基于云计算的物流信息平台的设计与实现

姜宗品，罗国富，刘海东

（郑州轻工业学院 机电工程学院，河南 郑州 450002）

1 引言

随着信息网络化的不断深入以及物流业需求的不断提升，国家的“十二五”现代服务业发展规划以及国务院《物流业发展中长期规划（2014-2020年）》明确提出加强北斗导航、物联网、云计算、大数据、移动互联等先进信息技术在物流领域的应用，加快企业物流信息化建设[1]。通过先进的管理理念和信息网络化技术，建立企业物流信息系统，加强核心物流企业整合能力，促进物流信息与公共服务信息有效对接，实现区域间和行业间的物流平台共享，是物流业当前亟需解决的关键问题。

物流信息云平台凭借其极强的层次性、交互性、统一性、开放性和可扩展性，已引起众多国内外专家和学者的关注和研究。文献[2]通过对物流信息的特点分析，结合云计算的高扩展性、高可靠性、高资源利用的特点，构建基于云计算的物流平台共享模型，推动物流信息的发展；文献[3]通过大量的数据挖掘和信息决策分析，结合物联网与云计算的应用，探讨物流园区的信息管理系统的8层框架模式，关键技术包括数据实时采集和智能推送技术的实现以及采用代理中间件技术完成决策支持层的设计；文献[4]基于云计算的物流信息资源的云端特点，研究计算资源共享平台的实现模型、技术架构、设计和运作，通过物联网和数据迁移技术，采用Google App Engine云计算平台来实现数据兼容，保证了云端信息平台的可靠性、通用性、高扩展性及安全性；文献[5]针对当前物流信息平台存在的不足，提出构建港口物流综合服务平台的完整架构，阐述了架构各层的组成及功能目标，详细研究了物联网技术、云计算技术和SOA架构在平台各层构建中发挥的作用；文献[6]针对农产品物流中常见的问题，运用云计算技术，建立农产品物流公共信息平台，对农产品物流公共信息平台的总体架构和功能及运营模式进行规划，为农产品物流信息化建设提供参考。

云计算平台在国外的应用已经十分广泛。目前，许多著名的物流企业都采用了这种技术，云端服务已成为越来越多的物流信息资源应用基础架构。而国内物流信息云平台的研究主要集中在业务层，且着重于平台承载有哪些功能和服务，很少借助于云计算平台从技术、架构、资源整合等方面进行深入研究。本文在借鉴、总结上述学者的研究基础之上，以云计算和物流信息平台为研究对象，重点研究云计算的结构，物流信息云平台的体系架构以及物流信息系统的设计与实现，从而促进物流业信息化的快速发展，提高物流信息化水平。

2 云计算

云计算是一种继分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储和Web2.0等计算模型后的新兴的并行共享基础架构[7-9]。主要依赖于计算机集群，将大量的计算工作通过互联网传输给分布式计算机，形成一个可动态扩展计算、存储、数据、应用的虚拟资源共享池。建立基于云计算的物流信息服务平台，以计算机与互联网为核心，以物联网、云计算为基础，以现代管理技术为支撑，形成通用性强、易扩展、高效率、高安全、低耗资的云计算平台，实现集物流信息发布、在线交易、追溯监控、数据交互、智能分析等功能于一体的信息化服务中心[1]，提高物流资源利用率，加快物流行业信息数据处理效率。

云计算服务体系结构一般分为三层：

（1）基础设施即服务（IaaS，Infrastructure as a Service），消费用户可以通过网络（Internet、移动网络等）从完善的计算机基础设施中获得服务[10]，其中包含计算资源、服务器资源、高效存储资源和网络资源，不需要购买设备实体，只需付费租用云服务器等基础设施资源，在云端虚拟机上完成所需服务。如谷歌的GCE、亚马逊的EC2和S3。

