基于WebGIS的钢铁物流信息系统分析与设计

尹静秋， 邱新法， 何永健 （南京信息工程大学，江苏 南京 210044）

基于WebGIS的钢铁物流信息系统分析与设计

尹静秋， 邱新法， 何永健 （南京信息工程大学，江苏 南京 210044）

目前钢铁企业竞争日趋激烈，确保企业在生产、仓储、配送和运输等环节物流信息的畅通和高效共享，必须建立先进高效的管理系统。结合GPS、GSM、GPRS、RFID等技术，重点介绍基于ArcGIS Server和Ajax的WebGIS系统的分析与设计，ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案，为钢铁物流提供了一个高效的集成管理平台；可以进行空间分析、各种查询检索；采用Ajax技术，改变以前客户端反应迟钝的缺点，能快速响应。

钢铁物流信息系统；供应链；ArcGIS Server；Ajax

0 引 言

目前我国为全球第一大粗钢产量生产国。而这巨大的钢材消费量，都是靠各种流通手段和方式来实现的，从炼钢原料采购到钢材成品进入流通领域，直至最终被终端用户所消化，这中间的物流数量远远超过生产出来的吨位，每年往返输送的物资数量至少是生产出来的3倍以上[1]。包括钢铁业在内的我国物流流程至今尚未改变传统的 “交通警察各管一段”的模式，产供销过程中的生产物流、供应物流和销售物流是分割的。物流过程中的运输、仓储、回收和加工等部门也是分别设置的，因而单项物流不可能形成系统物流，这不利于物流过程整体效益的发挥。

由于各个钢铁企业竞争的不断加剧以及原材料价格的攀高，利润空间在不断缩小，但每年花费在物流上的成本却在增加。未来钢铁物流的研究首先应集中于物流系统整体最优化。钢铁市场的国际化，不但要求企业内部物流最优化，而且与企业生产紧密相连的外部环境也应达到最优化[2-3]，实现钢铁物流管理系统信息化、可视化、国际化。因此实现企业内外物流信息的畅通与高度共享、建立先进高效的管理系统，成为钢铁物流领域追求 “第三利润”亟待解决的首要问题。

对钢铁物流研究[4-14]，从钢铁生产、流通等供应链的角度阐述钢铁物流存在和亟待解决的问题，分析了当今钢铁物流形式，指出建立高效钢铁物流系统的必要性，并从各自专业角度阐述了解决问题的方法。提出要从敏捷生产、现代物流、电子商务、供应链管理、商业生态系统等理念、模式改造传统的钢铁生产与流通，实施流程再造[14]。对地理信息系统等先进技术用于物流方面的研究是很多的[15-22]，解决了许多传统物流行业疑难问题，提供了许多新思路和方法，取得了物流发展的开拓性进展。但把二者很好结合的例子，不多见[23-25]，张吉善[24]等在综合分析钢铁企业的发展趋势及电子商务物流特点的基础上，介绍了GIS、GPS、RFID等空间信息技术的功能及特征，提出了依托空间信息技术的钢铁企业物流配送系统基本构架。

本文在前人研究基础上，针对钢铁物流特点，以WebGIS为平台，对钢铁物流系统进行总体分析与设计，做有益讨论和设计。

1 现代物流与GIS等技术的融合

WebGIS使地理信息通过互联网走向了千家万户，不仅拓宽了地理信息资源的应用领域，极大地提高了空间信息的维护、发布和查询效率，而且使全社会范围内各领域、各部门之间的空间数据信息的高度共享成为可能。

GPS可向任意多用户提供连续、实时的三维测速、定位服务。可以快速了解物流动向，尤其在物流运输或者配送中，管理者可以做出正确决策，也可以使客户清楚地了解自己货品目前的状态。

