信息的收集，整合和交互，并利于生產(chǎn)物流決策和提高物流效益[1]。

RFID在物流管理領域中的研究和應用引起了科技界和工業(yè)界的極大關注，被認為是進一步降低供應鏈成本和增加利潤的手段[2]。目前全球在零售業(yè)超市、服裝業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品、機場建設等行業(yè)都成功的使用了這一技術并取得了良好的效宜。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國礦山資源日益短缺，提高我國礦山物流管理能力、礦山資源生產(chǎn)監(jiān)督能力和礦山資源可跟蹤能力，已勢在必行。因此，本文利用RFID技術，參照產(chǎn)品電子代碼EPC(Electronic Product Code)標準[3]，設計貫穿礦山供應、生產(chǎn)、銷售鏈的實時采集、轉(zhuǎn)換、存儲與訪問等時效信息框架，為礦山物流供應鏈管理和生產(chǎn)、銷售管理提供了必要的信息。

1 礦山物流的特點和存在問題

1.1 礦山物流的特點

礦山企業(yè)多數(shù)遠離城市和交通要道,地理位置偏,所以各種燃料、配件的庫存量大,種類多,資金占用也多。同時礦山采裝、運輸、礦物加工成本占生產(chǎn)成本的比例高,選礦和混礦對礦產(chǎn)品售價影響極大。礦山企業(yè)的這些特性使得供、產(chǎn)、銷各個環(huán)節(jié)的物流管理顯得極為重要。所以，礦山物流是一個系統(tǒng)物流,屬于工業(yè)物流范疇,是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式、提高企業(yè)利潤空間的有效手段。它存在于礦業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)準備、生產(chǎn)過程和銷售活動的全過程之中,是生產(chǎn)礦業(yè)產(chǎn)品以及組織礦物銷售等一系列物料實體的運送搬運等動態(tài)流轉(zhuǎn)過程,是一個由礦業(yè)的供應物流、生產(chǎn)物流、銷售物流、回收物流、廢棄物物流構成的物流跟蹤環(huán)節(jié)流程,如圖1。

礦物產(chǎn)品物流跟蹤環(huán)節(jié)流程圖中的每一環(huán)節(jié)都由不同組織載體構成：生產(chǎn)資料供應環(huán)節(jié)組織載體為與礦山生產(chǎn)資料相關的供應商；礦產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)組織載體為生產(chǎn)礦企；礦產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)組織載體為礦山企業(yè)或中間商；送輸環(huán)節(jié)組織載體為送輸中心或配送企業(yè)；銷售環(huán)節(jié)組織載體為中間商和用戶；回收和廢物處理環(huán)節(jié)組織又為礦企本身。

1.2 礦山物流存在的問題

長期以來,礦山生產(chǎn)管理主要關注生產(chǎn)的工藝過程,而忽視了將每一個工藝環(huán)節(jié)連在一起的、并且伴隨每個工藝環(huán)節(jié)同時出現(xiàn)的物流活動,還沒有樹立起生產(chǎn)物流的觀念。沒有認識到物流作為企業(yè)的“第三利潤源泉”在降低成本、提高效益、增強市場競爭力中的作用,將物流活動置于附屬地位,沒有從物流管理的信息化、實時化、高效化實現(xiàn)供應物流、生產(chǎn)物流、銷售物流、回收物流、廢棄物流進行綜合管理[4-5]。

圖1 礦物產(chǎn)品物流跟蹤環(huán)節(jié)流程圖Fig1 Mineral products logistics flow chart to track links

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山物流

為了給礦山生產(chǎn)整個供應、生產(chǎn)、銷售鏈及廢物處理的各環(huán)節(jié)提供有關生產(chǎn)資料、運輸、倉儲、礦產(chǎn)品生產(chǎn)、裝卸、加工、配送和銷售等方面的實時全面的電子化信息，利用RFID技術和EPC標準進行信息采集、傳輸和處理，使礦山物質(zhì)流與信息流進行快速高效地轉(zhuǎn)換、處理和反饋，構成了礦山物聯(lián)網(wǎng)，即礦山EPC系統(tǒng)，基本組成如圖2所示。

