基于WebGIS的鋼鐵物流信息系統分析與設計

尹靜秋， 邱新法， 何永健 （南京信息工程大學，江蘇 南京 210044）

基于WebGIS的鋼鐵物流信息系統分析與設計

尹靜秋， 邱新法， 何永健 （南京信息工程大學，江蘇 南京 210044）

目前鋼鐵企業競爭日趨激烈，確保企業在生產、倉儲、配送和運輸等環節物流信息的暢通和高效共享，必須建立先進高效的管理系統。結合GPS、GSM、GPRS、RFID等技術，重點介紹基于ArcGIS Server和Ajax的WebGIS系統的分析與設計，ArcGIS Server是一個基于Web的企業級GIS解決方案，為鋼鐵物流提供了一個高效的集成管理平臺；可以進行空間分析、各種查詢檢索；采用Ajax技術，改變以前客戶端反應遲鈍的缺點，能快速響應。

鋼鐵物流信息系統；供應鏈；ArcGIS Server；Ajax

0 引 言

目前我國為全球第一大粗鋼產量生產國。而這巨大的鋼材消費量，都是靠各種流通手段和方式來實現的，從煉鋼原料采購到鋼材成品進入流通領域，直至最終被終端用戶所消化，這中間的物流數量遠遠超過生產出來的噸位，每年往返輸送的物資數量至少是生產出來的3倍以上[1]。包括鋼鐵業在內的我國物流流程至今尚未改變傳統的 “交通警察各管一段”的模式，產供銷過程中的生產物流、供應物流和銷售物流是分割的。物流過程中的運輸、倉儲、回收和加工等部門也是分別設置的，因而單項物流不可能形成系統物流，這不利于物流過程整體效益的發揮。

由于各個鋼鐵企業競爭的不斷加劇以及原材料價格的攀高，利潤空間在不斷縮小，但每年花費在物流上的成本卻在增加。未來鋼鐵物流的研究首先應集中于物流系統整體最優化。鋼鐵市場的國際化，不但要求企業內部物流最優化，而且與企業生產緊密相連的外部環境也應達到最優化[2-3]，實現鋼鐵物流管理系統信息化、可視化、國際化。因此實現企業內外物流信息的暢通與高度共享、建立先進高效的管理系統，成為鋼鐵物流領域追求 “第三利潤”亟待解決的首要問題。

對鋼鐵物流研究[4-14]，從鋼鐵生產、流通等供應鏈的角度闡述鋼鐵物流存在和亟待解決的問題，分析了當今鋼鐵物流形式，指出建立高效鋼鐵物流系統的必要性，并從各自專業角度闡述了解決問題的方法。提出要從敏捷生產、現代物流、電子商務、供應鏈管理、商業生態系統等理念、模式改造傳統的鋼鐵生產與流通，實施流程再造[14]。對地理信息系統等先進技術用于物流方面的研究是很多的[15-22]，解決了許多傳統物流行業疑難問題，提供了許多新思路和方法，取得了物流發展的開拓性進展。但把二者很好結合的例子，不多見[23-25]，張吉善[24]等在綜合分析鋼鐵企業的發展趨勢及電子商務物流特點的基礎上，介紹了GIS、GPS、RFID等空間信息技術的功能及特征，提出了依托空間信息技術的鋼鐵企業物流配送系統基本構架。

本文在前人研究基礎上，針對鋼鐵物流特點，以WebGIS為平臺，對鋼鐵物流系統進行總體分析與設計，做有益討論和設計。

1 現代物流與GIS等技術的融合

WebGIS使地理信息通過互聯網走向了千家萬戶，不僅拓寬了地理信息資源的應用領域，極大地提高了空間信息的維護、發布和查詢效率，而且使全社會范圍內各領域、各部門之間的空間數據信息的高度共享成為可能。

GPS可向任意多用戶提供連續、實時的三維測速、定位服務?？梢钥焖倭私馕锪鲃酉?，尤其在物流運輸或者配送中，管理者可以做出正確決策，也可以使客戶清楚地了解自己貨品目前的狀態。

GSM是目前國內覆蓋最廣、系統可靠性最高、話機擁有量最大的數字移動蜂窩通訊系統。它具有強大的保密功能。GSM系統除提供基本的話音業務服務外，還提供短消息 （SMS）業務，數據業務等多項功能服務?？梢允褂肎SM實現通訊功能，保持隨時聯絡，方便物流的調度。GPRS是GSM的延續，不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器，使得連接及傳輸都會更方便容易[26]。在目前流行的物流動態信息采集技術應用中，一、二維條碼技術應用范圍最廣，其次還有磁條 （卡）、語音識別、便攜式數據終端、射頻識別 （RFID）等技術。

