CSCW技术中的公路物流系统研究

陆慧娟,程 倬,唐文彬,范延军

(1.中国计量学院信息工程学院,浙江杭州310018;2.中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008)

物流,简言之就是物质实体的流动,包括运输、存储、配送、装卸、保管、物流信息管理等各种活动.物流业是指经济运行过程中执行物资流动等相关功能的专业化服务,物流业的根本目的是提高物资流动量,缩短流动时间,从而达到最少库存、最大资金周转率和降低物流成本的目标.国内物流信息化的发展尚处于起步阶段,物流企业的信息化水平还不高,物流企业的水平也参差不齐,运作模式还没有定型,而占货运周转量7成以上的公路物流更是信息化荒漠.2008年的调研数据显示,82%的公路物流企业没有计算机,在有计算机的18%的企业中,仅2%的企业的计算机用来处理业务.究其原因主要是我们的公路物流企业众多,且普遍规模较小[1,2].其信息化现状可以概括为以下几点:

1)大多数企业没有经济实力投资建立自己的信息化系统.

2)内部流程不规范,且大多数各不相同,不利于标准化软件的推广使用.

3)信息化需求除了仓储管理WMS、运输管理TMS、GPS/GIS业务系统外,集中在物流交易信息(车、货源信息)和业务协作两块.

GPS车辆调度系统[3]、计算机支持的协同工作技术(CSCW)[4]和基于Web的协同商务信息系统[5]的出现,为解决上述问题提供了思路.借鉴CSCW技术,将其应用于物流服务,开发物流协同系统是解决上述问题的有效途径.作为CSCW研究的重要方向,工作流管理(WFMS)[6,7]的主要目标是,通过调用有关的信息资源和人力资源协调业务过程中的各个环节,使之按照一定的顺序依次进行,从而实现业务过程的自动化.本文将在CSCW(computer supported cooperative work,计算机支持的协同工作)理论框架下,采用SaaS(Software-as-a-service,软件即服务)、WebGIS(基于浏览器的地理信息系统)技术,构建一个集物流交易信息、车辆安全认证、位置服务等功能为一体的第三方物流协同信息平台,实现车辆跟踪定位、智能搜索匹配等服务功能[8].

1 CSCW概述

1.1 CSCW与WFMS的区别

工作流管理系统(workflow management system,WFMS)是一类典型的协同应用系统,它是协同应用系统从支持同步、非结构化协作,向支持异步、结构化的进一步发展.有一种较普遍的观点:即工作流(workflow)是CSCW 的同义词.两者的区别在于侧重点不同,CSCW主要侧重于目的,工作流则偏向于技术和实现.CSCW的实质是利用计算机的通信能力,达到各个工作方面的通信、交流、协同工作,工作流就是实现这种目标的技术.根据“工作流管理联盟”(workflow management collaboration,WFMC)的定义,工作流所要解决的主要问题是:使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程自动进行,从而实现某个预期的业务目标,或者是促使此目标的实现.而工作流管理系统(WFMS)的作用,就是将现实世界中的业务过程转化成某种计算机化的形式表示,并在此形式表示的驱动下完成工作流的执行和管理.

1.2 CSCW的体系结构

从系统开发的角度分析,CSCW的体系结构可分为4个层次关系,如图1.

图1 CSCW体系结构图Figure 1 CSCW architecture chart

1)开放系统互联环境.这是体系结构中最底层提供的异构系统互联、多媒体通信、分布式环境,以解决各协同实体之间在分布环境下的互联、互操作、分布服务.

2)协同工作支撑平台和工具.由CSCW系统开发者根据需求确定协同工作模型和机制,选取或开发某些工具,构成协同工作的支撑平台,为各种CSCW应用系统的开发提供一些通用的服务,如:电子邮件、电子白板、视频会议、计算机会议系统、协同编著、工作流管理系统等.

3)协同工作三维接口.通过标准化的服务接口向应用系统提供第2层的服务,使上层的应用系统和下层的支撑平台具有相对的独立性.三维接口包括协同工作应用编程接口API、人机接口HCI和人际接口HHI.

4)各种协同应用.利用CSCW 系统环境、平台、支持工具构造实际的应用系统[9].

2 公路物流系统结构

3 公路物流系统的设计与实现

基于CSCW架构的公路物流系统采用SaaS、WebGIS技术,总体技术方案如图2,主要提供以下物流服务:

1)公用的、开放式的GPS和GIS位置服务,提高公路物流的信息化程度与服务水平.

2)实时、高效的物流供求信息的发布与搜索平台,提高物流运输的效率

3)高质量的货运车辆信用认证体系,提高公路物流的安全性与有序性.

4)基于Web的物流企业业务管理平台,提高物流企业管理水平.

平台给用户提供的使用方式有以下三种:

1)直接使用,用户可以通过系统提供的界面,直接使用各种应用.

2)调用 Web Service,用户可以通过调用Web Service的形式,将平台提供的各种服务与已有的各种应用软件集成、以及实现多个用户间的信息集成.

3)通过第三方应用使用,其他物流网站调用平台提供的Web Service整合自己的应用,给用户提供服务.

3.1 集成自定义工作流引擎

工作流管理技术是CSCW领域的重要分支,工作流所要解决的主要问题是,使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档或任务的过程自动进行,从而实现对业务流程异构的支持.工作流系统结构如图3.

这个体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成和接口,可为实现工作流产品之间的互操作提供公共基础.开发者使用工作流建模工具生成图形化的过程定义和资源分类,过程定义被解析器解析存入规则库.工作项通过任务表提供给用户,通过选中一个工作项,用户能够开始执行特定任务.用户执行任务有时需要启动应用程序.管理员可以通过监控平台进行工作流追踪、案例控制和用户管理[10].

