基于地理信息系统的粮食物流决策支持系统的开发.pdf

第3 8 卷第5 期 吉林大学学报 工学版 V o 3 8N o 5 2 0 0 8 年9 月 J o u m a Io fJ i l i nU n i v e r s i t y E n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g yE d i t i o n S e p t 2 0 0 8 基于地理信息系统的粮食物流 决策支持系统的开发 鹿应荣1 杨印生1 孙宝凤2 田沐野3 鲍婧3 1 吉林大学生物与农业工程学院 长春1 3 0 0 2 2 2 吉林大学交通学院长春1 3 0 0 2 2 3 深圳市农产品股份 有限公司 深圳5 1 8 0 1 9 摘要 以地理信患系统 G I S 为开发平台 以区域电子地图为基础对基于G I S 的粮食物流决 策支持系统进行了总体结构设计和功能设计 建立了数据库和模型库 实现了订单管理 库存 管理 客户管理 车辆管理和模型库管理 通过实证研究 构建了粮食物流中心配送车辆路径 优化问题的有时间限制的V R P 问题模型 研究了车辆路径优化问题 实现了最优路径的可视 化 关键词 交通运输工程 地理信患系统 G I S 粮食物流 决策支持系统 中圈分类号 U 1 1 6 2 T P 3 1 1文献标识码 A文章编号 1 6 7 1 5 4 9 7 2 0 0 8 0 5 1 0 4 4 0 5 D e v e l o p m e n to fG I S b a s e dg r a i nl o g i s t i c sd e c i s i o n m a k i n gs u p p o r ts y s t e m L UY i n g r o n 9 1 Y A N GY i n s h e n 9 1 S U NB a o f e n 9 2 T I A NM u y e 3 B A OJ i n 9 3 1 C o l l e g eo fB i o l o g i c a la n dA g r i c u l t u r a lE n g i n e e r i n g J i l i nU n i v e r s i t y C h a n g c h u n1 3 0 0 2 2 C h i n al2 C o l l e g eo f T r a n s p o r t a t i o n J i l i nU n i v e r s i t y C h a n g c h u n1 3 0 0 2 2 C h i n a 3 S h e n z h e nA g r i c u l t u r a lP r o d u c t sC o L u l S h e n z h e n 5 1 8 0 1 9 C h i n a A b s t r a c t T a k i n gt h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m G I S f 1 8d e v e l o p m e n tp l a t f o r m O nt h eb a s i so ft h e r e g i o n a le l e c t r o n i cm a p t h eo v e r a l ls t r u c t u r ea n df u n c t i o n so fag r a i nl o g i s t i c sd e c i s i o n m a k i n gs u p p o r t s y s t e m G L D S S b a s e do nG I Sw e r ed e s i g n e d Ad a t a b a s ea n dm o d e l b a s e dm a n a g e m e n ts y s t e mw e r e d e v e l o p e d T h ec o r ef u n c t i o n so ft h eG L D S S i n c l u d i n gt h em a n a g e m e n to ft h eo r d e r t h ei n v e n t o r y t h e c u s t o m e rr e l a t i o n t h ev e h i c l em a n e n v e ra n dt h em o d e lb a s ew e r er e a l i z e d T h r o u g ht h ec a s es t u d y a V R Pm o d e lw i t ht i m eI i m i t a t i o nw a se s t a b l i s h e dt oo p t i m i z et h er o u t e sf r o mt h eg r a i nl o g i s t i c sc e n t e r t ot h ee n du s e r s T h ev e h i c l er o u t eo p t i m i z a t i o np r o b l e mw a ss t u d i e d a n dt h ev i s u a l i z a t i o no ft h e o p t i m i z e dr o u t e sw a sa c c o m p l i s h e d K e yw o r d s e n g i n e e r i n go fc o m m u n i c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m