射频识别(RFID)技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告.docx

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1、射频识别 (RFID) 技术在电力行业应用研究项目可行性研究报告281. 研究目的射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术（以下通称RFID技术）。RFID标签具有体积小、 容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟 踪管理。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成 本。随着相关技术的不断完善和成熟，RFID产业将成为一个新兴的高技

2、术产业群，成为国民经济新的增长点。因此，研究RFID技术，发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、 增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。本报告研究在电力行业开展RFID研究与应用的可行性问题。2. 研究范围研究范围包括:1）国家相关产业政策；2）国家和行业技术标准、规范问题；3）电力行业信息化背景下 RFID技术应用问题;4）实用化系统技术方案。3. 可行性研究3.1 国际国内RFID技术发展现状和产业政策阐述以下四个方面的问题。（1）国家产业政策2006年6月9日，由科技部、国家发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了中国射

3、频识别（RFID）技术政策白皮书，为 RFID技术与产业未来的发展提供系统性指南。白皮书要求，中国将以应用为引导，带动具有自主知识产权的技术和产品的开发，促进中国自主 RFID产业链的形成，实现RFID技术的全面发展和提升； 建立以企业为主体的 自主创新体系，突破RFID关键技术；参与国际标准化工作，提出并建立中国的 RFID技术标准体系，重点是我国的编码体系、数据管理与交换体系以及频率配置等方面；推动成立技术及产业联盟，实现在国际合作和国际竞争大环境下技术和产业的快速健康发展。为此，白皮书明确RFID产业发展将分三阶段进行：第一阶段为培育期（2006年至2008年）：在产业化核心技术研发、标

4、准制定等方面取得突破，通过典型行业示范应用，初步形成RFID产业链及良好的产业发展环境。第二阶段为成长期（2008年至2012年）：扩展RFID应用领域，形成规模生产能力， 建立公共服务体系，推动规模化市场形成，促进RFID产业持续发展。第三阶段为成熟期：整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高RFID应用的效率和效益。（t228）白皮书提出了国家发展RFID产业的指导思想：1） 制定符合中国实际的 RFID产业规划及相关政策，将 RFID产业纳入国家重点发展领域； 营造良好的技术和产业发展环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动RFID产业基地的形成，支持行业应用 RFI

5、D技术。通过政策、法规、经济、行政等多种手段，对RFID制造、基地建设和应用给予扶持。2） 成立跨行业的 RFID技术及产业发展协调机构，从国家层面推动RFID的发展。建立多部委联合的协调机制，通过联合行动等多种组织形式，推动RFID技术、产业和应用的结合和可持续发展。3）持续开展我国RFID发展战略、标准体系框架及关键标准的研究。鼓励我国大专院校、科研院所及企业进行具有自主知识产权的技术产品的开发，参与国内、国际RFID技术标准和行业应用标准的制定，尽快形成能够支撑产业发展及应用的标准体系。4） 营造良好的投资环境，鼓励企业在RFID领域投资、生产，推动建设RFID产业基地，支持企业采用 R

6、FID 技术和产品。通过政策、法规、经济、行政等多种形式和手段，对RFID制造、基地建设和应用给予必要的扶持和优惠。5） 支持建立开放式的技术研发基础平台，建立支撑RFID 技术应用的公共服务平台，建立 RFID技术测试环境和认证管理机制及质量保障体系。6） 构建RFID技术培训体系，通过多种教育模式，培养各类专业人员，形成完善的专业人才培训机制。7）加强对 RFID 技术及产业发展的宣传和舆论引导，营造良好的社会氛围。鼓励开展RFID国际技术交流活动，增强与国际企业间的合作。（2）RFID 技术标准现状RFID标准体系主要由空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数

7、据管理、信息安全等标准组成。目前国际上制订RFID标准的主要组织是国际标准化组织（ISO/IEC ），ISO/IEC JTC1负责制订与 RFID技术相关的国际标准，ISO其他有 关技术委员会也制订部分与RFID应用有关的标准，还有一些相关的组织也开展了RFID标准化工作。 值得注意的是， 相关标准之间缺乏达成一致的基础， 国际标准化组织正在积极推动 RFID应用层面上的互联互通。中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上已有一定基础，目前已经从多个方面开展IC 卡应用了相关标准的研究制定工作。制定了集成电路卡模块技术规范、建设事业 技术等应用标准，并且得到了广泛应用；在频率规划方面，已经做了

