２０１３年 第７期 第３５卷总第２２９期 物流工程与管理 ＬＯＧＩＳＴＩＣＳ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ 物流技术 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－４９９３．２０１３．０７．０４１ 物联网技术在烟草工业企业的应用探讨 口张钦峰，袁宝山，刘 新，王新亭 （山东中烟工业有限责任公司青州卷烟厂信息中心，山东 青州２６２５００） 【摘要】文中介绍了物联网的概念和关键技术，在此基础上，结合作者多年行业经验，总结物联网技术在烟草工业 企业的行业应用，主要包括ＲＦＩＤ仓储、生产环节监控、生产巡检、厂区监控等，并对物联网新应用提出展望。 【关键词】物联网；烟草企业；卷烟生产 【中图分类号】 Ｆ２５１ 【文献标识码】 Ｂ 【文章编号】 １６７４－４９９３（２０１３）０７－０１０１—０２ Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ 口ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎ—ｆｅｎｇ，ＹＵＡＮ Ｂａｏ—ｓｈａｎ，ＬＩＵ Ｘｉｎ，ＷＡＮＧ Ｘｉｎ—ｔｉｎｇ （Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｑｉｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｉｎｄｕｓｔｙ Ｌｉｒｍｉｔｅｄ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｑｉｎｇｚｈｏｕ ２６２５００，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｈｔｉｎｇｓ，ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｍｙ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｍｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＲＦＩＤ ｗａｒｅｈｏｕｓｉｎｇ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｆａｃｔｏｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ ｌｏｏｋｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｎｅｗ 印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｉｎｔｅｍｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ；ｔｏｂａｃｃｏ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ；ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ １ 引言 自动化、自我反馈与智能控制的特点。 ３物联网的关键技术 国际电信联盟报告提出，物联网主要需要四项关键性应用 技术：标签物品的ＲＦＩＤ技术；感知事物的传感网络技术（Ｓｅｍｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）；思考事物的智能技术（Ｓｍａｒｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）；微缩 事物的纳米技术（Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）。分别覆盖了物联网的三 个层次，即感知层、传送层和应用层。 从２００３年烟草行业建立“一号工程”开始，烟草行业对于 物联网的应用探索从来没有中断。近几年，烟草行业信息化 建设取得了巨大进展，烟草信息系统已经广泛覆盖全行业。 这些都为中国烟草行业的物联网应用打下了基础。目前烟草 行业是国内最适合推进物联网应用的行业之一。 ２物联网的概念 所谓物联网，通俗地说就是：物、网络和将他们联系在一 起的识别传输数据处理系统的网络。物联网（Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）的专业定义为：通过射频识别（ＲＦＩＤ）、红外感应器、全 ①物联网的感知层，主要完成信息的采集、转换和收集。 感知层包含两个部分：传感器或控制器和短距离传输网络。 感知层的关键技术就是传感技术和短距离传输网技术。 信息采集是物联网的基础，而目前的信息采集主要是通 过传感器、传感节点和电子标签等方式完成的。 ＲＦＩＤ通过射频信号自动识别目标并获取相关数据，并可 识别调整运动物体，可同时识别多个标签，识别过程无须人工 干预。