基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統設計

黃繼磊，王 慧

（江西應用科技學院現代物流學院，江西 南昌 330100）

當前的物流運輸過程存在嚴重的物流信息不對稱、和無法得到及時有效的物流信息問題，難以實現物流貨物的實時調節和協同管理。尤其是對于食用菌類產品，該類產品保質期較短，若實現不了食用菌產品的實時調節和協同管理，對食用菌產品質量有較大影響［1］。隨著供應鏈技術的發展進步，已逐步成為企業競爭的關鍵領域，對供應鏈的管理和整合需要企業面對多重挑戰。以往的食用菌供應鏈管理常出現物流成本過高以及供應鏈上下游間信息傳遞差、時滯性強和不準確的問題。隨著供應鏈和物流業的快速發展，RFID（raido frequency identification，射頻識別技術），具有的自動識別功能，已成為社會各界廣泛關注的熱點領域。該技術是計算機技術和無線電技術在自動識別領域的應用［2］。該技術與其它自動識別技術相比，具有識別速度快、自動化程度高和適應力強的優勢。因此本文研究基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統，提升食用菌供應鏈物流管理系統的信息處理水平，提升食用菌的產品質量。

1 食用菌供應鏈物流管理系統

1.1 RFID技術原理

RFID技術是一種采用無線射頻技術，通過不接觸的雙向通信方法實現對物體識別的技術。該技術工作原理是以不接觸物體為前提，通過無線射頻實現對物體標簽攜帶信息的自動讀取和采集［3］，將物體數據信息結果傳輸至計算機進行處理。RFID技術特點是可快速、準確安全的獲取標簽信息，且在閱讀器合理有效工作范圍內識別出唯一的RFID標簽信息。RFID標簽內存儲多種數據可反復讀寫［4］，RFID技術工作時可同時讀取多個RFID標簽的數據信息并全天候工作［5］。在RFID標簽出現破損時也可準確采集、識別、加工和解讀標簽信息。

RFID技術由讀寫器、天線、應用系統和射頻電子標簽Tag構成。由于RFID技術可不斷的提供數據信息，RFID技術廣泛應用于移動車輛的識別檢查、供應鏈物流管理和商品盤點等領域。RFID技術用于供應鏈物流管理時，能有效地對整個供應鏈物流進行物流信息集成，使物流活動的連接更緊密，保障物流活動的快速、準確、低成本和高質量［6］。

圖1 RFID技術原理Fig.1 Principles of RFID technology

與以往的條形碼標簽相比，RFID標簽不僅可以存儲大量信息，還具有主動發射信息的能力；更能實現不同RFID標簽間信息的傳遞［7］，準確采集感溫裝置傳遞的環境溫度。因此本文將RFID技術用于食用菌供應鏈物流管理系統設計，提升食用菌物流信息處理能力，提升食用菌經濟效益。

1.2 系統總體結構

基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統總體結構如圖2所示。食用菌加工企業從食用菌生產者手中收購食用菌，由于食用菌生產者距食用菌加工企業物流倉庫距離較遠，且食用菌的保鮮期較短，因此在食用菌收購到物流倉庫后應立即進行加工包裝；并將包含該類食用菌的相關生產過程信息（product process information，PPI）寫入RFID標簽；此后將食用菌的相關生產過程信息上傳到系統的數據庫有效保存［8］。

將食用菌從食用菌加工企業物流倉庫向外運輸時，在物流倉庫門口處設置讀寫器，掃描食用菌包裝上的RFID電子標簽。準確記錄食用菌出庫信息，將該出庫信息采用遠程通信網絡傳輸至系統數據庫。該過程即當食用菌收購到食用菌生產企業物流倉庫后，準備向外調出時，食用菌生產企業物流倉庫可根據食用菌包裝上的RFID標簽，統一安排食用菌的物流調度，且調度過程中采用GPS定位運輸車輛的運輸路線［9］。

食用菌抵達食用菌加工企業物流倉庫后，食用菌包裝在RFID讀卡器掃描后，對食用菌包裝PPI進行驗收并入庫。將食用菌檢測質量信息寫入托盤RFID標簽，也保存至系統數據庫。食用菌檢測質量信息包括各個食用菌包裝的庫房信息、庫位信息和移動信息等。食用菌供應鏈物流管理系統可隨時查看食用菌的庫存狀態，并采用虛擬庫存技術動態顯示物流倉庫的庫位占有情況，遠程監控食用菌物流倉庫庫位信息［10］。

圖2 基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統總體結構Fig.2 The overall structure of the edible fungus supply chain logistics management system based on RFID technology

