信息管理系统毕设论文-物流系统中的车辆调度问题的研究.doc

哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）

0 要

物流系统中的车辆调度问题的研究，主要是为了达到企业成本最小、 客户满意度最大的目标。在车辆调度问题基础上引出符合企业实际的车辆 调度问题，建立完善的车辆调度管理系统，进而实现提高华东海运公司的 管理能力以及整体竞争力。现代企业面临竞争激烈的市场环境，必须运用 科学的管理思想与先进管理方法，对企业生产经营管理的诸要素进行优化 组合和合理配置，才能够达到以最少的投入，获得最大的产出，实现企业 管理整体优化的目的。而物流系统能够达到最佳组合状态成为其中一个重 要因素。在中国，公路运输占据主要地位的前提下，建立一个系统而完善 的车队信息管理系统，对于企业对运输调度的管理起到至关重要的作用。 本系统的开发采用面向对象工具开发工具，在集成环境下完成开赴，对访 问速度、系统扩充、系统维护等各个方面均有良好性能，并能有效的对车 队系统进行管理。

首先，深入分析了车队运输业务，并对车队的业务流程进行了再造。 同时建立了车队的业务管理模型。为车队的信息化管理奠定了坚实的基 础。其次，通过详细的分析了车队与港口、其它车队和客户群之间的关 系，总结了目前场站在陆上集装箱空箱调运存在的问题同时建立了车辆调 运模型。再次，对车队调度系统进行了需求分析，详细的阐述了车队在海 运业务中的地位和相关角色，进而给出了车辆调度业务流程。在以上的基 础上总结了车辆调度运输的事件表、事物表和功能需求。最后，在企业级 CERP 框架的基础上使用 MVC 设计模式对车辆调度管理系统进行了开发。介 绍了车辆调度管理系统的开发环境、开发平台和主要实现技术；展示了车 辆调度决策的生成界面。

关键词 华东海运，车辆调度管理系统，公路运输，面向对象

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Abstract

Logistics system in the scheduling problem of vehicles, the main purpose of the study is to adore the minimum cost of the enterprises and the greatest satisfaction of the customer. On the base of scheduling vehicles we can get the aspect which meet the actual business, and establish a sound Bus Team Information Management System, moreover we can improve the management capacity and the overall competitiveness of the East China Sea. Modern enterprise which faces to the intense competition in the market environment must adopt scientific management ideas and advanced management methods. The enterprise's production management to optimize the combination of various factors and rational allocation, they can adore the maximum output with minimal input and achieve the purpose of optimizing the overall of enterprise management. And logistics system achieve the best combination of state become one of the important factors. While road transport occupy a major position in china, enterprise management of the transport scheduling play a crucial role although we can build a systematic and sound the bus scheduling Information Management System. The development of the system using object-oriented tool for development tools, in the integrated environment complete sent to the access speeds, the system expansion, system maintenance, and other areas have good performance, and effective system of the team management.

Firstly, in-depth analysis of the the bus scheduling business and reengineer business process. At the same time the station has established a the bus scheduling of business management model and the bus scheduling management model. For the bus scheduling 's information management and laid a solid foundation.Secondly, through detailed analysis of the the bus scheduling and the port, the other and customer base between the the bus scheduling distribution, summed up the current field empty containers from land-based distribution the problems and establish a target of land-based the the bus scheduling distribution model. Thirdly, to scheduling model as the center of the the bus scheduling system for the demand analysis, detailed on the the bus scheduling business in the field on the status and role-related, then give the bus scheduling import and

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export business processes. In the above on the basis of summing up the the bus scheduling station a list of events, things form and function of demand . Next on the the bus scheduling 's systems interface, database and business conducted a detailed design.Finally, In the framework of enterprise-class CERP on the basis of the use of MVC design pattern on the bus's systems were developed. On the the bus scheduling's systems development environment, and the main platform for the development of technology; displayed the bus scheduling decision-making generation interface.

Key words: East China Sea,Bus Scheduling Information Management System, Transport,Object-oriented

III

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目 录

摘 要.....................................................................................................................................

I
Abstract.................................................................................................................................

