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隨著現代物流業和供應鏈管理理念的不斷發展, 物流管理中的倉儲管理環節的重要性日益提高, 并逐漸成為物流管理的核心內容和關鍵環節。 藥品倉儲管理也逐漸從手工進入技術一體化管理階段, 該研究擬結合藥品生產企業的實際需求, 研究基于物聯網的藥品分布式倉儲管理。

根據《中華人民共和國藥品管理法》的規定, 藥品生產過程的控制和其他的工業產品有著更為嚴格的要求。藥品生產企業是必須在國家藥品監督管理局的監督管理下、按照《藥品生產質量管理規范》 (GMP) 嚴格運作的特殊生產企業。 因此, 藥品生產企業的內部管理以質量管理為核心所在, 并將采購、生產、儲運、銷售、人員、設備、 廠房等各環節的管理集合成一體的相對完整的體系。 現代制藥企業的生產不僅僅包括生產部門本身, 還包括工藝部門、質檢部門、設備維護部門、售后服務部門等等, 通過多部門的協同, 形成一個完整的系統化工程。這些部門執行著實際的生產活動, 不僅要求專業性強, 還必須兼有響應速度快、工作強度大的特點, 這也就意味著它的管理活動是復雜化和多樣化。

該研究主要以某藥品生產企業為試點, 研究“基于物聯網的分布式藥品倉儲管理”的應用。 該藥品生產企業是我國中成藥生產企業50 強之一, 其生產的部分藥品曾被評為“廣東省名牌產品”“廣州市名牌產品”和“中國中藥名牌產品”;其中, 某單品的產量約4000 萬箱, 年銷售額超過10 億元, 該品種作為該企業的主打產品, 其全國的生產倉儲以及配送體系十分復雜, 加上全國各級分銷商、代理商的市場經營銷售過程中的配送及倉儲網絡, 構成了一個相當龐大的分布式生產、庫存以及配送網絡。傳統的基于條碼標識, 產品下線、出入庫、存儲盤點、發貨等過程基于人工記錄點貨的方式難以有效滿足其高質量、大批量、快節奏的管理需求, 也無法實現其產品在全國范圍內的安全、可靠、高效的生產;庫存、配送、防偽、防竄貨等高水平的管理需求。目前, 該企業總部、全國OEM生產廠商及其倉儲網點生產、庫存及配送管理方面的主要存在幾個方面的問題: (1) 出入庫及倉庫管理效率低下、產品供貨時間過長、人工誤操作多、人力資源成本過高、產品損耗率較高、物流信息不及時; (2) 總部對各OEM生產廠商倉庫庫存信息無法準確、及時得到掌掌握。因此, 應用新技術與方法改進該企業目前的倉儲及配送管理體系已成為當務之急。

物聯網的概念早在1999 年在國內就提出來了, 當時稱之為傳感網。意思就是將所有的物品, 通過信息傳感設備, 例如射頻識別 (RFID) 、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等與互聯網連接, 實現信息的交換和通信, 最終將物物相連, 實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。

物聯網應用中最早被廣泛使用的是“M2M” (Machineto-Machine) 應用。 M2M的意思就是說:通過有線和無線的方式將各類物體在沒有任何人為干預的情況下, 實現了數據的通信。 這些物體可以是工業設備、電表、醫療設備、運輸車隊、移動電話、公路和鐵路設施等等;這些物體中將配備嵌入式通信技術產品, 并且通過各類通信協議和其他的設備及IT系統進行信息交換, 繼而提供連續的、實時的和具體細節的信息。而物聯網則通過操作并控制某些“實物”, 使之“互聯”在一起, 形成一張提供嶄新突破體驗的大“網”。

射頻識別 (RFID) 技術又稱為無線射頻識別, 是一種通過無線電訊號識別特定目標, 同時讀寫相關數據, 繼而在無需識別系統與特定目標之間建立機械與光學接觸的通信技術。

單從概念上看, RFID與條碼掃描有些類似, 但是條碼技術是通過將已編碼的條形碼附著于目標物品上, 然后通過專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器;但是RFID則通過專用的RFID讀寫器, 利用頻率信號, 獲取附著于目標物的RFID標簽上的信息。

從結構上講RFID是一種簡單的無線系統, 只有兩個基本器件, 該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。

