基于EPC技术的SOA-BPM医药应急物流集成平台的研究

发布时间：2014-07-22 22:36

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摘要: 本文主要针对我国医药应急物流的发展现状，结合医药品应急物流的特点，提出了采用EPC技术构建SOA-BPM医药应急物流集成平台系统，将医药品使用EPC编码，在医药企业、应急指挥中心、应急绿色通道、灾区等环节建立SOA-BPM医药应急物流集成平台的协同信息共享机制，最大程度地保证应急医药物流的及时、高效、准确、灵活地运送到突发事件地点，发放给受灾群众，最大程度的保障人民生命安全。
关键词: EPC技术,SOA-BPM集成平台,医药应急物流
0 引言
尽管当今世界科技高度发达，但突发性自然灾害、公共卫生事件等“天灾”，决策失误、恐怖主义、地区性军事冲突等“人祸”仍时有发生，近年来，从SARS到“禽流感”，从“5·12”汶川大地震到日本的9.0级强震，从美国的“9.11”到印度洋海啸……人们在突发事件前表现出来的被动局面均暴露出现有应急物流体系方面的不足。这些事件有的难以预测和预报，有的即使可以预报，但由于预报时间与应急物流发生时间相隔太短，应对的物资、人员、资金难以实现其时间效应和空间效应。
药品应急物流一直是我国近几年连续关注的热点问题之一。每当国家遇到重大灾害、疫情时，为了挽救更多人的生命，需要在第一时间启动应急预案，为灾区快速地输送药品、医疗器械等物资。时间就是生命，应急物流就是与时间赛跑！药品应急物流，关键强调准确、快速配送，不允许任何环节出现任何差错。这需要完善的药品应急体系。在医药应急配送中，普遍认为RFID是非常有潜力的解决方案！
1  EPC技术
EPC技术是在全球统一标识系统(EAN.UCC系统)和计算机互联网的基础上，利用射频识别技术(RFID)、无线数据通信等技术，给每一个实体对象一个唯一的代码，EPC编码是EPC技术的重要组成部分，它在原有全球统一编码体系基础上提出的，是对实体及实体的相关信息进行代码化，通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是由标头、管理者代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字构成，从而构造的一个覆盖世界上万事万物的实物互联网，通常简称为“物联网”，可以提高物流供应链管理水平、降低成本，被誉为具有革命性意义的新技术，未来E时代的转折点，它将引发供应链管理的革命。也可以说，应用EPC技术是未来应急物流发展的必然趋势，这将给我国的应急管理工作带来巨大变革。
2  SOA-BPM集成平台
SOA(service-oriented architecture),面向服务的体系结构,是一个“抽象、松散耦合和粗粒度”的软件架构模型, 它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用,核心概念是重用和互操作,基于标准的服务和XML技术,使其能被重新组合和应用。SOA中所有流程都被定义为服务,服务通过基于类封装的服务接口委托给服务提供者,服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述。SOA提供了一种构建信息系统的标准和方法,并通过建立起合并、可重用的服务体系来减少IT业务冗余并加快项目开发的进程,使得开发部门效率更高、开发周期更短、项目分发更快。SOA的出现标志企业信息化进入到互联网的信息整合阶段,为企业提供一个随需应变的运作环境,从而打破长期以来依赖专用系统平台解决系统连接性和互操作性的问题。
 BPM(Business Process Management), 即业务流程管理,是指根据业务环境的变化,推进人与人之间、人与系统之间以及系统与系统之间的整合及调整的经营方法与解决方案的IT工具。业务流程管理应该包括“建模-实施-监控-管理”等过程,要具备其所需的所有服务与工具才能叫作BPM。
BPM与SOA的结合点是就是“服务”,此外还需要考虑BPM与SOA之间的服务和业务流程的接口、相互调用、紧密耦合与松散耦合的应用过程中协调和组合应用。SOA-BPM组合架构为第三方物流企业信息系统的集成提供了新的技术组合。为解决技术异构的问题,不断出现一些集成的方法和技术,比如采用面向消息的通讯中间件进行松散藕合,采用CORBA体系结构等。SOA-BPM组合架构开发一个这样的集成平台将有助于实现系统松散藕合,从而对现有系统尽可能少地改造。SOA侧重于解决在分布式的环境下的系统的集成；而BPM侧重于解决业务流程的调度处理,两者的结合就形成了SOA-BPM组合架构。SOA-BPM组合架构在技术层面采用Web Service、EJB、Spring Bean等众多的构件技术,通过SOA中间件软件实现协议解藕,显式地将业务流程逻辑从其他应用程序代码中分离出来；在业务层面采用BPM系统或工作流系统进行业务流程建模,从而实现系统集成_[1]。
3 基于EPC技术的医药应急物流配送体系构建
医药应急物流体系的完善和发达程度，直接影响决定着医药应急物资的保障能力。积极推进医药物流信息标准化，在医药应急物流中采取强制推广应用EPC技术，提高医药应急物资物流效率，强化质量监管，实现应急医药品物流可控可追溯性，基于EPC技术的医药应急物流配送体系构如图1所示。
医药应急物流系统引进EPC技术的构想。其应急物流配送体由以下重点部分组成：医药应急指挥中心、SOA-BPM集成的云计算平台、应急医药储备点、应急救助点、基于GPS应急定位管理系统、应急医药生产企业、国内国外捐赠、EPC医药物资编目数据库、读写器、EPC电子标签、GMS通信站。