II
第 1 章 绪论 .........................................................................................................................
1
1.1
课题背景....................................................................................................................
1
1.2
课题来源、目的和意义.........................................................................................
2
1.2.1
课题的来源........................................................................................................
2
1.2.2
课题的目的和意义 ..........................................................................................
2
1.3
主要研究内容...........................................................................................................
3
1.3.1
基础功能管理 ...................................................................................................
3
1.3.2 辅助信息管理 ....................................................................................................
4
1.4
与课题相关的国内外研究综述 ...........................................................................
4
1.4.1 国内研究现状分析 ...........................................................................................
4
1.4.2 国外研究现状分析 ...........................................................................................
6
1.5
本文结构....................................................................................................................
7
第 2 章 车队信息管理系统的需求分析与系统设计 .................................................
9
2.1
车队信息管理系统需求分析................................................................................
9
2.1.1
车队信息管理系统的用户.............................................................................
9
2.1.2
车队与其它部门的联系 .................................................................................
9
2.1.3
车队业务流程再造 .......................................................................................
10
2.1.4
车队信息关系系统事件 ..............................................................................
14
2.1.5
场站信息管理系统事物 ..............................................................................
15
2.1.6
车队信息管理系统用例图..........................................................................
16
2.1.7
车队信息管理系统功能需求 .....................................................................
18
2.2
车队信息管理系统设计......................................................................................
19
2.2.1
车队信息管理系统数据库设计.................................................................
20
2.2.2
场站信息管理系统业务对象设计 ............................................................
24
2.3
本章小结.................................................................................................................
25
第 3 章 车队信息管理系统的概要设计.....................................................................
26
3.1
引言..........................................................................................................................
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IV

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3.2
功能模块的概要设计 ..........................................................................................
26
3.2.1
车队基本信息的概要设计..........................................................................
26
3.2.2
车队业务信息的概要设计..........................................................................
28
3.2.3
费用信息的概要设计...................................................................................
31
3.2.4
其他辅助信息概要设计..............................................................................
32
3.3
本章小结.................................................................................................................
32
第四章 车队信息管理系统实现及应用.....................................................................
33
4.1
车队信息管理系统软件体系结构设计............................................................
33
4.2
系统实现涉及的软件技术...................................................................................
34
4.3
程序设计的流程图................................................................................................
35
4.4
系统运行流程........................................................................................................
36
本章小结.........................................................................................................................
44
结
论
.............................................................................................................................
45
致
谢.............................................................................................................................

46
参考文献.............................................................................................................................

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第1章 绪论

1.1 课题背景

所谓管理信息系统是指一个由人和计算机等组成的，能进行信息收集、 传输、加工、保存、维护和使用的系统，而管理信息系统的最终目的是为决 策者服务，提供适合企业发展的战略计划。

管理的核心是决策，而管理信息系统可以辅助决策，特别是战略决策， 它的好坏直接影响到企业的生存和发展。管理信息系统正在促使管理方法由 定性向定性和定量相结合的方向发展，这表现在管理中运用了预测和各种数 学模型来定量分析企业中的问题并解决问题。过去管理问题常常由于数学模 型来定量分析企业中的问题并解决问题。过去管理问题常常由于数据管理的 不完善和难以进行试验，而管理信息系统则可以结合管理需要，提供充分的 数据，为模拟和制定也册计划创造条件[1]。

我国物流业发展较慢，其专业化、社会化程度较低，物流时间过长，物 流成本过高已成为企业发展的重要制约因素。发展专业化、社会化的现代物 流是大势所趋。因此我们就必须按照企业物流发展的一般规律，认真分析企 业生产、经营、管理现状，以科学的物流理念和现代的信息技术手段指导客 户思维的转变和物流重组，即根据企业的物流实际，参考企业的长远发展目 标，合理选择企业物流改造的切入点，建立一个完善的企业物流管理信息系 统。而在我国车辆运输占运输主要地位的情况下，在车流管理方面，更急需 建立完善的模块进行管理。车辆调度问题的研究始于 50 年代末，研究过程 大致经历了两个阶段，第一阶段是普通的 VRP[2]问题，仅考虑车辆调度的基 本约束，客户的货物数量需求和车载重的大小，不考虑客户对时间的要求， 研究的目标比较单一，只考虑总路程的最优化。第二阶段的研究是对带有时 间窗的复杂车辆调度问题进行研究。研究问题变得复杂，原来的研究算法不 再适用于求解该问题，因为对当前解邻域的搜索不仅要考察目标函数是否更 优，还要考察解相对时间窗的可行性。而有关车辆调度问题的研究我国是在 20 世纪 90 年代以后才逐渐兴起的，相对国外要落后。随着我国对物流科学 的重视，车辆调度问题也日益重要起来，叶耀华等提出了基于列生成的算法 求解带时间窗的路径优化问题，潘鲁宁和赵林度提出基于 MAS[3]的动态规

