第五章 采用专家系统的物流信息系统.docx

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第五章采用专家系统的物流信息系统

第五章　审核算法的程序实现

5.1物流审核算法的程序实现方法

5.1.1系统分析

物流审核的计算机程序是一个基于计算机的信息系统，专门为管理人员和物流分析师设计。

它通过实实在在的软件技术、操作过程研究和管理模型，旨在处理和分析计算物流信息平台中的决策问题。

例如，在配送系统中，物流审核程序应该能够提供评估各种不同的选项，比较有缺点，做出权衡，得出最优的结果。

物流审核程序可以提高物流信息系统的柔性、方便和可操作性，并促进时间和成本的节约。

物流审核程序的工作过程大致如图5-1所示。

图5-1物流审核程序工作过程

Fig.5-1Theworkingflowofthelogisticauditingprogram

在图5-1中，审核程序首先需要用户输入信息，或者从本公司的数据信息库中提取，通过一系列的策略和算法运用，最后得出具体方案的安排。

在本课题的物流信息平台中，物流审核计算机程序的目的是有效的提取信息，进行分析判断，确定所用算法，以帮助物流服务提供商为客户提供成本低，而且顾客满意度较高的服务方案。

为了开发这样的一个系统，需要首先完成以下几个计算机软件的组成部分：

数据仓库、多维的数据库管理系统、审核策略知识库、在线分析处理系统和基于以往案例推理出审核方案的技术等。

5.1.2系统业务流程分析

计算机审核程序的程序流程如下图5-2所示。

图5-2计算机审核程序处理过程

Fig.5-2TheProcessingFlowoftheAuditingProgram

在图5-2中，程序的开始是由客户或审核员提供一些物流服务信息，及服务要求特征，包括：

产品所需的相关信息、客户服务信息、以及相关设施（如SKU）的要求和标准等。

在网络化的物流管理信息平台中，可由客户将这些信息通过网络传递，或通过WebService等技术从公司的信息数据库中提取。

获得这些参数后，系统将交由“在线分析处理系统”（OLAP）处理。

其处理过程包括以下四步：

首先，对于以往处理过的成熟案例，可以调用以往的处理策略及输入参数；也可从新计算，确定新的审核策略计算法，得出新的审核方案。

在后台计算后，有程序在人机交互界面上输出审核结果。

具体输出的方式在后面的车辆配载审核程序中会详细介绍。

在业务部门执行了该审核方案后，还要进行绩效的评估记录，以便生成新的审核方案和参数组合，记入审核方案数据库。

5.1.3系统数据库设计

图5-3物流作业工作过程知识库结构

Fig.5-3TheTreeStructureoftheKnowledge

DataBaseoftheLogisticOperation

在审核过程中，不可避免的要使用到公司作业过程中的各种数据和信息，以便根据情况制定审核策略，提取算法所需数据。

所以，支持审核计算机程序的数据仓库和多维的数据库管理系统就应成为该程序的一个重要方面。

本系统使用的数据知识仓库采用树形结构管理，其结构和内容如图5-3所示。

其数据表关联图如图5-4所示。

在图5-3中，数据仓库的树形结构分为三级：

物流业务子系统级、二级子系统级和工作流程级。

该数据仓库能够囊括公司的所有业务中的参数信息。

在下图5-4中，以几个表为例，显示了作业参数表、SKU信息表、作业费用表和设施信息表等几个表的相互关联关系。

在审核程序执行中，需要根据业务联系这些表的主键联系，查询到所用的相关信息。

图5-4知识库数据库结构

Fig.5-4TheStructureoftheKnowledgeDatabase

5.1.4人机交互操作平台界面设计

根据以上的程序流程分析，设计出程序的人机交互操作界面，如图5-5所示。

图5-5显示了部分需要从客户处提取并输入到审核程序的信息，程序首先由这些信息开始，以便进行分析和审核。

在该界面中，首先是基本信息。

然后由审核员输入SKU信息、本地配送和包装等服务的客户物流服务要求。

对于物流服务要求，如配送准时性、库存空间占用等条件等，还需为这些各项标准设置权重，每项权重对应一个分值，如图5-6所示。

例如，自由车和外雇车的各项标准的权重可由管理员设置，设置结果如图5-7所示。

图5-5网络平台上的物流审核计算机程序

Fig.5-5TheComputerProgramoftheAuditingSystem

图5-6物流服务标准权重设置界面

Fig.5-6SettingtheWeightsoftheServiceStandardoflogistic

图5-7运载工具选择标准的敏感度设置

Fig.5-7SettingtheSensitiveoftheCarriersStandard

图5-8不同权重组合方式下综合表现评价

Fig.5-8TheComprehensiveEvaluationinDifferentWeightsMatches

以自有车和外雇车审核问题为例，说明人机交互界面的输出方式。

在图5-7中，把标准分为运费、服务质量等几方面，分别由审核员为自由车和外雇车打分；然后，以上六项标准又各分配到一个权重，这样，对应审核员打分的不同权重组合策略，最后可以得到一个总的评分表。

