四大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，物流園區(qū)已逐步成為物流企業(yè)大量集聚的空間區(qū)域，如何建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)供應(yīng)鏈管理集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流資源及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效采集，進(jìn)而增強(qiáng)物流園區(qū)對(duì)社會(huì)物流資源的整合利用和優(yōu)化配置效率，也已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。 與現(xiàn)有供應(yīng)鏈管理平臺(tái)相比，物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)的構(gòu)建面臨以下問(wèn)題：

1、移動(dòng)工作任務(wù)，園區(qū)集聚的各類物流企業(yè)，其業(yè)務(wù)活動(dòng)常常表現(xiàn)為較大空間范圍內(nèi)的頻繁移動(dòng)服務(wù)過(guò)程，對(duì)園區(qū)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性和準(zhǔn)確性要求更高；

2、高度專業(yè)分工，物流園區(qū)具有典型的產(chǎn)業(yè)集群特征，相關(guān)企業(yè)的專業(yè)分工程度較高，因此，對(duì)于企業(yè)之間協(xié)同信息傳遞的可靠性和及時(shí)性要求更高；

3、海量數(shù)據(jù)服務(wù)需求，集聚在物流園區(qū)的物流企業(yè)數(shù)量較多，對(duì)SaaS和PaaS服務(wù)模式的接受程度也較高，因此園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)的信息種類和數(shù)量都成倍增加，要求其具備高效的海量數(shù)據(jù)處理能力；

4、智能信息服務(wù)需求，隨著園區(qū)數(shù)據(jù)海量特征的日趨突出，如何對(duì)海量物流數(shù)據(jù)進(jìn)行智能挖掘與處理，支持企業(yè)在合適的地點(diǎn)和時(shí)間，及時(shí)準(zhǔn)確地獲得合適的信息或知識(shí)服務(wù)，也是當(dāng)前物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)面臨的重大挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為上述問(wèn)題的解決提供了新的思路。但現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)研究主要集中在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的共性基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究上，如物聯(lián)網(wǎng)編碼技術(shù)、RFID射頻識(shí)別、傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、高性能計(jì)算、智能控制等，但如何對(duì)海量物品信息進(jìn)行后期的高效利用，對(duì)各類服務(wù)進(jìn)行整合，并且提供給企業(yè)或個(gè)人更為人性化的服務(wù)，尚沒(méi)有得到足夠的重視。同時(shí)，已有的應(yīng)用性研究也多見(jiàn)于智能交通、電力抄表和智能家居等，有關(guān)物流供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域的應(yīng)用研究并不多見(jiàn)。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)是指通過(guò)傳感器等終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、貨物、集裝箱、倉(cāng)儲(chǔ)等物流資源狀態(tài)的全程監(jiān)控，建立統(tǒng)一的園區(qū)多元數(shù)據(jù)集成中間件。在此基礎(chǔ)上，采用SOA平臺(tái)架構(gòu)建立園區(qū)供應(yīng)鏈集成管理平臺(tái)，支持平臺(tái)以SaaS軟件方式為園區(qū)內(nèi)外各類物流服務(wù)主體提供應(yīng)用軟件系統(tǒng)服務(wù)，以PaaS平臺(tái)服務(wù)方式為園區(qū)內(nèi)外用戶提供各類Web服務(wù)。進(jìn)而建立園區(qū)供應(yīng)鏈“云計(jì)算”公共服務(wù)中心，通過(guò)園區(qū)供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)園區(qū)物流資源的優(yōu)化配置。該平臺(tái)的概念模型包括物流資源層、數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)層、供應(yīng)鏈應(yīng)用層、供應(yīng)鏈服務(wù)層、供應(yīng)鏈決策層等7大層次。

（1）物流資源層該層刻畫(huà)了園區(qū)供應(yīng)鏈管理面向物流資源對(duì)象的視圖描述。

（2）數(shù)據(jù)采集層該層應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類物流資源實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控和跟蹤。根據(jù)數(shù)據(jù)采集時(shí)間周期，分為3種：基于RFID等終端數(shù)據(jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；基于專用企業(yè)接口系統(tǒng)的定期數(shù)據(jù)采集；基于特定情況發(fā)生的應(yīng)急數(shù)據(jù)采集，如發(fā)生特大自然災(zāi)害時(shí)有關(guān)道路通行信息的采集。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信層該層是在集成物流園區(qū)有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建立具有自適應(yīng)自組織特征的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基于混合匯聚點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

（4）供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)層該層提供了數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)分發(fā)等4類數(shù)據(jù)管理組件，建立了統(tǒng)一描述的多元物流數(shù)據(jù)視圖模型以及支持園區(qū)物流資源及其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自主統(tǒng)一訪問(wèn)的專用集成數(shù)據(jù)中間件。

