（机械设计及理论专业论文）基于底盘物流的可视化模型研究.pdf

基予底盘秘流瓣可褫纯模鳌研究撼要本文谯底盘物流的基础上，运用运筹学和优化理论，对麻盘调度进程中的潲运方案选择、任务分派、运输路线、库存帮理等进行优化设计，建立优化的数学模型，并裂爰d e l p h i 语言窭瑗一令基予底鑫谖度鲍耪藏管理系统，丽辩避用可视化理论，从而在底盘库存、调度、运输等环节中实现可视化、信息化管理。本文蒸有七章，第一章为绪论，主要介绍可视化和物流理论的基础知识，并给出课题提出的立论依据和意义；第二章介绍本系统的总体情况和所使用的软件工具；在接下米趣蓬章审，本文羞重研究了该系统中晃令重要豹子模块爱其实现过程。其中，第三章主要研究底盘调运方案优化问题；茚四章主要研究底盘分派方寨优化润题：第五章主要研究底盘调运路线优化瓣题；第六章主要研究底盘库存管理优化闯藤：最后一章对全文进行一下总结，说明了本系统的优缺点并对其发展进行了展塑。本文褥运筹学、可撬纯激及诗舞撬技术等瑾论鸯撬建结合在一起，东实黢的基础上建立了一个具有实际意义的、操作简单的、可视化的信息管理系统，简化了大量繁琐的运算，减少了人为的干预，使得物流运输受加科学他、形象纯，为领譬在决策时提供详实的、可靠的形蒙傀数据，以便制订准确的计划，提高生产效率，最大化创造企业效盏。同时幽于本文将枯燥乏味的理论转化成再矮友好熬、菲豢嶷鼹静胃撩终系统，所以这必瘸黠我国运筹学、辩攀诗篓霄视化在工业领域的遮用起到积极的作用。关键词：科学计算w 视纯，物流，运输问越，指冁同题，车辆路线闷趱，库存论t h es t u d y i n go fl o g i s t i cv i s u a l i z a t i o ns y s t e mm o d e lb a s e do nc h a s s i sa b s t r a c tb a s e do nc h a s s i sl o g i s t i c s ，u s i n go p e r a t i o n sr e s e a r c ha n do p t i m u mt h e o r y ，t h ep a p e rb u i l d su po p t i m u mm a t h e m a t i c a lm o d e lo fd i s p a t c hm e t h o d ，t a s ka s s i g n m e n t ，t r a n s p o r tr o u t ea n ds t o r a g em a n a g e m e n t ，m a k e so p t i m u md e s i g n ，a n dr e a l i z e sal o g i s t i cm a n a g e m e n ts y s t e mu s i n gd e l p h i ，m e a n w h i l ea c c o m p l i s h e st h ev i s u a l i z a t i o no fc h a s s i ss t o r a g e ，d i s p a t c ha n dt r a n s p o r t t h ep a p e ri sc o m p o s e do fs e v e nc h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e ri sp r e f a c e ，i n t r o d u c et h eb a s i ct h e o r yo fv i s u a l i z a t i o na n dl o g i s t i c s ，g i v e st h ef o u n d a t i o na n dm e a n i n go ft h ep a p e r t h es e c o n dc h a p t e ri sf o rt h eg e n e r a li n t r o d u c t i o na n da l lt h er e l a t i v es o f t w a r e 。t h ef o l l o w i n gf o u rc h a p t e r sa r et h em a i np a r t so ft h ep a p e r ；i n t r o d u c es e v e r a li m p o r t a n ts u bm o d e l sa n dt h e i rr e a l i z a t i o n a m o n gt h e m ，t h et h i r dc h a p t e ri sf o c u s e do nc h a s s i st r a n s p o r tp r o b l e m t h ef o u r t hi sm a i n l yf o rt h eo p t i m u mm e t h o do fc h a s s i sd i s p a t c h t h ef i f t hi sf o rt h eo p t i m u mr o u t eo fc h a s s i sd i s p a t c h ，t h es i x t hc h a p t e ri sf o