基于物联网的集成化粮食供应链管理研究4.1

基于物联网的集成化粮食供应链管理研究基于物联网的集成化粮食供应链管理研究 摘要本文首先依托物联网技术及网络对粮食供应链进行优化，根据 “拉式”供应链理论集成现代物流及供应链功能，利用信息技术集成粮食 供应链涉及的企业及粮食流通环节，然后基于射频识别技术构建集成化粮 食供应链模型及整体架构，依托射频技术提供的大量数据及处理能力进行 计算求解，获得精确的预测，在物联网的支撑下研究集成化粮食供应链的 管理。研究构建粮食及其加工品的质量跟踪、控制及追溯，确保粮食及其 加工品的食用安全；依据物联网技术支持下集成化粮食供应链管理信息系 统的精确预测，建立粮食供需安全预警系统，为政府进行粮食供需安全宏 观调控提供政策依据；通过基于物联网对粮食供应链进行集成化管理，降 低粮食及其加工品物流费用，提高流通效率及效益，缩短产品供货周期， 提高仓库及货架利用率，并提出必要的理论支持。 关键词 物联网 “拉式”供应链 集成化 粮食供应链 0 0 引言引言 在经济发达国家，农产品供应链及集约化供应链管理研究成果较多， 有关集约化粮食供应链管理的研究起步较晚，成果较少；自上个世纪 90 年 代中期，对物联网开始进行研究，有很多研究成果，但是将物联网技术应 用于粮食供应链进行集约化管理的研究成果并不多见。在国内自进入本世 纪以来，对物联网的研究多停留在信息系统理论上，将物联网系统应用于 粮食供应链管理相关理论研究并不多见，国内物流学术界对集成化粮食供 应链管理的研究成果也不多见，特别是建立在物联网技术的基础上研究粮 食供应链的有效集成的成果还未见报道。 基于物联网的集成化粮食供应链管理研究具有广阔的研究前景及重要 的理论和实践意义。 1 1 粮食流通体制的根本问题在于没有构建完整的供应链粮食流通体制的根本问题在于没有构建完整的供应链 我国粮食安全从短期考虑，持续强化粮食储备；从中期考虑，不断提 高粮食综合生产能力并加强粮食储备；从长期考虑，在加强粮食储备和提 高粮食综合生产能力的基础上，构建完善的从田间到餐桌的粮食供应链， 并实施集约化管理。 粮食供应链，即粮食从收购、加工、物流、销售直至最终客户这一过 程组成的环环相扣的网络链。供应链管理（SCM）是利用计算机网络化技术 对整个供应链的网络体系中物流、商流、信息流、资金流进行计划、组织、 协调及控制，并且不断地优化，其目标是将顾客所需要的粮食及其加工品 能够在恰当的时间、按照恰当的数量、质量及状态送达恰当的地点，并使 综合成本最小。狭义的粮食供应链是以原料粮食为主要流体，粮食生产、 粮食流通、粮食加工企业建立合作伙伴关系，建设以粮食物流企业为核心 节点企业的供应链，通过不断优化粮食供应链提升核心竞争力与同伴的共 同利益。广义的粮食供应链是以粮食及其加工品为主要流体，从粮食生产、 粮食初加工、粮食及其加工品流通、粮食精深加工直到最终消费者，以粮 食加工企业或粮食物流企业为核心节点企业，构成种子及农资生产商、农 户及农业种植企业、粮食加工企业、粮食经销企业、粮食物流企业直到最 终用户的物流、商流、信息流、资金流链式网络。粮食供应链管理推动了 农业产业化，并给农民带来丰厚的经济效益，为农村带来了客观的社会效 益。 我国粮食流通体制的根本问题在于没有构建完整的粮食供应链模式， 没有将粮食产业的全部节点和所有环节作为一个整体进行研究，以此来处 理和解决粮食流通体制问题是我国粮食产业面临的一个战略问题，在宏观 的粮食供应链体系战略规划、中观的粮食物流管理及微观的粮食物流关键 技术和信息网络及技术的研究和开发方面需要集成化统筹考虑。建立集成 化粮食供应链管理是构建完整的粮食供应链的发展趋势和选择。 2 2 集成化粮食供应链管理有利于保障粮食及其加工品供需及集成化粮食供应链管理有利于保障粮食及其加工品供需及 食用安全食用安全 集成化供应链是指供应链所有成员基于共同的目标而组成的“虚拟组 织” ，组织内的成员通过信息共享、资金和物资等方面的协调与合作，优 化整体绩效。集成化供应链管理是对整个供应链进行集成化管理，即对供 应商、制造商、分销商、客户和最终消费者之间的物流、商流、信息流和 资金流进行计划、协调、组织和控制等，使其形成无缝链接。依据供应链 集成思想，集成化粮食供应链管理就是依托粮食及其加工品的供应链各节 点企业专业化分工，促使粮食供应链各节点企业通过信息共享、利益共享 等方面协调发展，对供应链上所有的过程和物流功能无缝链接，集成各节 点企业的核心竞争力，使其不易复制、模仿。 