8、大量的试验；在技术 标准方面，依据 ISO/IEC15693 系列标准已经基本完成国家标准的起草工作，参照 ISO/IECRFID 标准体系18000 系列标准制定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。此外，中国 框架的研究工作也已基本完成。2007年4月底，信产部发布了关于发布 800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用 试行规定的通知，根据信产部800/ 900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定（试行） 的规定，中国 800/900MHz RFID技术的试用频率为 840MH 845MHz和920MH 925 MHz, 发射功率为 2W。（3）RFID 技术现状RFID技

9、术最早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别，但是由于技术 和成本原因，一直没有得到广泛应用。近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全 等技术的发展，RFID技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别 和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与 制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司 都在加速推动 RFID技术的研发和应用进程。 在过去十年间，共产生数千项关于 RFID技术的 专

10、利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源标签、无源标签和半有源标签三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF和微波频段（MW的标签。目前国际上 RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产， 由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。目前RFID标签天线制造以蚀刻/冲压天线为主，其材料一般为铝或者铜，随着新型导电油墨的开发，印刷天线的优势越来越突出。RF

11、ID标签封装以低温倒装键合工艺为主，也出现了流体自装配、 振动装配等新的标签封装工艺。 中国低成本、 高可靠性的标签制造装 备和封装工艺正在研发中。RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了 系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片 上系统（SoC尚处于研发阶段。在应用系统集成和数据管理平台等方面，某些国际组织提出基于RFID的应用体系架构，各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案，相关的测试和应用推广工作正在进行中。中国在RFID应用架构、公共服务体系、中间件、系统集成以及信息融合和测试工作等方面取得

12、了初步成果，建立国家RFID测试中心已经被列入科技发展规划。中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种 设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。近年来，RFID技术已经在社会众多领域开始应用，对改善人们的生活质量、提高企业 经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。根据预测，RFID标签技术将在未来25年逐渐开始大规模应用，到2008年RFID标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到 40 亿美元。在未来的几年中，RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系 统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着

13、关键技术的不断进步， RFID产品的种类将越来越丰富，应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低，作用距离更远，读写速度 与可靠性更高，成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。RFID标签封装技术将和印刷、造纸、包装等技术结合，导电油墨印制的低成本标 签天线、低成本封装技术将促进RFID标签的大规模生产，并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一。RFID读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式，并向 模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。同时，多读写器协调与组网技术将成为未来发 展方向之一。RFID 技

14、术与条码、生物识别等自动识别技术，以及与互联网、通信、传感网络等 信息技术融合，构筑一个无所不在的网络环境。海量RFID 信息处理、传输和安全对 RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。 RFID 系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组 方向发展4）中国的 RFID 产业现状RFID市场应用中国的RFID产业在近几年呈现了良好的发展势头，下图是近几年我国规模:图1 : 0409年中国RFID市场规模在RFID产业中，经过6、7年的发展，已经形成了完整的产业链，包括上游的芯片、 标签生产商，中游的产品开发商和下游的系统集成商。从地区上看，呈现了上海和深圳遥 相呼应且快速发展的态势，还有北京地

15、区的企业依赖区位优势，快速发展。上海地区以前 端（芯片）为龙头，而深圳企业则以中后端（封装）和应用为先导，两地互为补充。实际上，在RFID产业链中，系统方案提供商以及系统集成商是承接RFID产品/设备与应用的桥梁。从国外RFID产业的发展轨迹上看，有着如此多的著名大公司的印记。微软，IBM ,易腾迈，讯宝，斑马，BEA都是RFID系统方案提供商。微软将以其RFID 服务平台为各种符合标准的RFID设备提供设备适配接口，并协助开发商务解决方案。该平台将通过编码器和解码器插件实现对业界标准的支持，并确保全球范围内B2B数据交换所带来的全部利益；易腾迈正在打造麦德龙的未来商店；斑马承建了香港机场的行

16、李信 息管理系统；IBM构建了灵活的中远集装箱EDI平台等等。合作优伴鮮决专寰MBS遼计若*工具及适配善KI-E D舰寿寸第提型/ APIRi in运知时环境读旳岩管理匱备理供程序总H绘口 （ISPJ）丸制帕我供稈呼RFin h：l 晞码/麟码砒务嵩ACiii n置卅It*人力舉户春K夕卑*尼图3 :八大业务应用模块MTU夕卑*尼上述八大业务应用对管理目标、业务模型（业务流）和信息模型都进行了规范，成为 统一的、标准的、成熟的管理信息系统，实现了信息流、物流、资金流、工作流的集成和 实时应用。这样的管理模式和目标必须要有底层自动化、信息化技术、管理手段作为支撑。我们据此来指导底层信息化解决方案