rc h a s s i ss t o r a g e t h el a s tc h a p t e ri ss u m m a r y ，p o i n t i n go u tt h ea d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo ft h es y s t e ma n di t sp o s s i b l ef u t u r ed e v e l o p m e n t t h ep a p e rc o m b i n eo p e r a t i o n sr e s e a r c h ，v i s u a l i z a t i o na n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，b u i l d su pau s e f u l ，e a s y o p e r a t i o na n dv i s u a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lo p e r a t i o n t ts i m p l i f i e st h eh u g ec a l c u l a t i o n ；r e d u c ep e r s o n a li n t e r f e r e n c e ，m a k i n gt h em a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e mm o r es c i e n t i f i ca n dv i s u a la n ds u p p l i e se n o r m o u sr e l i a b l ev i s u a ld a t at ot h em a n a g e r sw h oa r em a k i n gd e c i s i o n s ，m e a n w h i l er a i s i n gp r o d u c t i v i t y a st h ep a p e rc h a n g eb o r e dt h e o r i e si n t oe a s ya n dv i s u a lo p e r a t i o ns y s t e m ，i tm a yb eah e l pt ot h et e a c h i n ga n dl e a r n i n go fo p e r a t i o nr e s e a r c h k e y w o r d s ：v i s u a l i z a t i o ni ns c i e n t i f i cc o m p u t a t i o n ，l o g i s t i c s ，d e l i v e r yp r o b l e m ，a s s i g n m e n tp r o b l e m ，v e h i c l er o u t ep r o b l e m ，s t o r a g et h e o r y图l l图2 l图2 - 2圈2 - 3图2 - 4图2 - 5图2 6图2 7銎2 - 8剧2 - 9图2 一1 0图3 一l图3 - 2圈3 - 3图3 4匿3 - 5图4 一l图4 - 2圈4 3图4 4圈5 一l图5 - 2图5 3鹭5 - 4图5 5图5 - 6圈6 1图6 2鹜6 - 3图6 - 4图6 5露6 - 6插图漓单物流系统的构成。，。，基于可视分析的研究模型可视化过程流程图科学霹筏纯与越昕纯流程圈。底盘物流业务流程图底盘物滚主要搬务闻魄壤息漉程燕图，底盘物流可视纯系统结构圈底盘物流可视化管理系统功能图三维可褫耽汽车鬟；。，。三维可视化底盘圈三维可视化道路图。运输闯题初始可行解程芹流程阉运输问题最优解程序流稷图运输嗣题经务接渡界委，。，。运输问题数值计算界面运输问题数值输出界厦，。指派蔺题程序流穗圈，指派问题初始界面，指援鞫题数据输入雾嚣。指派问题最优方案输出界面一个筒雄的底盘公路发遮销售嘲络图。菜物流公司管瑾组织结构圈各项点间最短路值计算的程序流程图整线捷纯藤莲麟始雾瑟。，；，路线优化问题数据输入界蹰，路线优化问题输出结果界睡。库存闯断式输出示意圈库存连续式输出示意图底盘痒存闻遂模型翟枣溅程萤。存储问题初始界面存储间越数据输入界面。存储阍题输出结条界面，6n 他据hm”班虬距趵鼹孔；耵勰翡的蛆们秘鹳鸲矾弱卯鼹鹳表3 1 初始单纯形表结构表3 1 对偶单纯形表结构表格清单3 43 5独翎性声明本人声明所蟹交的学位论文楚本人在母师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发裘葳撰写过的研究成果，也不包宙为获得量壁王堑塞堂戏其他教商机构的学位或证书面使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究掰做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。举位论文作者签名：丁，声签掌日期：耖舞扫，翻学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解佥肥王些盔拦有关保留、使用学位论文的规定，毒较僚整并逡孺家有关帮门或撬撞送交论文静鬟印咎帮磁盘，允许论文被蠢阅和借阕。