應用網絡技術，開發電子商務平臺，應用先進的管理信息系統，實施數字化的物流管理，先進的電子數據交換、自動識別和條碼技術。實現鋼材物流管理的 “現代化”。企業通過數字化平臺及時獲取并處理供應鏈上的各種信息，提高對消費企業需求的反應速度，降低流轉、結算、庫存等成本。獲得更多的 “第三利潤”。

2 系統需求分析及總體設計

目前行業上把鋼鐵物流提升到供應鏈的高度來研究，從世界制造業產業升級來講，一般通過兩種辦法，一是用信息化帶動鋼鐵生產與流通的現代化，二是用現代物流特別是供應鏈管理改造運作模式，提高效率，降低成本，強化核心競爭力[14]。對鋼鐵產業，這里涉及到以下環節[14]：

第一，采購環節。選擇無缺陷供應商，實行電子采購，降低采購成本。第二，供應環節。實行物流外包。但鋼鐵企業不可能沒有自主物流，不同的是有的自營為主，有的外包為主。第三，生產環節。對鋼鐵企業來講，生產環節物流要小于供應與銷售物流，但由于工廠布局不同，也會造成生產物流的低效率高成本。第四，銷售環節。鋼材的銷售物流屬于大批量、多批次，但必須少環節。第五，回收環節。循環經濟要求廢舊鋼鐵及加工后邊角余料的回收，這是鋼鐵生產的主要原料之一。

以上分析組成鋼鐵供應鏈的總體，這里涉及到供應商、物流商、生產商、經銷商。由他們建立上下游一體的戰略聯盟，以爭取共贏。在這個鏈條上，任何一個連接點的斷裂都會損害到全局。

因此供應鏈設計方案包括建立鋼鐵物流快捷高效的電子商務系統、電子政務系統、物流管理辦公自動化系統 （OA）；基于大比例尺的基礎地理數據之上的鋼鐵物流空間數據庫；整合已有的物流信息資源，建立鋼鐵物流管理數據庫系統；實現基于WebGIS的物流信息查詢、檢索、統計、匯總、分析等功能；所涉及的配送中心的區域選擇、運輸工具選擇、線路選擇、信息系統的實施、包裝方式和物流工具的選擇、庫存量和庫存時間的最小化等，都是必須考慮的因素，即設計詳細的物流應用子系統（見圖 1）。

本系統設計主要涉及到與空間數據相關聯部分；實現面向企業決策層、面向公眾的物流輔助決策功能，包括車輛監控、貨物流監控，倉儲定位和最優配送機制；預留物流與其它業務接口 （如電子商務系統等）。實現了全物流的一體化、可視化調度、管理與監控。

圖1 鋼鐵物流WebGIS功能框架

3 鋼鐵物流管理信息系統模塊劃分及其主要功能

各個子系統的職能范圍劃分如下：

（1）業務受理子系統：客戶服務中心負責接收戰略盟友配送請求 （訂單），確認貨物與配送目標地點信息，并負責提供配送狀態咨詢和投訴等業務。其中配送目標的確定需要對無法自動定位的位置進行人工定位。

（2）智能調度中心子系統[27]：是一個以 3G （GIS/GPS/GRPS）技術為核心，以優化算法理論為基礎，集計算機網絡科技等技術于一體的智能化管理系統。該系統將實現各種信息的輸入、存儲、檢索、綜合分析處理、全程跟蹤、調度計劃輸出等功能。通過建立優化路線來完成智能化的調度，對整個配送過程進行科學的管理和流程的再造，徹底打破傳統的配送模式，成功實現配送的定位由靜態的定線型轉變為動態的優化型，從而進一步減少企業的配送成本，大大提高企業的信息化程度。

（3）倉儲管理子系統：可以對所有的包括不同地域、不同屬性、不同規格、不同成本的倉庫資源，實現集中管理。用RFID等先進的物流技術設備，對出入倉貨物實現聯機登錄、存量檢索、容積計算、倉位分配、損毀登記、狀態報告等進行自動處理，并向系統提交圖形化的倉儲狀態。

基于GIS進行倉儲管理，就可以隨時查看任何倉庫的狀態，物料的存放位置，指導物料入庫；出庫時道理相同。GIS強大的空間查詢和直觀的表現形式，能夠高效地完成倉儲管理。