粮食供应链的特点使得粮食供应链管理比工业品供应链管理更为复杂， 需要更有效的集成化管理。集成化粮食供应链管理可以降低中间成本，提 高节点企业利润；减少市场与生产的不确定因素影响，保障粮食供需安全， 保证粮食及其加工品的食用安全。 3 3 集成化粮食供应链管理需要信息网络和技术支撑集成化粮食供应链管理需要信息网络和技术支撑 在粮食供应链管理集成过程中，信息起到非常重要的作用，离开信息 网络和技术支持而研究集成化粮食供应链管理将是一句空话，传统的粮食 物流存在诸多浪费，物流周期长、成本高都与信息不畅通甚至信息扭曲分 不开，过去为了满足物流系统某一目标，必须牺牲其他目标。采用先进的 信息技术和网络系统，互相矛盾的目标可同时实现。 集成化粮食供应链管理的有效实施，将保证粮食供应链上各个节点企 业的产品需求信息、生产加工信息、订单传送信息、出入库及库存状态信 息和粮食及其加工品在途信息等，实现高度信息化共享和集成，使大量分 散的粮食企业链接成一个动态的、集成的、虚拟的供应链网络体系，从更 新的层面上降低粮食及其加工品的成本。为了降低粮食市场与粮食生产及 粮食加工品的不确定性，需要粮食供应链节点企业能够运用基本的软件和 硬件技术，让信息流在粮食供应链各节点企业中畅通运行。通畅的信息流 是粮食供应链管理的基础，它能够使企业具有准确的供给和需求预测能力， 在一定程度上消除生产、加工、流通及市场风险，有效连接生产和消费， 对粮食生产、加工、流通具有导向作用。 4 4 物联网促使粮食供应链集成化管理物联网促使粮食供应链集成化管理 我国粮食供应链现状可以归纳为：核心节点企业弱小，市场主体过度 分散，加工环节薄弱，物流企业发展滞后四大特征。目前，由于粮食流通 的市场化运作规范还没有形成，缺乏市场化运行的政策和法律体系，使市 场化处在政策层面难以具体操作和执行，特别是从集约化粮食供应链管理 及整合的需求来分析，粮食正处在政府和市场双失灵的风险阶段，一大批 基础设施差、管理水平不高的企业一旦进入市场有可能面临被市场挤垮， 从而导致整个粮食供应链的断裂。粮食流通特别是粮食现代物流在物联网 技术支持下，将粮食生产、收购、运输、仓储、加工、配送、信息等环节 有机结合形成集约化粮食供应链，由物联网的射频技术（RFID） ，红外感 应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定协议，把粮食 及其加工品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理网络，使政府及相关单位准时掌握各环节的详细 信息及科学预测，以此调整和完善政策和法律体系，在粮食市场主体多元 化的情况下，推进粮食流通科学合理地运行。 由于粮食供应链各环节都处在运动和松散的状态，信息和方向也随着 实际活动的空间转移，结果影响信息的可持续性、共享性、实时性及精确 性。物联网的电子标签技术（EPC）具有可读写能力，对于粮食供应链这 种需要频繁改变数据内容尤为适用，其作用是数据采集和系统指令的传达， 用于粮食供应链的仓库管理、运输管理、生产管理、物料跟踪，运输工具 及货架识别。同时能够做到库存控制、有效客户反应（ECR） 、提高物流效 率和作业职能化，降低粮食供应链中存在的牛鞭效应。EPC 系统提高了粮 食供应链的透明度，粮食及其加工品被实时跟踪。安装在仓库，物流中心， 商品货架等上面的读写器能够自动记录粮食及其加工品从生产到消费过程 的流动，使整个粮食供应链更有利于集约化管理。 5 5 基于物联网的集成化粮食供应链管理的构建基于物联网的集成化粮食供应链管理的构建 针对目前我国粮食流通宏观环境有待改善，集成化粮食供应链管理还 不完善，物联网技术及粮食供应链理论研究有待加强问题，本文力图构建 集成化粮食供应链管理体系，在此基础上研究基于射频技术的粮食供应链 管理信息系统，力图在物联网支持下实施集成化粮食供应链管理，达到有 利于政府宏观调控粮食供需及食用安全。 5.1 构建粮食供应链体系，实施集成化粮食供应链管理 供应链管理本身就是一种集成的管理思想及方法，这是一种全新的管 理策略，它把不同企业集成起来以增强整个供应链的效率，注重企业之间 的合作。粮食属于低附加值的大宗农产品，这就决定了粮食供应业务的边 际利润低；粮食又是日常必需品，其需求相对稳定；粮食属于功能性产品， 根据功能性产品的特点，粮食供应链属于有效性供应链。