本人授权盒肥王些盔鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入蠢关数撂瘁遴毒亍捡索，霹戳采震影印、缩印藏据箍等复铡手段豢存、汇编学毽论文。( 藻密的学位论文在辫密嚣适蠲零授蔽拳)学健论文僚者签名j 涉为导努鲧毛莽努签字曩麓：备6 月岁曩签字鏊期：z 彩g 年爨g 层冀差? 黹冀是忽慨，疗加移一黧钕蠢投p 爹躺碍r迸讽地址。夕磐乳每亳续聪f f ，g 邮缀：毒 毋1致谢奉文鑫始蠢终都是在王隶智教授、李学塞教授粒黄靛嚣戴教授三证导鲻瓣鞲心指罄下完畿豹，三苹采，无论怒在王 磐上逐楚在学习上，德强都给予了较大拣支持秘帮韵，绘 挈者刳逸了器霹麓捋豹学习条转移安黢撬会；在露想上鲶予7 极大滟教诲，德弱严谨戆潼攀态度、敏锐静学术恩恕秘不鼗避教豹辩疆侮蝇馒本人终生受麓，在戴学生囱三使老燎黩以衰t 0 瀚感谢和诚挚静镦意在磁究生麓趣，薅圭垒矮耨悔豢雾季在学照上袭谖麓研究遭程绘予撵毒热馕攒导帮帮虢，袭魏深袁滏惑，箨番逐要感谢耨甄平疆士、王锻球硕士戳及疼弟至垂墓簿，继鹈在安嚣上鞠学习上粼给了捧毒缀丈瓣爨韵秘支持，透撂者浚捩蟪发：l 童了三年秘磷究生受溪。最囊， 乍者要感澎撵鸯的父鸯、缀鳆、爱灭班及所有关心我豹亲藏翻鞠发，避 龟翻在鹜蜃默黻支籍蓑 彗誊，褥粼楚在嚣难戆露媛，诖 筝嚣鼷蘩l 缝宠残了学蹙。绝稍鞠支持鞠期望楚绺簧在擎攮上秘互 爹上不断翦避瓣馥力。穆蠢：丁菇荣2 0 0 6 年3 薅1 1 可视化理论概述第一章绪论1 1 1 可视化概念与作用科学计算可视化简称为科学可视化或可视化是在2 0 世纪8 0 年代后期提出并发展起来的，其原始含义是把计算机图形学、图像处理和计算机视觉等技术应用于计算科学。经过二十几年的发展，科学计算可视化在许多方面取得了进步，但仍存在很多有待解决的问题。目前，它仍是一个研究与开发十分活跃的技术领域，也是一门还在形成与发展中的独立交叉学科。1 可视化的概念科学计算可视化“3 ( v i s c ，v i s u a l i z a t i o ni ns c i e n t i f i cc o m p u t a t i o n ) 是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据以及计算结果转化为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。也就是说，科学计算可视化将图形生成技术、图形处理技术和人机交互技术有机地结合在一起，实现从复杂的多维数据中产生图形，同时也可以分析和理解存入计算机的图像数据。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉和人机交互技术等多个领域。实际上，随着科学技术的发展，科学计算可视化的含义已大大扩展，它不仅包括了科学计算数据可视化，而且包括工程计算数据的可视化，同时还包括实验和测量数据的可视化。如用于气动风洞实验数据、医疗领域的计算机断层扫描( c t ) 数据、核磁共振( m r i ) 数据以及有限元分析的结果数据均是领域中最为活跃的研究领域。2 科学可视化的作用科学计算可视化的作用”、”主要包括以下几个方面：( 1 ) 为各应用领域提供分析工具和手段，为超级计算机所产生的巨大数据提供生成和表现的方法。各领域的用户通过使用现有的可视化软件和技术，分析和显示大体积的随时间变化的多维数据，从而快速而轻易地提取有意义的特征和结果。同时各领域科学家通过科学计算结果的图像，能有效地进一步研究更为复杂的数学模型和模拟方法，使之更接近现实，从而为科学家们增加获取新知识、发现新规律的可能性。( 2 ) 科学计算结果的后处理为提高科学计算质量和效率提供了强有力的支持。长期以来，由于可视化技术发展的限制，由计算机输出的大量数据，只能采用人工处理的方式，或者使用绘图仪输出二维图形。但人工处理数据十分繁琐，所花时间往往是计算机所花时问的十几倍甚至是几百倍，不仅不能及时得到有关计算结果的直观、形象的整体概念，而且可能会丢失大量的信息。然而科学计算结果的后处理解决了这些问题，提高了科学计算的质量和效率。( 3 ) 为模拟计算和数据分析提供视觉交互手段。以前，由于计算机软硬件技术水平的限制，科学计算只能以批处理方式进行，而不能进行交互处理。近年来，一方面随着科学技术的发展，待处理的数据量越来越大，来自超级计算机模拟的数据、卫星发回的地球资源、军事侦探数据、气象数据、地震监测数据以及医学扫描图像数据与日俱增。使科学计算数据的可视化和计算过程的交互干预日益成为迫切需要解决的问题。另一方面，由于计算机的计算能力迅速提高、存储容量不断扩大、硬件水平不断更新、网络功能日益增强，许多重要的图形生成以及图像处理算法可用硬件实现，从而使科学计算由后处理进入跟踪和驾驭式计算成为可能。用户在跟踪模式下，可以实时地看到计算过程中由数据转换的图像，跟踪科学计算的整个过程，而在驾驭式计算过程中，用户则可直接控制仿真过程，通过参数调整方式对仿真计算进行直接干预。( 4 ) 人们利用工作站的良好性能、大容量的存储器和盘空间、以及功能强大的图形设施，将图形和计算紧密结合，强有力地支持了那些把视觉洞察力作为问题求解能力的应用领域。