（4）設施定位子系統：用于確定一個或多個設施的位置。在物流系統中，倉庫和運輸路線共同組成了物流網絡，倉庫處于網絡的節點上，節點決定著線路，如何根據供求的實際需要并結合經濟效益等原則，在既定區域內設立多少個倉庫，每個倉庫的位置，每個倉庫的規模，以及倉庫之間的物流關系等，運用此模型均能很容易地得到解決。

（5）貨物車輛監控信息子系統：車載GPS終端是一個經過改裝的GPS/GSM集成設備，RFID和電子地圖可以實時顯示出車輛或貨物的實際位置，并能查詢出車輛和貨物的狀態，以便進行合理調度和管理。

（6）物流信息查詢子系統：分為屬性數據查詢和地圖信息查詢，各種條件綜合查詢。空間特征是和某些屬性數據相關聯的，通過用戶給定的屬性數據，可以檢索出相應的空間數據，并以地圖的形式回傳到用戶的瀏覽器上加以顯示。例如，企業外部，當用戶要查詢承載某批貨物的車輛的實時位置時，只需在查詢界面中輸入該貨物的編號，點擊查詢按鈕后，車輛所在位置的地圖就會顯示于瀏覽器上，并且車輛所在位置會以高亮形式顯示。地圖信息查詢包括物流車輛位置查詢、物流車輛行進路線查詢、最短路經查詢。包括歷史軌跡回放功能，通過某一個時間段內歷史軌跡的查詢，可以看出車輛在行駛過程中的狀態、路線，物流公司和貨主都可以對貨物在途的運輸過程有相應的了解。

（7）報關管理信息子系統：集報關、商檢等功能于一體，滿足用戶進出口電子報關的需求，增加聯機報關功能，真正使跨境物流成為無縫物流，使報關業務迅速、及時、準確，為物流客戶提供全方位的報關服務。

與門襟相結合，物流系統與監控系統相關聯。同時通過WebGIS平臺和電子商務和電子政務等系統相連。

4 基于Ajax技術的WebGIS設計

隨著Internet的爆炸性發展，WebGIS正在走入千家萬戶。但是傳統的WebGIS存在客戶端與服務器端響應時間長以及無法實現復雜GIS功能的問題。ESRI公司最近新推出的ArcGIS Server則較好地解決了上述問題，簡單快速的服務器端配置和集中的服務管理，使開發者節省了很多時間，同時也提供了大量的空間數據操作和分析的組件，使它成為人們首選的WebGIS開發平臺。Ajax技術是目前客戶端最有效率的技術，可以縮短客戶端與服務器端的響應時間，減少網絡間數據傳輸量。.Net平臺可以利用WebService技術將GIS功能封裝為Internet上的組件，組件功能都遵守一定的接口規范暴露給外界，這樣其內部數據和功能不盡相同，但外部調用的方式完全相同。利用這種網絡組件的方式，應用程序間流動的只是命令和響應，數據和程序都不用在網絡間傳輸，節省了寬帶和計算時間[28]。

本文構建的系統，服務器端在.Net平臺下開發，利用ArcGIS提供的ArcEngine開發服務端引擎，利用ArcGIS Server創建和配置GIS應用程序和服務的框架?？蛻舳瞬捎肁jax技術，將XML作為客戶端與服務器端的交互格式。

“鋼鐵物流”巨量、復雜、多源的數據要求使得共享平臺的建設非常適合用數據庫進行管理。采用基于Ajax技術的WebGIS，實現空間數據的關系數據庫管理，為多源數據的存儲、組織和讀寫提供了一個靈活、開放、高效的運行平臺。

4.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一個基于Web的企業級GIS解決方案，為創建和管理基于服務器的GIS應用提供了一個高效的平臺。與過去的WebGIS產品相比，ArcGIS Server具有很多優勢[29]：

（1）除了發布地圖服務的功能，還能提供靈活的編輯和強大的分析能力。這是過去的WebGIS開發工具所不能達到的，從這點上來說，ArcGIS Server對于WebGIS的發展具有里程碑意義。

（2）集中式管理帶來成本的降低。無論是從數據的維護管理還是系統升級上，都只需要在服務器端進行集中處理，而無需在每一個終端用戶上做大量工作，這無疑極大地節約了時間和人力資源。

（3）瘦客戶端也可以享受到高級的GIS服務。過去只能在龐大的桌面軟件上實現的高級GIS功能，通過ArcGIS Server搭建的企業級GIS服務也可在客戶端瀏覽器上實現。