GSM是目前国内覆盖最广、系统可靠性最高、话机拥有量最大的数字移动蜂窝通讯系统。它具有强大的保密功能。GSM系统除提供基本的话音业务服务外，还提供短消息 （SMS）业务，数据业务等多项功能服务。可以使用GSM实现通讯功能，保持随时联络，方便物流的调度。GPRS是GSM的延续，不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，使得连接及传输都会更方便容易[26]。在目前流行的物流动态信息采集技术应用中，一、二维条码技术应用范围最广，其次还有磁条 （卡）、语音识别、便携式数据终端、射频识别 （RFID）等技术。

应用网络技术，开发电子商务平台，应用先进的管理信息系统，实施数字化的物流管理，先进的电子数据交换、自动识别和条码技术。实现钢材物流管理的 “现代化”。企业通过数字化平台及时获取并处理供应链上的各种信息，提高对消费企业需求的反应速度，降低流转、结算、库存等成本。获得更多的 “第三利润”。

2 系统需求分析及总体设计

目前行业上把钢铁物流提升到供应链的高度来研究，从世界制造业产业升级来讲，一般通过两种办法，一是用信息化带动钢铁生产与流通的现代化，二是用现代物流特别是供应链管理改造运作模式，提高效率，降低成本，强化核心竞争力[14]。对钢铁产业，这里涉及到以下环节[14]：

第一，采购环节。选择无缺陷供应商，实行电子采购，降低采购成本。第二，供应环节。实行物流外包。但钢铁企业不可能没有自主物流，不同的是有的自营为主，有的外包为主。第三，生产环节。对钢铁企业来讲，生产环节物流要小于供应与销售物流，但由于工厂布局不同，也会造成生产物流的低效率高成本。第四，销售环节。钢材的销售物流属于大批量、多批次，但必须少环节。第五，回收环节。循环经济要求废旧钢铁及加工后边角余料的回收，这是钢铁生产的主要原料之一。

以上分析组成钢铁供应链的总体，这里涉及到供应商、物流商、生产商、经销商。由他们建立上下游一体的战略联盟，以争取共赢。在这个链条上，任何一个连接点的断裂都会损害到全局。

因此供应链设计方案包括建立钢铁物流快捷高效的电子商务系统、电子政务系统、物流管理办公自动化系统 （OA）；基于大比例尺的基础地理数据之上的钢铁物流空间数据库；整合已有的物流信息资源，建立钢铁物流管理数据库系统；实现基于WebGIS的物流信息查询、检索、统计、汇总、分析等功能；所涉及的配送中心的区域选择、运输工具选择、线路选择、信息系统的实施、包装方式和物流工具的选择、库存量和库存时间的最小化等，都是必须考虑的因素，即设计详细的物流应用子系统（见图 1）。

本系统设计主要涉及到与空间数据相关联部分；实现面向企业决策层、面向公众的物流辅助决策功能，包括车辆监控、货物流监控，仓储定位和最优配送机制；预留物流与其它业务接口 （如电子商务系统等）。实现了全物流的一体化、可视化调度、管理与监控。

图1 钢铁物流WebGIS功能框架

3 钢铁物流管理信息系统模块划分及其主要功能

各个子系统的职能范围划分如下：

（1）业务受理子系统：客户服务中心负责接收战略盟友配送请求 （订单），确认货物与配送目标地点信息，并负责提供配送状态咨询和投诉等业务。其中配送目标的确定需要对无法自动定位的位置进行人工定位。

（2）智能调度中心子系统[27]：是一个以 3G （GIS/GPS/GRPS）技术为核心，以优化算法理论为基础，集计算机网络科技等技术于一体的智能化管理系统。该系统将实现各种信息的输入、存储、检索、综合分析处理、全程跟踪、调度计划输出等功能。通过建立优化路线来完成智能化的调度，对整个配送过程进行科学的管理和流程的再造，彻底打破传统的配送模式，成功实现配送的定位由静态的定线型转变为动态的优化型，从而进一步减少企业的配送成本，大大提高企业的信息化程度。

（3）仓储管理子系统：可以对所有的包括不同地域、不同属性、不同规格、不同成本的仓库资源，实现集中管理。用RFID等先进的物流技术设备，对出入仓货物实现联机登录、存量检索、容积计算、仓位分配、损毁登记、状态报告等进行自动处理，并向系统提交图形化的仓储状态。