圖2 礦山EPC系統(tǒng)Fig2 Mine EPC system

3 EPC/RFID的礦山物流時效信息框架設計

3.1 EPC系統(tǒng)的基本組成

EPC系統(tǒng)是一個非常先進的、綜合的復雜系統(tǒng)，它由產(chǎn)品電子代碼（EPC）的編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡系統(tǒng)三部分組成，主要包括六方面見表1[6]。

表1 EPC系統(tǒng)構成圖Tab1 The configuration diagram of EPC system

EPC代碼由標頭、廠商識別代碼、對象分類代碼和序列號等數(shù)據(jù)字段組成的一組96位數(shù)據(jù)結(jié)構。它是電子標簽上標識物品的編碼，記錄著每個物品的全球唯一標識，也是廠商在生產(chǎn)過程中給物品打上的唯一標識。EPC只是一個信息參考 （指針），由這個信息參考可以從Internet上找到IP地址，并獲取該地址中存放的相關物品信息。

圖3 礦山物流時效框架圖Fig3 Framework chart of mining aging logistics

EPC射頻識別系統(tǒng)是實現(xiàn)EPC代碼采集的功能模塊，主要由射頻標簽和射頻讀寫器組成。電子標簽是EPC的信息載體，主要由天線和芯片組成。EPC標簽中存儲的唯一信息是96位或者64位產(chǎn)品電子代碼。為了降低成本，電子標簽采用被動式射頻標簽。讀寫器由讀寫模塊和天線組成，它是用來識別電子標簽的電子裝置，可與信息系統(tǒng)相連，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。讀寫器使用多種方式與電子標簽交換信息，近距離讀取被動標簽最常用的方法是電感耦合方式，只要靠近，盤繞讀寫器的天線與盤繞標簽的天線之間就形成了一個磁場。射頻脈沖為電子標簽提供工作能量，同時電子標簽內(nèi)部的數(shù)據(jù)調(diào)制部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送入控制邏輯，控制邏輯接受指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)以及其他操作。電子標簽利用這個磁場發(fā)送電磁波給讀寫器，返回的電磁波被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，也就是電子標簽中包含的EPC代碼。

EPC信息網(wǎng)絡系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡和全球互聯(lián)網(wǎng)組成，是實現(xiàn)信息管理與信息流通的功能模塊。EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)是在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，通過EPC中間件、對象命名稱解析服務和物理標記語言等來實現(xiàn)全球“實物互聯(lián)”。

3.2 礦山物流時效信息框架設計

為了說明礦山物流鏈中單個環(huán)節(jié)的信息流程，以礦產(chǎn)品銷售鏈中的裝載環(huán)節(jié)和配送環(huán)節(jié)為例，說明各個環(huán)節(jié)的工作流程。

3.2.1 礦產(chǎn)品裝載

在礦產(chǎn)品運貨出口中，用讀寫器將所包含產(chǎn)品的生產(chǎn)礦名、批號和序列號等信息的EPC寫入標簽，在產(chǎn)品的運輸單元（火車、貨車）貼上記載該產(chǎn)品的EPC電子標簽，而將其他產(chǎn)品信息(如煤塊或煤粉)、品質(zhì)、生產(chǎn)投入、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地以及物流信息等輸入礦產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，并以PML的形式存放在礦山企業(yè)的網(wǎng)站服務器上。

3.2.2 礦產(chǎn)品配送

應用軟件管理由安裝在配送倉庫各處的讀寫器采集來的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能被轉(zhuǎn)化為實時的信息。例如，在配送環(huán)節(jié)，當運輸單元（火車、貨車）經(jīng)過安裝在倉庫門口的讀寫器時，其EPC數(shù)據(jù)就被讀寫器采集，應用軟件收集到由讀寫器跟蹤采集的產(chǎn)品EPC后，由ONS機制自動找到存儲有關產(chǎn)品信息的Web地址，并根據(jù)需要更新其中的信息；另外，將與倉庫操作相關的數(shù)據(jù)記錄（出貨的數(shù)量、讀寫器的位置等）保存到礦企的產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)庫，更新的產(chǎn)品信息可置于中心數(shù)據(jù)庫或分布式數(shù)據(jù)庫。當?shù)V產(chǎn)品到達安裝有RFID設備的配送地后，應用軟件不斷地從讀寫器獲取礦產(chǎn)品的EPC信息。假如獲取到新的EPC記錄，它立即協(xié)調(diào)ONS獲取EPC保存的Web地址，并從該Web地址中獲取有關的產(chǎn)品信息。應用軟件能再次更新本地有關礦產(chǎn)品的信息，如礦產(chǎn)品當前的位置、時間及運輸單元的信息，并能將這些信息及時返回礦企生產(chǎn)單位，以便生產(chǎn)單位合理的調(diào)度車輛和配置資源。