（5）供應(yīng)鏈應(yīng)用層以SaaS應(yīng)用模式為用戶提供了包括貨物運(yùn)輸管理系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)、司機(jī)手機(jī)服務(wù)系統(tǒng)、貨代管理系統(tǒng)、LCD/LED信息發(fā)布系統(tǒng)等在內(nèi)的多類軟件系統(tǒng)租賃服務(wù)。

（6）供應(yīng)鏈服務(wù)層該層定義了資源定位服務(wù)、信息推送服務(wù)、資源調(diào)度服務(wù)等4類供應(yīng)鏈通用服務(wù)單元，支持以PaaS平臺(tái)服務(wù)方式為用戶提供上述4類Web服務(wù)。

（7）供應(yīng)鏈決策層重點(diǎn)建立并依托園區(qū)“云計(jì)算”公共服務(wù)中心，根據(jù)用戶要求和園區(qū)資源優(yōu)化配置目標(biāo)，調(diào)度相關(guān)計(jì)算資源，開(kāi)展分布海量數(shù)據(jù)挖掘；通過(guò)數(shù)據(jù)分析和挖掘結(jié)果，支持園區(qū)供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)協(xié)同和管理優(yōu)化。

支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)

物流園區(qū)的工作移動(dòng)性和業(yè)務(wù)復(fù)雜性等特點(diǎn)，需要在集成有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建立適應(yīng)多類型障礙、滿足園區(qū)連通與覆蓋目標(biāo)，并支持RFID、EPC和移動(dòng)數(shù)據(jù)終端等多種數(shù)據(jù)采集和交換方式的物聯(lián)網(wǎng)，如圖2所示。其中，園區(qū)物流供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)之間主要是通過(guò)VPN等有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商務(wù)數(shù)據(jù)的采集和交換，如倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)和運(yùn)輸企業(yè)之間的配送訂單數(shù)據(jù)；物流企業(yè)與運(yùn)輸車輛、駕駛員等通過(guò)移動(dòng)寬帶等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物流資源或物品狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和交換，如車輛當(dāng)前位置和可用狀態(tài)數(shù)據(jù)；而對(duì)貨物及運(yùn)載貨物的集裝箱、托盤等儲(chǔ)運(yùn)工具在園區(qū)內(nèi)部的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，主要是采用園區(qū)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采集和交換，并通過(guò)和有線網(wǎng)絡(luò)/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的集成，以合適的方式推送給園區(qū)內(nèi)外相關(guān)業(yè)務(wù)主體。

融合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的多源數(shù)據(jù)集成中間件技術(shù)

物流園區(qū)供應(yīng)鏈中多種數(shù)據(jù)接入和交互方式的存在，使得不同物流資源的數(shù)據(jù)格式存在較大差異，必須建立支持不同應(yīng)用程序獨(dú)立于異構(gòu)數(shù)據(jù)源訪問(wèn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成中間件。它包括資源屬性數(shù)據(jù)模型、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型、空間地理數(shù)據(jù)模型、過(guò)程數(shù)據(jù)模型、元數(shù)據(jù)模型和知識(shí)數(shù)據(jù)模型等6類數(shù)據(jù)管理模型。

其中，資源屬性數(shù)據(jù)模型、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型和空間地理數(shù)據(jù)模型屬于靜態(tài)源數(shù)據(jù)。通過(guò)中間件中的數(shù)據(jù)格式定義模塊、源數(shù)據(jù)解釋模塊、數(shù)據(jù)遷移管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模塊，可以為園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)提供上述不同類型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接入功能，并將分散存放的上述數(shù)據(jù)抽象為結(jié)構(gòu)化的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。過(guò)程數(shù)據(jù)模型反映的是通過(guò)園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)采集的物品動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)特征。通過(guò)數(shù)據(jù)中間件中的數(shù)據(jù)存取管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制模塊，可以實(shí)現(xiàn)上述海量過(guò)程數(shù)據(jù)流的高效存儲(chǔ)和訪問(wèn)，通過(guò)數(shù)據(jù)中間件中的分布異構(gòu)數(shù)據(jù)源整合模塊，則可以將對(duì)來(lái)自不同傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、清洗和整理，得到完整記錄物品運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的過(guò)程數(shù)據(jù)流概要模型。元數(shù)據(jù)組織模型是通過(guò)數(shù)據(jù)映射模塊、XML表達(dá)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和語(yǔ)義沖突解決模塊，建立的園區(qū)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)集成視圖模型。它根據(jù)實(shí)體關(guān)系，采取合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)資源屬性數(shù)據(jù)、物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間地理數(shù)據(jù)和過(guò)程數(shù)據(jù)之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系添加語(yǔ)義注解，并根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和規(guī)范表達(dá)，可以支持不同應(yīng)用系統(tǒng)的獨(dú)立自主訪問(wèn)。知識(shí)數(shù)據(jù)模型反映的是支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理優(yōu)化的各類知識(shí)信息，如車輛調(diào)度優(yōu)化信息、配送路線優(yōu)化信息等。這些信息是通過(guò)元數(shù)據(jù)抽取模塊、數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊、數(shù)據(jù)集成模塊和數(shù)據(jù)挖掘模塊，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到的知識(shí)信息，在合適的時(shí)間和地點(diǎn)被主動(dòng)推送給不同的主體，用以實(shí)現(xiàn)園區(qū)供應(yīng)鏈上各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同運(yùn)行。