同时结合高速三维图形流水线( 将处理的数据实时地变换为图形图像) 进行实时动态模拟，并通过视觉对模型的性能或合法性进行有效分析，使人们在建立模拟可视化、动画与应用领域取得更显著的效益。( 5 ) 通过增强的计算性能，把过去那种将模拟与设计独立进行处理的方法结合起来处理，使模拟与设计中的三维问题能够交互求解，从而使各种用户逐步进入设计方法学的新时代。为达到上述目标，科学计算可视化正综合利用计算机图形学、图像处理技术、用户界面方法学、系统设计以及信号处理领域的各种知识，并把这些被认为是相互独立的领域，通过可视化工具与技术把它们结合起来进行统一的研究和分析。反过来，这种统一的研究和分析又推动着当前科学计算可视化的新发展，使科学可视化工具与技术向着用户更加友好、对各领域更加适应的方向发展，从而增强它的潜力和可用性。1 - 1 2 可视化的实现基础科学计算可视化从其覆盖的学科和涉及的研究人员来说都非常广泛，因此，它是一门交叉学科，在实现时需要硬件和软件两大基础技术给以支持“1 。1 硬件基础在实现科学计算可视化的时候，必须拥有可视化计算机平台和可视化输入输出设备等硬件。( 1 ) 可视化计算机平台科学计算可视化是科学计算与图形图像技术的结合。超级计算机拥有最高的运算速度，是大型科学与工程计算、大型数据处理的理想平台，但它没有图形处理功能。图形工作站拥有最好的图形处理功能，是图形图像处理的理想平台，但计算速度比超级计算机低。对于极其复杂的科学计算可视化任务来说，超级计算机与图形工作站结合应是比较好的硬件平台。当前用于科学计算可视化的计算机平台主要有四种模式：超级计算机与图形终端或工作站相连模式；单台工作站模式：工作站机群模式：超级计算机一工作站机群相连模式。( 2 ) 可视化外部设备目前可视化的输入输出设备主要有以下几种。1 ) 鼠标：包括光电式和机械式两种，主要用于与二维应用进行交互，也用于模拟成三维输入设备，用于三维图形交互。当用于三维时，将三维操作划分成二维操作序列或将三维操作映射到鼠标按钮上。2 ) 拨号盘：一般有8 个拨号盘，用于修改应用的8 个参数，同时还能交互改变光强度和透明度属性，但这种设备难于一次修改一个以上输入参数。3 ) 数据手套：它是利用各种传感器技术，随手的姿势解释它在三维空间的位置和方向。现已开发出与物体进行交互的有关技术，如用手指向物体进行选择、用抓手动作捡起物体、跟踪移动手的位置把所选物体映像到新的位置和方向，放开手表示释放物体，这些技术对于要求用户成为三维虚拟世界一部分的可视化特别有用。数据手套提供了一种全新的交互手段，使人们摆脱了传统的键盘和鼠标器的束缚，因此它在三维交互硬件中占有相当重要的地位。4 ) 空间球与三维定位器：空间球具有感应转矩，即本身不移动，只是感应所加的力，但可表示平移。由于是用户而非设备在移动，故物体不像数据手套那样受硬件限制，为了获得物体的连续动画，用户只需持续施加适当的压力。这种设备具有体积小、敏感度可调、操作中保持稳定、易用等特点，更适合于屏幕交互，而不适用于三维虚拟世界。三维定位器提供三维定位，同时还提供俯仰、偏转和转动。三维应用的典型输出是二维图像，如屏幕上的图像、纸上的硬拷贝、胶片、幻灯片，也可转换为视频图像录制到带上。5 ) 头盔显示器：通过输入给用户一对立体视图，使用户观察到图像。用户通过眼镜以三维立体画面形式观察虚拟现实，头向某一方向移动引起图像向另一方向移动而得到补偿。它与数据手套或其他三维交互设备联合使用将是未来可视化系统的一部分。6 ) 视频输出设备：视频录像机能提供全色彩、全速动画输出，因而是目前可视化输出的一种普遍形式。视频图像可用多种方式记录。如计算机屏幕上生成的图像输出可按其生成的速度录制到录像带上，或存入r a m 或快速磁盘，并在屏幕上快速重放。计算机输如也可以每次绘制一帧到帧存中，通过动两控翻器_ 释l 编辑录像鞔，每次籍一蛟记入录像带，也帮每次产燕一穰诧入磁盘躐光盘，再根据需骥从盘拷贝到带上。录制策统的性能及输出质量主要依赖于礤统残本。7 ) 彩色硬拷贝：w 用各种彩色热力、喷墨及绘图设备来产生胶片或纸上的硬拷贝，它们具有各种不同的成本和图像质量，也可采用直接从屏幕上嫩或照冀静方法。露子大幅骥蕊彩色藩嚣趸麓出静毫袋喷墨抒印辊提供，毽麓簸、维护和运转的赞用昂贵。对于小幅画的彩色设备较为便宜，运转成本与质缀成正比，其中喷爨系统最馕宣，染料渗透系统最昂燮。2 软件平台目前的可视化软件，按其结构可分为4 类。( 1 ) 图形软件：该类较箨静特点是在瑗有圈澎软律审燕a 一个支持爵撬化的程序库，库中包括一般的可视化造烈技术、黛互技术以及数据传递，输出技术等子程枣，用户基予c 、e + 十、和f o r t r a n 等谣言，调矮库程廖，开发其体应用。目前提供的图形软件有g k s 、p h i g s 、p l u s 、p h i g s + 、o p e n g l 等。( 2 ) 高层交互命令系统：程可视化的支持屡上，为常见的可视化应用技术开发一个命令式瘫户棼蓉，遥遗命令缀交互语露遗嚣壤毪、字符缡辑、熊标绘制等操作，并直接在用户控制下交互完成可视化应用。这是早期可视化系统采瑗的方式，它贝髓处理数据量较小豹翔题。( 3 ) 面向菜一领域的可视化系统：该类软件的特点戆根据领域的要求，确定可视化数据的变换流程，在每一变换节点上提供若干交互控制选择的功能。它铮露于浆领域静功能较强，餐遥寝性窝扩展性较差。