G I S I g r a i nl o g i s t i c s d e c i s i o n m a k i n gs u p p o r ts y s t e m 现代粮食物流体系由完善配套的粮食流通基 础设施 高效合理的运作方式 科学规范的管理方 法和及时准确的信息服务组成叫 其中粮食物流 信息系统是沟通粮食生产 粮食加工 粮食物流 收藕日期 2 0 0 7 1 2 1 4 基金项目 吉林省国际合作项目 2 0 0 6 0 7 0 9 吉林省发展计划委员会高技术产业项目 作者简介 鹿应荣 1 9 6 5 一 女 教授 研究方向 物流系统优化与设计 E m a i l l u y r j l u e d u 饥 万方数据 第5 期鹿应荣 等 基于地理信息系统的粮食物流决策支持系统的开发 政策法规等环节的网络平台 将地理信息系统 G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o nS y s t e m G I S 与决策支 持系统 D e c i s i o nS u p p o r tS y s t e m D S S 集成后 应用在粮食物流管理中是一个重要的研究方向 已有的文献研究了粮食调拨 粮食产后的决策支 持系统和粮食物流信息系统 2 4 但有关粮食物流 决策支持的研究报道较少 本文以G I S 为开发平台 以区域电子地图为 基础地理信息来源 建立粮食物流决策支持系统 重点研究了路径优化的可视化设计 并以地图和 报表的形式向用户提供方案 实现粮食物流最优 路径的可视化 1G L D S S 的总体结构设计 以E S R I 公司A r c G I S8 软件为开发平台 利 用E S R I 的M a p O b j e c t2 3 组件 程序集成化高 的V i s u a lB a s i c6 0 和S Q Ls e r v e r2 0 0 0 数据库 作为开发工具 建立粮食物流的决策支持系统 系统开发的主要任务是以G I S 技术为基础 设计粮食物流数据库系统 基于数据库模块 系统 预留了数据仓库的接口 以便采用联机分析处理 和数据挖掘技术 实现对数据深层次的挖掘和利 用 构造粮食物流需求预测 设施选址和车辆路径 优化计算的各种模型和方法的模型库 并以地图 和报表的形式向用户提供方案 实现粮食物流网 络优化方案决策的可视化 从而促进粮食物流管 理的科学化 信息化进程 粮食物流决策支持系 统的总体结构如图l 所示 预测 选 址 路径 优化模型 工 模型库管I 系统 M B M S 模型库 用户 政府 企业等 决策 策支持数据信息 结果反D B M S 堕轧M B M S G I S 机分析处 L i n eA n a l y l P r o c e s s i n g 数据挖掘 D a t a M i n i n g 数据仓库一 D a t a W a r e h o u s e 臼臼 臼 1 蕊甬酹诼丽磊孤广 粮食物 流G I S 正 地理信息 管理系统 地理 信息库 圈1粮食物流决策支持系统的总体结构设计 F i g 1 O v e r a l ls t r u c t u r ed e s i g no fG L D S S 2G L D S S 的功能设计 本系统在功能上大致分为人机对话界面 数 据库系统 模型库系统和输出功能4 个部分 如图 2 所示 因此 系统的实质就是以数据库 模型库 作为基本信息支撑 通过系统程序构筑系统的运 行环境 辅以友好的用户界面和人机对话过程 有 效地实现信息查询和决策支持两大功能 r 一 一一 l 用户 l C S 干 n 瀛和 数据库 lI 模型库I 输出功能 至I I 茎l I 耋l I 喜ll 蓁雾I l 萋萋l l 蓁霎 图形 和报 表形 式输 出 图2 粮食物流决策支持系统的功能设计 F i g 2 F u n c t i o nd 髑i g no fg r a i nl o g i s t i c sD S S 2 1 人机对话界面 人机对话界面是系统提供给用户的接口 一 方面 用户可以向系统提出问题 决策者可以利用 它调用模型管理部件 选取不同的模型 抽取所需 的数据 尝试提出的不同方案 另一方面 系统向 用户显示结果 人机对话界面完成的工作主要包 括 提供决策支持系统的控制 允许用户控制系 统的运行 提供多种交互形式以供用户方便使 用 产生输入 输出 在一定范围内理解用户的 需求 提示用户的输人以及正确地输出系统的运 行结果 具有良好的纠错和提示功能 具有良 好的适应性 随着环境和需求的变化 界面易于扩 充 具有良好的保密性 只有经过授权的用户才 能进入系统 2 2 数据库系统 数据库中存放着决策支持系统所需的各类信 息和数据 系统数据库包括基本信息数据库和地 图信息数据库 供决策者查询 并为模型库提供基 本的事实 并在此基础上建立订单管理系统 库存 管理系统 车辆管理信息系统以及电子地图等模 块 本文采用S Q LS e r v e r2 0 0 0 数据库 可与 G 1 S 空间数据库进行系统集成 5 1 订单管理系统 是粮食物流中心与客户 的交易数据和相关信息 包括粮食物流中心与客 万方数据 吉林大学学报 工学版 第3 8 卷 户名称 位置 规模和粮食品种等信息 以及物流 中心与客户的交易记录 其中需求点的客户信息 是重要信息 主要包括客户的名称 送货地点 需 求时间 需求品种和配送要求 货物送达的时间 特定车型 等信息 这些信息与车辆信息 电子地 图的路网图层和功能图层一起构成了物流配送决 策的基础数据 2 库存管理系统 对物流中心现有粮食进 行操作 并对库存量少于库存下限的粮食进行预 警显示 对库存中粮食的信息进行添加 