基于云計算的物流信息平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

姜宗品，羅國富，劉海東

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

1 引言

隨著信息網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入以及物流業(yè)需求的不斷提升，國家的“十二五”現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及國務(wù)院《物流業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2014-2020年）》明確提出加強(qiáng)北斗導(dǎo)航、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等先進(jìn)信息技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用，加快企業(yè)物流信息化建設(shè)[1]。通過先進(jìn)的管理理念和信息網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，建立企業(yè)物流信息系統(tǒng)，加強(qiáng)核心物流企業(yè)整合能力，促進(jìn)物流信息與公共服務(wù)信息有效對接，實現(xiàn)區(qū)域間和行業(yè)間的物流平臺共享，是物流業(yè)當(dāng)前亟需解決的關(guān)鍵問題。

物流信息云平臺憑借其極強(qiáng)的層次性、交互性、統(tǒng)一性、開放性和可擴(kuò)展性，已引起眾多國內(nèi)外專家和學(xué)者的關(guān)注和研究。文獻(xiàn)[2]通過對物流信息的特點分析，結(jié)合云計算的高擴(kuò)展性、高可靠性、高資源利用的特點，構(gòu)建基于云計算的物流平臺共享模型，推動物流信息的發(fā)展；文獻(xiàn)[3]通過大量的數(shù)據(jù)挖掘和信息決策分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與云計算的應(yīng)用，探討物流園區(qū)的信息管理系統(tǒng)的8層框架模式，關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)實時采集和智能推送技術(shù)的實現(xiàn)以及采用代理中間件技術(shù)完成決策支持層的設(shè)計；文獻(xiàn)[4]基于云計算的物流信息資源的云端特點，研究計算資源共享平臺的實現(xiàn)模型、技術(shù)架構(gòu)、設(shè)計和運(yùn)作，通過物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)遷移技術(shù)，采用Google App Engine云計算平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)兼容，保證了云端信息平臺的可靠性、通用性、高擴(kuò)展性及安全性；文獻(xiàn)[5]針對當(dāng)前物流信息平臺存在的不足，提出構(gòu)建港口物流綜合服務(wù)平臺的完整架構(gòu)，闡述了架構(gòu)各層的組成及功能目標(biāo)，詳細(xì)研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)和SOA架構(gòu)在平臺各層構(gòu)建中發(fā)揮的作用；文獻(xiàn)[6]針對農(nóng)產(chǎn)品物流中常見的問題，運(yùn)用云計算技術(shù)，建立農(nóng)產(chǎn)品物流公共信息平臺，對農(nóng)產(chǎn)品物流公共信息平臺的總體架構(gòu)和功能及運(yùn)營模式進(jìn)行規(guī)劃，為農(nóng)產(chǎn)品物流信息化建設(shè)提供參考。

云計算平臺在國外的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。目前，許多著名的物流企業(yè)都采用了這種技術(shù)，云端服務(wù)已成為越來越多的物流信息資源應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)。而國內(nèi)物流信息云平臺的研究主要集中在業(yè)務(wù)層，且著重于平臺承載有哪些功能和服務(wù)，很少借助于云計算平臺從技術(shù)、架構(gòu)、資源整合等方面進(jìn)行深入研究。本文在借鑒、總結(jié)上述學(xué)者的研究基礎(chǔ)之上，以云計算和物流信息平臺為研究對象，重點研究云計算的結(jié)構(gòu)，物流信息云平臺的體系架構(gòu)以及物流信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，從而促進(jìn)物流業(yè)信息化的快速發(fā)展，提高物流信息化水平。

2 云計算

云計算是一種繼分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲和Web2.0等計算模型后的新興的并行共享基礎(chǔ)架構(gòu)[7-9]。主要依賴于計算機(jī)集群，將大量的計算工作通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給分布式計算機(jī)，形成一個可動態(tài)擴(kuò)展計算、存儲、數(shù)據(jù)、應(yīng)用的虛擬資源共享池。建立基于云計算的物流信息服務(wù)平臺，以計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)為核心，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代管理技術(shù)為支撐，形成通用性強(qiáng)、易擴(kuò)展、高效率、高安全、低耗資的云計算平臺，實現(xiàn)集物流信息發(fā)布、在線交易、追溯監(jiān)控、數(shù)據(jù)交互、智能分析等功能于一體的信息化服務(wù)中心[1]，提高物流資源利用率，加快物流行業(yè)信息數(shù)據(jù)處理效率。

云計算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)一般分為三層：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure as a Service），消費用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)（Internet、移動網(wǎng)絡(luò)等）從完善的計算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施中獲得服務(wù)[10]，其中包含計算資源、服務(wù)器資源、高效存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源，不需要購買設(shè)備實體，只需付費租用云服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施資源，在云端虛擬機(jī)上完成所需服務(wù)。如谷歌的GCE、亞馬遜的EC2和S3。