( 4 ) 通用数据流结构的可视化系统：该类软件系统采用数据流处理方法鞠“搭弑本式”麴应用擒造方法。箕数据爱换过糍靼每一爨换苇蠢弱变换技本都由用户自行决定，用户根据需要直接采用流圈编辑技术开发具体可视化应用。它的适用性和可扩展性强，是目前公认的可视化系统中较好的结构。1 2 耨流理论穰述1 2 。1 掳流的概念物流中的“物”泛指切有形和无形的物质资料，如物资、物体、物品棹，它包含一切社会劳动产晶和用于社会生产帮消费的各砖囊然资源；物流巾的“流”泛指一切运动状淼，有流渤、移动、运动的含义，“物”的静止也被认为是运动的一种形式。物流是指逡种将物质由供给的一方向需要的一方所做的耱理性转移遘掇”3 。在这个蘩滚避翟孛，“耱”不改交性糍与形状，舞改变奎淘和时间状态，通过这个物流过程，物资产生空间和时间效果，得以实现其使用价值。物流过程是由一些具体的物流活动组成的，这些物流活动包括：( 1 ) 运输：运输是指“物”的长距离的移动。运输是实现空间效果的主要手段，是物流的中心环节之一，被称为国民经济的动脉和现代产业的支柱，在社会经济的发展中，运输的重要性已经被人们所确认。( 2 ) 保管：它包括存储、管理、保养和维护等活动。保管是产生时间效果的主要手段，用来克服需求与供给节奏不一致的矛盾，在物流系统中起着缓冲、调节和平衡的作用、保证物流活动的连续性与有效性。( 3 ) 装卸搬运：装卸搬运是指在同一范围内进行的、以改变“物”的存放状态和空间位置为主要内容和目的的活动。在生产领域中常称之为物料搬运。物流的各个主要环节和生产过程的各个阶段都要依赖装卸搬运活动进行衔接。装卸搬运是劳动密集型作业，内存复杂。消耗的人力和财力在物流成本中占有相当大的比重，常常是物流系统改善的难点之一。( 4 ) 包装：包装是指为保护“物”，或使之单元化，以利于运输、装卸搬运、保管和销售等的技术。“物”在进人物流系统之前，一般都要进行某种程度的捆扎、包装或装入适当的容器，所以包装被称为生产的终点，物流的起点。( 5 ) 流通加工：加工是指改变物质的形状或性质的生产活动。与流通本不属于同一范畴。但是为了运输方便、或适应用户多样化的需求、或综合利用等目的，有些辅助性性加工活动要在物流过程中进行，这种活动一般称为流通加工，并认为是物流系统的一部分。( 6 ) 物流信息：物流信息是指获取表达物流活动的有关知识、资料、消息、情报、数据、图形、文件、语言、声音等信息、以及信息加工与处理的技术，信息流先于“物”流，信息流不仅伴随“物”流的全过程，而且贯穿其始终。因此、物流信息也是物流的一个重要组成部分。物流信息技术也是物流管理活动的基础，物流管理是指管理人员对各个物流活功，以及物流全过程进行计划、实施、控制等的管理活动。因此，物流信息技术水平的提高是物流系统不断改善的关键。现代物流科学极为重要的概念之一就是认为各项物流活动之间存在着相互关联、相互制约的关系，它们都作为予系统存在于有机统一的物流大系统之中。物流系统作为客观存在而被人们所发现、所认识，无疑是现代物流科学产生和发展的前提。参见图1 1 物流系统的构成。综上所述，物流的概念可以有如下定义；广义上讲”1 ，物流泛指物质资料的场所( 或位置) 转移和时间占用的物理性活动，具体内容包括：运输、保管、包装、装卸搬运、流通加工等活动和与之相应的信息与管理活动。狭义上讲，物流是指从生产企业内部的原材料、协作件的采购开始，经过生产制造过程中的半成品的装卸搬运、保管、配送，晟后到达用户的全过程，保管和成品包装，到流通部门的运输、以及与之相应的信息与管理活动。1 2 2 物流的分类图11 物流系统的构成为了便于研究，按照物流系统的作用、属性及活动的空间范围，一般有下列分类“：1 按照作用分类物流科学按照物流系统的作用可分为：( 1 ) 供应物流：生产企业、流通企业或消费者购入原材料、零部件或商品的物流过程称为供应物流。对于生产企业而言，是指生产活动所需原材料、零部件或备品备件等物资的采购；对于流通企业而言，是指从买方角度出发的交易活动中发生的物流。( 2 ) 销售物流：生产企业、流通企业售出产品或商品的物流过程称为销售物流。对于生产企业而言，是指产品的销售；对于流通企业而言，是指从卖方角度出发的交易活动中发生的物流。( 3 ) 生产物流：从生产企业购入物资入库起，直到产品离开成品库的物流全过程称为生产物流。因此，生产物流存在于每个生产企业，与企业生产过程同步，如生产物流中断，生产过程也就停止了。( 4 ) 回收物流：在生产和流通活动中，一些物资可以回收并再加以利用的物流过程称为回收物流。如作为包装容器的纸箱、塑料筐、酒瓶回收等；又如我国冶金行业每年有3 0 m r 废钢铁( 金属废弃物) 作为炼钢原料使用。( 5 ) 废弃物流：生产和流通系统中所产生无用废弃物的处理活动中的物流过程称为废弃物流。如开采矿山时产生的上石处理，炼钢过程中产生的钢渣，以及工业废水、工业垃圾的处理等。2 按照空间范围分类物流科学按照物流系统的空间范围可分为：( 1 ) 地区物流：在一定的行政区域或地理位擞发生的物流过稷称为地区物流。戆送耪流系绫对于掇寓该连鹾金韭耪漉活动效率、接凄经济笈装、探辩疆民生活，具有熏凄作用。研究地区物流应根据该地区的具体情况和特点，从本地区的剃益出发组织好秘流活动。( 2 ) 国内物流：在一个主权闰家内发生的物流活动称为国内物流。国内物流是一个国家的经济动脉，对于提高一个国家内企业物流活动效率、推动缀济发曩、缣障詹民生活，其有重要律蠲，应该纳入瓣家静整体蕊甏中。