大宗商品成品物流云平台设计与实现

黄 新

（太原城市职业技术学院，太原 030027）

大宗商品成品物流云平台设计与实现

黄 新

（太原城市职业技术学院，太原 030027）

根据大宗商品物流运输的特点，研究了有代表性的大宗商品贸易公司的第三方物流业务特点，在此基础上分析了第三方物流业务数据方面的需求，进而对应用系统的架构、性能需求做了深入分析，提出了一种基于SaaS的物流系统建设参考模型。通过项目实施，发现该模型对于钢铁物流企业信息系统建设具有一定的实用参考价值，模型的技术特性可以使不同异构系统之间共享数据，从而整合异构数据，在实现系统良好的可扩展性的同时，也降低了同类系统的开发成本。

大宗商品；物流；云平台

0 引言

大宗商品物流是国民经济支柱产业中的关键环节。大宗商品物流运输的对象多是被用于工业基础原材料的同质化可交易商品，如原油、钢铁、煤炭、金属制品、农产品、木材等。大宗商品物流过程的管理水平和工作效率对中国的制造业和国民经济的影响非常大。就大宗商品供应链而言，由于各类产品的物理特质以及运输流程非常类似，可以对其进行统一建模管理。从供应链的服务对象分类，大宗商品物流可以分为：面向原材料的物流体系、面向生产过程的物流体系和面向成品运输的物流体系。这三种物流体系中，成品运输物流体系的建设和效率是广大用户和供应链下游企业最为关心的。目前，大宗商品分销环节主要采用第三方物流模式（以钢铁业为主要代表），第三方物流企业在厂家和客户的委托下，完成产品的运输和仓储。第三方物流在各个行业的广泛存在，与复杂的市场条件、经济条件是分不开的，这是当前大宗商品物流领域内的不争事实[1]。

对于第三方大宗商品物流企业而言，虽然管理过程亟需通过信息化等手段提高效率，但是目前信息化管理方面却普遍存在一些问题：第三方物流公司多为中小型企业，由于经费投入不足，信息化水平多在低端徘徊；已有的一些系统与贸易商、客户的信息系统之间没有数据接口，无法实现业务协同；即使在同一个企业内部，由于物流节点繁多，各项业务耦合度低，使得信息整合程度也很低。此外，很多第三方物流公司的业务主要依靠大型生产企业来推动，对生产企业的信息系统有很强的依赖性。这些依赖大型企业生存的物流企业，他们自身也是大型企业生态链条中的重要环节，因此，有必要在提升大型生产企业信息化水平的同时，通过合理的方案促进第三方物流企业信息化能力的共同提高。鉴于此，各大生产企业以及电商企业都在谋划布局，抓紧自己的大宗商品物流体系及信息系统建设，整体发展趋势有以下三方面：一是通过自建的（或者第三方的）物流信息系统管理物流业务流程，实现物流管理与物流信息的融合；二是对于信息化水平较低的第三方物流公司，通过快速部署的方式，对其业务实现简单、快速的系统内部整合；三是信息化水平较高的第三方物流公司发挥其信息化方面的优势，利用数据交换技术，实现与其他物流公司业务和数据的对接与整合。

总之，目前无论是自建系统还是第三方电子商务平台，主要存在系统整体设计通用性、可复用性不强及系统灵活性不高[2]等问题。为此，本文结合云计算思想，提出一种基于SaaS云平台架构的大宗物流系统设计方案，以实现快速构建、整合在线物流管理体系，以及节省系统建设投资等目标。

1 钢铁物流业务模式及数据模型

1.1 钢铁成品物流模式及处理逻辑

中国大宗物流领域业务种类繁多，主要可分为三大类型：自己建设物流团队、使用第三方公司、建立混合型物流团队。他们同用户签署的运输协议也不外乎“厂家承运、寄售方式、客户自提”三大类型。从大宗商品物流诸多物理节点的角度，也可分为以下基本类型：始发地、汽车装车地、火车装车地、水运起点、水运终点、中转站、用户收货地。根据每个具体的物流节点进行的物流操作相关信息，可以归纳为三种：发货动作信息、本地操作信息和收货动作信息，其中本地操作信息可以是多种类动作并可以多次操作。物流系统建设的目标业务主要是跟踪和维护钢铁产品的地点信息和状态信息。