圖2中食用菌供應鏈物流管理系統在產品生命周期管理系統協調下，對食用菌的客戶管理系統、食用菌的供應鏈管理系統和食用菌企業的企業資源計劃實施合理整合，構成基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統，實現食用菌生產周期的全部物流信息追蹤和管理［11］。

1.3 系統硬件結構

基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統硬件結構如圖3所示。食用菌收購過程采用食用菌排號控制器，食用菌生產者攜帶嵌入RFID芯片的磁卡按順序供應食用菌，提升食用菌物流信息處理速率，加強食用菌生產者與食用菌收購者間的結算效率和食用菌供應鏈物流轉移［12］。食用菌稱重環節采用食用菌稱重打包機，該機器的設計是在Linux軟件下設計完成的，可直接將食用菌的稱重信息寫入RFID標簽。

食用菌收購地到食用菌加工企業物流倉庫的運輸運用電子調運單和GPS。GPS可隨時觀察食用菌運輸車輛的運輸狀態，可隨時針對調度情況進行車輛安排。電子調運單記錄該運輸車上所有食用菌的電子信息，是一種食用菌物流數據的備份，可便于車輛調度時的交接。食用菌加工企業物流倉庫食用菌的入庫，通過讀取食用菌的電子調運信息與數據庫信息對比后的交接數據；讀卡器通過掃描食用菌包裝上的RFID標簽，進行食用菌自動稱重和重量表單生成，完成食用菌從收購地到食用菌企業物流倉庫的交接。食用菌進入企業物流倉庫后，供應鏈物流管理系統通過托盤RFID標簽實現食用菌的庫位自動分配，即食用菌供應鏈的物流倉庫動態化管理［13］。

圖3 系統硬件結構Fig.3 system hardware structure

1.4 食用菌配送流程

基于RFID的食用菌供應鏈物流管理系統中食用菌配送流程如圖4所示。食用菌配送環節采用RFID技術，體現在食用菌供應鏈物流管理的實時跟蹤［14］。

圖4 基于RFID的食用菌配送流程Fig.4 RFID-based edible fungus distribution process

從圖4可以看出，當食用菌運輸商下達送貨單后，依照數據庫的車輛路線信息篩選車輛運輸食用菌，并確保運輸路線的最優。將RFID標簽嵌入食用菌運輸車輛上用于標識運輸車輛，可將食用菌運貨單與運輸車有效連接，實現對運輸車內食用菌的準確識別。食用菌運輸車輛行駛過程中，通過在道路兩側安裝RFID標簽讀寫器讀取車輛標簽、運輸車輛運輸過程的實時車輛信息，實現對食用菌供應鏈物流運輸過程的全面跟蹤［15］。

1.5 基于RFID的食用菌運輸查詢與監管流程

如圖5所示食用菌消費者可通過RFID查詢終端、攜帶具有RFID功能的手機以及互聯網等手段，利用RFID的防偽查詢功能，獲取食用菌的詳細供應鏈物流信息，以及由RFID記錄的食用菌從生產、加工、運輸到配送環節等詳細的供應鏈物流信息。而食用菌供應鏈物流管理的監管，可采用互聯網觀察食用菌在某一物流環節的詳細信息，便于后續食用菌供應鏈物流管理的監管和決策執行。

圖5 基于RFID的食用菌供應鏈物流信息查詢與監管流程Fig.5 RFID-based edible mushroom supply chain logistics information query and supervision process

2 實驗分析

實驗為驗證基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理系統性能優劣，仿真分析RFID技術用于設計食用菌供應鏈物流管理系統的有效性，實驗將采用物聯網技術、協同服務技術設計的食用菌供應鏈物流管理系統作為實驗對比，實驗以食用菌生產加工企業為研究對象，比較3種系統在實際用于食用菌供應鏈管理的效果。

2.1 系統食用菌物流信息處理速率

食用菌供應鏈物流管理系統處理食用菌物流信息速率的高低，是衡量供應鏈物流管理系統性能優劣的重要指標。食用菌物流信息處理速度快，可加快食用菌在產品供應鏈的流通速度。加快食用菌的生產運輸過程，有助于提升食用菌的產品質量。實驗比較食用菌供應鏈物流管理系統的信息處理效率時，食用菌物流信息處理包括系統采集食用菌物流信息、識別與加工食用菌物流信息以及解讀3個過程。

實驗將采用RFID技術、物聯網技術和協同服務技術設計的食用菌供應鏈物流管理系統的食用菌供應鏈物流信息處理耗時分別用表1、表2和表3描述。

表1 本文系統的食用菌供應鏈物流信息處理耗時Tab.1 Time-consuming processing of edible fungus supply chain logistics information in this system

