物联网技术对铁路集装箱物流影响分析
2020-03-03 04:21:53 来源：范文大全收藏下载本文
物联网技术对铁路集装箱物流影响分析
未来10多年是铁路快速发展的黄金机遇期。在扩大内需的大背景下，外向型出口贸易的物流链向内陆的延伸，国内沿海经济和内陆经济的结构性差异所需要的物流通道。在这种经济背景下，改善铁路系统多式联运能力对中国国内市场的进一步发展是至关重要的。铁路具有全天候、运量大、运距长、运价低的优势，作为物流链的重要环节，在现代物流和国际集装箱多式联运体系中地位重要，作用不可替代。铁路集装箱大发展的时代正在来临。
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Intemet of Things”。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
物联网作为继互联网和移动通讯网之后另一个万亿级产业，其中非常重要的就是RFID技术。在物联网的构想中，RFID标签通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现对物品的识别。运用到铁路集装箱运输中，可实现对集装箱物流的全程跟踪和追溯。物联网的组建可以实现与铁路系统现有网络系统进行信息整合，优化整个物流供应链和流通网络，实现高效率的铁路集装箱运输。
2005年8月铁道部和中铁集装箱公司对全路现有铁路箱进行了清查。结果为全路拥有1吨、10吨集装箱，20英尺、40英尺国际通用箱和折叠式台架箱、板架式箱、双层汽车箱、罐式箱、散装水泥箱、干散货箱等种类专用集装箱共计20.3万TEU。据测算，2010年铁路集装箱保有量需达到27.5万余TEU。按每个集装箱上安装2只电子标签计算，若每只标签200元，则市场需求约8120万元。若按多式联运来计算，我国每年生产的集装箱约300多万标箱，每年检修的集装箱约100万标箱。按每个集装箱上安装2只电子标签计算，则每年需求的集装箱电子标签约800万只；若每只标签50元，则每年市场需求约4亿元。
全路现有北京东、杨浦、大朗、成都东、重庆东和昆明东6个直属站和北京、上海等18个集装箱中心站。609个集装箱办理站，6000多个站段，约12000多个通道，每个通道需安装l套卡口信息采集系统（包括2套固定物联网RFID读写设备、2套电子封条读写设备、图像采集设备、IC设备、车辆及集装箱状态检测设备、地磅、挡杆、主控计算机等等），每个通道的投资约10万元，市场前景可达l2亿元。由此可见，“基于物联网的铁路集装箱物流管理系统”产业化市场潜力巨大，一旦实现产业化则必将带来可观的社会效益与经济效益。且铁道部铁路车号自动识别系统（ATIS）是我国最早应用物联网RFID的系统，也是应用RFID范围最广的系统。早在20世纪90年代中期，铁道部在中国铁路车号自动识别系统建设中，就最终确定RFID技术为解决“货车自动抄车号”的最佳方案。采用RFID技术以后，铁路车辆管理系统实现了统计的实时化、自动化，降低了管理成本。据相关报道，自动抄号后，货运物流每年的直接经济效益达到3亿多元。这也为“基于物联网的铁路集装箱物流管理系统”实现产业化提供了成功例证。
一、集装箱物流行业应用物联网技术现状
（一）集装箱物联网RFID技术研发进展
射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称RFID）是从20世纪80年代走向成熟的一种自动识别技术，它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。射频识别技术可以实现运动中的多目标识别。它不受雨、雪、雾和噪音、振动等的影响，抗污染性强，不易损坏，已被公认可以广泛运用于车辆和集装箱的自动识别系统。
集装箱物联网RFID电子标签的设计与制造技术包括3方面内容：电子标签芯片的设计与制造技术、电子标签天线设计与制造技术、电子标签封装技术。就开发技术丽言，应用于各行业与领域的物联网RFID电子标签研发工作存有共性，但应用于集装箱行业的电子标签有其特殊要求。国内外在集装箱电子标签方面进行了一定的探索和研究，但离产业化和大规模应用还需要一定时间。制约集装箱电子标签大规模应用进程的因素有很多，其中包括芯片设计、天线设计和封装工艺等。各国物联网RFID电子产品研究机构在以上方面做了大量先期探索和科研工作。
