第五章 采用专家系统的物流信息系统.docx

1、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.5-1 The working flow of t

2、he logistic auditing program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

3、机审核程序处理过程Fig.5-2 The Processing Flow of the Auditing Program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Web Service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

4、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.5-3 The Tree Structure of the Knowledge Data Base of the Logistic Operation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

5、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.5-4 The Structure of the Knowledge Database5.1.4 人机交互操作平台界面设

6、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.5-5 The Computer Program of the Auditing

7、System图5-6 物流服务标准权重设置界面Fig.5-6 Setting the Weights of the Service Standard of logistic图5-7 运载工具选择标准的敏感度设置Fig.5-7 Setting the Sensitive of the Carriers Standard图5-8 不同权重组合方式下综合表现评价Fig.5-8 The Comprehensive Evaluation in Different Weights Matches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

8、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，

9、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

10、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：物流中心的选择，即在哪个或哪几个物流中心安排运货。车辆选择，即安排哪些车辆进行配送

11、。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。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。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

12、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

13、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。

14、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；

15、 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

16、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JM时，往复循环以上几步。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.5-9 The Flow Chat of the Loading Verifying Algorithm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

17、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50 t。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： X14, X24, X37 , X40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50 t,达到满载，充分利用了车厢的装载能力。66 (二)包裹问

18、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，X2I，X3I，X40, 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

19、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.5-10 The Operating Flow of the Loading Verifying Algorithm 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

20、 （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.5-11 The Program Interface of the Loading Verifying Algorithm5.3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。