图1 物流信息处理逻辑图

根据以上的共性分类分析，本文绘制了大宗商品物流系统信息处理逻辑图（见图1）。物流起点可以通过使用RFID、条形码等技术对货物件次或货物批次进行唯一标识，然后途经汽车运输、火车运输、水运等物流站点，到达收货仓库，每个节点做好相应的信息维护工作。通过制定统一的接口，对各阶段异构系统采集的数据进行整合并提供查询，然后通过多种方式使用、展示物流信息。

1.2 物流信息形式化数据模型

物流信息系统负责采集、维护每一个物料在物流途中每个节点上的具体信息，除了上述的发货、操作、收货三类基本信息外，还收集大宗商品的自身属性信息和物料在路途中的地理信息，并为系统的各类检索统计功能提供数据支持[3]。据此，本文利用形式化表达方法描述了大宗商品物流信息整体模型，见式（1）。节点i采集和维护的信息表达为Info节点i，见式（2）。

式中，Info物流代表某物料的全程物流信息集合，Info基本代表该产品固有的基本信息，Info标准节点代表产品途中某一单一节点信息。

2 物流跟踪系统架构模型设计

在前文基础上，设计出大宗商品物流跟踪系统的功能逻辑架构模型，如图2所示。该架构模型分为五个层次，各层次的功能内容及性能特点详述如下：

（1）平台层

图2 大宗商品物流平台系统功能逻辑架构模型

通过使用SaaS框架搭建基础平台[4]，通过使用多租户管理、集群及负载均衡等关键技术，实现物流系统的快速开发、部署和资源共享。

（2）数据层

实现物流网络拓扑结构基本信息的维护功能，并且为每个物料进行自身属性信息和所在地理信息的整合，实现各个节点信息的链状整合，做好整个物流过程中物料在各个节点上的收货、转运、发货、在途等信息的收集和汇总，实现数据融合，为上层功能模块调用数据提供基础。

（3）功能层

提供一系列系统支撑性功能，如地图展示引擎、短信收发引擎、可视化展示引擎、知识库引擎、权限管理等。在这个层次上，将各个主要系统支撑性功能模块化，并封装成服务，实现系统内及系统间的调用和管理。

（4）业务层

提供大宗商品物流管理业务逻辑基本功能，如运输管理、仓储管理和结算管理。在业务层中，对标准业务进行抽象定义，并且通过业务层实现数据展示和核心业务逻辑的分离，最大程度地保障系统的可扩展性。

（5）展示层

提供针对特定物料、批次的物流情况检索查询以及结果的可视化分析和展示，提供实时的物流路径可视化展示（包括实时地理位置信息、行进路线、关键节点时间等）；通过短信提醒等对过程异常情况提供报警服务；对物流过程服务进行费用管理及结算等。在展示层中，对基本物流信息进行加工整合，生成直观的可视化信息，以方便厂家、客户、物流公司享用各类方便快捷的信息服务。

3 大宗商品物流SaaS平台关键技术的实现

3.1 多租户管理设计实现

上述基于SaaS平台的设计，最终会实现系统资源以及业务逻辑的共享，让用户直接面向透明的服务。同时，SaaS平台要对诸多第三方物流公司提供服务（即本系统的多租户），在此过程中，既要对不同租户的数据进行隔离，又要对系统资源有效复用和共享，如何将平台资源按照规则分配给租户是核心重点[5]。本文设计了一种可以被所有租户和应用共享的管理机制来解决这一问题，如图3所示。

系统的多个租户共享使用硬件、操作系统、数据存储资源，并在中间层维护诸多标准业务逻辑，在业务逻辑层次上实现中间件的整合并且通过整合实现各种应用，满足不同租户个性化的应用需求。

图3 多租户管理机制

3.2 负载均衡设计实现

尽管使用了云平台架构设计实现资源共享，但服务器的物理资源总是有限的，所以有必要采用负载均衡技术，保持系统资源的均衡利用和稳定运行。系统提供了一套针对该多层架构的管理机制，统一管理多租户的用户、计费、资源等，负责整个系统的负载均衡。从实现方式看，负载均衡有两种情况：一种是将并发业务分担到多节点上分布处理；另一种是将单个重负载业务分布到多节点上做分布处理。承担任务的计算节点完成任务后将数据汇总返回给终端用户，这使得系统整体资源的使用更为合理[6-7]。