（二）物联网RFID技术与集装箱信息管理系统发展概况
物联网RFID技术在物流追踪和管理方面的应用个案早已屡见不鲜，但在铁路集装箱供应链方面的应用却甚少。自从美国“9.11”事件后，美国率先提出“智能集装箱”和“绿色通道”概念，并联合著名企业开展相关研究。由此，物联网RFID技术在集装箱供应链方面的应用研究得到空前高度重视。美国两大公司GE和SAVI分别推出了自己的方案，并进行了相关测试。物联网RFID技术在集装箱领域的应用将势不可挡。亚太经济合作组织（ APEC）在2002年初推行了一项计划。其中主要包括APEC地区安全贸易计划（STAR）与促进跨边境高效安全运输的计划。作为STAR的第一步，曼谷Laem Chabang港口高效安全贸易项目（STARenabled Mantime Logistics）项目。此项目的目标是想通过物联网RFID技术和解决方案来加强和韩国之间进行的国际贸易的高效性和安全性。
物联网RFID技术在室外开阔地域跟踪货物方面也有极大价值。在美国佐治亚的萨瓦纳港口每天有3万个集装箱通过海运或陆运到达。为能监控853英亩的港口货场，佐治亚港监部门安装了短波无线数据通信系统。无线终端安装在所有顶部起吊设备、堆场卡车和监控车辆上，并由港口工作人员使用物联网RFID手持设备配合。这些无线终端直接同主机系统通讯即时确认并记录港口的所有活动。利用这项技术，佐治亚港监管部门减少了装载时的集装箱查找时间，提高了作业效率。同时生产率提高，劳动成本降低，客户也可以获得及时的集装箱移动信息。
在我国，上海港亦希望运用物联网RFID无线射频技术，建设完整的港口到港口的安全通道，能够以最快的脚步加入集装箱安全计划（ CSI）的国际港口之一。据统计，目前全球共计有18个国家38个港口参与集装箱安全计划。可见，国际反恐、贸易安全和供应链透明的集装箱运输要求促成了国际大环境下利用物联网RFID技术保证集装箱供应链安全。我国政府和企业应看到这种发展趋势和潮流，紧跟国际发展步伐，在集装箱供应链安全方面下大功夫。基于国内外形势考虑，一方面，集装箱供应链上将需要大量的物联网RFID电子产品（电子标签、阅读器、电子封条、封条阅读器等）；另一方面，安装有物联网RFID产品的信息化集装箱将逐渐代替旧式集装箱，成为主要货物载体。
物联网RFID技术是未来集装箱跟踪管理的关键核心技术，也是实现现代物流的物质流、信息流和资金流中信息流的基础。有效的集装箱跟踪管理，物联网RFID技术的把握和应用，现代物流业务的拓展是一个有机整体。物联网RFID标签及其相关的数据读取和处理系统是物流信息化的核心。在现代物流中，物联网RFID无线识别技术是提升物流效率，突破物流瓶颈的关键技术。
在信息和网络技术如此发达和普及的今天，作为货物运输主要载体的铁路集装箱运输，却没有实现任何的信息化，这与现代物流所要求的信息透明化、实时化是极其不吻合的。通过物联网RFID技术的应用，实现集装箱信息化将彻底提升铁路集装箱运输的管理水平，将彻底改变铁路物流中信息流的现状，是一件影响铁路集装箱行业的革命性大事。物联网RFID技术在铁路集装箱上的应用，铁路集装箱的信息化，是实现全球供应链信息透明化是一个必然的趋势。
二、铁路集装箱物流行业应用物联网RFID技术是发展趋势
集装箱运输是现代物流业的发展方向；集装箱是铁路货物运输的发展方向，集装箱运输是铁路提高服务质量非常有效的运输方式，蕴藏巨大的增长空间，具备很强的发展优势。目前全国铁路箱总量号称约在60万只左右，种类比较多，但总数具体是多少、类别又是多少、全路分布怎么样、使用情况如何等底数并不清楚，这实际上反映了铁路箱管理工作的滞后与失控。
目前全球集装箱采用的箱号识别技术基本都是使用箱号图像识别，即通过摄象头识别集装箱表面的印刷箱号，通过图像处理形成数字箱号采集到计算机中，这种方法识别率较低，而且受天气及集装箱破损的影响较大。此时将物联网RFID技术应用到铁路集装箱，开发出信息化集装箱是非常迫切的，能大大提高铁路集装箱运输的效率和效益。