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划法，姜大立、李大卫、李军、谢秉磊、张涛等人利用遗传算法求解物流配 送车辆调度问题并取得了一些研究成果。此外，蔡延光等应用并行禁忌搜索 算法和模拟退火算法对满载问题进行了求解，刘浩等用模拟退火算法求解了 两车型随机需求的问题，杨瑞臣等提出了改进的蚁群算法。郭耀煌、李军等 也对物流配送车辆调度优化问题进行了较为深入的研究，提出了多种求解算

法[4-5]。

1.2 课题来源、目的和意义

1.2.1 课题的来源

本课题来源于华东海运有限公司为更好满足用户需求而筹划开发的“综 合物流管理系统”。其中主要方向为其中由哈尔滨工业大学ICE中心负责研 发的该系统中车队信息管理系统部分。

1.2.2 课题的目的和意义

现代企业面临竞争激烈的市场环境，要求企业提高生产技术水平，缩短 产品生产周期，改善经营管理，提高产品质量和生产效率，降低产品成本和 及时掌握市场变化信息等，以增强企业的竞争优势和适应市场多变的能力。 这就必须运用科学的管理思想与先进的管理方法，对企业生产经营管理的诸 要素进行优化组合和合理配置，使生产经营活动中的计划流、订单流、物 流、资金流等处于最佳组合状态，达到以最少的投入，获得最大的产出，实 现企业管理整体优化的目的。

我国的物流基础设施主要包括公路、铁路、港口等。其中我国的公路问 题大幅度增加，原来或以运输为主、或以仓储为主企业，在自身的专业领域 上经验丰富，都已从战略高度将向现代物流企业转型，目前都 在延伸服务 领域，积极扩展综合物流服务。因此车队信息管理系统也成为物流中一个重 要环节它与场战直接联系，完成场站里货物与外界的进口与出口。

车辆调度问题是物流管理研究中的一个关键问题，对它的研究有着重要 的意义。选取合适的运输路线，可以降低物流企业的运营成本，加快客户需 求响应速度，提高服务质量，增强客户满意度。如何安排优化的车辆调度方 案并应用到企业实际中是本此设计将要解决的核心问题。

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首先我们需要描述和分析普通车辆调度问题，并通过对实际企业的调 研，针对现实中存在的约束条件，以企业成本最小、客户满意度最大为目 标，在车辆调度问题基础上引出符合企业实际的车辆调度问题，对其进行了 理论上的描述，分析了各种约束条件，并建立了相应的模型，进而建立比较 全面的车辆调度管理系统。

通过研究车辆调度模型，对物流企业中的车辆调度业务及相关内容进行 需求分析，设计了车辆调度系统涉及到的功能架构、体系架构以及数据库等 方面的内容，并基于 J2EE 的框架下实现车辆调度系统。

1.3 主要研究内容

对物流系统中车流部分的完善的管理系统建设。该模块包括四个方面。

0 1）报表统计方面，其中包括各个车队信息，车成员信息，车队车辆 信息，车辆载货信息，车辆载箱信息以及空车可用记录等信息；

0 2）业务方面，包括联系派车记录，人员考勤，回车登记，派车单

等；

0 3）配件管理方面，包括零件入库，零件库存信息，零件出库等；

0 4）费用方面，包括维修公司表，维修费用表，燃油价格表，燃油里 程表，燃油单表，保险费用，过路费用等其他费用。

1.3.1 基础功能管理

车队信息管理系统模块将反映的现实世界中的实体、属性和它们之间的 关系等的原始形式之间的关系，建立相应数据表在建立的系统中得到对其各 个方面的统筹管理。

其中基础功能管理部分主要是车队自身的信息进行的数据管理，其中包 括车队基础信息部分的管理和运输中基础信息管理。具体包括以下几方面： （1）车队基本信息部分主要包括车辆信息表和司机信息表，在此基本上 形成车辆司机对照信息，即根据车辆和司机信息达到查询目标，以实现对现 实情况中车辆和司机具体情况的关系情况，进而进行有效的管理。（2）运输 中基本信息包括起运地基本信息，目的地基本信息，里程基本信息，货物基 本信息（包括货物尺寸，箱型，箱属等几个方面信息），货物单据信息等几