鑫寿终流的研究重点为：物流基础设施的规划，如铁路、公路、航空，以及大型物搬集散基地等；刳寇骞关政壤法规；糖流技术装螽、器具的标准忧；物流薪技术戆开发、引进以及发展物流教育等。( 3 ) 国际物流：在国际间发擞的物流活动称为国际物流。随着国际经济贸荔一僖仡发展，蓬际耱流活动鑫趋颓繁，国际耘滚貔研究滋成为稳流研究戆一个重要领域。3 。按照性蠖分类物流科学按照物流系统的饿质可分为：( 1 ) 牡会物流：常称为大物流，是指流通领域发生的物流。社会物资流通是謇民经济静命球，对于全爵提赢经济效懿帮社会效益有饕鬻重要匏作用。较会物流是物流科学的主要研究领域。( 2 ) 疗业勃滤：常熬必中勃滚，是携纷渡内发生貔凌流。阉行业申鲍垒业是市场竞争的对手，但在物流领域中常常捆互协作，共同促避行业物流合理化。行业物流应作为各个行业协会的攫要研究课题。( 3 ) 企盈耪溅：常称海孛秘滚，是据垒垃悫发= = 翡戆流。金监携流按照秘流活动发生的先后顺序可划分为：供应物流、生产物流、销售物流和回收、废弃物滚。1 3 课题的提瞄以及意义1 3 。1 渫惩静撬毽现代物流科学的出现虽然只脊三十几年的时问，但由于它的发展为国民经济与垒照生产繁来巨大懿经济效慧嚣倍受入翻酶囊发重裰。寿懿经济学家嚣l 企业家认为：物流科学是“经济领域尚未开发的新大陆”、“物流是忿业的第三利澜潺泉”、“物流领域是现代企业竞争最熏要的领域”等等。这些都反映了现我物流科学的重要性。国内一些公司或企业在物流业务管理中信息化、智能化程度相对比较落蔗，甚至有瓣金监夔管壤还链子人工除段，这撵僚患漉逶速疫缓慢，鼗据绫诗费时费力，并且准确性麓，给领导进行决策带来困难，降低了企业的生产效翠，也跟不上时代发展的步伐。鉴于上述原因，本文开发出一个基于底盘物流调度的可视化系统，它是在与江淮汽车集团有限公司共同开展的“物流公司调度业务管理信息化系统”的基础上提出的一个具有可视化功能的物流信息化管理系统。在充分调查了解底盘物流调度过程的基础上，运用运筹学和优化理论，对其调运方案选择、任务分派、运输路线、库存管理等进行优化设计，建立优化的数学模型，最后利用可视化理论和计算机图形学知识，运用d e l p h i 语言和o p e n g l 等软件工具实现一个基于底盘调度的物流可视化、信息化管理系统。1 3 2 国内外研究现状分析本项目研究的对象将物流配送车辆优化调度问题与可视化理论有机地结合在一起，形成一个具有实际意义的面向对象的可视化模型。国外对物流配送车辆优化调度问题早作了大量而深入的研究，例如早在1 9 8 3 年b o d i n 、g o l d e n ”1 等人在他们的综述文章中就列举了7 0 0 余篇文献。在c h r i s t o f i d e s ( 1 9 8 5 ) “、g o l d e n 和a s s a d ( 1 9 8 8 ) “编辑的论文集，以及a l t i n k e m e r和g a v i s h ( 1 9 9 1 ) “、l a p o r t e ( 1 9 9 2 ) “、s a l h i ( 1 9 9 3 ) 1 等的综述文章中都进行了详尽的阐述。该领域的代表人物有b o d i n 、c h r i s t o f i d e s 、g o l d e n 、a s s a d 、b a l l 、l a p o r t e 、r i n n o o yk a n 、l e n s o a 、d e s r o s i e r s 和d e s r o c h e r s 等。其理论水平也领先于国内。虽然国内研究这个问题相对较晚，但是也出现大量的研究成果，运用各种先进的算法来解决车辆优化调度问题，例如，冯辉宗、陈勇、刘飞等运用遗传算法”，李仁安，袁际军等运用改进遗传算法“，刘云忠，宣慧玉运用蚂蚁算法“，并利用仿真技术加以模拟和实现。自1 9 8 7 年美国n s f 召开科学计算可视化的首次会议以后，美国、西欧和日本各著名大学、研究所、超级计算机中心以及各大公司纷纷进行科学计算可视化理论和方法的研究，并在重要的国际计算机图形学会议上发表文章。1 9 9 1 年以来，美国电机电子工程师每年召开可视化学术会议，并出版论文集。1 9 9 5 年，美国i e e e 刊物中又增加了一种新刊物i e e et r a n s a c t i o na n dc o m p u t e rg r a p h i c s ) 。与此同时，美国、德国的超级计算机中心、研究所以及各大公司着手开发用于科学计算可视化的软件系统，并逐渐形成商品推向市场。可以说，科学计算可视化作为一门新兴学科，经过短暂的十几年，已获得迅速发展，欧美发达国家在科学计算可视化理论与方法的研究、应用以及培训上投入大量资金和人力，取得了显著效益。而我国在科学计算可视化理论与方法的研究方面，由于资金和人力等主客观因素影响，相对于发达国家比较落后。但进入2 1 世纪以来，随着国民经济的快速发展，可视化理论与方法的研究越显重要，我国不断地在可视化技术的研究、应用以及培训上投入大量资金，并向着分布式、协同式、沉浸式科学计算可视化方向发展。1 3 3 课题研究意义本课题是将运筹学、可视化理论以及计算机图形学等理论与计算机技术有机地结合在一起，在实践的基础上建立了一个具有实际意义的、操作简单的、可视化的信息管理系统。这个项目的研究具有非常重要的意义。