基于任務(wù)情境的信息智能推送服務(wù)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅要為園區(qū)供應(yīng)鏈平臺(tái)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和通信服務(wù)，更為關(guān)鍵的是要為園區(qū)供應(yīng)鏈上不同主體之間的數(shù)據(jù)交換，尤其是如何根據(jù)不同主體面臨任務(wù)環(huán)境的差異，進(jìn)行業(yè)務(wù)信息或知識(shí)的智能推送，提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。任務(wù)情境是指園區(qū)供應(yīng)鏈管理任務(wù)面臨內(nèi)外環(huán)境因素的特征。通過(guò)建立基于任務(wù)情境的信息智能推送服務(wù)系統(tǒng)，可以根據(jù)任務(wù)情境感知處理信息，提供適時(shí)適地的數(shù)據(jù)交換和分發(fā)服務(wù)，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下任務(wù)需求的敏感性和適應(yīng)性。

其中，數(shù)據(jù)交換服務(wù)提供了兼容對(duì)等交換與主從交換的混合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換模式及機(jī)制，能夠支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算公共服務(wù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)專用接口等多種途徑，進(jìn)行任務(wù)情境數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)分發(fā)或推送服務(wù)則提供了任務(wù)情境感知和觸發(fā)組件，能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)情境特征的結(jié)構(gòu)化描述，并通過(guò)預(yù)先設(shè)定的情境觸發(fā)規(guī)則，支持園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)為成員企業(yè)提供主動(dòng)、及時(shí)和針對(duì)性的信息分類智能推送服務(wù)，如基于服務(wù)請(qǐng)求者查詢觸發(fā)的定向信息推送服務(wù)、基于任務(wù)時(shí)間情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)、基于任務(wù)地點(diǎn)情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)和基于任務(wù)用戶偏好情境觸發(fā)的信息推送服務(wù)。

基于“云計(jì)算”公共平臺(tái)的園區(qū)供應(yīng)鏈決策優(yōu)化技術(shù)

基于“云計(jì)算”模式的園區(qū)供應(yīng)鏈決策優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)成如圖5所示。其核心是在園區(qū)“云計(jì)算”公共服務(wù)模式的總體架構(gòu)下，建立由園區(qū)內(nèi)外應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器、GIS應(yīng)用服務(wù)器、物流企業(yè)服務(wù)器等軟硬件資源構(gòu)成的計(jì)算資源協(xié)作群，通過(guò)海量分布計(jì)算資源的敏捷調(diào)度，使每個(gè)用戶均能享受園區(qū)“云計(jì)算”平臺(tái)提供的分布異構(gòu)海量數(shù)據(jù)分析和挖掘服務(wù)。其中，園區(qū)供應(yīng)鏈全局控制節(jié)點(diǎn)Agent負(fù)責(zé)對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分解，確定所采用的數(shù)據(jù)挖掘模型及其相關(guān)數(shù)據(jù)集，然后為不同的子任務(wù)執(zhí)行找到相應(yīng)的Web服務(wù)資源節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)挖掘任務(wù)與相關(guān)計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)綁定，進(jìn)而匯總各個(gè)局部節(jié)點(diǎn)傳遞的數(shù)據(jù)和知識(shí)，并以可視化方式提交給用戶。各分節(jié)點(diǎn)Agent則根據(jù)全局控制節(jié)點(diǎn)Agent分配的子任務(wù)集合，提供局部自治的數(shù)據(jù)挖掘，并將相關(guān)子任務(wù)執(zhí)行結(jié)果返回給上層節(jié)點(diǎn)。

物流園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)架構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)上，不僅能夠支持對(duì)物流資源及相關(guān)物品的全程動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)適時(shí)適地的信息智能分類推送服務(wù)，而且能夠支持平臺(tái)以SaaS、PaaS和IaaS等方式為園區(qū)供應(yīng)鏈上各企業(yè)提供各類IT資源應(yīng)用服務(wù)，對(duì)于支持物流企業(yè)依托園區(qū)供應(yīng)鏈管理平臺(tái)，組建面向不同任務(wù)的物流服務(wù)供應(yīng)鏈，并實(shí)現(xiàn)園區(qū)供應(yīng)鏈協(xié)同管理，具有重要的意義。應(yīng)用實(shí)踐充分表明，該平臺(tái)實(shí)施有利于提高物流園區(qū)軟硬件信息資源的共享效率，顯著降低園區(qū)信息化投資成本，增強(qiáng)園區(qū)社會(huì)物流資源整合能力。