个方面。主要管理每次运输过程及货物的实际情况。

车队信息管理系统中的基本功能管理部分主要实现对每次运输任务中车

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队信息，运输信息（主要指起运地，目的地等），以及货物信息的管理。这 部分的管理是整个车队系统的基本与核心，该部分可以实现对车队每次运输 情况各个方面的管理，进而完成一次完整的车队运输。

1.3.2 辅助信息管理

辅助信息主要是在基本信息成功建立的基础上，针对每次车队运输中其 他各个方面进行的管理。主要包括以下四个方面： （1） 费用管理，其主表信息根据基本信息表中的相关信息设定。并且在基

本信息中的相关信息选定后可以从该部分获取相关费用信息。该部分 主要包括以下几个方面：维修费用，燃料费用，洗车费用，养路费 用，轮胎费用，保险费用，过路费用，其他费用。

（2） 业务管理，其表中信息也是根据基本信息表中的信息设定。根据基本 信息中的车队与司机信息表等来进行派车单录入，回车登记，人员考 勤的管理。

（3） 维修管理，根据实际情况对需要维修的车辆进行录入，并在基本信息 表中的车辆信息等表中进行反映。

（4） 配件管理，主要包括配件入库，出库记录，与基本信息中车辆基本信 息相联系。

1.4 与课题相关的国内外研究综述

1.4.1 国内研究现状分析

物流包含了为满足消费者的需求，对从产工到消费地的货物，服务及信 息的流动和储存所进行的计划、运行和控制。它是所有商业活动的一个重要 部分。中国正在成为世界的“制造中心”，这已经成为不争的事实。据统 计，我国居世界第一的产品已经有数百种，贸易份额或市场占有率占世界第 一们的也有相当可观的数量。今天，“中国制造”的标签正越来越多地出现 在很多国家及产品上。由于“中国制造”不断提升的性价比，跨国公司纷纷 在中国设立采购中心。物流别名已经是一个大产业，但仍然有扩展空间。

但是我国物流业发展较慢，其专业化、社会化程度较低，物流时间长， 物流成本过高已成为企业发展的重要制约因素。发展专业化、社会化的现代

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物流是大势所趋。由于目前经济发展不平衡性，以及企业间生产、经营、管 理水平参差不齐，要科学地推进企业物流管理的建设，客户需求正呈现多样 增长态势、产品生命周期缩短以及大量渠道、连锁等销售方式的产生，传统 的物流开发模式必然会有所改变。因此我们就必须按照企业物流发展的一般 规律，认真分析企业生产、经营、管理现状，以科学的物流理念和现代的信 息技术手段指导客户思维的转变和物流重组，即根据企业的物流实际，参考 企业的长远发展目标，合理选择企业物流改造的切入点，建立一个完善的企 业物流管理信息系统[6]。

其中在车辆调度方面，我国的研究也获得了多方面的成就。

在文献 7 中：主要阐述了我国物流配送调度优化模型的研究和应用。物 流配送是物流中一个重要的直接与消费者相连的环节,是货物从物流结点 (广义概念,可以是物流中心、配送中心、车场等等)送达收货人的过程。进 行 物流配送优化,主要就是配送车辆调度优化即如何安排车辆的线路,满足 各个顾客服务点的需求的同时,又使总成本最小。 本文总结了符合中国国情 的物流的配送模式:直达型、转运型或者是独立配送系统结构形式、集中调 度配送结构形式。考虑现实生活中配送可能出现的约束条件:车辆约束和顾 客约束等。结合国内外的研究为配送模式建立合适的数学模型。同时,总结 配送模式的共同特征,抽取出基础的单配送中心多用户的模式作为本文配送 模型具体实现的重点。优化配送车辆调度模型，采用了有着扎实生物基础的 遗传算法,虽然遗传算法本身有着并行算法的特点即从可行域中的多个点同 时进行搜索,但是由于遗传算法的搜索的盲目性,很容易陷入局部最优[7]。