图4为SaaS模式的集成自定义工作流引擎结构简图.SaaS是一种把软件部署为服务,通过Internet进行访问的模式.服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上,客户可以根据自身需求,通过互联网向服务提供商订购所需的应用软件服务,按订购的服务多少和使用时间长短向服务提供商支付费用,并通过互联网获得服务提供商提供的服务.

图2 基于CSCW的公路物流系统总体技术方案示意图Figure 2 Overall technical program schematic diagram of highway logistics system base on CSCW

图3 工作流系统模块结构Figure 3 Workflow system module structure

图4 基于SaaS模式的集成自定义工作流引擎Figure 4 Integrated customized workflow engine based on SaaS model

系统实现对SaaS私有数据与共有数据在逻辑层面的隔离、UI层设计、高并发处理机制及海量数据处理机制等;然后将用户级自定义工作流引擎整合进SaaS平台,增加了SaaS构架对租户异构业务流程的支持,使SaaS租户可以配置定义自己的业务流程,从而提高了SaaS应用的灵活性和适用性,并提供了安全方面的考虑.

3.2 SaaS数据库技术

SaaS的模式和传统的软件模式有着很大区别,它是以租用的方式提供给用户使用,所以不同企业的不同用户都登陆到同一个系统上,这给SaaS系统的负载能力、数据安全性、稳定性、适用性、可靠性等都提出了更高的要求,这些都需要数据库技术的支持.表1是各种数据库技术实现方式的比较.

表1 各种数据库实现方式的比较Table 1 Comparison of various database implementations

我们采用的是:共享数据库、共享数据架构的方式.这种方式的特点:

1)数据库水平切分.将原来存储在一个数据表中的数据,按照一定的规则,切分到多个不同的物理数据库中.每个数据库的数据结构完全相同,但是数据各不相同.最终对于业务数据的访问,会根据其数据所在的数据库,定位到某一个数据库中查询.

2)读写分离技术.同一个数据库在多个物理服务器上具有多份Copy,彼此同步;然后将对于数据库的写操作都统一到一个主服务器上,而读操作则分到多台从服务器上;通过读/写分离,实现数据库访问压力的分担.

3)不同租户共享基本表,采用不同扩展表.对同一张表单,不同租户的要求也不一样.系统将不同租户对同一张表单的共同部分使用一张基本表来保存,对于不同租户对这张表单的需求差异部分则使用不同的扩展表来保存.

3.3 基于Cache的集中Session技术

为了使应用能支持SaaS模式的大规模访问,必须实现应用的集群部署;要实现集群部署主要需要实现Session共享机制,使得多台应用服务器之间会话统一.Session共享的最好的办法是把Session集中起来管理,可以采用数据库来集中存储Session,也可以使用内存来储存.由于数据库是文件存储相对内存慢了许多,所以在系统使用基于Cache的集中Session技术,来实现应用服务器的集群.

3.4 物流系统的功能模块

在基于CSCW技术的公路物流系统中包含了几个子系统:TMS运输管理系统、WMS仓库管理系统、车辆认证、车辆定位、车辆搜索、车辆状态排程上报.各个子系统都有其自身的功能.图5是系统功能模块.

4 结 语

本文针对我国目前公路物流信息化程度低、信息共享程度差、专业化水平低等问题,实现了基于CSCW、SaaS架构和WebGIS技术的公路物流系统,详细介绍了对不同租户异质流程和异质数据支持的关键技术.系统在杭州、苏州等4家物运有限公司使用后,企业的货运周期缩短20%,货运周转率降至20%,每辆车平均10 d利用平台完成一次交易,单台通讯服务器可支持5000个移动终端接入,6 s内可接收并处理5000个移动终端发送的消息请求,取得了理想的效果.我们的研究,对物流企业降低成本,提升运作效益,增强其综合竞争力具有重要的作用.

图5 基于CSCW技术的公路物流系统的功能模块Figure 5 Function module of highway logistics system base on CSCW

[1]陆慧娟,唐文彬,程 倬,等.基于WebGIS的散车配货和位置服务公共搜索系统[C]∥第四届和谐人机环境联合学术会议.武汉:清华同方光盘电子出版社,2008:516-522.

[2]王训斌,陆慧娟,陈伍涛,等.改进蚁群算法在物流配送路径中的应用[J].中国计量学院学报,2008,19(4):342-346.

[3]魏 文,杜建华.GPS中服务中心与车载终端之间的一种通信技术Web的协同商务信息系统解决方案[J].中国计量学院学报,2001,12(1):87-90.

[4]谈 冉,严新平,薛胜军.基于 CSCW 的协同物流商务系统[J].计算机工程,2007(9):260-262.

[5]张 飞.Web的协同商务信息系统解决方案[J].中国计量学院学报,2008,19(4):351-366.

[6]史美林,杨光信,向 勇,等.WFMS:工作流管理系统[J].计算机学报,1999,22(3):325-334.

[7]KIM K H.Workflow dependency analy sis and its implications on distributed workflow systems[C]∥17th International Conference on Advanced Information Networking and Application.Xi'an:IEEE,2003:677-682.

[8]肖 峻,王学军,林立鹏,等.基于 CSCW 的城市电网协同负荷预测信息平台[J].中国电力,2009,42(9):32-38.

[9]王 文,李治柱.CSCW技术的研究与实现[J].微型电脑应用,2003,19(10):8-10.

[10]王俊伟,和晓军.基于工作流技术的CSCW系统研究与实现[J].有色矿业,2007,23(1):65-68.