修改 删 除 根据查找对象 全部商品 商品编号 商品名 称 类型名称 和查找主题 单价 库存数量 货位 号 进行综合查询 3 车辆管理系统 是物流配送不可缺少的 运载工具 对车辆的合理调度和运行监控足粮食 物流决策支持系统的重要内容 车辆管理信息系 统应该详细记录车辆的编号 载重量 行驶速度 车辆状况等 4 电子地图 通过与G I S 的接口操作 实 现为配送路线提供叮视化的操作界面 电子地图 向系统提供路网和功能的信息数据 这些数据是 G I S 设施选址 车辆路径优化模型和算法运行的 基础 6 同时 电子地图能够提供町视化界面 实 现地图显示 目标定位 查询统计等功能 2 3 模型库系统 模型库主要包括决策过程所需的以下三种数 学模型和方法 1 粮食需求预测模型和方法 采用科学的 预测模型预测未来粮食物流需求量 确定粮食物 流中心未来的粮食物流量规模 是制订粮食物流 规划十分关键的第一步 也是制订其总体布局规 划的重要依据 2 粮食物流中心选址模型和方法 通过选 址模型为粮食物流中心选址提供可靠的决策依 据 保证选址的科学性和合理性 3 车辆路径优化模型和方法 通过车辆路 径模型 运用启发式算法与G I S 相结合 对配送 路线的方案进行优化 保证在配送过程中以低成 本高效益进行 为企业实现节约成本 提高效益提 供有力的数据支持 2 4 电子地图开发 在地理信息系统中 电子地图由若干图层组 成 每个图层描述一类地理信息 通过这些图层的 叠加来表示真实 复杂的地理信息 实现G I S 的 可视化功能 在电子地图的基础上 主要添加路 网图层 以电子地图的路网图层为依据 利用 A r c G I S8 的地图编辑功能开发3 个可视化功能 图层 即物流中心 点层 客户层 点层 节点间 最短路径层 线层 选用E S R I 公司的 M a p O b j e c t2 3 组件 该组件是E S R I 公司 A r c G I S 软件的底层 可实现点 线 面的操作 可 以直接插入到许多标准的环境中开发自己的应用 系统 V i s u a lB a s i c6 0 和M a p O b j e c t2 3 结合进 行系统的二次设计开发 实现地图放大 缩小 移 动 旋转 居中 全图显示 地图漫游 显示地图等 信息操作 实现实时查询和实时显示 7 1 实现区 域电子地图的自动调入 并对数据处理结果在空 间位置上进行显示 8 本文以长春市电子地图为基础 在假定各设 施位置和物流量都已基本确定的情况下 重点开 发基于G I S 粮食物流决策支持系统中车辆路径 优化这一部分内容 一方面实现城市完备的地理 信息表达 如配送节点的位置 道路等级 距离等 可将优化算法和实际路况结合 在车辆行程路线 安排作业中辅助决策 另一方面生成优化路线 通 过屏幕显示或以地图 表格的形式打印输出实现 决策方案的可视化 以便降低物流成本 满足用户 需求 为管理决策提供支持 J 3 基于G I S 的G L D S S 实现 本系统的主要功能包括订单管理系统 库存 管理系统 客户管理系统 车辆管理系统和模型库 管理系统 所有的操作都在主界面上进行 主界 面上列出了系统所要完成的主要功能模块 如图 3 所示 1 订单管理系统 这个模块包括粮食物流需求量的数量和粮食 图3 系统的主界面 F i g 3 M a i ni n t e r f a c eo fs y s t e m 万方数据 第5 期鹿应荣 等 基于地理信息系统的粮食物流决策支持系统的开发 品种等物流信息以及交易的纪录 且具有添加 查 询 删除等功能 如图4 所示 圈4 订单臂理界面 F i g 4 I n t e r f a c eo fo r d e rm a n a g e m e n t 2 库存管理系统 包括粮食编号 粮食名称 粮食类型 库存数 量 价格 并且对库存中粮食的信息进行添加 删 除和综合查询 如图5 所示 图5 粮食库存管理界面 F i g 5 I n t e r f a c eo fg r a i ni n v e n t o r ym m u 噼m e n t 3 车辆管理系统 在这个模块中包括车辆的编号 载重 装载 量 车辆状况 如图6 所示 图6 车辆管理界面 F i g 6 I n t e r f a c eo fv e h i c l em a n a g e m e n t 4 模型库系统 如图3 所示 点击菜单中的模型库系统 会弹 出粮食物流需求预测模型 粮食物流中心选址模 型和粮食物流配送车辆路径模型 选择粮食物流 配送车辆路径模型 首先制定配送计划 然后将其 结果显示在电子地图上 制定配送计划 在该 界面中输入配送数据的时间 配送点的距离 配送 中心以及配送需求点的个数 配送车辆最大承载 能力和配送车辆的平均速度等 点击 添加 按钮 该界面就会自动地将指定配送计划所需的数据输 入到界面的表格里 如图7 所示 系统生成的优 化安排和优化路线如图8 所示 基于G I S 粮 食物流决策支持系统的实现 点击图3 的G I S 地 图7 配送计划图 F i g 7 C h a r to fd i s t r i b u t i o np l a n n i n g 图8 路径优化图 F i g 8 C h a r to fr o u t eo p t i m i z a t i o n 图显示 系统进入G I S 地图显示界面 该界面除 提供地图放大 缩小 浏览和打印等功能外 还增 加了猫眼定位的功能 可以逐条显示单一线路 也可以同时显示全部路线 如图9 所示 本文以长春东北亚农产品物流中心为例 在 长春市内进行车辆路径优化的实证研究 构建了 粮食物流中心配送车辆路径优化问题的有时间限 制的V R P 问题模型 10 设计了改进的C W 