在文献 8 中：主要阐述了我国一类新的动态车辆调度问题的建模与算 法。针对目前对于动态车辆调度问题的研究仅集中于考虑时间依赖或依概率 变化的情形,在对原有动态车辆调度问题模型进行总结的基础上,综合考虑了 时间依赖且网络依概率变化,以及结合带有时间窗和随机需求的情况,提出了 新的问题模型,并提出求解该问题模型的多目标随机机会约束规划模型,设计 了用遗传算法解决该模型的方案与步骤。实验结果表明,所提出的模型可有 效地拟合交通状况,设计的算法可以有效地求解该模型[8]。

在文献 9 中：主要阐述了随机旅行时间车辆路径问题的模型及其算法。 随机旅行时间的车辆路径问题在实际中经常会出现，然而由于问题本身的难 度以及人们重视不足,目前对该问题的研究还很少。文章在 Laporte 等的研 究基础上，提出了一个考虑车辆容量的机会约束模型,并构造了求解该模型 的遗传算法[9]。

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在文献 10 中：主要阐述了车辆调度问题的改善遗传算法。车辆路径问 题(Vehicle Routing Problems,简称 VRP)一直以来是众多计算机学者研究 的焦点。如何针对车辆路径问题的特点,构造运算简单、性能优异的启发式 算法,对物流系统及许多可以转化为车辆路径问题的组合优化问题都有十分 重要的意义。该文针对传统遗传算法求解车辆路径问题所存在的不足,将 《作物育种学》中的理论分别应用于目前遗传算法求解车辆路径问题的两种 最典型的算法:即广泛使用的单种群遗传算法和寻优效率较高的双种群遗传 算法,并通过仿真实验验证了本文所设计的算法的性能[10]。

1.4.2 国外研究现状分析

物流的发展不仅与社会经济和生产力的发展水平有关，同时也与科学技 术发展的水平有关。按照时间顺序，世界物流发展大体经历了四个阶段。第 一阶段：20世纪初，在北美和西欧一些国家，随着工业化进程的加快以及大 批量生产和销售的实现，人们开始意识到降低物资采购及产品销售成本的重 要．单元化技术的发展，为大批量配送提供了条件，同时也为人们认识物流 提供了可能。这一阶段储存与运输分离，各自独立经营，可以说是国外物流 的初级阶段。第二阶段：60年代以后，世界经济环境发生了深刻的变化、科 学技术的发展，尤其是管理科学的进步，生产方式、组织规模化生产的改 变，大大促进了物流的发展。物流管理被作为激发企业活力的重要手段。这 一阶段是物流快速发展的重要时期。第三阶段：这一时期物流管理的内容从 企业内部延伸到企业外部，物流管理的重点已经转移到对物流的战略研究 上。企业开始超越现有的组织机构界限而注重外部关系将供货商（提供成品 或运输服务等）、分销商以及用户等纳入管理的范围，利用物流管理建立和 发展与供货厂商及用户的稳定的、良好的、双赢的、互助合作伙伴式的关 系，形成了一种联合影响力量；以赢得竞争的优势、物流管理已经意味着企 业应用先进的技术，站在更高的层次上管理这些关系、电子数据交换、准时 制生产、配送计划以及其他物流技术的不断涌现以及应用与发展，为物流管 理提供了强有力的技术支持和保障。第四阶段：九十年代以来，随着新经济 和现代信息技术的迅还发展，现代物流的内容仍在不断地丰富和发展着、信 息技术的进步，使人们更加认识到物流体系的重要，现代物流的发展被提到 重要日程上来．同时，信息技术特别是网络技术的发展，也为物流发展提供 了强有力的支撑，使物流向信息化、网络化、智能化方向发展．这不仅使物

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流企业和工商企业建立了更为密切的关系，同时物流企业也为各客户提供了 更高质量的物流服务、特别是对世纪电子商务的发展，将像杠杆一样撬起传 统产业和新兴产业，成为企业