（2）平臺即服務(wù)（PaaS，Platform as a Service），是云計算服務(wù)體系的核心層，主要是為了解決特定軟件的開發(fā)、測試和部署。它包含了軟件開發(fā)平臺的設(shè)計環(huán)境、分布式存儲管理、數(shù)據(jù)庫以及應(yīng)用服務(wù)等，在開發(fā)新的應(yīng)用程序時允許使用應(yīng)用程序編程接口API（Application Programming Interface）部署和遠(yuǎn)程配置。如谷歌的App Engine、微軟的Azure和阿里云。

（3）軟件即服務(wù)（SaaS，Software as a Service），根據(jù)用戶的需求提供多種多樣的軟件應(yīng)用服務(wù)。這種軟件應(yīng)用的獲取是即時即地的，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云服務(wù)，且每個用戶都有自己的資源并與其他用戶隔離。但軟件的應(yīng)用資源是共享的，不同用戶都可以通過付費方式訪問使用[11]。如Salesforce.Com，Inc、Oracle Corporation和Sap。

3 物流信息云平臺的體系架構(gòu)

物流信息云平臺的體系架構(gòu)是指物流信息云平臺的組成部件和各個構(gòu)件之間的聯(lián)系，并將云平臺的邏輯結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)設(shè)計中將其具體化和實例化所形成的架構(gòu)。物流產(chǎn)業(yè)的服務(wù)領(lǐng)域涉及到制造、決策、采購、倉儲、配送、運(yùn)輸?shù)龋破脚_的設(shè)計與體系架構(gòu)的搭建應(yīng)與物流服務(wù)的領(lǐng)域需求相匹配，將SaaS層、PasS層和IaaS層分別與物流業(yè)務(wù)的相關(guān)功能、模塊和硬件相匹配，形成一個三層緊密耦合的物流信息云平臺的體系架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 物流信息云平臺體系架構(gòu)

3.1 軟件即服務(wù)（SaaS）

軟件即服務(wù)層采用SaaS模式，提供了物流業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)和系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)接口，云用戶無需自己開發(fā)軟件，只需通過付費方式，利用個人電腦PC或移動終端通過WEB即可實現(xiàn)云端業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交互。物流信息云平臺具有一定的開放性、獨立性、擴(kuò)展性和可移植性，也就是說使用者可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地與云端系統(tǒng)交互，并且不同用戶單獨占用物流信息云平臺資源。物流信息云平臺的軟件即服務(wù)層包括：物流業(yè)務(wù)系統(tǒng)、綜合信息服務(wù)、跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)和在線交易服務(wù)。

（1）物流業(yè)務(wù)系統(tǒng)。物流業(yè)務(wù)系統(tǒng)是物流信息云平臺的主要功能組成部分，主要包括：①物流管理信息系統(tǒng)LMIS（Logistics management information system）通過對物流信息的收集、儲存、傳送、整理、維護(hù)和輸出，為管理人員提供戰(zhàn)略和決策支持；②物流執(zhí)行系統(tǒng)LES（Logistics execution system）為物流業(yè)提供采購信息、制造計劃、制造執(zhí)行、客服和物料管理；③倉儲管理系統(tǒng)WMS（Warehouse management system）將信息、資源、存貨和分銷按照運(yùn)作的運(yùn)算法則和業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化管理；④運(yùn)輸管理系統(tǒng)TMS（Transportation management system）可以通過管理裝運(yùn)與發(fā)貨計劃、管理運(yùn)輸模型、優(yōu)化運(yùn)輸計劃、維護(hù)運(yùn)輸數(shù)據(jù)等多種方法和其他相關(guān)的操作（選擇承運(yùn)人及服務(wù)方式、處理貨損索賠、管理第三方物流等）提高物流的管理能力；⑤分銷管理系統(tǒng)LDS（Logistics distribution management system）針對企業(yè)的進(jìn)銷存、財務(wù)、客戶及會員管理、分公司、配送中心、收貨處等進(jìn)行信息化、一體化綜合管理。

（2）綜合信息服務(wù)。物流綜合信息服務(wù)提供物流政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、物流業(yè)務(wù)知識等物流的信息發(fā)布和信息檢索服務(wù)。

（3）跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)。車輛跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)通過物流信息云平臺的RFID、GPS/GIS、電子郵件、短信息等對物流企業(yè)所關(guān)注的配送物品和運(yùn)輸工具進(jìn)行位置的跟蹤和監(jiān)控以及對相關(guān)信息的記錄。

（4）在線交易服務(wù)。物流在線交易服務(wù)也就是物流電子商務(wù)系統(tǒng)，通過與銀行簽署協(xié)議和電子商務(wù)認(rèn)證中心CA認(rèn)證（Certificate Authority）等，為物流電子交易提供資格審核和身份認(rèn)證等服務(wù)，使其能正常完成物流商務(wù)洽談、在線支付與結(jié)算和電子合同等交易行為。