三、研究基于物联网的铁路集装箱物流管理系统的意义
随着现代物流的快速发展，集装箱运输已成为铁路货运发展全方面物流服务的重要途径。但我国铁路集装箱运输与国外相比，存在着很大的差距。例如我国铁路集装箱运输信息化程度低、业务流程不统
一、重复作业多、流程效率低下；组织结构复杂导致货主办理运输业务手续繁多。这些不足之处大大抑制了铁路货运物流以及铁路集装箱运输自身的发展，使其运量增长缓慢，所占份额逐渐减少。因此，应用现代物流技术与理念，优化铁路集装箱运输业务流程以及组织结构，加快铁路集装箱运输系统发展已经刻不容缓。集装箱运输是铁路提高服务质量非常有效的运输方式，它蕴藏着巨大的增长空间，具备很强的发展优势。使用物联网RFID技术将极大地改善铁路物流信息环境，从信息采集、传递、存储到处理，一切以数字信息的形式运转，信息对称程度得到加强。实时的、分布的信息在物联网RFID和互联网技术的支持下，整个流通过程的通道透明性和流程能见度得到提升。以数字形式出现的物联网RFID智能标签、无线网络、高速局域网、互联网等使得信息传递速度加快。铁路部门从接货、验货、运输跟踪、出货、运单传递、信用证管理以及货差货损的事后追查等环节都将因为数字化、无障碍物联网RFID技术的使用而特别的快捷和方便。铁路物流在自动化、实时性方面将较传统的物流运作更准确、更智能，不仅提高了工作效率，而且节约了人力物力。铁路物流运作也将因为“一签到底”的智能标签而更加统
一、连续，便于后续的管理和应用的延伸。因此，开发“基于物联网RFID的铁路集装箱物流管理系统”意义重大。
（一）有利于解决铁路集装箱运输发展缓慢的问题
从经济学上来说，完善物流体系的构建和经济发展是相互加强的过程。因此，沿海经济向内陆延伸，将促进铁路集装箱的发展；而铁路集装箱物流体系的构建也将推动我国内陆经济发展。因此，铁路集装箱通道的建设已经在我国的“十一五计划”和“铁路中长期发展规划”中提到了战略高度，铁路集装箱物流大通道的发展已经刻不容缓。铁路集装箱已是我国铁路的优先发展部分。行业将呈加速增长态势。
进入20世纪90年代，中国水路、公路等集装箱运输有了快速发展，特别是水路国际集装箱运量和港口吞吐量大幅度增长，港口集装箱化比重有了很大提高。中国大陆的上海、青岛、深圳、天津、广州港已跻身于世界五十大集装箱港口之列。在水路、公路集装箱运输快速发展的同时，也暴露出中国铁路集装箱运输发展缓慢这一缺陷，铁路集装箱运量与同行业（譬如海运业）有较大差距，特别是在以国际集装箱为主导的集装箱多式联运业务中，其所占比重更是偏低。近年来，虽然在绝对运量上有所增加，但增长速度仍缓慢。2004年是中铁集装箱实施公司化运作的开局之年，全年共发送集装箱311.2万TEU，发送货物5952万吨，运量虽然谈不上宏大，但这已表明中国铁路集装箱运输行业进入了一个新的发展阶段。2005年中铁集装箱公司又在铁道部的直接领导下，在全路实行集装箱运输集中办理，拉开了铁路集装箱运输“跨越式”发展的序幕。集装箱运输集中办理就是要在单一的铁路集装箱运输向以铁路为依托的集装箱物流运输方式转变上创新。铁路集装箱的发展不能只靠单一的集装箱运输来完成，而要充分利用铁路集装箱运输网络资源、仓储资源、信息资源、客户资源来拓展生产经营规模和市场占有率，由单一的集装箱运输向全面的集装箱物流运输方向发展，以提高集装箱运输经营的综合效益，使铁路集装箱运输与市场接轨，适应不断发展的运输市场的需求。随着中国制造能力的进一步增强，大宗货物和制成品的大进大出及集装箱适箱率的提升，给港口集装箱运输的发展带来了良好的机遇。预计2010年前后中国将成为世界最大的集装箱航运中心，港口集装箱吞吐量将达到10800万聊。据测算，扣除空箱、中转、内贸箱和短途运量，铁路应接运港口总吞吐量的15%左右，而目前中国铁路接运的量不足2%，这也给铁路集装箱运输提出了巨大的挑战。铁路集装箱运输只有加快发展、改善服务，才能在集装箱运输市场中发挥应有的作用。