图1基于EPC技术的药品应急物流配送体系
EPC技术融入了医药应急物流的各个环节：从医药应急物资由供应商提供给应急管理部门，再到物资的库存管理、在途运输和应急物资发放，EPC电子标签一直附着在医药应急物资上，且存储信息不断更新，可以为实现医药应急物流全程可视化提供了保障，同时，由于运输环境和应急需求的不断变化，基于EPC技术的应急物流系统可以适应这种变化。另外，实现物资保障可视化的另一的重要前提就是EPC电子标签所记录的信息要经由基于GPS和Internet的医药应急管理系统的处理和传输，从而保证应急物流的顺利采购、配送、发放。因此，应用EPC技术的关键点还在于有完善的GPS技术和网络技术，实现RFID技术和GPS技术、Internet技术的融合。
4基于EPC技术的SOA-BPM医药应急物流集成平台的研究
4.1 EPC技术在SOA-BPM集成平台应用的定位
由于在医药应急物流过程中，涉及的部门有环节非常多，如应急医药生产企业、应急医药捐赠点、应急医药储备企业、应急医药绿色通道、应急医疗机构（包括红十字会、应急医院、民间组织等）、应急救助点、应急指挥中心等，为了能使应急医药品快速达到救助点，必须要使用各环节实行一致性的协同，否则难以达到“应急救人”的效果，因此就必须构建医药应急网络信息管理平台，实现其快速的数据交换与信息沟通。
EPC技术主要为医药应急物流信息系统快速自动采集物流数据信息(如货物品名,货物状态,位置等),SOA-BPM集成平台类似数据交换桥梁, 为不同的医药应急物流过程环节等信息子系统集成数据统一标准规范,也是数据交互的主要渠道,其逻辑结构如下图:
   
                   图2 SOA-BPM集成平台在医药应急指挥系统的逻辑结构
 (1) EPC技术在SOA-BPM集成平台中仓储管理应用
通过对RFID技术与SOA-BPM集成平台的无逢对接,能够把各个应用RFID技术的功能抽象成服务,应用系统通过请求/服务的方式来获取RFID数据采集系统提供的数据。使RFID技术在仓储管理中与SOA-BPM集成平台进行数据集成,从而达到仓储管理的透明化。
(2)RFID技术与SOA-BPM集成平台中运输管理应用
为了能使在物流企业中对运输过程中对货物的精确管理、跟踪管理,使得物流企业最难管理的运输过程可以可视化,将EPC技术集成到SOA-BPM集成平台,结合GPS、GIS等系统,对货物的具体位及状态进行实时的管理,实现其目的。
4.2 EPC技术为基础SOA-BPM医药应急物流集成平台总体架框
   在SOA-BPM的集成平台上深度使用EPC技术,以EPC技术为医药应急物流数据采集的基础架构, 其数据通过EPC中间件事件过滤,以专用协议进行解藕,应用SOA集成子系中Web Service构件库中相应构件处理,经过SOA-BPM映射层管理,在BPM层中对医药应急物流业务流程进行透明监控_[2],在应用层中,各环节能不同用户根据自己的需要对其关心的医药品数据进行管理或分析, EPC技术为基础SOA-BPM医药应急物流集成平台总体架框如下图。