17、的应用，并通过应用完善自动化、信息化管理手 段，填补管理漏洞，满足扁平化管理要求，使管理信息系统发挥最大的效益。根据八大业务应用的内容，结合现代企业管理理念，实际上构成了 RFID技术应用的几个管理应用链，我们拟定了以下几个方面作为本项目应用研究的内容：物流信息化管理链资产全生命周期管理链安全监督管理链（1）电网公司物流信息化管理链模型及特点物流信息化管理目标：降低物流管理成本提高物流效率合理调配企业资产资源减少流动资金占用，提高资金使用效率（省级电力公司）二级物流模型：电子商务（采购计划）物资管理（物流仓储管理）I储存与配送（配送）I资产管理（用户仓储管理）质检和安装（验收）RFID电子标签

18、应用原则：1）物流管理：制定出采购计划后，按采购清单配投RFID标签；仓储、配送自动化、信息化，提高物流效率，降低管理成本：出入库管理自动化；装卸确认信息化；存放定位信息化；库存更新自动化；物料跟踪信息化。2）计划与动态调配管理：在二级单位制定采购计划过程中，通过对库存的实时盘点，对采购计划进行分析，在 供应或物流中心平衡采购计划，确定合理的采购计划；在物资的集中管理模式下，针对二级单位的采购计划，可以在企业范围内精确地确认 库存使用情况，做出采购/内部动态调配的决策，减少流动资金占用；同时可以远程更改物 资电子标签基础数据内容，减少流转环节，实现有效的物资调配。因为能够准确地掌握全企业物资库

19、存、使用情况，管理系统能够向用户提供个性化服务，减少管理的盲目性，降低物资管理成本。一体化管理信息系统应用问题：上述应用功能是对管理信息系统信息化功能的补充和完善，强化了管理信息化的能力，但由于一体化设计的信息系统并不包含上述有些内容，更改设计规范影响较大， 因此可以才哟个分层结构，将这部分业务逻辑功能放在 RFID应用系统的中间件（软件）架构中来考虑， 由中间件向管理系统提供相应的服务，整体上，信息化管理仍是完善、流畅的。RFID信息系统架构:RFID应用基于中间件的系统架构见下图:标签标签标签标签标签图4 :物流RFID中间件架构基础工作内容：1）建立物流信息编码体系和物流信息模型2）建立

20、基于RFID技术的物流信息化应用规范（2）电网公司设备全生命周期管理链模型及特点电力资产全生命周期管理包括：资产的购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程管理。这正是电网公司的一体化信息系统管理模式的重要内容之一。全周期管理的目标是： 动态调整和维护整个企业中的每个设备的当前状况和历史变更信 息，实时的反映企业资产的运行状态，为决策判断提供依据。全周期的信息管（处）理存在以下与底层信息应用相关的问题： 在全周期管理中，由于“同一数据，多处录入”的原因，可能在不同的管理子系统中，信息不一致。同一台设备，从不同的系统查询到的信息有差异。 由于“同一数据，多处录入”，的原因，造成整个企业

21、数据平台上的大量冗余。 全过程信息流被分段，用户在宏观上，不能了解设备的全面貌信息。例如，在生产 管理系统中对一个设备的缺陷进行分析，但你不清楚它在采购回来时某个技术参数可能偏 低，或者安装调试时就有所损坏。RFID技术的应用可以资产管理提供完整性、及时性和科学性技术保证。RFID电子标签应用原则：1）资产信息管理资产及所属部件信息及变更管理。2）应用信息管理通过设备的 RFID 将其设置成信息管理系统的物理节点，设备静态、动态信息进入物理 节点， 在扁平化管理前提下， 减少了集中管理和底层技术支持之间的处理环节， 管理系统与 底层支持系统信息交换流畅， 有利于集中、 精确和实时管理的实现，

22、设备现场信息的变更通 过对设备的电子标签操作生成（标准代码信息） ，现场设备的实时信息也能及时反馈到管理 系统，并且减少了中间管理环节，提升自动化、信息化管理效率，减少管理漏洞。使不同的工作人员均可对设备的运用信息有整体的了解；同时能够核对管理系统信息的 正确、实时性。例如：在 RFID 标签中保存对设备的维护、检验、调整信息等。3）设备管理信息管理对设备执行各项工作任务的管理信息的监控，例如：巡检到位监视。RFID 信息系统架构：RFID 应用基于中间件的系统架构见下图：生产管理 系统GIS地理信息系统现场管理 系统计量/营销管理系统 外部系统接口J平台管理LJRFID服务业务逻辑处理RFI