即图5-8所示的“总优先权重”。

审核的结果在人机交互界面中输出显示，其界面如图5-8所示。

5.2车辆配载审核算法程序的分析与实现

5.2.1系统分析

配载是指为具体的运班选配货载，即承运人根据货物托运人提出的托运计划，对所属运输工具的具体运班确定应装运的货物品种、数量及体积。

配载的结果是编制运班装货清单。

装货清单通常包括卸货港站、装货单号、货名、件数、包装、重量、体积及积载因子等，同时还要注明特殊货物的装载要求。

[60]

车辆配载审核算法程序是建立在信息系统之上的，其主要作用表现在以下几个方面：

（一）　实时信息传递的要求

在城市物流配送系统运转过程中，实时化的要求是很强烈的。

在以往，现代化的信息系统还没有引人物流配送业务的时候，很多情况下就是客户与配送商之间通过传统的信息交流方式来联络，经常会造成信息面窄，信息不通畅，以及信息差失等问题。

在现代物流配送作业过程中，往往客户群庞大，而且对配送企业的反应速度要求越来越高，再用以往的信息传递模式很难对大量客户订单做出快速响应。

[61]因此，引人信息系统以提供对客户订单的实时响应是必需的。

（二）　信息的保存及处理

以往物流配送业务的一些数据是以记账的形式来保存的，随着业务的扩大，账本越来越多，记账、查账的工作量十分大，而且容易造成信息差失。

引人信息系统之后，很多业务数据可以自动生成，把这些数据放人信息系统的数据库，查找十分方便，而且数据分析也很方便。

（三）　合理安排装车方案

从配送中心到客户位置的物流配送，是一个十分复杂的调度过程。

其中，最难以解决的问题之一就是车辆配载问题。

物流企业有各种不同类型的车辆，各车辆的容量都不一致，而每份订单上要求运输的货物体积也不同。

如何在每次订单运送的时候合理的选择所派车辆，是配载解决的主要问题。

既要使所需运输的货物全部运完，又要不浪费车辆空间，节省成本。

[62]

如上所述制定货物的配送方案包括以下子过程：

①物流中心的选择，即在哪个或哪几个物流中心安排运货。

②车辆选择，即安排哪些车辆进行配送。

③车辆装载方案，即依据车辆的装载能力、各个客户的数目要求，安排每辆车装载哪个或哪几个客户的货物。

④行车路线的安排，为了节约成本，只要车辆容量允许，要尽量采取多客户货物拼车运送的原则。

这也引起某些问题，即车辆如何安排行车路线，尽量以最短的路径送完各个客户的货物。

这不仅能使配送公司尽量降低成本，同时还可以减少在路车辆的数目，也可以缓解公共交通的压力。

⑤发车时间决策，即何时发车的问题。

车辆配载审核过程是上述制定物流配送方案中的一个环节。

以上的分析中，各个子过程是相互影响的，所以它们之间是互为条件、相互制约的关系。

要安排一套好的物流调度方案就要综合考虑以上各个子过程，采用组合优化的思想来操作。

这项工作如果只由人工完成是不可想象的，所以必须设计一套智能的审核程序系统，模拟人的工作过程，在很短的时间内完成调度工作。

[63]

（四）　准时送货的要求

在现在客户利益至上的时代，配送商只能选择提高服务水平。

其中最重要的就是要准时供货，即尽力那个按照客户要求的时刻把货送到。

这对物流公司的调度工作要求很高。

这就要求有智能化的审核程序来自动安排货物的配载问题。

5.2.2车辆配装审核算法流程

　　货物配装问题也称包裹问题（背包问题），它是动态规划应用的典型案例。

在决策分析中常会遇到类似的问题。

货物配装问题分为两种情况，一是按重量优化，使车辆利用率达到最大；二是按价值优化，使货物的总价值达到最大。

具体球解时，可以把装入的一种货物作为一个阶段，把装货问题转化为动态规划问题。

动态规划问题的求解过程是从最后一个阶段开始，由后向前推进。

由于装入货物的先后次序不影响最优解，所以求解过程可从任意一种货物开始，逐步进行。

例如，一辆8t的载重汽车，运输4种货物。

它们的重量分别为3,3,4,5t。

如何配装才能充分利用货车的运载能力？

[64]

本例可分为下述四个阶段进行计算：

第一阶段的计算过程，表示在考虑其他三种货物可能装载的前提下，可用于第一种货物的装载的重量有9种可能，即由0-8t。

因此，分别考虑在各种装载量下的第一种货物的装载方法和最大的装载量。

第二阶段的计算过程，求在第一种货物的各种装在方法下，可用于第二种货物的装载量和装载方法。

此时可用的载重量仍然有9种可能，即0-8t。

第三阶段的计算过程，求在前两种货物的各种装在方法下，可用于第三种货物的装载量和装载方法。

此时可用的载重量仍然有9种可能，即0-8t。

第四阶段的计算过程，求在前三种货物的各种装载方法下，可以用于第四种货物的装载量和装载方法。

此时4种货物都以考虑，因此可用的装载量为货车的载重量。

即8t。

为了简便起见，我们只考虑配装1车的方案，只要有了配装1车的方案，就能解决全部货物的配装问题。

其办法是在每次配装后，将已配装的货物减去，再对剩余的货物进行配装，每次配装所使用的方法相同。

（一）　按重量优化

假设有n种货物A1，A2,…，An，其中A1有kl件，每件重G1t；A2有k2件，每件重C2t；…，An有kn件，每件重Gnt，如表7-8所示。

货车车厢的载重量上限为Dt。

如何配装，才能充分利用车辆的装载能力。

在货物配装问题中，也需要作为评价标准的价值函数。

我们的目标是充分利用车辆的装载能力，也就是使车辆装载能力的余量达到极小，所以我们选择“余量”作为价值函数值。

（二）　按价值优化[65]