大宗商品物流SaaS平台面向大量租户，日常物流业务数据处理动作频繁，导致平台系统内业务操作频繁。比如，物流起点企业的仓储类租户，需要全天候24小时随时执行入库、出库操作，一次操作往往需要处理上百条包装、分包装记录，一旦多个同类租户同时请求同一个服务资源，执行该项功能的缺省服务器的负荷就会骤然增加，业务运行效率就会受到影响。本课题主要是处理上述第一种情况的负载均衡问题，使平台具有处理大量并发请求、大数据的能力，应用分布式计算技术中的任务调度理念，将大量的用户使用任务分配给不同的服务器来完成。据此，本文设计了负载均衡机制（见图4）。该设计主要采用分层调度处理逻辑来实现，层次功能特性为调度管理、中间件管理、分布式数据库管理。

图4 集群及负载均衡设计

调度器集群是本方案的核心部分，其技术原理为：在一台服务器上安装一个Apache作为Web Server，多个Tomcat作为应用的容器，使用Apache来作为一个调度员将用户发来的请求发送到不同的Tomcat。Tomcat作为一个JSP容器，Apache作为一个Web Server，它们之间通过worker进行通信（由Tomcat使用Server.xml文件中的Connector标签来定义端口和协议），通过mod_jk的模块（由Web服务器Apache、IIS等使用）和Web Server通信。整个过程其实就是让Apache的httpd.conf文件调用 mod_jk.conf，mod_jk.conf调用 workers.properties，最后配置虚拟主机。

工作过程中，Apache和mod_jk作为调度器来集中接受、调度、分配大量用户任务请求，将任务分配到各类不同的应用中间件节点来处理，应用中间件可以使用流行的基于网络的中间件技术构建，数据库采用Oracle数据库，服务集群通过安装多个RAC节点完成实现分布式计算和负载均衡。设计中，分布式数据库结构采用主从式结构，基础功能数据表存放在主数据库，不同业务模块、功能模块数据表存放在多个从数据库（MySQL等），通过应用逻辑数据库映射功能选择物理的数据存储。

4 设计应用效果评估

通过与该平台以往功能、性能的比较可以看出，本文的设计明显优于传统的独立系统设计方法和近年来流行的虚拟化共享方法。试验系统建立之初采用了传统的独立系统设计方法，这种模式的软件和硬件投入成本都较高，后期也不易与其他物流系统进行整合和共享。试验系统后期又采用虚拟化共享方案进行改造升级，但当用户（租户）数量增加到一定限度时，管理成本大幅度上升，管理效率大幅度下降。近期，运用本文研究成果重建系统，实现了应用的共享，并且该应用能供足量的用户订购使用；同时也实现了通过集群和负载均衡完成分布计算，可以操作分布存储的数据内容。从整体来看，方案适合将来平台的扩展，有利于提高资源利用率、配置的灵活性以及平台的可维护性。

5 结论

大宗商品供应链物流业务流程与信息化技术的结合是科技进步的必然趋势，该过程也随着计算机软硬件技术的一次次革新而呈现出日新月异的景象。本文梳理了大宗商品物流业务模式，提出了数据模型、业务处理模型以及基于SaaS的系统架构模型，并成功将其应用在钢铁物流平台建设中，达到了设计预期效果。本文中提出的设计方案是可复制推广的，为大宗商品物流系统的建设提供了参考。在未来工作中，笔者将进一步加强对新架构带来的安全性、网络性能依赖等问题以及基于语义的信息整合方面的研究。

［1］陈汉明.我国大宗商品物流业态研究［J］.物流工程与管理，2014（2）：4-6.

［2］曲荣成.基于SaaS服务模式的中小企业运输物流信息平台研究［J］.物流技术，2014（18）：70-73.

［3］吕盛坪，乔立红，刘威.制造过程数据形式化语义建模［J］.机械工程报，2012（5）：184-189.

［4］文杰，陈小军.站在云端的 SaaS［M］.北京：清华大学出版社，2011.

［5］李晓娜，李庆忠，孔兰菊，等.基于共享模式的SaaS多租户数据划分机制研究［J］.通信学报，2012（9）：110-118.

［6］邢文凯，翟玉梅.面向用户的通用云计算平台负载均衡机制［J］.科学技术与工程，2012（4）：2999-3002.

［7］郑贵德，陈明.以云计算为后台的负载均衡技术［J］.现代电子技术，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

黄新（1978-），男，山西运城人，助教，研究方向为计算机网络。