23、D中间件架构nit读写器读写器读写器RFID 接口标签标签标签标签标签图5:设备管理RFID中间件架构基础工作内容：1）建立设备应用信息的信息模型规范例如：设备基础信息、运行和维护信息、重要运行参数、巡检信息等。2） 建立全生命周期管理信息化之 RFID技术应用规范（3）电网公司安全监督管理链模型和应用特点电力安全生产管理的总体目标是：电力生产的随机性非常强，如：负荷的波动，设备异常情况，电能质量的变化以及突发事故等，一旦某个环节的问题发生，要能够及时形成整体和全局性的判断并采取相应措施，避免问题升级。安全生产管理贯穿整个生产过程，在本报告中研究现场安全生产管理、设备的防伪防 盗和人员安全管理

24、等内容。RFID电子标签应用原则：1）两票管理：工作票贴RFID标签，对工作票的执行过程进行监控（工作票电子化管理）2）人员安全管理：开具工作人员权限电子根据工作票内容，采用工作人员和工作区域电子标签化管理技术, 证书、出入口电子许可证书（针对本工作票任务） ；更改工作内容需对电子标签重新授权。 按工作票允许的时间进行工作时间管理， 出入场合按时间要求控制权限， 工作时间变更时， 对工作人员重新授权（对电子出入证重新设定时间许可） 。 实时对现场人员进行定位管理，不得出入未许可区域，否则报警提示。 非工作人员或工作人员在非工作时间、区域进入工作场所将被（电子化自动）拒绝。 附带功能： 对工作过

25、程人员实际参与工作情况进行跟踪和统计， 可以分析本项工作的人力 资源成本情况。3）设备防伪、防盗： 替换传统封印方式，发生非许可事件时，保存事件现场（自动生成）和报警；设备的RFID 技术应用能提供设备盗窃报警、跟踪报警、窃电报警功能。 分为以下三种管理类型：a. 规模化、分散的、没有实时报警要求，例如：普通用户电表管理b. 集中的、有实时报警要求，例如：库房、变电站内设备管理c. 规模化、分散的、有实时报警要求，例如：配电系统户外设备管理4）五防系统器具管理：根据操作票、工作票执行情况，实时跟踪器具的使用状态和位置，确保安全操作。基础工作内容：1）建立安全监督信息模型规范2）建立安全监督管理

26、信息化应用规范4.3 前沿应用研究针对未来应用开展技术研究，主要有以下内容：1） 与各种实时在线监测系统结合，构成具有传感和现场网络通讯功能的应用系统。2） 文字资料的信息化管理，例如将工作票、设备的技术文件贴上电子标签进行管理。3）混合应用研究，本质上， RFID 应用包括了安全管理、无线通讯、数据存储与处理、事 件响应与处理等技术，因此，可以与各种在线监测系统和网络通讯系统融合，生成新的 应用模式。5. 项目技术方案5.1 项目总体目标本项目完成后将实现以下目标：（1）建成电力物流信息化管理基于RFID 技术的实用化系统；（ 2）建成电力资产全生命周期管理基于RFID 技术的实用化系统；（

27、 3）建成电力安全监督基于 RFID 技术的实用化系统；（4）针对RFID技术的应用，在国网公司信息编码体系框架下，增加RFID应用信息编 码子集（试用） ；（5）编制完成省电网公司 RFID 技术应用规范；（6）减少信息化、自动化管理盲点、难点，优化业务流程设计，降低信息化管理系统 设计难度，促进物流、信息流、资金流、工作流管理目标的实现；（ 7）建立 RFID 技术应用效益分析和评价体系， 准确评估这项技术为企业带来的技术、 经济效益；（ 8）形成 RFID 技术开发和在电力行业应用的相关知识产权。5.2 项目总体技术概述5.2.1 总体技术方案本项目作为企业管理信息化系统支持子系统的建设

28、与应用，在国网公司 SG186 信息工 程规划指导下，依据一体化信息平台应用设计标准，采用 RFID 及相关配套技术构建实用化 系统技术方案。从行业经营主要环节着手，设计了三个实用化系统，即： 电力物流信息化管理基于 RFID 技术的实用化系统； 电力资产全生命周期管理基于RFID 技术的实用化系统； 电力安全监督基于 RFID 技术的实用化系统；RFID 作为底层应用技术，需要与高端管理信息系统衔接，才能发挥作用，这个衔接的 环节称为中间件技术，因此，中间件设计的成功与否决定了 RFID 技术的应用效果。（1）本项目中间件设计方案RFID中间件扮演RFID标签和应用程序的中介角色，是RFID