其目标是通过集 成化供应链管理实现低成本、高稳定、及时、可靠获取原材料供应的物流 服务。 根据“拉式”供应链的原理，依托物联网信息技术，首先按照组织间 业务流程重组和功能间业务流程重组的思想和原则，重组粮食储运业务流 程，改造粮食及其加工品采购流程。建立粮食物流信息化系统，用电子数 据交换系统（EDI） 、物料需求计划系统（MRP） 、网上采购系统实现集成化 粮食供应链管理和信息化、系统化。 同时通过 MRP 系统的采用，实现为订单而采购及库存的实时、动态管 理。集成化粮食供应链管理增强竞争能力，获取规模效益。 集成化粮食供应链管理运用物联网信息技术把农户、粮食物流中心、 粮食加工企业、粮食及其加工品配送中心、零售企业等相互关联企业紧密 联系在一起，融化贯通为整体。加快粮食从生产到消费的过程、缩短产销 周期、减少中间环节、降低农户经营风险、促使粮食需求信息准确、快速 传递。进而提高供应链节点企业的市场竞争能力。集成化粮食供应链管理 的核心是三个回路展开而形成相互协调的整体：一是由顾客需求集成化 计划业务流程重组面向对象过程控制组成作业回路；二是由顾客化策 略信息共享调整适应性创造性团队组成策略回路；三是在作业回路 的每一作业过程形成各自相适应的性能评价与提高的性能评价回路。集成 化粮食供应链管理比工业品供应链管理更为复杂，要达到粮食供需安全、 食用安全，就必须从农户（农场）到餐桌整体集成并不断进行优化。 5.2 基于射频识别技术（RFID）的集成化粮食供应链管理信息系统 利用射频识别技术（RFID）取代条形码识别技术应用于集成化粮食供 应链，构建其管理信息系统，实现以农户（农场）到餐桌所有供应商、制 造商、分销商、零售商四类供应链成员间的快速反应。系统利用网络对分 布、异构、动态的计算资源进行集成，向用户提供随时可得的、可靠的、 一致的、标准的、廉价的、强大的计算能力，利用门户将供应链伙伴间不 同系统、不同基础、不同类型的数据源的应用和服务集成到一个信息平台， 从而为粮食供应链管理提供大范围的资源共享及功能集成，在保证自身利 益的前提下实现整个供应链的最优化。系统以粮食加工或粮食物流商为核 心企业，整体架构包括计划、执行、报表及业务智能，计划包括物料采购、 生产计划、销售预测和分销管理。第三方物流担负起供应链执行者，接收 物流外包业务，并扩展到提供追踪信息、紧密协同供应链伙伴关系。报表 及业务智能提供查询、分析及生成财务报表、业务报表功能。 射频识别等信息技术在集成化粮食供应链中的主要作用是将其节点企 业紧密地连接起来，使信息传递与粮食及其加工品的物理性运动相契合， 有效协调供应链成员间的行为，使其合作的广度和深度得到加强，粮食供 应链各企业之间建立起更快、更方便、更精准的电子化联络方式，因此在 以射频识别为主要信息技术的支撑下，建立集成化粮食供应链管理信息系 统可以规范各节点企业及政府和金融企业的运作，使供应链核心节点企业 拥有核心信息（资源、市场、技术及服务等） ，利用管理信息系统，开发 出高效率的营销渠道。集成化粮食供应链网络体系延伸至农村服务社和城 市零售企业，据此获取商品销售信息，消费者及市场需求等信息。 5.3 物联网支持下的集成化粮食供应链管理 目前，粮食供应链各企业的业务流程都存在数据误差与延迟的问题， 很多库存数据或发货数据不精确；另外无法对整个粮食供应链的变化做出 实时反应，导致供应链控制方面存在一定的难度，运用物联网技术可以使 物流、信息流同步及可协调性、真正使物品具有可标识性、可追溯型和可 继承性，完善集成化粮食供应链管理降低其成本。同时实现物流管理高度 自动化，特别是产品电子代码系统（EPC）和 RFID 系统的应用提高了供应 链透明度，物品在任何地方都被实时追踪。安装在仓库、加工厂、物流中 心及零售企业货架上的读写器自动记录粮食及其加工品在供应链上的流动。 在粮食加工环节，实现整个生产线上对原料、在制品、半成品和产成 品的识别和跟踪，减少人工识别的成本和出错率，帮助管理人员及时根据 生产进度发出补货信息，实现流水线均衡、稳步生产，并加强对产品质量 的控制和跟踪。运输管理中，在途运输的货物和车辆贴上 EPC 标签，在运 输线的检查点上安装上 FRID 接收转发装置，粮食及其加工品在运输途中 供应商、经销商及需求商都能够了解目前所处位置及预计到达时间，实现 跟踪控制。