首先，从理论上说，在本课题的研究过程中，将枯燥乏味的运筹学理论转化成界面友好的、直观的、操作方便的可视化系统，其必然对我国运筹学教学也起到积极的作用。其次，国内外的生产实践也充分说明了物流研究对加强企业管理济效益具有重要作用，其意义十分深远：1 可大幅度减少工作量，减少劳动力占用，减轻工人的劳动强度。2 可大幅度缩短生产周期，加速资金周转。3 降低物流费用，可降低生产成本，减少流动资金占用，增加企业利润，提高企业经济效益。4 提高产品质量。5 促进技术改造，为企业发展提出新的要求。综上所述，本课题的研究简化了大量繁琐的运算，减少了人为的干预，使得物流运输更加科学化、形象化。从而为领导进行决策时提供大量的、可靠的形象化数据，以便制订准确的计划，提高生产效率，同时对提高我国制造企业的管理水平，促进生产系统发挥全部生产能力，提高企业经济效益，增强企业在国际市场上的竞争力，意义十分重大。第二章褥褫诧模鍪囊论基臻l l2 1 基于赢盘调度系统研视化模塑概述2 1 1 可视化参考模型简介秘学诗算燕继实验方法、理论方法之蓐，；| 避魏第三耱辩擎磷究瓣重嚣手段。可视化是将计算机图形图像技术引八科学计算，从而使这一煎要手段得到进一步改善。窀属于科学磅究过程中后鬟数据整理郏分，其强的怒为科学豢提供一种可视的分析手段。而可概化参考模型的薅立则有助于为可视化系统开发、应用开发以及教育与培训提供一个统一的理论基础，通常用以解决以下问嚣：( 1 ) 对现有可视化系统进行分类和比较：( 2 ) 攒述霹视纯系统翦主瓣特纛；( 3 ) 定义一个开放性盼可视化系统，l ； 便于系统对现有的功能进行修改与扩充：( 4 ) 有韵子建立移统一霹筏亿领城静术语。健迸霹筏纯领域静学拳聪慧交流：( 5 ) 有助予建立一个牙发胃援讫系绞领域串图形图像数据交换揍式巍终部接口等标准的基础。可视化参考模型主鹱分为基于可视分析研究模型、可视化过程模型和蒸于胃程霹听扩震搂型等三释。1 基于可视分析研究模型遁常，辩学家在分辑一秘巍然理象，或研究一静魏理璐象时，要经过以下几个阶段：( 1 ) 建模( m o d e l i n g ) 科学窳首先通过观察，将有关信息归纳成物理模型，郎确定耀些交鬟 有意义，哪些交莹可忽略，并速敬蹲空区域帮相关静物理定律，明确模拟目标，然后导出物理模型的理想化数学模型，包括控制方程、边界条锌、秘始条 孛以及定义域与数学装运式。( 2 ) 求解( s o l u t i o n ) 根据数学模型，采用相成的数值方法建立计算模型，送入计算机计算 计算机模拟) ，获得计算结果。( 3 ) 解释与评价( i n t e r p r e t a t i o n & e v a l u a t i o n ) 可橇健在该阶段发挥藏要作用，它实现从模拟数据到可视图形图像数据的变换，使科学家能以视觉图像方式对模攒结采进行戏豢，终出解释嚣襻嚣。这霉提扼过程具鸯攘索性，最终在对所模拟的物理现象获得理解与洞察，在此之前需要反复循环的进行探索( 如图2 1 ) 。( 计算或实验)图2 1 基于可视分析的研究模型2 可视化过程模型由上图可知，可视化过程的输入数据包括两类，一类是来自模拟阶段的计算或实验数据，另一类来自分析阶段中产生的控制可视化过程的指令。可视化过程输出为可视化的图形图像信息，以供分析用。进一步可将来自模拟阶段的数据到图形图像的变换过程细分为如下四个子模块。( 1 ) 数据操纵( d a t am a n i p l a t i o n ) 模块：主要完成数据过滤( 网络化、插值、梯度计算、格式转换等) ，使原始数据得到加细或增强( d a t ae n r i c h m e n t d a t ae n h a n c e m e n t ) ，形成适合后续可视化操作的表示形式。( 2 ) 可视化映射( v i s u a l i z a t i o nm a p p i n g ) 模块：将数据过滤导出的数据映射为几何数据( 如点、线段、多边形等) 及其属性( 时间、颜色、透明度、反向系数、表面纹理等) 。( 3 ) 绘制( r e n d i n g ) 模块：将几何数据转换成图像数据，它包括计算机图形学与图像处理中常用的技术( 如观察变换、光照模型、体绘制等) 。( 4 ) 显示( d i s p l a y ) 模块：完成图像显示。上述可视化过程可用图2 2 来表示。由图可以看出，科学计算可视化系统的组成元素分为两类：一类是数据交换语义层，它包括应用数据、几何数据、图像数据等三个层次数据；另一类是变换数据的功能模块，它包括了滤波模块( 数据滤波、几何滤波与图形滤波) 和映射模块( 数据预处理、映射、绘制和显示) ，前者完成在同一语义层的变换，后者完成在不同语义层间的变换。3 基于可视可听扩展模型图22 给出了一个比较完整的可视化过程流程，但在实际设计可视化系统时，往往要对图22 进行修改和扩充，这涉及到如下几种情况：( 1 ) 原始数据存在不同形式，不仅包括物理属性，而且还包括几何数据和扫描仪输入的图像数据，这样需要对可视化流程图22 做必要修改。有时要省略数据预处理模块，或将数据预处理模块的部分功能与映射模块功能合并；有时需要将映射和绘制两个模块合并为一个映射与绘制模块。交互操作和控制粳馈圈2 2 可视化过程流程图圈2 3 科学可视化与可听化流襁图( 2 ) 可貔让流鼹中熬输入数据可能是圈豫数据，聪簸出是抽象数掇( 棼号与结构型数据) ，这时需要对图2 2 进行扩充。