2000～2004年间，中国集装箱运量以年均18.5%左右的速度增长，而同期铁路集装箱运量增长速度仅11.6%左右，落后于公路23.0%和海运15.6%的增长速度。2000～2004年，公路集装箱运输市场占有率由44.7%上升到51.9%，而铁路集装箱运输市场占有率由16.6%下降至13.1%。2004年铁路集装箱运量仅占全路货物发送总量的2.4%，远低于国外铁路的水平。为了改变这一现状，必须加快铁路集装箱运输的发展，用活现有铁路集装箱，提高适箱货物的装箱率，加大铁路集装箱运输在铁路总货运量的比例。在这一形势下，如何加强和完善铁路集装箱管理就成为当务之急。
（二）有利于解决铁路集装箱管理工作的滞后与失控的问题
目前全国铁路集装箱总量号称约在60万只左右，种类比较多，特别是20英尺及以上的大型箱和特种箱近年来增加较多，但总数具体是多少、种类又是多少、全路分布怎么样、使用情况如何等底数不清。这实际上反映了铁路箱管理工作的滞后与失控。
由于大量铁路箱在沿海地区的各个车站堆存，缺乏统一的管理和必要的监督，汽车运输部门与车站的铁路箱交接手续不完善，没有形成规范的制度，因而造成了铁路箱流失、挪作他用的情况比比皆是。在一些建筑工地和厂矿企业中经常可见由10吨及20英尺铁路箱改装的简易工棚、移动仓库，铁路箱的灭失情况较为严重。
完善集装箱车站报告管理信息系统。现有的TMIS （Transpotation Managanent Infonnation System）集装箱追踪系统和集装箱车站报告管理信息系统（CSRIMIS）是铁路集装箱运输的信息枢纽，进一步加强和完善集装箱车站报告管理信息系统是确保管理好铁路集装箱的信息基础。
（三）有利于更好的为客户服务，向管理要效益
在集装箱运输日常工作中，信息管理是重中之重。一方面可以直接为客户服务，对集装箱运输进行全程追踪；另一方面又可以对铁路箱进行全程管理，监控每一个铁路箱的运行轨迹。目前集装箱装、卸车清单入库率只有60%左右，这对掌握集装箱运用轨迹不利，对铁路箱的管理也不利。“基于物联网RFID的铁路集装箱物流管理系统”，能自动规范填记各集装箱办理站的集装箱装卸车清单，保证及时入库，为中铁集装箱信息中心提供真实、完整的数据。建立健全运用和维护管理机制，强化铁路箱使用、修理工作，提高周转率。
（四）有利于实现多式联运，延伸服务范围，创造更多产值
信息共享能力的增强，加速了物流网络内外的融合，对于铁路系统本身也将获得物联网RFID技术带来的增值利润。铁路集装箱运输不仅仅是国际集装箱多式联运的短板，在整个铁路货运方式里面长期都是薄弱环节，扩大铁路箱与海运箱和公路箱的互用运输，使中国铁路集装箱真正走出国门，实现集装箱海铁国际联运的重大突破，让铁路箱的运用进入市场化体系。让铁路箱不能离开铁路系统，无法完成国际运输，必须在港口和中转站进行拆装箱作业，无法满足货主要求的现状成为历史。
同时通过调整运输政策、运价政策和改善组织方式，建立能够适应市场需求的运价、时效和服务运作体系，进一步强化运输组织，严肃调度纪律，对运输能力和效率进行整合，科学合理地调配箱、车，尽量做到箱、货匹配，压缩集装箱排空数量和排空运距，积极组织回空捎货运输，从而提升运输能力，提高运输效率和经济效益。增强铁路集装箱的市场竞争能力。
（五）有利于解决铁路集装箱运输中存在的问题
1.目前集装箱运输中存在的问题
（1）货物盗窃严重。随着集装箱运输快速发展，集装箱货物被盗问题越来越严重。据统计，全球因集装箱失窃造成的损失达300～500亿美元，包括间接损失在内，全球每年损失2000亿美元。
（2）集装箱识别精度低。在运输过程中，集装箱是通过它的唯一标识－－箱号来识别的；集装箱交接同样也是以箱号为准。但人工采集数据有35%是不准确或不实时的，而采用图像识别方式进行监管，则需要用4至5台摄像头同时拍摄，成本较高，识别率仅达80%～90%，雨雾中识别率还要低，影响到整个供应链的效率。
（3）安全和效率之间的冲突。港口运输模拟实验表明，当对集装箱的随机抽检率达到5%时，港口就会陷入瘫痪；如果降低抽查率，又无法有效防止犯罪分子用集装箱走私或者运输违禁物品。大型的集装箱X光机虽能透视箱内货物，但透检一只集装箱就需要5分钟，每天满负荷也只能透检240只，而且X光机辨别违禁品仍要靠人的肉眼，这又降低了可靠性。