基于GIS进行仓储管理，就可以随时查看任何仓库的状态，物料的存放位置，指导物料入库；出库时道理相同。GIS强大的空间查询和直观的表现形式，能够高效地完成仓储管理。

（4）设施定位子系统：用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输路线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着线路，如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等，运用此模型均能很容易地得到解决。

（5）货物车辆监控信息子系统：车载GPS终端是一个经过改装的GPS/GSM集成设备，RFID和电子地图可以实时显示出车辆或货物的实际位置，并能查询出车辆和货物的状态，以便进行合理调度和管理。

（6）物流信息查询子系统：分为属性数据查询和地图信息查询，各种条件综合查询。空间特征是和某些属性数据相关联的，通过用户给定的属性数据，可以检索出相应的空间数据，并以地图的形式回传到用户的浏览器上加以显示。例如，企业外部，当用户要查询承载某批货物的车辆的实时位置时，只需在查询界面中输入该货物的编号，点击查询按钮后，车辆所在位置的地图就会显示于浏览器上，并且车辆所在位置会以高亮形式显示。地图信息查询包括物流车辆位置查询、物流车辆行进路线查询、最短路经查询。包括历史轨迹回放功能，通过某一个时间段内历史轨迹的查询，可以看出车辆在行驶过程中的状态、路线，物流公司和货主都可以对货物在途的运输过程有相应的了解。

（7）报关管理信息子系统：集报关、商检等功能于一体，满足用户进出口电子报关的需求，增加联机报关功能，真正使跨境物流成为无缝物流，使报关业务迅速、及时、准确，为物流客户提供全方位的报关服务。

与门襟相结合，物流系统与监控系统相关联。同时通过WebGIS平台和电子商务和电子政务等系统相连。

4 基于Ajax技术的WebGIS设计

随着Internet的爆炸性发展，WebGIS正在走入千家万户。但是传统的WebGIS存在客户端与服务器端响应时间长以及无法实现复杂GIS功能的问题。ESRI公司最近新推出的ArcGIS Server则较好地解决了上述问题，简单快速的服务器端配置和集中的服务管理，使开发者节省了很多时间，同时也提供了大量的空间数据操作和分析的组件，使它成为人们首选的WebGIS开发平台。Ajax技术是目前客户端最有效率的技术，可以缩短客户端与服务器端的响应时间，减少网络间数据传输量。.Net平台可以利用WebService技术将GIS功能封装为Internet上的组件，组件功能都遵守一定的接口规范暴露给外界，这样其内部数据和功能不尽相同，但外部调用的方式完全相同。利用这种网络组件的方式，应用程序间流动的只是命令和响应，数据和程序都不用在网络间传输，节省了宽带和计算时间[28]。

本文构建的系统，服务器端在.Net平台下开发，利用ArcGIS提供的ArcEngine开发服务端引擎，利用ArcGIS Server创建和配置GIS应用程序和服务的框架。客户端采用Ajax技术，将XML作为客户端与服务器端的交互格式。

“钢铁物流”巨量、复杂、多源的数据要求使得共享平台的建设非常适合用数据库进行管理。采用基于Ajax技术的WebGIS，实现空间数据的关系数据库管理，为多源数据的存储、组织和读写提供了一个灵活、开放、高效的运行平台。

4.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案，为创建和管理基于服务器的GIS应用提供了一个高效的平台。与过去的WebGIS产品相比，ArcGIS Server具有很多优势[29]：

（1）除了发布地图服务的功能，还能提供灵活的编辑和强大的分析能力。这是过去的WebGIS开发工具所不能达到的，从这点上来说，ArcGIS Server对于WebGIS的发展具有里程碑意义。

（2）集中式管理带来成本的降低。无论是从数据的维护管理还是系统升级上，都只需要在服务器端进行集中处理，而无需在每一个终端用户上做大量工作，这无疑极大地节约了时间和人力资源。