在整个仓储管理中，物联网技术广泛使用在入库、出库、盘点 及倒仓等环节，通过将供应链计划系统制定的入库计划、出库计划、装运 计划等同物联网技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，增强作业的 准确性和快捷性，大幅度提高服务质量，节省劳动力和提高仓储空间利用 率，减少误差和损耗；基于物联网的实时盘点和智能货架技术保证发货、 退货、补货的准确性和及时性，并能够提供有关库存情况的准确信息。在 配送和分拨环节，所有粘贴 EPC 标签的物品进入配送中心和分拨中心时， 入口安装的读写器读写标签内容，物联网系统将这些信息与发货记录核对， 检测出可能出现的错误，然后将 EPC 标签更新，这样管理人员只需操作电 脑就可以通过物联网查询物品数量、转运始发点、目的地、预期达到时间 等信息。 6 6 基于物联网的集成化粮食供应链管理的目标基于物联网的集成化粮食供应链管理的目标 6.1 建立一套通过物联网技术“从农户（农场）到餐桌”对粮食及其加 工品实行质量追溯与安全评估的体系结构 利用物联网技术从粮食收获写入基本信息，经过加工、物流、检验、 分销到最终消费者，每一环节写入相关信息形成环环相扣的信息链条，自 上游向下游跟踪：粮食供应商加工商物流商销售商消费者，查找 造成质量问题的原因；消费者发现粮食加工品的质量安全问题，自下游向 上游进行追溯，对问题产品进行召回。粮食及其加工品的食用安全评估是 粘贴在包装容器上的低成本电子标签，是集成温度、湿度、光照度等传感 器的读写器，利用物联网技术构建粮食食用安全管理系统。另外，用户在 餐桌上可以获得原料产地、加工商、生产日期、烹饪方式等信息，超市顾 客购物可获得所购粮食的流动信息和食用安全信息。根据生产商提供的加 工工艺、建议食用期及流通过程、环境参数和对应的时间，自动对粮食及 其加工的食用安全等级和变质程度做出科学判断，并按照“先进先出”原 则提出发货顺序，如果超过保质期系统自动将“放心”变为“过期” 。 6.2 在物联网技术支持下，构建有利于政府宏观调控、供需安全的集成 化供应链管理管理系统 粮食产业不同于其他产业，供给和需求价格弹性都较为缺乏，生产的 分散性和季节性与消费的普遍性和持续性共存，来自市场的风险性和气候、 灾害带来的生产不确定性并存，因此需要政府介入通过扶持、补贴及储备 等措施进行宏观调控，只有将粮食流通纳入到粮食供应链中，应用物联网 技术，借鉴制造业供应链管理模式，实施集成化管理，方能建立起粮食供 需安全的预警机制，稳定粮食市场，并且通过对粮食供应链的优化，强化 龙头企业的作用，推进粮食产业化发展。在一定程度上消除粮食生产、流 通和市场的不确定性，有效地链接生产和消费，对粮食生产、粮食加工、 粮食流通具有导向的作用。 6.3 随着物联网技术应用日趋成熟，真正实现粮食物流管理高效率、 低成本和自动化 以 EPC 软硬件技术构建的物联网，应用于集成化粮食供应链管理中， 采购、销售及消费全过程发生根本变化，大大提高粮食供应链效率与管理 水平，对于粮食物流管理不仅是一种新技术，而是业务模式的变革，将降 低粮食及其加工品的库存费用，缩短产品供货周期，提高仓库和货架利用 率，降低综合物流成本。 参考文献：参考文献： 1Bottani Eleonora，Montanari Roberto，Volpi Andrea. The impact of RFID and EPC network on the bullwhip effect in the Italian FMCG supply chain. International Journal of Production Economics; Dec2009, Vol. 124 Issue 2, p426-432, 7p 2Wamba Samuel Fosso,Bendavid Ygal,Lefebvre Louis A,Lefebvre Elisabeth. RFID technology and the EPC network as enablers of mobile business: a case study in a retail supply chain. International Journal of Networking 2006, Vol. 3 Issue 4, p450-462, 13p 3Thiesse Frederic,Condea Cosmi