节约 万方数据 1 0 4 8 吉林大学学报 工学版 第3 8 卷 图9 基于G I S 的路径优化 F i g 9 G l s b a s e dr o u t eo p t i m i z a t i o n 启发式算法 并用V C 实现了算法 进行了物 流中心车辆路径的可视化研究 1 这对粮食物 流中心实现计算机配送路线优化 降低物流成本 和提高物流经营水平 更快地响应顾客需求和最 终增加企业竞争力具有重要的参考价值 4 结束语 利用G I S 和D S S 集成了粮食物流决策支持 系统 对系统进行了总体结构设计和功能设计 实 现了订单管理系统 库存管理系统 客户管理系 统 车辆管理系统和模型库管理系统的功能 重点 研究了路径优化的可视化问题 实现了系统的可 视化 为粮食物流决策支持提供了一种有效的平 台技术和方法 参考文献 I 李小化 陈莲 现代粮食物流体系的初步研究F J 2 粮油加工与食品机械 2 0 0 5 3 6 3 6 5 L iX i a o h u a C h e nL i a n S t u d yo nm o d e r ng r a i n1 0 g i s t i c ss y s t e m J M a c h i n e r yo fC e r e a l s O i la n d F o o dP r o c e s s i n g 2 0 0 5 3 6 3 6 5 2 孙吉贵 白洪涛 于海鸿 等 粮食调拨决策支持系 统的设计与实现 J 吉林大学学报 信息科学版 2 0 0 5 2 3 1 8 1 8 5 S u nJ i g u i B a iH o n g t a o Y uH a i h o n g e ta 1 D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m f o rg r a i na l l o c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n J J o u r n a lo f J i l i nU n i v e r s i t y I n f o r m a t i o nS c i e n c eE d i t i o n 2 0 0 5 2 3 1 8 1 8 5 3 D o n gM e i d u i H eY o n g D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fi n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mf o rg r a i n p o s t p r o d u c t i o n J T r a n s a c t i o no ft h eC S A E 2 0 0 1 1 7 1 3 8 4 3 4 程桦 基于G I S 技术的粮食物流信息系统研究 J 武汉工业学院学报 2 0 0 5 2 4 4 4 6 C h e n gH u a R e s e a r c ho ft h el o g i s t i c si n f o r m a t i o n s y s t e mb a s e do nt h et e c h n i q u eo fG I S J J o u r n a lo f W u h a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y 2 0 0 5 2 4 4 4 6 5 荆平 贾海风 基于M A T L A B 与G I S 的污水回用 决策支持系统开发与应用 J 清华大学学报 自然 科学版 2 0 0 8 4 8 3 3 5 3 3 5 7 J i n gP i n g J i aH a i f e n g D e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fM A T L A Ba n dG I S b a s e dd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e mf o rw a s t e w a t e rr e u s e J T s i n g h u aU n i v e r s i t y S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y 2 0 0 8 4 8 3 3 5 3 3 5 7 6 唐孝飞 孙壮志 胡思继 物流配送决策支持系统 的分析 J 北方交通大学学报 2 0 0 2 2 6 5 9 2 9 7 T a n gX i a o f e i S u nZ h u a n g z h i H uS i j i A n a l y s i s o fl o g i s t i c sd i s t r i b u t i o nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m J J o u r n a lo fN o r t h e r nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y 2 0 0 2 2 6 5 9 2 9 7 7 刘光 刘小东 地理信息系统二次开发实例教 程 V B N E T 和M a p O b j e c t s 实现 M 北京 清华大学出版社 2 0 0 4 8 荆平 李佩武 基于G I S 的环境影响评价专题图信 息系统 J 计算机工程 2 0 0 5 3 1 1 9 2 0 8 2 0 9 J i n g