图3 EPC技术为基础SOA-BPM医药应急物流集成平台的总体架框
（1）数据采集层
数据采集层主要以EPC（RFID）中间件为核心,支持各种RFID读写器设备或网络传感器（Sensor）,接入系统接入时采用各自原有的或新商订的接口技术,通过系统接口层的接入后对外部其它系统和物流信息系统集成平台内部统一采用Web Service方式,接出时均采用XML报文,用XML Schema来进行报文格式规范化,传输时对报文进行加密。
（2）SOA集成层
SOA集成层建立在医药应急物流数据采集层的基础之上,集成各种Web Service构件库,主要对对RFID事件过滤来的数据进行协议解藕,构件组装,路由分发,以及接口汇聚。
（3）SOA-BPM映射层及BPM层
映射层主要将SOA集成子系统的数据射到BPM层,以便能在BPM层对业务进行透化的管理。
BPM层的主要功能有两大块,即流程和流程监控。利用流程建模工具可进行可视化的拖拽式方法,灵活有效的建模出业务流程图形。
（4）应用服务层
应用层服务要主要医药应急指挥平台管理、医药监控系统、EPC医药物资编目数据库查询等，QoS,这一层提供了监视,管理和维持诸如安全,性能和可用性等QoS的能力。
4.3 基于EPC技术的SOA-BPM集成的云计算数据交换平台
SOA-BPM集成的云计算平台主要由边界节点（ES）和内部节点（IS）构成，其中节点间多为异地分布。这一特点由医药应急物流各环节的分布式系统架构所决定的，基于SOA-BPM集成的云计算平台的系统结构则能够最大限度地发挥分布式计算的优势。如图4所示。

图4 基于EPC技术的SOA-BPM集成的云计算数据交换平台
(1)EPC医药品数据编码
要在医药应急物资中发挥EPC技术的作用，首先要对医药应急物资进行EPC编码，EPC编码有四种表示方式:二进制(见表1)、URI、不带物品序列号的纯识别URI和EAN/UCC编码。EPC编码标准是与EAN.UCC 编码兼容的新一代编码标准,与现行GTIN相结合,它由96位二进制码组成,分为四个部分: 分为四个字段,分别为:①头部,标识编码的版本号,这样就可使电子产品编码采用不同的长度和类型；②产品管理者,如产品的生产商；③产品所属的商品类别；④单品的唯一编号。如下所示。EPC是存储在电子标签中的唯一信息,其目标是提供物理对象的唯一标志。
表1 医药应急物资信息编目示例（EPC编码已转换成十六进制）

库存号	EPC编码	物品 名称	基本 型号	规格	价格	供应地	供应商	库存 总量
0120085121	EPC01.000501001384000001450	抗生素	250×20	250ml	12元/盒	……	某医药公司	5000
0120085122	EPC01.000501001384000001451	输液器	136×12	25g	4元/只	……	某医药公司	10000
0120085123	EPC01.000501001384000001452	酒精	250×14	250ml	8元/瓶	……	某医药公司	6000
0120085124	EPC01.000501001384000001453	帐篷	159×12	40㎡	68/顶	……	某实业公司	8000

应急医药品从医药品单品EPC编码、包装EPC编码到其储运单元码EPC编码（托盘编码、应急医药品组托后的编码）以及车辆运输的EPC编码（SSCC），整个医药应急供应链中的应用的EPC编码如表2所示。
表2  经RFID阅读器读取的信息

各级EPC编码	各级EPC编码数据	备注
应急医药品EPC编码	EPC01.00050100013840000001450 ………………………………….	指的是应急医药品编码
应急医药品包装EPC编码	EPC01.00050100017C0000000113B EPC01.00050100017C0000000113B EPC01.00050100017C0000000113B ………………………………………	指的是包装编码
应急医药品托盘EPC编码 （物流单元码）	EPC01.00037F2001508000319F827 ……………………………………	指的是托盘编码 （储运单元码）
医药品应急托盘+医药EPC编码 （物流单元码）	EPC01.0005010008BF0000005025 EPC01.0005010008BF0000005026 EPC01.0005010008BF0000005026 ………………………………	指的是应急医药品组托后的编码 （储运单元码）
应急医药品运辆EPC编码 （物流单元码）	EPC01.0003F200105D000003984	指的是车辆编码 （SSCC）

为了在应用软件中更好地表示EPC 码以及方便用户阅读和查询,还有另一种表示方式URI,其格式如: urn:epc:tag:sgtin-96:FFF.PPP.III.SSS。“urn:epc:tag:”部分为URI命令格式的固定内容,“sgtin-96”即由EAN/UCC 编码转化而来的96位二进制SGTIN 编码头部分,其后四部分为具体编码内容,其中： MMM表示公司的代码,CCC表示对象分类号,SSS表示序列号,FFF表示过滤值,PPP表示EAN.UCC 中的公司代码；III表示SSCC中海运集装箱序列号及GRAI中资产类型等。我们可以设计epcURI数据表来保存URI形式标签数据的信息,EPC数据转化成标准URI后提取各个数据段。
      表3  EPC数据不同程序阶段编码的储存格式