（2）平台即服务（PaaS，Platform as a Service），是云计算服务体系的核心层，主要是为了解决特定软件的开发、测试和部署。它包含了软件开发平台的设计环境、分布式存储管理、数据库以及应用服务等，在开发新的应用程序时允许使用应用程序编程接口API（Application Programming Interface）部署和远程配置。如谷歌的App Engine、微软的Azure和阿里云。

（3）软件即服务（SaaS，Software as a Service），根据用户的需求提供多种多样的软件应用服务。这种软件应用的获取是即时即地的，用户可以通过互联网访问云服务，且每个用户都有自己的资源并与其他用户隔离。但软件的应用资源是共享的，不同用户都可以通过付费方式访问使用[11]。如Salesforce.Com，Inc、Oracle Corporation和Sap。

3 物流信息云平台的体系架构

物流信息云平台的体系架构是指物流信息云平台的组成部件和各个构件之间的联系，并将云平台的逻辑结构在系统设计中将其具体化和实例化所形成的架构。物流产业的服务领域涉及到制造、决策、采购、仓储、配送、运输等，云平台的设计与体系架构的搭建应与物流服务的领域需求相匹配，将SaaS层、PasS层和IaaS层分别与物流业务的相关功能、模块和硬件相匹配，形成一个三层紧密耦合的物流信息云平台的体系架构，如图1所示。

图1 物流信息云平台体系架构

3.1 软件即服务（SaaS）

软件即服务层采用SaaS模式，提供了物流业务相关的应用软件系统和系统交互的数据接口，云用户无需自己开发软件，只需通过付费方式，利用个人电脑PC或移动终端通过WEB即可实现云端业务系统的交互。物流信息云平台具有一定的开放性、独立性、扩展性和可移植性，也就是说使用者可以通过互联网随时随地与云端系统交互，并且不同用户单独占用物流信息云平台资源。物流信息云平台的软件即服务层包括：物流业务系统、综合信息服务、跟踪监控系统和在线交易服务。

（1）物流业务系统。物流业务系统是物流信息云平台的主要功能组成部分，主要包括：①物流管理信息系统LMIS（Logistics management information system）通过对物流信息的收集、储存、传送、整理、维护和输出，为管理人员提供战略和决策支持；②物流执行系统LES（Logistics execution system）为物流业提供采购信息、制造计划、制造执行、客服和物料管理；③仓储管理系统WMS（Warehouse management system）将信息、资源、存货和分销按照运作的运算法则和业务规则进行优化管理；④运输管理系统TMS（Transportation management system）可以通过管理装运与发货计划、管理运输模型、优化运输计划、维护运输数据等多种方法和其他相关的操作（选择承运人及服务方式、处理货损索赔、管理第三方物流等）提高物流的管理能力；⑤分销管理系统LDS（Logistics distribution management system）针对企业的进销存、财务、客户及会员管理、分公司、配送中心、收货处等进行信息化、一体化综合管理。

（2）综合信息服务。物流综合信息服务提供物流政策法规、标准、物流业务知识等物流的信息发布和信息检索服务。

（3）跟踪监控系统。车辆跟踪与监控系统通过物流信息云平台的RFID、GPS/GIS、电子邮件、短信息等对物流企业所关注的配送物品和运输工具进行位置的跟踪和监控以及对相关信息的记录。

（4）在线交易服务。物流在线交易服务也就是物流电子商务系统，通过与银行签署协议和电子商务认证中心CA认证（Certificate Authority）等，为物流电子交易提供资格审核和身份认证等服务，使其能正常完成物流商务洽谈、在线支付与结算和电子合同等交易行为。

3.2 平台即服务（PaaS）

平台即服务层采用PaaS模式，主要是为软件即服务层提供平台支持系统、系统管理软件与组件和分布式存储系统等，使SaaS能够对应用程序和业务系统进行部署与集成。PaaS为整个物流信息云平台的核心，具体包括注册服务、会员管理服务、消息服务、权限管理、网关与安全服务、CA认证服务、系统监控与管理、决策支持服务以及财务分析报表等数据处理服务。

