大宗商品成品物流云平臺設計與實現

黃 新

（太原城市職業技術學院，太原 030027）

大宗商品成品物流云平臺設計與實現

黃 新

（太原城市職業技術學院，太原 030027）

根據大宗商品物流運輸的特點，研究了有代表性的大宗商品貿易公司的第三方物流業務特點，在此基礎上分析了第三方物流業務數據方面的需求，進而對應用系統的架構、性能需求做了深入分析，提出了一種基于SaaS的物流系統建設參考模型。通過項目實施，發現該模型對于鋼鐵物流企業信息系統建設具有一定的實用參考價值，模型的技術特性可以使不同異構系統之間共享數據，從而整合異構數據，在實現系統良好的可擴展性的同時，也降低了同類系統的開發成本。

大宗商品；物流；云平臺

0 引言

大宗商品物流是國民經濟支柱產業中的關鍵環節。大宗商品物流運輸的對象多是被用于工業基礎原材料的同質化可交易商品，如原油、鋼鐵、煤炭、金屬制品、農產品、木材等。大宗商品物流過程的管理水平和工作效率對中國的制造業和國民經濟的影響非常大。就大宗商品供應鏈而言，由于各類產品的物理特質以及運輸流程非常類似，可以對其進行統一建模管理。從供應鏈的服務對象分類，大宗商品物流可以分為：面向原材料的物流體系、面向生產過程的物流體系和面向成品運輸的物流體系。這三種物流體系中，成品運輸物流體系的建設和效率是廣大用戶和供應鏈下游企業最為關心的。目前，大宗商品分銷環節主要采用第三方物流模式（以鋼鐵業為主要代表），第三方物流企業在廠家和客戶的委托下，完成產品的運輸和倉儲。第三方物流在各個行業的廣泛存在，與復雜的市場條件、經濟條件是分不開的，這是當前大宗商品物流領域內的不爭事實[1]。

對于第三方大宗商品物流企業而言，雖然管理過程亟需通過信息化等手段提高效率，但是目前信息化管理方面卻普遍存在一些問題：第三方物流公司多為中小型企業，由于經費投入不足，信息化水平多在低端徘徊；已有的一些系統與貿易商、客戶的信息系統之間沒有數據接口，無法實現業務協同；即使在同一個企業內部，由于物流節點繁多，各項業務耦合度低，使得信息整合程度也很低。此外，很多第三方物流公司的業務主要依靠大型生產企業來推動，對生產企業的信息系統有很強的依賴性。這些依賴大型企業生存的物流企業，他們自身也是大型企業生態鏈條中的重要環節，因此，有必要在提升大型生產企業信息化水平的同時，通過合理的方案促進第三方物流企業信息化能力的共同提高。鑒于此，各大生產企業以及電商企業都在謀劃布局，抓緊自己的大宗商品物流體系及信息系統建設，整體發展趨勢有以下三方面：一是通過自建的（或者第三方的）物流信息系統管理物流業務流程，實現物流管理與物流信息的融合；二是對于信息化水平較低的第三方物流公司，通過快速部署的方式，對其業務實現簡單、快速的系統內部整合；三是信息化水平較高的第三方物流公司發揮其信息化方面的優勢，利用數據交換技術，實現與其他物流公司業務和數據的對接與整合。

總之，目前無論是自建系統還是第三方電子商務平臺，主要存在系統整體設計通用性、可復用性不強及系統靈活性不高[2]等問題。為此，本文結合云計算思想，提出一種基于SaaS云平臺架構的大宗物流系統設計方案，以實現快速構建、整合在線物流管理體系，以及節省系統建設投資等目標。

1 鋼鐵物流業務模式及數據模型

1.1 鋼鐵成品物流模式及處理邏輯

中國大宗物流領域業務種類繁多，主要可分為三大類型：自己建設物流團隊、使用第三方公司、建立混合型物流團隊。他們同用戶簽署的運輸協議也不外乎“廠家承運、寄售方式、客戶自提”三大類型。從大宗商品物流諸多物理節點的角度，也可分為以下基本類型：始發地、汽車裝車地、火車裝車地、水運起點、水運終點、中轉站、用戶收貨地。根據每個具體的物流節點進行的物流操作相關信息，可以歸納為三種：發貨動作信息、本地操作信息和收貨動作信息，其中本地操作信息可以是多種類動作并可以多次操作。物流系統建設的目標業務主要是跟蹤和維護鋼鐵產品的地點信息和狀態信息。

圖1 物流信息處理邏輯圖

根據以上的共性分類分析，本文繪制了大宗商品物流系統信息處理邏輯圖（見圖1）。物流起點可以通過使用RFID、條形碼等技術對貨物件次或貨物批次進行唯一標識，然后途經汽車運輸、火車運輸、水運等物流站點，到達收貨倉庫，每個節點做好相應的信息維護工作。通過制定統一的接口，對各階段異構系統采集的數據進行整合并提供查詢，然后通過多種方式使用、展示物流信息。