（3）瘦客户端也可以享受到高级的GIS服务。过去只能在庞大的桌面软件上实现的高级GIS功能，通过ArcGIS Server搭建的企业级GIS服务也可在客户端浏览器上实现。

（4）支持大量的并发访问，具有负载均衡的能力。ArcGIS Server采用分布式组件技术，可以将大量的并发访问均衡地分配到多个服务器上，降低响应时间。

（5）ArcGIS Server的出现，使得我们可以定制适合自身需要的WebGIS，具有更大的可伸缩性来满足多样化的企业需求。

4.2 AJAX模型

AJAX模型与传统模型的不同之处在于服务应答的异步性。这是通过在客户端与服务端之间引入一个中间层——AJAX引擎 （AJAX Engine）实现的。AJAX引擎将客户端的页面剥离为数据层、控制层和表现层：浏览器中的各类数据被组织成一棵DOM树；针对操作触发的各种事件，利用JavaScript处理DOM数据并依据XHTML和CSS规范进行界面的绘制。结构的明晰为异步应答奠定基础，所有与服务端的通讯都被集中提交给XmlHttpRequest对象处理。该对象封装了XMLRPC协议，支持异步请求，相当于提供了独立用户交互线程之外，与服务端通讯的专用线程。简而言之，通过Xml-HttpRequest可以使用JavaScript向服务器提出请求并处理响应，而不阻塞用户。这种异步通讯机制是AJAX模型的核心。这种特性决定了它适用于需要与服务端频繁交互，操作即时响应要求高的环境[30]。

本系统的架构分为客户端 （表示层）；服务器端 （Web服务层、GIS Server服务层、数据层）：

（1） 表示层

表示层直接面向客户，提供GIS数据表示和信息可视化功能。表示层就是在客户端提供人机交互的界面，形象的展示客户的请求及反馈的应答。

客户端的功能：①用户认证：进入地理信息系统平台，与服务器端建立连接。②地图的基本操作：放大、缩小等。③图层控制：实现地图图层的显示与否。④空间查询：击地图进行查询。⑤属性查询。⑥缓冲查询。⑦距离量测。⑧鹰眼显示。

（2） Web服务层

Web服务器层主要收集由表示层用户传来的各项请求，根据不同的请求，处理与GIS管理服务器的有关交互。

（3） GIS服务层

GIS服务层是GIS数据处理的核心，它负责完成从Web服务器传来的各项请求，比如地图的缩放、图层的属性查询、图像的生成等。GIS服务层由一个或多个GIS服务器组成，主要负责从地理数据库中读取数据，管理多个地理数据库，智能处理GIS管理服务器的数据请求。

（4） 数据层

数据层由一个或多个地理数据库组成，主要负责钢铁物流的GIS数据的组织和存储。

5 结束语

完全基于Ajax的WebGIS产品Google Maps自推出以来很快就引起了轰动，而且很快在Internet上流行起来，其快捷的请求和响应周期以及如同桌面系统般的操作感受体现出Ajax的强大功能。基于Ajax的WebGIS极有可能成为未来WebGIS的主流[31]。

钢铁企业的竞争不断加剧，实现供应链上，企业内外物流信息的畅通与高度共享、建立先进高效的管理系统，是钢铁物流领域追求 “第三利润”亟待解决的问题。基于Ajax技术和ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案，为钢铁物流提供了一个高效的平台。结合GPS、GSM、GPRS、RFID等技术，设计了高效钢铁企业内外物流信息系统，能使得企业内外在生产、仓储、配送和运输等环节、保证钢铁物流信息的畅通和高效共享，是降低企业成本、明显降低消耗，提高企业核心竞争力、实现企业战略的重要措施。

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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

南京信息工程大学科研基金，项目编号：y650。

尹静秋（1972-），女，江苏连云港人，南京信息工程大学遥感学院地理信息系统系博士研究生，讲师，主要从事GIS应用、气候资源研究。