射頻的話, 一般是微波, 1~100 GHz, 適用于短距離識別通信。目前RFID技術應用廣泛, 如圖書館、食品安全溯源等。

現階段, RFID技術在國內已得到廣泛應用, 物聯網、無線傳感網、云計算等新興產業正在起步, 而在藥品行業主要還是在電子監管碼條碼或二維碼方面的應用。 而在藥品供應鏈管理及質量追溯監管方面也基本還處于理論研究階段, 尚未形成規模化的產業。大部分藥品企業均采用基于人工記錄的倉儲管理方式, 這種方式導致產品下線記錄、入庫存儲記錄、貨位盤點記錄、出庫發放記錄等過程管理困難, 管理效率低下且易因記錄統計差錯而導致產品損耗率較高。

隨著現代物流業的不斷發展, 供應鏈管理理念不斷改變, 物流管理中的倉儲管理環節愈發重要, 倉儲管理已逐漸成為物流管理的核心和關鍵環節。因此, 通過將物聯網技術和倉儲管理系統的結合, 利用射頻識別技術實現產品的自動識別, 并且通過物聯網獲取產品信息和倉儲信息, 實現倉儲管理的智能化和信息化是現代物流與供應鏈管理的重要方向。

本課題主要的研究內容是:基于物聯網的分布式藥品倉儲管理系統整體架構技術、探討在藥品運輸存儲過程中, RFID信號防碰撞技術、實現藥品大小包裝條碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息的關聯、歸并以及分解計算等關鍵技術的研究。

物聯網是以電子產品碼EPC (Electronic Product Code) 和基于射頻技術的電子標簽為核心, 建立在互聯網基礎上的實物互聯網絡, 其最終目標是實現全球物品信息的實時共享和互通。 而基于物聯網的分布式藥品倉儲管理系統主要以電子標簽作為產品識別和信息采集的技術手段, 通過設置在倉庫出入口的讀寫器, 實現對產品的自動識別, 并將獲取到的產品詳細信息, 利用物聯網自動生成入庫清單和出庫清單, 從而實現自動入庫和出庫管理;那么, 可以在藥品倉庫內的各個貨架中間設置一定數量的RFID手持終端或者無線車載數據終端, 負責追蹤庫內貨物的信息, 實現倉儲管理系統對貨物從入庫開始的自動識別、定位、輸送、存取、出庫等全部作業過程的信息化管理。 倉儲系統的整體架構可由總部EPC采集系統、總部倉儲管理系統、本地數據中心、遠程數據接口、PML服務器、產品命名 (ONS) 服務器和EPC-IS服務器及相關OEM廠家倉儲管理系統等部分組成。

針對藥品下線、包裝、倉儲管理過程的產品標識與質量追溯問題, 在現行基于條碼標識記錄藥品成品物流各階段“批號”信息及關聯關系的基礎上, 開發并應用一套條碼與RFID編碼信息關聯歸并與分解計算程序, 基于關聯關系規則實現對藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關聯記錄, 再到大包裝RFID貼標附碼, 并與托盤、貨位綁定的歸并關系關聯記錄的功能;以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關系記錄, 從而有效實現藥品倉儲過程的產品標識與質量追溯。

4.3.1 實現基于物聯網的分布式藥品倉儲管理EPC網絡系統的主要技術路線本分布式倉儲系統利用EPC碼作為產品的唯一標識碼, 在每一個產品上都附有一個電子標簽, 信息采集系統由產品電子標簽、讀寫器、駐留有信息采集軟件的計算機組成, 主要完成產品的識別和產品EPC碼的采集和處理。 當經過讀寫器的感應區域時, 存儲有EPC碼的電子標簽將被讀寫器自動捕獲, 完成了產品的自動識別以及EPC的信息采集。 通過在倉庫出口及入口處設置對應的出庫以及入口讀寫器, 對進入或者運出倉庫的產品進行自動識別。 手持讀寫器或車載讀寫器在讀取庫存和貨位信息后, 通過數據采集接口將讀取的EPC碼傳送到信息采集軟件中, 進行數據的校對、數據的過濾、數據完整性的檢查等清洗工作, 并將結果提供給上層的應用管理系統使用。

4.3.2 藥品運輸存儲過程中RFID信號防碰撞研究的關鍵技術路線無線射頻識別技術RFID主要由電子標簽和閱讀器組成, 是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性來自動識別目標物體的一種技術。其中, 閱讀器用于發送廣播并接收標簽的標識信息; 標簽則在接收到廣播命令后, 將自身標識信息送回閱讀器。 在信息交換過程中, 由于所有標簽與閱讀器共用一個無線信道, 在同一個識別區域, 如果同時有兩個或者兩個以上的標簽在同一節點向閱讀器發送標識信息時, 閱讀器無法對所有標簽進行識別處理, 這就是所謂的碰撞。那么解決這種碰撞的方法謂之防碰撞算法。 放碰撞算法就是在有限程度下, 盡量減少讀寫器和標簽間傳送的信息比特的數目。 目前, 標簽防沖突算法主要有基于ALOHA機制算法和基于二進制數機制的算法。 綜合應用Aloha算法、二進制數算法開發RFID信號防碰撞分析與計算程序, 能較好地降低識別沖突標簽時延和減少防碰撞次數, 從而實現對藥品運輸、存儲過程中多RFID標簽的有效識別。