3.3 整個礦山物流鏈全程時效信息框架

礦山物流鏈的時效信息框架如圖3所示。

在供應、生產(chǎn)、銷售和廢物處理各環(huán)節(jié)中，讀寫器獲得數(shù)據(jù)后，應用軟件將信息更新和儲存于相應環(huán)節(jié)的本地數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)整個物流鏈中各合作伙伴間所約定的共享和保密信息，將需要共享的信息通過Internet網(wǎng)絡傳輸，更新相應的EPC碼存儲站點的數(shù)據(jù)庫。政府管理部門、合作企業(yè)和消費群體可以根據(jù)所授的權限去訪問、查詢共享的EPC碼礦產(chǎn)品生產(chǎn)銷售信息數(shù)據(jù)庫和各個環(huán)節(jié)的本地數(shù)據(jù)庫，以便為實現(xiàn)數(shù)字礦山建設做出合理的供應鏈決策和安全生產(chǎn)監(jiān)督及銷售信息查詢等。

4 結(jié)束語

本文利用RFID自動識別與互聯(lián)網(wǎng)絡技術，參照EPC標準，基于物聯(lián)網(wǎng)設計了礦山物流鏈全程時效信息框架。一方面，可實現(xiàn)生產(chǎn)資料供應商品、礦山資源生產(chǎn)、銷售的信息與信息系統(tǒng)非接觸式交互與處理，從根本上架起了溝通礦山物質(zhì)世界與信息世界的橋梁，構成了礦山物聯(lián)網(wǎng)，使礦山物質(zhì)流與信息流可以進行快速高效的轉(zhuǎn)換、處理和反饋，進一步使礦山物流企業(yè)能對運送的資源、派出的車輛進行實時與準確的跟蹤，對目的地能否及時到達的監(jiān)控以及在途中異常狀況的及時反映，特別是在途的空閑運力，進行實時、精確的監(jiān)控，進而可按路線距離進行優(yōu)化，降低運輸成本，提高服務質(zhì)量。另一方面，有利于廢舊物資的回收利用，礦山生產(chǎn)設備價值較高,發(fā)動機、總成、輪胎等價格昂貴。利用RFID技術開發(fā)配件壽命跟蹤系統(tǒng)軟件,對價格昂貴、附加值高、可重復利用的配件進行使用、維修、報廢等跟蹤,提高了再生資源利用水平。最后，也有利于推動EPC/RFID技術在數(shù)字礦山建設中的應用和推廣。

［1］任志宇,任沛然.物聯(lián)網(wǎng)與 EPC/RFIC 技術[J].森林工程，2006，22(1)66～67.

［2］Yogesh V,Joshi.Information visibility and its effect on supply chain dynamics[M[.Massachusetts：Institute of Technology,2000.

［3］Aono.EPC global簡介[EB/OL].[2007-04-22].http：//www.epcglobal.org.cn/zhishi_epc/gaishu .aspx.

［4］陶莉,方海秋.礦山物流系統(tǒng)中若干問題的討論[J].IM&P化工礦物與加工 ，2007，3：32－34.

［5］孫效玉,王喜富.基于數(shù)字礦山建設的煤炭物流管理技術及應用研究[J].物流技術，2008，27(6)：100～103.

［6］英萬達.EPC 系統(tǒng)詳細介紹[EB/OL].[2007-01-11].http：//tech.rfidworld.com.cn/2007111224211865.htm.