29、运作的中枢，对于推进RFID技术的应用起着非常关键的作用。RFID 中间件可以从架构上分为两种：以应用程序为中心的设计概念是通过 RFID读写器厂商提供的 API，以Hot Code方式 直接编写特定读写器读取数据的适配器， 并传送至后台系统的应用程序或数据库， 从而达到 与后台系统或服务串接的目的。以架构为中心，随着企业应用系统的复杂度增高，应用规模的扩大，企业可以考虑采用标准规格的 RFID中间件。这样一来，即使存储 RFID标签情报的数据库软件改由其他软 件代替，或读写 RFID 标签的 RFID 读写器种类增加等情况发生时， 应用端不做修改也能应付。本项目应用对象复杂、规模大、因此必须

30、采用架构方式的中间件模式。提供数据的搜 集、过滤、整合与传递，以及解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找 出符合成本的路径、 消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。 考虑到后台系统是 由一体化的多个管理系统构成， 需要处理多种业务， 底层的应用应该具有较大的灵活性和可 扩展性，以适配后台系统，因此，应该将基于架构的中间件扩展为基于解决方案的中间件， 能够灵活地为新的需求提供服务。系统架构:应用（操作）层:服务层:平台层:电子标签 数据读写设备7rRFID 接口信息采集 数据过滤 编码解析 信息分发RFID服务平台 运行管理业务逻辑处理0支撑层:电子商务系统 物资管理系统

31、 资产管理系统 其它管理系统应用接口II “该架构规定了系统整体结构和工作模式。操作层属于系统最底层，由RFID电子标签和组网的读写器设备构成，对物料加装标签后，通过读写器实时采集物料的基础、仓储、配送信息，传递给管理系统；另方面，对物流 过程的调度可以通过对物料和配送机械下载调度信息，指挥现场工作，从而完成物流过程的信息化管理。服务层和平台层以中间件为载体，集成了各项应用，包括：数据的采集与处理、代码 信息的解析、集成信息的分发、业务逻辑处理、运行管理等。支撑层包括物流过程各管理信息系统相应管理部分，物料到位后的生产过程应用不属 于物流管理，因此，物流的信息化管理包括物料基础信息的传递与变更

32、（长周期信息类型） 和物流过程（短周期信息类型）的信息化管理。（2）电力物流信息化管理基于RFID技术的实用化系统技术方案省级电网公司电力物流信息化管理针对生产领域的模型见“4.2节”有关内容。其在应用系统模型上是三层结构：省公司/电业局/供电局；在信息系统模型上是两层结构：物资管理系统/资产管理系统。由于工程建设领域、生产领域供应链具有不同的特点，本项目研究 内容还包括工程建设领域供应链模型及其RFID应用研究。根据上述模型设计系统的技术方案。应用规范：1）设备规范:对象：电子标签、读写器设备性/功能规范：性、功能通讯距离安全级别有/无源工作方式工作频段空气接口存储空间支持组网结构尺寸防伪/

33、盗功能选择近较咼无单点/广播高频 1k支持防伪表中所选择的功能适合本应用方案要求。2）系统性能、功能规范：长寿命周期信息读/写：例如，物料的客户、数量、规格、批次、时间、质检信息等。短寿命周期信息读/写：例如，配送过程位置信息，完成后信息不保存。 广播通讯（读/写）：信息的批量处理，如：某个批次全部物料的查询。通讯防冲撞：大规模应用时保证信息传递的可靠性。信息安全：满足行业信息安全等级要求。 防伪：可能延伸到现场应用的防伪要求。其它高端应用需要的各种业务逻辑3）系统技术指标：通讯参数、可靠性、。信息模型：1）信息分类：管理类物料类空间位置类配套设施类事件类报警类2）信息格式3）交换模型：空间信息交换接口信息交换实用系统规模：1）计量器具点数： 3000 点（电子标签，下同）2）大型设备： 200 点3）一般设备： 2000 点4）备品备件： 1000 点5）材料： 2000 点读写器： 50 台（包括固定、活动式读写器） 应用规模说明：本系统应用于省公司范围内部的物流管理，物料种类多、配送规模大