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基于网格技术的区域物流信息服务组合优化研究

时间:2016-04-20 10:11来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是系统工程论文,本文以QoS (服务质量为中心)的网格区域物流信息服务组合优化研究能够从物流服务请求者的角度考虑区域范围内的物流信息资源合理配置。
1绪论
 
1.1研究背景与意义
近些年来,随着我国“十二五”规划的不断推进,以现代化的信息技术、计算机技术、通讯技术在物流行业的应用使得现代物流运作的各环节向自动化、智能化的方向发展,促进了整个物流业务的系统化和一体化。而去年国务院讨论通过的《物流业发展中长期规划》更是提出了到2020年基本建立现代物流服务体系,提升物流业标准化、信息化、智能化、集约化的“四化”的主要目标,我国物流信息化呈现快速发展的势头。《物流业调整与振兴规划》提出重点发展九大物流区域,优化物流业的区域布局,作为现代物流业的重要领域,区域物流信息化建设可以起到协调和整合区域物流资源的作用,有利于形成区域一体化的物流服务格局,实现区域内物流各要素的系统最优目标。因此,区域物流信息化建设逐渐受到全国各地政府关注,并加快推动区域物流信息化发展,使得区域物流在信息化过程中逐渐融入全球大物流体系。与此同时,目前在区域物流信息化过程中还存在着诸多问题:1)随着互联网计算和服务化进程的不断发展,目前的物流信息系统的业务功能和系统功能还不够完善,尚不能满足物流活动参与者的多样化、敏捷性的、动态多变的信息服务要求;2)物流信息系统之间的互联互通、互操作性及综合集成性较差,导致物流信息资源仍然分散,资源不能有效的整合,形成了大大小小的“信息孤岛”,很难形成集成规模化效应,对区域外的影响力有限;3)中小型物流企业的信息化水平依旧很低,信息技术重复投入的资源浪费情况严重,由此产生信息交换断层,制约了整个物流产业竞争力的提升;4)由物流活动的参与者不断增多及物流环境的多变性导致的物流信息服务相关数据的获取方式变得多种多样,使得其在跨平台、异构数据的处理,分布式海量信息的搜索,大量的用户并发访问等计算或数据密集型的物流信息服务等方面能力有限,无法对信息资源进行有效整合。
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1.2相关课题国内外研究现状
随着计算机及互联网技术的不断发展和普及应用,网格成为继Internet和Web之后出现的革命性新技术。网格构筑在互联网之上,它将高速互联网、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,通过其超强的计算性能,为用户提供广域范围内的各类资源共享及各类服务的聚合。网格技术的研究起源于美国,到目前为止,可以将网格计算的发展过程分成三个阶段,如图1-1所示:美国是网格技术研究起源地,早期应用范围较广也最为成熟的Globus项目已从1.0版本发展到最近的4.0版本,21世纪以来,美国近10家公司相继致力于发展基于Globus的网格策略。近些年政府投入大量资金用于网格技术的应用研究,如麦迪逊大学的Condor项目提供队列机制、调度策略、优先级方案、资源监控、资源管理等服务功能;国家科学基金会TeraGrid[5]计划提供诸如分布应用管理TeraGrid资源恢复、对用户软件结构的持续监控和TeraGrid的协同能力等;NASAIPG (Information Power Grid)高性能计算项目主要应用领域包括高能物理和海量数据存储等。而美国军方更为重视网格技术的应用,其提出的全球信息网格(GlobalInformation Grid)巨型网格计划预计到2020年完成。欧洲国家从21世纪初正式开始一系列的网格项目的研究,已启动的项目包括European DataGrid (DEG)、EGEE (Enabling Grids for E-Science and Industry inEurope)等,这其中DEG主要针对CERN的高能物理应用,而EGEE主要开发能够为科学家提供全天候服务的网格基础设施。日本的Data Farm网格项目,主要用于Petabyte数据量的高能物理实验数据的分析和处理,与欧洲数据网格相连。
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2网格技术及区域物流信息服务相关理论研究
 
2.1网格相关理论
网格是近年来在全球兴起的一种重要信息技术,旨在实现网络虚拟环境上的高性能资源共享和协同工作,消除信息孤岛和资源孤岛,从而为用户提供一种跨管理域资源共享与应用集成的支撑环境。到目前网格还没有一个被普遍认可的定义,不同的领域对网格的定义也不一样。网格就是下一代的Intemet(2000),强调的是网格的重要性及其意义;网格就是在动态变化的、拥有多个部门或者团体的复杂虚拟组织内,灵活、安全地协同资源共享与问题求解(2001);IBM则把网格定义为:“基于标准的应用/资源共享结构,使得它能够透明地为异构系统和应用去共享、计算和存储资源”。总的來说,网格就是通过互联网把地理上广泛分布的各种资源(包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等)连成一个逻辑整体,为用户提供一体化信息和应用服务(计算、存储、访问等),虚拟组织最终能够实现该虚拟环境下的资源共享和协同工作,消除信息资源“孤岛",从而实现信息的充分共享。
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2.2区域物流信息网格体系结构研究
 