2.物联网技术能解决这些难题
显然，物联网RFID技术和现代信息技术的结合将是集装箱运输行业的一个发展契机。基于物联网RFID的集装箱管理系统能够对集装箱运输的物流和信息流进行实时跟踪，从而消除集装箱在运输过程中可能产生的错箱、漏箱事故，加快通关速度，提高运输安全性和可靠性，从而全面提升集装箱运输的服务水平。
铁路集装箱运输企业在提高内部运作效率、加强客户服务、进行资源整合以及业务拓展等方面必须依靠信息系统。而且利用信息系统平台也是开发新利润增长点的有效途径。
集装箱运输因其本身具有其它交通运输方式不可替代的优势和特点（私密性好、运输成本低、环境适应性强），其发展前景极其广阔。我国铁路始终将集装箱运输作为重点开拓、大力发展的工作重心。然而，在铁路集装箱运输作业中还存在诸多问题：（1）工作方式落后，工作效率低下。在整个运输流程中，集装箱箱号全部采用人工抄写登录。工作量大、差错率高、信息传递不及时；（2）作业流程不精炼，重复性工作较多。据统计，每个集装箱从进站到离站的全部流程中，需要人工抄写登录集装箱箱号达7次。这些都极大地影响了铁路集装箱运输的效率，因而利用先进的技术手段有效地对集装箱进行追踪和管理就显得极为迫切。物联网RFID作为一自动识别技术，以其识别速度快，可在恶劣条件下工作等优点，在商业自动化、动态跟踪系统、自动收费系统等方面都有了一定的应用，并取得了很好的效果，因而也成为解决集装箱追踪和管理问题的有效手段。物联网RFID在关键节点处对集装箱箱号的自动识别，可取代人工抄取箱号的方式，改变集装箱运输中现场操作落后的局面；减少重复性的人工操作，精炼工作流程；改变现有管理方法，加快集装箱周转速度，提高运输效率，实现相关信息的自动记录。
在国家“十一五”规划纲要第四篇第十六章第二节“大力发展现代物流业”中，有史以来第一次专门对现代物流业提出了规划和目标：“推广现代物流管理技术，促进企业内部物流社会化，实现企业物资采购、生产组织、产品销售和再生资源回收的系列化运作。培育专业化物流企业，积极发展第三方物流。建立物流标准化体系，加强物流新技术开发利用，推进物流信息化。加强物流基础设施整合，建设大型物流枢纽，发展区域性物流中心。”这标志着“十一五”时期，我国物流业发展将进入一个新的阶段，是中国物流业发展的里程碑。我们都知道射频识别技术是一个新兴的技术，它的出现势必带动和加速物流、仓储、交通等行业的信息化进程。相信随着中国市场开放力度的不断加强，国内经济在不同方面都将体现巨大的国际竞争力。实现铁路集装箱运输信息化是发展经济和加速物流业发展的必然趋势和必要条件，它体现了当代最先进的管理思想和管理理念，是衡量市场竞争力、现代化程度、综合实力和经济增长能力的重要标志。重视铁路集装箱信息化建设，注重应用信息技术已成为全世界的共识。只有加快研究和应用集装箱智能标签，才能缩小我国与世界先进水平之间的差距，为打造信息化、智能化的我国铁路集装箱物流业提供坚实的技术基础，使得我们能够从容面对急速发展的铁路集装箱物流业的挑战。
四、建立物联网铁路集装箱物流系统社会、经济效益巨大
由于物联网RFID技术免除了铁路集装箱跟踪过程中的人工干预，在节省大量人力的同时可极大地提高工作效率。物联网RFID技术同计算机技术、网络技术、数据库技术等的结合，可以在铁路集装箱物流的各个环节上跟踪货物，实时掌握商品的动态信息。应用该技术，可以实现如下目标，获得预期的效益：缩短作业时间。改善盘点作业质量。增大配送中心的吞吐量。降低运转费用。实现可视化管理。信息的传送更加迅速、准确。管理层能及时掌握经营状况，提高服务质量提升企业核心竞争力。
以上分析可以看出物联网RFID在铁路集装箱运输中的应用具有切实的可行性。物联网RFID为铁路集装箱运输管理提供了有效的手段，物联网RFID在整个运输流程的应用可实现铁路集装箱运输的全流程监控，确保铁路集装箱运输的效益和安全。物联网RFID在全路集装箱中的应用必将带来现有工作流程的变革，工作强度的降低、工作效率的提高及更有效跟踪管理，从而带来巨大的经济及社会效益。
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