（4）支持大量的并發訪問，具有負載均衡的能力。ArcGIS Server采用分布式組件技術，可以將大量的并發訪問均衡地分配到多個服務器上，降低響應時間。

（5）ArcGIS Server的出現，使得我們可以定制適合自身需要的WebGIS，具有更大的可伸縮性來滿足多樣化的企業需求。

4.2 AJAX模型

AJAX模型與傳統模型的不同之處在于服務應答的異步性。這是通過在客戶端與服務端之間引入一個中間層——AJAX引擎 （AJAX Engine）實現的。AJAX引擎將客戶端的頁面剝離為數據層、控制層和表現層：瀏覽器中的各類數據被組織成一棵DOM樹；針對操作觸發的各種事件，利用JavaScript處理DOM數據并依據XHTML和CSS規范進行界面的繪制。結構的明晰為異步應答奠定基礎，所有與服務端的通訊都被集中提交給XmlHttpRequest對象處理。該對象封裝了XMLRPC協議，支持異步請求，相當于提供了獨立用戶交互線程之外，與服務端通訊的專用線程。簡而言之，通過Xml-HttpRequest可以使用JavaScript向服務器提出請求并處理響應，而不阻塞用戶。這種異步通訊機制是AJAX模型的核心。這種特性決定了它適用于需要與服務端頻繁交互，操作即時響應要求高的環境[30]。

本系統的架構分為客戶端 （表示層）；服務器端 （Web服務層、GIS Server服務層、數據層）：

（1） 表示層

表示層直接面向客戶，提供GIS數據表示和信息可視化功能。表示層就是在客戶端提供人機交互的界面，形象的展示客戶的請求及反饋的應答。

客戶端的功能：①用戶認證：進入地理信息系統平臺，與服務器端建立連接。②地圖的基本操作：放大、縮小等。③圖層控制：實現地圖圖層的顯示與否。④空間查詢：擊地圖進行查詢。⑤屬性查詢。⑥緩沖查詢。⑦距離量測。⑧鷹眼顯示。

（2） Web服務層

Web服務器層主要收集由表示層用戶傳來的各項請求，根據不同的請求，處理與GIS管理服務器的有關交互。

（3） GIS服務層

GIS服務層是GIS數據處理的核心，它負責完成從Web服務器傳來的各項請求，比如地圖的縮放、圖層的屬性查詢、圖像的生成等。GIS服務層由一個或多個GIS服務器組成，主要負責從地理數據庫中讀取數據，管理多個地理數據庫，智能處理GIS管理服務器的數據請求。

（4） 數據層

數據層由一個或多個地理數據庫組成，主要負責鋼鐵物流的GIS數據的組織和存儲。

5 結束語

完全基于Ajax的WebGIS產品Google Maps自推出以來很快就引起了轟動，而且很快在Internet上流行起來，其快捷的請求和響應周期以及如同桌面系統般的操作感受體現出Ajax的強大功能?；贏jax的WebGIS極有可能成為未來WebGIS的主流[31]。

鋼鐵企業的競爭不斷加劇，實現供應鏈上，企業內外物流信息的暢通與高度共享、建立先進高效的管理系統，是鋼鐵物流領域追求 “第三利潤”亟待解決的問題?；贏jax技術和ArcGIS Server是一個基于Web的企業級GIS解決方案，為鋼鐵物流提供了一個高效的平臺。結合GPS、GSM、GPRS、RFID等技術，設計了高效鋼鐵企業內外物流信息系統，能使得企業內外在生產、倉儲、配送和運輸等環節、保證鋼鐵物流信息的暢通和高效共享，是降低企業成本、明顯降低消耗，提高企業核心競爭力、實現企業戰略的重要措施。

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Analysis and Design of Iron and Steel Logistics Management Information System Based on WebGIS

YIN Jing-qiu,QIU Xin-fa,HE Yong-jian (Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China)

Now,being the iron and steel enterprises more competitive,Iron and steel logistics information,which in the link of domestic and foreign enterprises in the production,storage,distribution and transportation,must be ensured flowing and sharing efficiently.We must be established the advanced and efficient management system.With GPS,GSM,GPRS,RFID technology,the WebGIS system based on ArcGIS Server and Ajax is analysed and designed.ArcGIS Server,which is a enterprise WebGIS solution,is a platform for a more efficient and integrated management of the Iron and steel logistics,spatial analysis,a variety of search queries can be done;Ajax technology,which change the shortcoming of client's slow response,be able to respond quickly.

iron and steel logistics information system;supply chain;ArcGIS Server;Ajax

TP391

A

1002-3100(2010)09-0018-04

2010-06-21

南京信息工程大學科研基金，項目編號：y650。

尹靜秋（1972-），女，江蘇連云港人，南京信息工程大學遙感學院地理信息系統系博士研究生，講師，主要從事GIS應用、氣候資源研究。