本节在分析网格理论相关知识的基础上,遵循WSRF规范,利用OGSA架构作为基础平台,面向区域物流信息网格的功能需求,构建以服务为中心的区域物流信息网格,从而实现区域物流领域的海量异构信息资源共享与应用集成。
 
2.2.1区域物流信息服务的概念
区域物流是在指在一定的经济区域地理环境条件下,结合物流福射的有效范围和区域物流的基础设施条件,以大中小型城市为中心而形成的一系列物流活动总和的网络系统,其核心为大中型城市物流节点,属于全国物流、国际物流等宏观物流系统的重要组成部分,其基本构成单元是微观的企业物流,因此,区域物流系统是微观物流和宏观物流的交接系统区域物流信息服务实际上就是通过互联网技术向区域内的物流用户提供物流活动所涉及到的一切物流信息资源,具体包括运输Web服务、仓储Web服务、装卸搬运Web服务、配送Web服务等。区域物流信息服务的载体基本单元是区域内各企业的物流信息系统,通过整合区域内的各类物流信息资源,提供满足物流用户的服务需求。随着先进的物流信息技术及计算机技术的不断应用,区域物流信息服务推动着;域物流信息化进程的不断往前发展。目前,随着区域物流信息化进程的不断推进,各物流企业都着眼于物流信息系统的建设,然而这些信息系统中的物流信息资源分散,物流信息资源不能有效整合,存在大大小小的“信息孤岛”,难以实现资源的整合和协同作业,而网格作为一种无缝的、集成的共享和协作环境,支持实现海量异构数据的共享与集成,因此本文提出了区域物流信息网格的概念。
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3基于用户偏好的网格区域物流信息服务组合研究......28
3.1基本网格区域物流信息服务QoS评价模型......28
3.2组合网格E域物流信息服务QoS模型......37
3.2.1网格服务组合基本模型及QoS计算方法......38
3.2.2组合网格区域物流信息服务QoS模型......41
3.3网格服务选择策略和组合QoS框架......41
3.4 本章小结......44
4基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化模型构建算法设计.........45
4.1基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化模型构建......45
4.2模型求解算法相关理论研究......47
4.3基于QoS的网格区域物流信息服务算法的求解设计......51
4.4本章小结......55
5算例分析......56
5.1算例描述与数据......56
5.2算例求解过程......59
5.3结果与算法性能分析......62
5.5 本章小结......65
 
5算例分析
 
本章在前面章节建立的基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化模型的基础上,提出了包含区域物流信息服务运作流程的计算实例,同时利用改进的遗传算法求解该物流组合服务的的最大QoS值,从全局优化的角度获得满足物流请求的最佳服务组合,从而证明了基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化模型的合理性及改进的遗传算法求解模型的适用性。
 
5.1算例描述与数据
基于网格的区域物流信息服务能够实现海量、异构物流信息资源的共享,并能支持大规模用户的并发访问、高性能计算、动态负载均衡等,而网格环境下存在着大量功能相似而QoS不同的物流Web服务,如何从这些服务中选出能够满足物流用户QoS指标要求的性价比高服务是算例需要解决的首要问题。因此,本文从网格环境下的物流Web服务特点出发,设计了包含运输、仓储、装卸搬运、包装、配送等物流环节的区域物流信息服务请求,同时对服务添加了相应的QoS描述信息,以便更好地满足多层次、多样化、个性化、一体化的用户物流需求。假设有来自B市某手机销售代理机构的物流请求:现有一批手机,需要从A市运到B市的某代理机构,期间需要经历公路运输、仓储、装卸搬运、包装、配送等环节,具体流程环节如:从A市经过运输环节转移到B市的某仓库进行短期的仓库存储,期间需要对该批手机进行装卸搬运等操作,经短期仓储环节的手机最终需要进行包装以满足一定的市场销售需要,最后配送至B市的代理机构,其网络组合方案描述如图5-1所示。
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结论
 
区域物流信息网格是区域物流信息服务在网格环境下的延伸与拓展,很好地解决了跨域、跨组织的海量异构物流信息资源的协同与共享问题,而基于区域物流信息网格环境研究服务组合优化问题,以服务质量QoS为核心,通过构建网格区域物流信息服务组合QoS评价模型,为区域内用户选择满足其多样化、个性化、定制化的物流需求的网格区域物流信息服务提供了相对较优的方案,从而更好地整合了区域内的各种物流信息资源,实现了网格技术在区域物流领域更深层次的应用。论文的主要工作及结论如下:
(1)基于网格技术及区域物流信息服务相关理论的研究,面向区域物流倍息服务的功能需求,构建区域物流信息网格体系结构,同时提出网格K域物流信总服务和区域物流倍息服务组合的概念,为后面章节搭建网格K域物流信总服务组合优化模型奠定理论基础。
(2)搭建基本网格K域物流信息服务QoS评价模型,在此基础上结合网格服务的基本组合模型构建组合网格区域物流信息服务QoS模型,同时提出了本文网格服务选择的策略和组合服务的全局QoS框架模型,从全局优化角度引入QoS代理,保证服务选择的高效进行。
(3)利用加权求和的方法将基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化问题由原先的多目标优化问题转化成单目标优化的问题,在考虑全局约束的前提下构建基于QoS的网格区域物流信息服务组合优化模型,并且设计了针对该模型的改进的遗传算法。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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