3.3 基础设施即服务（IaaS）

基础设施即服务层采用IaaS模式，具有较高的可靠性、兼容性和稳定性，为物流信息云平台提供所必需的各种硬件、通讯设备、服务器、网络设备和数据库等。基础设施即服务层运用虚拟化技术将运行环境中的所有底层硬件设施构成一个虚拟的服务器集群以及虚拟存储和虚拟网络的运行环境，从而实现计算资源和存储资源不影响各层的正常运行。

4 物流信息云平台的设计与实现

4.1 系统的功能设计

物流管理过程中涉及的主要内容有：客户管理、仓库货物管理、订单管理、运输管理等，考虑到客户和物流供应商管理员的职能和需求不同，将物流信息管理系统在功能设计上也加以区分，把管理员与客户分别作为单独模块建设，管理员主要负责货物信息、运输信息的更新，对客户的订单进行处理以便货物能准确及时地发出；客户则通过管理个人信息以及完成网上订货，登录相应的模块进行货物与运输信息的查询服务等。系统的功能设计如图2所示。

图2 系统的功能设计

4.2 系统的结构设计

建立了一个能够覆盖物流配送整个过程的物流信息云平台，如图3所示。

物流信息云平台主要可分为4层业务结构：总公司、分公司、配送中心和收货处。总公司管理、出货；分公司提货、分拣；配送中心装货、入库、分拣；收货处结算、出货；将整个物流配送流程的所有数据信息由PC和PC服务器通过互联网传到物流信息管理云平台。物流信息云平台通过分布式处理，对物流信息进行一体化综合管理，增强业务交易的效率、简化管理流程。在途配送过程中，基于WEB技术，结合全球卫星定位系统（GPS）、无线数据通讯（GPRS/CDMA/SMA）、地理信息系统（GIS）和移动监控平台，实现车辆定位跟踪、货物信息可视化、远程监控调度等功能，提高了车辆利用率、出行安全性和突发事件的处理能力。

4.3 数据库与数据表的选择和设计

数据库的作用在于存储数据资料，它对系统的运行状况起着决定性作用。本系统要求其尽可能多地存储物流过程中的数据，这样就可以对这些数据进行集中整理、存储及交换等，还能很好地管理该数据库。本系统采用Microsoft SQL Server 2008 R2版的数据库，设计了客户、管理员、订单、货物与运输信息五个实体。下面以货物信息为例，货物的实体类核心代码描述如下：

通过对系统的分析，建立相应的数据库管理表，货物数据表主要用来存储货物编号、货物名、价格、数量及入库时间等信息，其结构见表1。

表1 货物数据表

4.4 系统的测试与实现

物流信息云平台利用Eclipse作为开发平台，采用Java语言进行程序开发、Hadoop进行系统架构、JavaScript语言进行页面交互式开发，Microsoft SQL Server 2008 R2进行数据库设计管理等，实现了一个多层架构模式下的物流信息管理系统，实现了系统的主要功能模块，它包括系统登录模块、订单处理模块、运输管理模块仓库货物管理模块以及财务处理模块。先对系统进行了相应的传统软件测试，在本地运行正常后，再对其进行云应用程序测试和运行，如系统测试、服务配置/重配置测试、性能测试、连接/断开操作测试、单元测试等，系统运行状况良好，整个物流信息云平台系统完成。

5 结束语

物流信息云平台以计算机与互联网为核心，物联网、云计算为基础，以现代管理技术为支撑，具有高效率、高安全、通用性、低耗资、易扩展等特性，本文通过分析云计算的结构、物流信息云平台的体系架构、数据库以及系统的结构设计，实现集物流信息发布、在线交易、追溯监控、数据交互、智能分析等功能于一体的信息化服务中心，提高物流资源利用率，加快物流行业信息数据处理效率。随着物流产业的进一步发展以及信息化和云计算技术的日趋成熟，物流信息云平台也将有广阔的应用前景。

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