用计算机视觉原理识剐出输入的图像数据所包含的抽象数据，因此需要设计专门的识别模块来代替映射模块和绘制模块。( 3 ) 科学计算数据往往是多维数据，可视化将多维数据映射到三维空间中的几何、拓扑、色彩和时间，但对某些应用来说，这些表示手段还嫌不够，需要使用更复杂的可视可听的表示方法。所谓可听有两种含义：一是利用非语言信号( 如预警信号、状态监控信号、数据编码信号等) 的各种特征( 如音量、音调、节拍、方向性等) 来表示科学数据。通常主要采用数据编码信号的两层映射方法将数据映射到声音的特征量，第一层映射为概念映射，第二层映射为感知映射，它们为科学计算数据的可听化提供了一条有效途径。可听的第二种含义是真实感声音的声学仿真技术。这一技术与可视化技术相结合成为可视与可听相结合的极具表达力的仿真手段。可听的实质是将数据变为声音，因此在可视化参考模型中要引入一些可听化数据变换模块。经过上述几点修改和扩充后，新的科学计算可视化与可听化流程图如图2 3 所示：2 1 2 基于底盘物流的可视化系统模型简介1 系统概述：近几年来，随着国民经济的快速发展，物流管理水平的高低越来越影响着生产企业的经济效益，可以说，它是企业的第三利润源泉也是现代企业竞争最重要的领域之一。为了提高企业物流管理水平，使其实现信息化、智能化，减少人工计算和简化繁琐的操作，本文结合实际开发了一套功能比较完善的底盘物流可视化管理系统。在开发系统的前期内，进行了大量切合实际的调研工作，了解了底盘物流主要业务流程( 如图2 4 所示) 和各业务之间的信息流程( 如图2 5 所示) 。2 系统分析：本系统以s q ls e r v e r2 0 0 0 为后台，d e l p h i 和o p e n g l ”作为开发软件工具，综合运用计算机及网络技术、通信技术、电子数据交换技术、自动识别采集技术、运筹学、3 d m a x 技术和e r p 等技术，实时、准确地获取和处理底盘仓库物资的数字化信息，建立对底盘物资活动进行有效控制的一体化综合电子信息系统，以实现物资管理可视化，能够及时、准确地掌握底盘的位置、状况、活动等信息，并实现底盘销售保障辅助决策，从而提高物资管理水平和质量。( 1 ) 系统结构设计底盘物流管理可视化系统是建立在一个通用的信息处理平台基础上，以实现底盘物流管理各个子系统之间的信息共享和互操作。其主要内容包括底盘物流基本业务平台和业务处理系统”。其结构图如2 6 所示。底盘物流基本业务平台是为适应底盘日常管理的需要，根据底盘物流任务和特点，为管理人员提供数据的采集、查询、汇总以及综合分析的通用软件应用平台。藤盘物流娩务处瑾系统跫鸯篱瑾a 燕提供疯盘钫滚建务整理，程箍任务接受与下达、物流调运、率辆路线安排以及底盘仓库资源管理业务等，并最终形戏一个专翅的数据库。图2 4 底盘物流业务流穰圈图2 5 底舷物流主要业务间的信息流程简图k 策数据中心iljj fk 据传递、数据转换介搿? 统芦j车队阶f管理图2 6 底盘物流可视化系统结构图( 2 ) 系统功能模块设计底盘物流基本业务平台集成系统主要反映底盘业务通用数据情况，包括底盘仓库基本情况、人员、物资以及设备等通用数据的管理，以提高管理的自动化，并为其他管理提供准确的基础数据。其具体内容由以下几个管理子模块组成”“：运输车辆管理：包括车辆的基本情况( 如类型、车牌号、承载能力等) 管理、维修管理等。驾驶员管理：包括驾驶员基本情况管理( 如姓名、驾驶证号、通讯方式等)以及奖惩管理等：销售商管理：包括销售商代码、地点、联系方式等管理；人事管理：包括人员档案管理、人员调动管理等；设备管理：包括设备手册管理、设备使用情况、设备维修控制管理等；运输费用管理：包括运输费用结算方式、运输费用合同管理等：综合查询：提供集成化的多种组合查询方式。底盘物流业务处理系统按照底盘物流业务流程情况可分为以下几个主要功能子模块：底盘物流任务接收管理：主要完成从e r p 中读取待销售的数据信息，并对其进行优化处理，即对任务进行归纳、分解等操作以及任务查询等管理；底盘物流调度管理：对已经进行优化处理后的任务进行调度，包括车队以及驾驶人员的指派以及调运指派单管理等，此时对任务指派也存在着优化设计问题：赢盘稳流运输管理：主要包括运输交接革管理簿，并对运输车辆静路线涟杼优化，并对运输过程进行实时跟踪管理；赢盘食格证管理：包撰合搀 燕戆录入、套询以及努印、上转管磺等；底盘仓储管理：包括臌盘的出库、入库管理，底盘附件管理等，此时存在一个底盘附件存储优化问簇：底盘照务统诗分析管联：主要辩赢盘耪流监务按照一定蹿阉浚( 翔西、胃、年) 进行统计分析，并生成具有可视化功能的图形文件；底盘运费结舞簿理：瓴摆底蠢遮费拜支管理秘底盘运费收入警遴簿。另外，底盘物流可视化系统还包括系统维护管联子系统：其作用是为底盘物流综合管理应用系统正常、安全运行提供保障。其主要由以下几个功能模块组成：数据臀理：进行数据的初始化、发送数据、接收数据、数据恢复以及数据器爨等；系统管理：主耍用于系统密码管理、角色管理以及权限管理等代码管理：进行代码初始化、代码数据对照维护、代码维护、发送与接收代码管理等。综上所述，基于底盘物流可视化管理策统的功能图如下阿2 7 所示舀2 7 底盘物流可视亿管理系统功能图2 2 霹援德软箨王暴撼奔2 , 2 1d e l p h i 简介目前的编程语言和编