ＲＦＩＤ技术与互联网、通信等技术相结合，可实现物品 球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，利 用产品电子代码（ＥＰＣ）把任何物品与互联网连接起来，进行 信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 的一种网络。 物联网是射频识别技术与互联网结合而产生的新型网 络，主要解决物品到物品（Ｔｈｉｎｇ ｔｏ Ｔｈｉｎｇ，Ｔ２Ｔ），人到物品 （Ｈｕｍａｎ ｔｏ Ｔｈｉｎｇ，Ｈ２Ｔ），人到人（Ｈｕｍａｎ ｔｏ Ｈｕｍａｎ，Ｈ２Ｈ）之间 跟踪与信息共享，是目前多种物联网技术应用的基础。 传感器作为一种检测装置，作为摄取信息的关键器件，由 于其所在的环境通常比较恶劣，因此物联网对传感器技术提 的互连的互联，其内涵主要体现在以下三方面：一是互联特 征，物联网对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联 网络；二是识别与通信特征，纳入物联网的“物”一定要具备自 出了更高的要求。一是其感受信息的能力，二是传感器自身 的智能化和网络化。 动识别与物物通信的功能；三是智能化特征：网络系统硬具有 ②物联网的传送层，主要完成信息传递和处理，传送层包 【收稿日期】２０１３—０６—０３ 【作者简介】张钦峰（１９７ｌ一），男，汉族，山东高密人，中级职称，学历：本科，研究方向：生产管理和信息化实施与建设。 １０２ 物流工程与管理 第３５卷 括以下两部分。 接人单元：接人单元是连接感知层的网关设备，它汇聚从 感知层获得的数据，并将数据发送到接入网络。 接入网络；接入网络是现有的网络通讯，包括移动３Ｇ／２Ｇ 网、有线电话网、有线宽带网等，通过接入网络，能将数据最终 传人互联网。 传送层是在现有的通讯网和互联网的基础上建立起来 的。传送层的关键技术包含了现有的通信技术。 ③物联网的应用层，主要完成数据的管理和数据的处理， 并将这些数据与各行业应用相结合，应用层包括以下两个 部分。 物联网中问件：物联网中间件是一种独立的系统软件或 服务程序，中间将许多可以公用的能力进行统一封装，提供给 丰富多样的物联网应用使用，如对通信的管理能力、对设备的 控制能力、定位能力等。 物联网应用：物联网应用就是用户直接使用的各种应用， 它包括家庭物联网应用，如家电智能控制、家庭安防等，也包 括了很多企业和行业应用，如监控应用、车载应用等。 ４物联网技术在烟草工业企业的应用 在物联网的帮助下，卷烟企业的生产过程、物流管理等， 有了更为智能化的手段来实现管理模式的提升。物联网技术 在烟草工业企业的应用，不仅为卷烟生产带来了效率的提升、 成本的控制等效益，而且从整体上提高其信息化水平。 ４．１ 物联网在一号工程中的应用 一号工程，即行业卷烟生产经营决策管理系统，指国家烟 草专卖局在烟草工商业部署的行业系统，涉及到对卷烟生产 下线到卷烟生产配送的全生命周期的业务数据的采集和管 理。项Ｅｔ的核心是通过对件烟和条烟进行唯一标识，并在关 键物流业务环节对标识进行识别，实现卷烟产品从工业生产 到商业销售全过程物流跟踪，从而实时采集工业产销存、商业 进销存的物流数据。 项目通过在全行业“一点、两纵、四层”软硬件系统的部 署，即以国家局为中心，连接工业、商业两条纵向主线，一直延 伸到省、市、车间／仓库，将行业信息化管理从国家局直接连接 到了最基本的生产经营业务单元。在各个业务单元上，通过 实物数据采集和业务数据采集两种方式，保证了行业生产经 营数据的真实性、及时性、完整性和准确性。 ４．２物联网技术在ＲＦＩＤ数字化仓储管理中的应用 数字化仓储系统实现对卷烟（含残损烟）的入库、出库、在 库管理，并结合人力、设备资源状况和作业策略的设定，对实 际的入库、出库、移库、盘点、补货、理货等作业进行资源调度， 通过车载终端系统实现对人员的作业指导，并记录资源使用 状况合作业执行情况，通过绩效考核模块对作业人员绩效进 行评定，为物流服务费用的结算及物流费率的确定提供依据。 ＲＦＩＤ整托盘出入库作为提高仓储出入库操作效率的核 心功能，主要负责ＲＦＩＤ整托盘的数据维护。在入库环节，保 证所有的入库卷烟都是整托盘的，如果卷烟是散件烟入库，则 ＲＦＩＤ整托盘入库系统负责将散件烟组托盘，写入电子标签后 完成入库。在库内整托盘管理环节，当需要对库内托盘数据 进行调整时，ＲＦＩＤ整托盘库内管理系统负责完成库内托盘的 调整工作，以维护库内整托盘信息的数据准确性。出库环节， ＲＦＩＤ整托盘出库管理系统负责完整整托盘的出库扫码工作， 极大提高了工作效率。 ４．３ 物联网技术在生产环境监控中的应用 卷烟生产对车间内的温湿度要求很高，而温湿度变化会 直接影响卷烟的生产质量。 在库房内安装多个与监控中心系统相联的温湿度传感 器，搭建一个针对仓储中心的“传感监控网络”。同时对相关 设备、设施、资源增加ＲＦＩＤ标签，实现对各个物流资源基础属 性信息和状态信息的存储和感知，将感知监控的结果进行监 控信息集成，实现对环境、位置、时间三位一体的全方位精细 化管理，提高卷烟物流仓储管理的安全可控。