3.2 平臺即服務(wù)（PaaS）

平臺即服務(wù)層采用PaaS模式，主要是為軟件即服務(wù)層提供平臺支持系統(tǒng)、系統(tǒng)管理軟件與組件和分布式存儲系統(tǒng)等，使SaaS能夠?qū)?yīng)用程序和業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行部署與集成。PaaS為整個物流信息云平臺的核心，具體包括注冊服務(wù)、會員管理服務(wù)、消息服務(wù)、權(quán)限管理、網(wǎng)關(guān)與安全服務(wù)、CA認(rèn)證服務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)控與管理、決策支持服務(wù)以及財務(wù)分析報表等數(shù)據(jù)處理服務(wù)。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層采用IaaS模式，具有較高的可靠性、兼容性和穩(wěn)定性，為物流信息云平臺提供所必需的各種硬件、通訊設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和數(shù)據(jù)庫等。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層運(yùn)用虛擬化技術(shù)將運(yùn)行環(huán)境中的所有底層硬件設(shè)施構(gòu)成一個虛擬的服務(wù)器集群以及虛擬存儲和虛擬網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境，從而實現(xiàn)計算資源和存儲資源不影響各層的正常運(yùn)行。

4 物流信息云平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)的功能設(shè)計

物流管理過程中涉及的主要內(nèi)容有：客戶管理、倉庫貨物管理、訂單管理、運(yùn)輸管理等，考慮到客戶和物流供應(yīng)商管理員的職能和需求不同，將物流信息管理系統(tǒng)在功能設(shè)計上也加以區(qū)分，把管理員與客戶分別作為單獨模塊建設(shè)，管理員主要負(fù)責(zé)貨物信息、運(yùn)輸信息的更新，對客戶的訂單進(jìn)行處理以便貨物能準(zhǔn)確及時地發(fā)出；客戶則通過管理個人信息以及完成網(wǎng)上訂貨，登錄相應(yīng)的模塊進(jìn)行貨物與運(yùn)輸信息的查詢服務(wù)等。系統(tǒng)的功能設(shè)計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的功能設(shè)計

4.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

建立了一個能夠覆蓋物流配送整個過程的物流信息云平臺，如圖3所示。

物流信息云平臺主要可分為4層業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)：總公司、分公司、配送中心和收貨處。總公司管理、出貨；分公司提貨、分揀；配送中心裝貨、入庫、分揀；收貨處結(jié)算、出貨；將整個物流配送流程的所有數(shù)據(jù)信息由PC和PC服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)傳到物流信息管理云平臺。物流信息云平臺通過分布式處理，對物流信息進(jìn)行一體化綜合管理，增強(qiáng)業(yè)務(wù)交易的效率、簡化管理流程。在途配送過程中，基于WEB技術(shù)，結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、無線數(shù)據(jù)通訊（GPRS/CDMA/SMA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和移動監(jiān)控平臺，實現(xiàn)車輛定位跟蹤、貨物信息可視化、遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度等功能，提高了車輛利用率、出行安全性和突發(fā)事件的處理能力。

4.3 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)表的選擇和設(shè)計

數(shù)據(jù)庫的作用在于存儲數(shù)據(jù)資料，它對系統(tǒng)的運(yùn)行狀況起著決定性作用。本系統(tǒng)要求其盡可能多地存儲物流過程中的數(shù)據(jù)，這樣就可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中整理、存儲及交換等，還能很好地管理該數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)采用Microsoft SQL Server 2008 R2版的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了客戶、管理員、訂單、貨物與運(yùn)輸信息五個實體。下面以貨物信息為例，貨物的實體類核心代碼描述如下：

通過對系統(tǒng)的分析，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理表，貨物數(shù)據(jù)表主要用來存儲貨物編號、貨物名、價格、數(shù)量及入庫時間等信息，其結(jié)構(gòu)見表1。

表1 貨物數(shù)據(jù)表

4.4 系統(tǒng)的測試與實現(xiàn)

物流信息云平臺利用Eclipse作為開發(fā)平臺，采用Java語言進(jìn)行程序開發(fā)、Hadoop進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)、JavaScript語言進(jìn)行頁面交互式開發(fā)，Microsoft SQL Server 2008 R2進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計管理等，實現(xiàn)了一個多層架構(gòu)模式下的物流信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的主要功能模塊，它包括系統(tǒng)登錄模塊、訂單處理模塊、運(yùn)輸管理模塊倉庫貨物管理模塊以及財務(wù)處理模塊。先對系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的傳統(tǒng)軟件測試，在本地運(yùn)行正常后，再對其進(jìn)行云應(yīng)用程序測試和運(yùn)行，如系統(tǒng)測試、服務(wù)配置/重配置測試、性能測試、連接/斷開操作測試、單元測試等，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，整個物流信息云平臺系統(tǒng)完成。

5 結(jié)束語

物流信息云平臺以計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)為核心，物聯(lián)網(wǎng)、云計算為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代管理技術(shù)為支撐，具有高效率、高安全、通用性、低耗資、易擴(kuò)展等特性，本文通過分析云計算的結(jié)構(gòu)、物流信息云平臺的體系架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)集物流信息發(fā)布、在線交易、追溯監(jiān)控、數(shù)據(jù)交互、智能分析等功能于一體的信息化服務(wù)中心，提高物流資源利用率，加快物流行業(yè)信息數(shù)據(jù)處理效率。隨著物流產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展以及信息化和云計算技術(shù)的日趨成熟，物流信息云平臺也將有廣闊的應(yīng)用前景。

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