各级EPC编码	EPC数据不同程序阶段编码的 储存格式	备注
EPC电子标签	52 C6 30 00 07800190000060000000010	在电子标签中存储的是二进制数据（此处已转换成十六进制）
Reader（阅读器）	307800190000060000000010	通过阅读器，EPC编码数据读入计算机系统，并通过去掉滤值（Filter Value）等处理，采用原始位串的URI格式（Raw Data）表示
ALEMiddleware（中间件）	urn:epc:tag:sgtin-96:3.000100.0000024.16	在Middleware 中间件系统中，EPC编码数据采用适用于EPC模式的URI表示（EPC Tag URI）
EPCIS（EPC应用查询程序）	urn:epc:id:sgtin:000100.0000024.16	通过EPC的捕获程序（Capture Program），EPC编码数据采用纯ID URI表示（Pure Identity）

(2)RFID标签数据处理流程
①客户端申请EPC数据
在相应的RFID应用系统中,客户端将用户填写的XML 表单通过HTTP 协议发送到SOA-BPM服务器端。SOA-BPM集成的构件接收XML文件,将文件内容通过命令消息通道传给RFID中间件中ALE子进程,ALE子进程通过XML模块把XML文件解析出来,提取出数据存入ECSpec结构体中。
②RFID读写器读写标签,中间件对数据进行转换
阅读器读取RFID标签,以二进制格式获取EPC编码,以一个96位的EPC代码为例。将阅读器发送过来的二进制EPC 编码转换成标准URI 形式,才能方便数据库的分组过滤操作。根据头部查询EPC 格式表找到这种类型标签的分段结构,然后依据该分段结构分别提取出各个部分。例如96位标签数据52 C6 30 00 07800190000060000000010转换成URI格式为urn:epc:tag:sgtin-96:3.000100.0000024.16。
③SOA-BPM集成平台对数据进行重新编号确认信息
RFID中间件将此URL送至本地服务器（或通过远程ONS系统生成并提取正确的URL）,本地服务器通过已获取的URL和所需的EPCIS连接,并将相应数据传送给SOA-BPM集成平台。在SOA-BPM集成平台中,为了能使不同系统来的数据规范化,需要对数据进行重新编码,使数据在平台中有一个唯一的编码urn:epc:id:sgtin:000100.0000024.16。
④SOA平台路由分发
SOA平台根据客户的需要对数据进行路由分发,RFID应用系统获取所请求RFID标签数据,并形成报表,以便分析处理。
因为用户端的命令是以URI命令格式发送,查询结果也是以URI格式返回,所以在二进制EPC码到达数据库时,立即转化为URI格式存储到相应的数据库服务器中,方便查询操作。
5、EPC技术在SOA-BPM集成平台仓储管理系统应用示例
当某一救助点发出应急医药需求的，可以通SOA-BPM集成平台发布灾害事故情况，医药的需求信息，如医药的类型、数量等，SOA-BPM集成平台同时触发应急指挥中心对应急医药储备点进行备货或应急医药品生产企业进行生产，并指示应急医药品绿色通道、应急医疗机构做好相应准备，EPC技术提供的信息通过医药应急物流平台，将有效地实行应急物资产品全程跟踪，应急物资产品生产出产就贴上（或镶嵌）指定的电子标签，进入应急物流网络，应用EPC技术，辨识重要物资、探测所在方位、预测到达时间，符合应急物资保障的适时、适地、适量原则，并可最大限度的节约资源，如果出现了特别紧急需求或出现运输环境改变，还可以改变运输方式和路线。
下面以仓库管理系统中货物的入库流程中产品出库信息核对服务为例编排流程,见图。

图7-3应急医药品储备仓库管理应用示例
仓库管理系统作为服务请求者,根据服务接口层公布的入库信息核对服务WSDL,得到该服务的接口定义和服务端侦听地址,由入库管理模块通过服务代理接口向Web服务发送SOAP请求消息,请求入库信息核对服务,Web服务平台收到该服务请求后,向RFID中间件发送消息,创建一个出库信息核对服务的实例,根据服务请求参数,启动相应的RFID阅读器读取标签信息。RFID阅读器将读取的标签信息传给SOA-BPM集成平台, SOA-BPM集成平台根据服务请求的参数与捕获的标签信息进行核对处理,处理后向服务接口层返回核对数据正确或者错误的信息,最后,服务接口层向仓库管理系统发送SOAP响应,返回处理结果。 
6、总结 
在应急医药物资保障中应用EPC技术，实现应急医药物资保障从供应地到需求地的全程可视，对在途物资的实时跟踪和指挥控制，最大程度地保证应急医药物流的及时、高效、准确、灵活地运送到突发事件地点，发放给受灾群众，这将大大改善我国应急物资保障现状，使我国应急物资保障站在科学技术前沿，最大程度的保障人民生命安全。
参考文献:
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