表2 基于物聯網技術物流管理系統食用菌供應鏈物流信息處理耗時Tab.2 Based on IoT technology logistics management system，edible fungus supply chain logistics information processing time-consuming

對比分析表1、表2和表3數據結果可知，本文采RFID技術構建的食用菌供應鏈物流管理系統在食用菌物流信息采集、識別、加工以及解讀方面的耗時較短。詳細分析3表數據可知，隨著系統處理數據量的不斷提升，3種系統在食用菌物流信息采集、識別、加工以及解讀上的耗時逐漸增加。但本文系統的耗時均低于另外兩種系統耗時，說明采用RFID技術構建食用菌供應鏈物流管理系統的信息處理效率高，降低食用菌加工運輸成本。

2.2 食用菌分揀和配送效果比較

食用菌供應鏈物流管理系統對食用菌分揀和配送能力的好快壞，也是衡量食用菌供應鏈物流管理系統優劣的關鍵指標。物流管理系統在進行食用菌分揀和配送操作時，需嚴格保證分揀結果高質量好配送數量的準確；食用菌供應鏈物流管理中需保證運往各個地點食用菌的品種、大小和數量符合要求，且分揀時需將先入庫的食用菌進行優先運輸，可降低食用菌的腐敗浪費。實驗分別采用3種系統對某品種食用菌進行分揀和配送操作，該品種食用菌共分銷15個零售地點。實驗將3種系統分揀和配送食用菌效果評價結果用表4描述。其中評價食用菌分揀質量好壞分為三級，分揀后食用菌飽滿無破損為一級，食用菌有部分損壞但不影響食用為二級，食用菌出現腐敗不可食用為三級。專家對系統配送數量的準確性采用評分制，且滿分為10分。

從表4數據結果可知，本文采用RFID技術構建的食用菌供應鏈物流管理系統在多次分揀操作后，食用菌的品質等級均為一級，說明本文系統可保證食用菌在供應鏈運輸過程的質量，提升食用菌的經濟效益，而采用物聯網技術構建的食用菌物流管理系統的分揀結果多數食用菌質量等級為二級，少數食用菌分揀后的質量為一級；而采用協同服務技術構建的食用菌供應鏈物流管理系統的食用菌分揀結果多數為三級，對比結果可知，本文系統可提升食用菌在供應鏈物流管理的分揀質量，提升食用菌品質和經濟效益。

將表4專家對食用菌配送數量評分結果用圖6描述。

表4 3種系統分揀和配送食用菌評價結果Tab.4 Evaluation results of three systems for sorting and distributing edible fungi

圖6 3種系統配送數量專家評價結果Fig.6 Three system distribution quantity expert evaluation results

2.3 經濟效益分析

實驗從經濟效益角度分析本文基于RFID技術的食用菌供應鏈物流管理的有效性，食用菌物流管理管理包括多個環節，實驗通過比較食用菌在銷往3.2實驗中15個零售地點的消耗金額，同樣以基于物聯網技術的食用菌供應鏈物流管理系統、基于協同服務技術的食用菌供應鏈物流管理系統對實驗參照，將3種系統的食用菌供應鏈物流管理消耗金額用表5表示。

表5 3種系統的食用菌供應鏈物流管理消耗金額Tab.5 Consumption of the edible fungus supply chain logistics management of the three systems （ten thousand yuan）

分析表5數據結果可知，本文系統在食用菌供應鏈物流管理的運輸、儲存保管和流通加工環節的消耗金額均低于另外兩種系統。實驗限于篇幅限制僅對3種系統的運輸環節消耗金額進行詳細分析，如圖7所示。

從圖7可知，采用本文系統后食用菌送往不同零售地點的消耗金額均低于另外兩種系統；且圖中曲線顯示本文系統的消耗金額低于基于物聯網技術物流管理系統。

圖7 3種系統的運輸環節消耗金額Fig.7 The amount of transportation in the three systems

3 結論

本文在RFID技術的標簽信息自動識別和采集原理基礎上，構建食用菌供應鏈的物流管理系統。系統在處理海量的食用菌物流信息上效率較高，且采用本文系統分揀食用菌的品質較好，可較好地保證食用菌的運輸質量。本文系統配送食用菌數量正確，極大程度地避免多次運輸和食用菌的浪費；比較本文系統和另外兩種系統的經濟性可知，本文系統在食用菌供應鏈物流的運輸、儲存保管和流通加工環節金額消耗均較少，是一種經濟效益強的食用菌供應鏈物流管理系統。