4.3.3 藥品包裝條碼編碼信息與托盤、貨位等RFID編碼信息關聯歸并與分解計算研究技術路線在制藥業中, 通常采用“批號”來標識同一批的產品。 通過這個“批號”來實現對藥品下線、包裝、倉儲管理過程的產品標識, 并且實現質量追溯。在藥品的生產和庫存管理環節, 生產部門根據批生產的指令進行生產, 并且按照批生產指令來標識產品的批次。入庫時必須記錄該產品批次信息。由于藥品產品可分為小包裝、中包裝和大包裝等多種類型, 所以產品在出入庫的時候, 在對產品的批次進行合并或拆分操作時, 必須記錄下新舊批次之間的關聯關系;產品出庫銷售階段, 在銷售產品時也會產生銷售批次。不同的入庫批次產品有可能合并到同一銷售批次中進行銷售, 需記錄銷售批次和入庫批次的關聯關系。 因此, 可在現行基于條碼標識記錄藥品成品物流各階段“批號”信息及關聯關系的基礎上, 開發及應用一套條碼與RFID編碼信息關聯歸并與分解計算程序, 實現對藥品成品從小包裝到大包裝的條碼關聯記錄, 再到大包裝RFID貼標附碼, 并與托盤、貨位綁定的歸并關系關聯記錄的功能;以及從貨位、托盤、大包裝到小包裝過程中編碼信息的分解關系記錄。

此外, 在企業應用的藥品監管碼管理系統的基礎上, 在倉儲管理系統或者EPC中間件管理系統的開發中, 融合RFID編碼管理的藥品關聯關系管理系統, 例如: 藥品歸并關系管理模塊、藥品分解關系管理模塊等, 通過這些系統的歸并關聯和分解計算, 來實現藥品生產、存儲過程的產品標識以及產品的質量追溯。

作為一項新技術, RFID系統尚有很多不足, 但是, 在藥品采購、生產、銷售和質量監測等過程中, 利用RFID技術, 使全過程監控成為可能, 在我國藥品安全監管領域將有著廣闊的運用前景, 亦是國際制藥工業發展的趨勢所在。

目前RFID在國內已得到廣泛應用, 物聯網、感知網、云計算等新興產業正在逐漸起步, 但藥品行業還停留在電子監管碼或二維碼方面的應用。 如今, 國內一些大型藥品生產企業已經開始著手開發供應鏈管理系統、防偽監管信息系統等, 因此, 在藥品行業中物聯網以及RFID技術的應用明顯得到了重視。 僅以藥品倉儲管理為例, 物聯網、RFID及無線傳感技術的應用將使管理人員可以實時掌握庫存物資的進、銷、存狀況; 無需實施傳統的盤點工作, 從而減少物資的積壓; 解決了人工統計易出現人為差錯, 提高作業效率。 將物聯網及RFID技術應用于藥品生產、庫存、銷售等供應鏈管理過程及防偽、防竄貨等領域市場前景巨大。

此外, 國家食品藥品監管局明確規定:截至2015 年12 月31 日, 所有藥品都要實現電子監管碼管理。 這意味著全國幾千家藥品生產企業都將納入電子監管中。 電子編碼作為藥品的唯一身份證, 通過它有望實現全產業鏈的無縫連接, 這將孕育一個巨大的市場機會。 由此可見, 將物聯網及RFID技術應用于藥品生產、庫存、銷售等供應鏈管理過程以及防偽、防竄貨等領域的市場前景非常巨大。

該研究的“基于物聯網的分布式藥品倉儲管理系統”采用先進的RFID技術及無線傳感技術有助于提高制藥企業物流管理效率、縮短產品供貨時間、減少人工誤操作、降低物流成本;同時, 強化物流與信息流的同步, 可以提高物流信息的及時性、可視性。目前我國取得藥品生產許可證的藥品生產企業約有5000 多家, 基于物聯網的藥品分布式倉儲管理系統不僅能在制藥行業中應用推廣, 還有望在國內的食品行業、化妝品行業等眾多行業中推廣應用, 具有廣闊的市場環境。 同時, 該研究的技術、方法以及軟件系統對相關行業的信息化管理水平的提高與技術進步具有相當積極地推動作用, 社會效益顯著。