1.2 物流信息形式化數據模型

物流信息系統負責采集、維護每一個物料在物流途中每個節點上的具體信息，除了上述的發貨、操作、收貨三類基本信息外，還收集大宗商品的自身屬性信息和物料在路途中的地理信息，并為系統的各類檢索統計功能提供數據支持[3]。據此，本文利用形式化表達方法描述了大宗商品物流信息整體模型，見式（1）。節點i采集和維護的信息表達為Info節點i，見式（2）。

式中，Info物流代表某物料的全程物流信息集合，Info基本代表該產品固有的基本信息，Info標準節點代表產品途中某一單一節點信息。

2 物流跟蹤系統架構模型設計

在前文基礎上，設計出大宗商品物流跟蹤系統的功能邏輯架構模型，如圖2所示。該架構模型分為五個層次，各層次的功能內容及性能特點詳述如下：

（1）平臺層

圖2 大宗商品物流平臺系統功能邏輯架構模型

通過使用SaaS框架搭建基礎平臺[4]，通過使用多租戶管理、集群及負載均衡等關鍵技術，實現物流系統的快速開發、部署和資源共享。

（2）數據層

實現物流網絡拓撲結構基本信息的維護功能，并且為每個物料進行自身屬性信息和所在地理信息的整合，實現各個節點信息的鏈狀整合，做好整個物流過程中物料在各個節點上的收貨、轉運、發貨、在途等信息的收集和匯總，實現數據融合，為上層功能模塊調用數據提供基礎。

（3）功能層

提供一系列系統支撐性功能，如地圖展示引擎、短信收發引擎、可視化展示引擎、知識庫引擎、權限管理等。在這個層次上，將各個主要系統支撐性功能模塊化，并封裝成服務，實現系統內及系統間的調用和管理。

（4）業務層

提供大宗商品物流管理業務邏輯基本功能，如運輸管理、倉儲管理和結算管理。在業務層中，對標準業務進行抽象定義，并且通過業務層實現數據展示和核心業務邏輯的分離，最大程度地保障系統的可擴展性。

（5）展示層

提供針對特定物料、批次的物流情況檢索查詢以及結果的可視化分析和展示，提供實時的物流路徑可視化展示（包括實時地理位置信息、行進路線、關鍵節點時間等）；通過短信提醒等對過程異常情況提供報警服務；對物流過程服務進行費用管理及結算等。在展示層中，對基本物流信息進行加工整合，生成直觀的可視化信息，以方便廠家、客戶、物流公司享用各類方便快捷的信息服務。

3 大宗商品物流SaaS平臺關鍵技術的實現

3.1 多租戶管理設計實現

上述基于SaaS平臺的設計，最終會實現系統資源以及業務邏輯的共享，讓用戶直接面向透明的服務。同時，SaaS平臺要對諸多第三方物流公司提供服務（即本系統的多租戶），在此過程中，既要對不同租戶的數據進行隔離，又要對系統資源有效復用和共享，如何將平臺資源按照規則分配給租戶是核心重點[5]。本文設計了一種可以被所有租戶和應用共享的管理機制來解決這一問題，如圖3所示。

系統的多個租戶共享使用硬件、操作系統、數據存儲資源，并在中間層維護諸多標準業務邏輯，在業務邏輯層次上實現中間件的整合并且通過整合實現各種應用，滿足不同租戶個性化的應用需求。

圖3 多租戶管理機制

3.2 負載均衡設計實現

盡管使用了云平臺架構設計實現資源共享，但服務器的物理資源總是有限的，所以有必要采用負載均衡技術，保持系統資源的均衡利用和穩定運行。系統提供了一套針對該多層架構的管理機制，統一管理多租戶的用戶、計費、資源等，負責整個系統的負載均衡。從實現方式看，負載均衡有兩種情況：一種是將并發業務分擔到多節點上分布處理；另一種是將單個重負載業務分布到多節點上做分布處理。承擔任務的計算節點完成任務后將數據匯總返回給終端用戶，這使得系統整體資源的使用更為合理[6-7]。

大宗商品物流SaaS平臺面向大量租戶，日常物流業務數據處理動作頻繁，導致平臺系統內業務操作頻繁。比如，物流起點企業的倉儲類租戶，需要全天候24小時隨時執行入庫、出庫操作，一次操作往往需要處理上百條包裝、分包裝記錄，一旦多個同類租戶同時請求同一個服務資源，執行該項功能的缺省服務器的負荷就會驟然增加，業務運行效率就會受到影響。本課題主要是處理上述第一種情況的負載均衡問題，使平臺具有處理大量并發請求、大數據的能力，應用分布式計算技術中的任務調度理念，將大量的用戶使用任務分配給不同的服務器來完成。據此，本文設計了負載均衡機制（見圖4）。該設計主要采用分層調度處理邏輯來實現，層次功能特性為調度管理、中間件管理、分布式數據庫管理。