假设有n件物品A1，A2，…，An，其中A1价值为R1，重G1；A2价值为R2，重G2；…；An价值为Rn，重Gn，如表7-9所示。

车（或容器）的载重量上限为Do如何配装，才能使装人的物品价值达到最大。

5.2.3车辆配载审核算法流程

车辆配载审核算法的流程如图5-9所示。

首先进行数据输入。

将必要的数据传至审核步骤中。

然后是算法的后台运行：

先确定阶段数N,N由所需配装的货物数确定。

然后对于每一个阶段，分别计算出本阶段的N个配载状态值。

比较每个配载状态值，找出最优的值。

当J

当J=N时，输出最优值F对应的状态值X，最后结束程序。

图5-9车辆配载审核算法流程图

Fig.5-9TheFlowChatoftheLoadingVerifyingAlgorithm

根据算法的流程要求，设计一组算例来实现该算法。

具体过程如下述。

为了简便起见，现在只考虑配装一车的方案。

只要配装了一车，就会解决全部货物的配装问题。

其方法是在每车的配装之后，将已配装的货物减去，再对剩余的货物进行配装，使用的方法相同。

（一）　物品配装问题。

货场有A,B,C,D四种货物需要配装成整车，通过铁路发运，其中货物A共5件，每件重5t；货物B共4件，每件重4t；货物C共10件，每件重2t；货物D共30件，每件重1t。

试用动态规划将货物进行配装，运输车辆的载重能力为50t。

这是典型的配装问题，按照货物配装程序的要求，输人数据：

4,50

5,5,4,4,2,10,1，30

最优解为：

X1＝4,X2＝4,X3＝7,X4＝0

即装人第1种货物4件，装人第2种货物4件，装人第3种货物7件。

总装载量为50t,达到满载，充分利用了车厢的装载能力。

[66]

（二）　包裹问题。

某人要邮寄一个标准包裹给好友，现有五种物品可供选择，这五种物品的重量和价值各不相同。

包裹限重15kg。

试问装入哪些物品，才能使整个包裹的价值最大。

这个问题是运筹学应用的一个典型案例，可以用整数规划或动态规划求解，这里用货物配装程序求解。

[67]

输人数据：

5,15

6,18,5,15,2,10,3,10,1，6

题义标志：

I（表示按价值优化）。

最优解为：

X1=I，X2＝I，X3＝I，X4＝0,X5=1

即选择第1，2,3,5种物品，总价位：

49千美元。

5.2.4程序操作示例

车辆配载审核程序操作方法如图5-10所示。

在操作过程中，首先从物流管理信息平台进入车辆配载审核程序，以执行配载审核工作。

在界面中输入需配装的货物种数、车辆的总载重量、题意标志及各种货物的编号、件数及每件重量。

点击“计算”后，由算法程序在后台进行计算。

计算完成后，在屏幕的结果区输出计算结果，即每种货物的配装件数。

最后由操作人员确定是否完成了所有需运输货物的配载？

如果是，则结束程序；如果否，则继续进入第二辆车的配载，方法相同。

图5-10车辆配载审核程序操作流程

Fig.5-10TheOperatingFlowofthe

LoadingVerifyingAlgorithm

程序的界面如图5-11所示。

屏幕中的文本框是供输人数据的，每个（组）文本框都有文字提示，具体含义如下：

[68]

（1）货物品种数：

即货物配装问题中货物品种数n。

（2）装载额上限：

即货物配装问题中装载总额，也是车辆的最大装载量。

（4）各种货物的重量和件数。

（5）各种货物的配装件数。

用于输出配装审核的结果。

（6）题义标志：

输入1表示按价值进行优化，否则按重量优化。

（6）打印标志：

每次启动时，打印标志为“0”，如果需要打印，打印标志置“1”。

输入数据时，数据应化为整数进行输入。

数据输人或修改结束后，点击“计算”按钮，进行存盘计算。

如果点击“退出”按钮，则退出货物配装程序。

[69]

图5-11车辆配载审核算法求解的程序界面

Fig.5-11TheProgramInterfaceoftheLoadingVerifyingAlgorithm

5.3本章小结

本章在介绍车辆配载审核算法和一般的程序实现步骤的基础上，设计实现了该算法的计算机程序。

介绍了改程序的界面及操作过程，最后，以一个例子演示了该程序界面在使用时的操作方法。