通过传感器按 照一定时间间隔采集温湿度数据，并在监控指挥中心实时图 形化显示。当库房温度或湿度超出设定的范围，系统将发出 报警并自动启动温湿度调整设备进行处理。 温／湿度标签在接收到温、湿度数据后可以定期向远距离 阅读器发送数据，这些数据实时传输中控室监视屏上。当任 何一个检测值超过工作阈值时，在监视屏的相应位置会用醒 目的标志符来进行报警提示。做到一旦任何一个环节点有警 报情况，就能够在监控平台上即刻感知，确定位置，通过视频、 音频的监控记录了解、回溯实际情况，提高现场管理能力。 ４．４物联网技术在生产巡检（行业过程管理）中的应用 以过程行为管控为核心，以物联网、移动互联网为技术手 段，在手机端实现远程过程行为支持系统，实现从过程行为管 理标准制定、工作计划制定与下发、过程行为数据采集、结果 判定到问题预警、问题反馈和过程监控的全方位、全过程数字 化监控和快速业务执行，达致“管理标准化、执行数字化、全程 可视化、产业现代化”的效果。 智能手机应用程序是巡检人和系统后台、管理人员沟通 的主要途径，管理人员制定巡检计划和路线后，系统根据绘制 的２Ｄ／３Ｄ地图，给出标准巡检路线，供巡检人员下载查看，避 免巡检路线的重大偏离，确保没有漏检；巡检人员也可以将途 中的各种突发事件和预警及时通知管理人员，防止灾害或者 灾难的发生；管理人员变更巡检计划或者巡检路线后，巡检人 员也可以及时知晓变更情况，提高工作的效率。 ４．５物联网技术在厂区管理中的应用 烟草生产厂区面积大、车辆多、人员多，传统管理方式很 难做到厂区的精细化管理。利用物联网技术，搭建全厂区的 监控与预警系统，可有效实现园区的可视化精细化管理。 系统通过周界报警系统、视频监控系统、出入口控制系 统、入侵报警系统、巡查管理系统、停车场管理系统的相应探 测、监视、管理设备部件，在园区的外围区域、（下转第１００页） １００ ４．２租买车比例最优计算的假设条件 物流工程与管理 表５不同设备租买比的成本对照表 第３５卷 为了对比买车与租车的最优比例，进行如下假设： ①租车周期计算以季度为单位，假设每季度可以预测到 下一季度的生产任务情况，并依此来决定下季度是否进行 租车。 ②车辆的维保费采用全寿命周期总成本计算公式，由于 无论租车与否，燃料费为固定费用，在维保费用中剔除燃料费 用，其单台设备维保费用计算公式为： Ｃ维保＝Ｃ总一ＣＦ＝０．０００４１９３ｔ ＋３３．３０７ｔ 根据计算，在ｌ０年周期内购买９台正面吊设备，所产生 ＋０．８８７９ｔ／ｑｏ一１１３２０．９５２ 以１０年为设备寿命周期，假定使用台时ｔ＝３５０００小时， 的总成本费用最低，为４７２１．１４万元。采购８台正面吊设备 利用率‘ｐ＝４０％计算，单台设备１０年维保总费用按照上述公 所产生的总成本费用次低，为４８０５．９２万元。因此，经济上最 式计算得１７４．５８万元。 优的购车数量为购买９台正面吊。若考虑进一步降低风险， 也可以购买８台正面吊，这样总费用期望会增加７Ｏ余万元。 表４新建堆场每作业量与所需设备对照表 ５结论 由于港口新建堆场项目建设后经过一段时间才能达产， 因此不宜在项目启动时即筹措全部设备，而应该根据需求逐 步购买。同时项目达产后，由于作业量存在一定波动，按照作 业峰值全额购买全部设备也存在一定风险，因此购买一部分 设备配合外租一部分设备的方式可有效避免风险。 ［参考文献］ ［１］李勋．利用技术经济方法对天津港建立设备租赁公司的 可行性分析［Ｊ］．物流工程与管理，２０１０，０２：８９—９１． ［２］张友诚．企业更新改造中设备的多元化筹措［Ｊ］．设备管 ４．３租买车比例最优计算 理＆维修，１９９９，１０：８—１０． 根据生产量预测和假设条件，可计算得出基于数学期望 ［３］顾宗淮，王晓晖．设备筹措中融资租赁初探［Ｊ］．山东机 的费用，如表５。 械，２００１，０２：９—１２． （上接第１０２页） 智能生产、协同办公等方面，都有越来越广泛的应用。需要注 大厅、公共通道、电梯、主要出入口、重要房间、设备设置区域、 意的是，物联网应用要贴合管理、生产的实际，为我们的生产 生产区域等各功能区域综合配置，形成区域内探测、监视、管 提供更好的技术支撑。 理的综合区域防护体系。通过集成上述各子系统，实现区域 内、区域间、以至整体范围内上述各子系统依管理和处警组织 ［参考文献］ 原则形成的综合防护及管理所必须的联动控制；同时，系统与 ［１］徐亚鹏．物联网在烟草商业物流的应用研究［Ｊ］．中国信 大楼设备管理系统联网，实现与火灾报警系统、建筑物设备自 息办，２０１０，（０８）． 动化控制与管理系统在相应区域、区域间、以至大楼整体范围 ［２］黄宁红．基于ＲＦＩＤ技术的现代烟草物流应用研究［Ｊ］．湖 内的联动控制。 南烟草，２００８，（０５）． ５结论 ［３］薛勇，赵静远．烟草行业物联网建设研究［Ｊ］．价值工程， 随着烟草行业对物联网应用的探索逐步加深，物联网应 ２０１２，（０９）． 用不但在烟草物流业务中发挥着举足轻重的作用，在日常的