圖4 集群及負載均衡設計

調度器集群是本方案的核心部分，其技術原理為：在一臺服務器上安裝一個Apache作為Web Server，多個Tomcat作為應用的容器，使用Apache來作為一個調度員將用戶發來的請求發送到不同的Tomcat。Tomcat作為一個JSP容器，Apache作為一個Web Server，它們之間通過worker進行通信（由Tomcat使用Server.xml文件中的Connector標簽來定義端口和協議），通過mod_jk的模塊（由Web服務器Apache、IIS等使用）和Web Server通信。整個過程其實就是讓Apache的httpd.conf文件調用 mod_jk.conf，mod_jk.conf調用 workers.properties，最后配置虛擬主機。

工作過程中，Apache和mod_jk作為調度器來集中接受、調度、分配大量用戶任務請求，將任務分配到各類不同的應用中間件節點來處理，應用中間件可以使用流行的基于網絡的中間件技術構建，數據庫采用Oracle數據庫，服務集群通過安裝多個RAC節點完成實現分布式計算和負載均衡。設計中，分布式數據庫結構采用主從式結構，基礎功能數據表存放在主數據庫，不同業務模塊、功能模塊數據表存放在多個從數據庫（MySQL等），通過應用邏輯數據庫映射功能選擇物理的數據存儲。

4 設計應用效果評估

通過與該平臺以往功能、性能的比較可以看出，本文的設計明顯優于傳統的獨立系統設計方法和近年來流行的虛擬化共享方法。試驗系統建立之初采用了傳統的獨立系統設計方法，這種模式的軟件和硬件投入成本都較高，后期也不易與其他物流系統進行整合和共享。試驗系統后期又采用虛擬化共享方案進行改造升級，但當用戶（租戶）數量增加到一定限度時，管理成本大幅度上升，管理效率大幅度下降。近期，運用本文研究成果重建系統，實現了應用的共享，并且該應用能供足量的用戶訂購使用；同時也實現了通過集群和負載均衡完成分布計算，可以操作分布存儲的數據內容。從整體來看，方案適合將來平臺的擴展，有利于提高資源利用率、配置的靈活性以及平臺的可維護性。

5 結論

大宗商品供應鏈物流業務流程與信息化技術的結合是科技進步的必然趨勢，該過程也隨著計算機軟硬件技術的一次次革新而呈現出日新月異的景象。本文梳理了大宗商品物流業務模式，提出了數據模型、業務處理模型以及基于SaaS的系統架構模型，并成功將其應用在鋼鐵物流平臺建設中，達到了設計預期效果。本文中提出的設計方案是可復制推廣的，為大宗商品物流系統的建設提供了參考。在未來工作中，筆者將進一步加強對新架構帶來的安全性、網絡性能依賴等問題以及基于語義的信息整合方面的研究。

［1］陳漢明.我國大宗商品物流業態研究［J］.物流工程與管理，2014（2）：4-6.

［2］曲榮成.基于SaaS服務模式的中小企業運輸物流信息平臺研究［J］.物流技術，2014（18）：70-73.

［3］呂盛坪，喬立紅，劉威.制造過程數據形式化語義建模［J］.機械工程報，2012（5）：184-189.

［4］文杰，陳小軍.站在云端的 SaaS［M］.北京：清華大學出版社，2011.

［5］李曉娜，李慶忠，孔蘭菊，等.基于共享模式的SaaS多租戶數據劃分機制研究［J］.通信學報，2012（9）：110-118.

［6］邢文凱，翟玉梅.面向用戶的通用云計算平臺負載均衡機制［J］.科學技術與工程，2012（4）：2999-3002.

［7］鄭貴德，陳明.以云計算為后臺的負載均衡技術［J］.現代電子技術，2012（9）：77-79.

Design and Implementation of Bulk Stock Logistics Cloud Platform

HUANG Xin
（Tai Yuan City Vocational College,Taiyuan 030027,China）

Based on the figures of bulk stock product logistics procedures, this paper analyses the current situations,proceeds research on logistics data processing model,data model,system model,balance management etc.;proposes a SaaS-based logistics information system model.According to the result,the model has practical reference value forthe construction ofsteellogisticsenterprise information system,the technical characteristics of the model can share data and integrate heterogeneous data among differentheterogeneoussystems.While achieving good scalability,it also reduces the time and cost.

bulk stock;logistics;cloud

TP399

A

1673-2022（2017）04-0062-04

2017－06－21

黃新（1978-），男，山西運城人，助教，研究方向為計算機網絡。