1、貨物運(yùn)輸管理模擬教學(xué)系統(tǒng)研究    論文   作者：謝靜,楊偉,曾傳華      2012-2-23 23:18:16    摘 要：對(duì)運(yùn)輸管理相關(guān)作業(yè)進(jìn)行模擬，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。本文根據(jù)道路運(yùn)輸管理的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)貨物運(yùn)輸管理模擬教學(xué)系統(tǒng)，模擬運(yùn)輸管理的實(shí)際情況，提出開發(fā)運(yùn)輸管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的思路。為運(yùn)輸專業(yè)教學(xué)提供良好的實(shí)習(xí)、教學(xué)環(huán)境。關(guān)鍵詞：貨物運(yùn)輸；模擬實(shí)習(xí)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1

2、673-8454(2012)01-0050-04貨物運(yùn)輸組織是專門研究貨物運(yùn)輸?shù)木唧w過程，具有涉外活動(dòng)特點(diǎn)，是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，它要求從事貨物運(yùn)輸管理人員在掌握基本理論知識(shí)的同時(shí)還必須具有很強(qiáng)的實(shí)際工作能力。目前國(guó)內(nèi)高校中開設(shè)交通運(yùn)輸專業(yè)的很多，其中多數(shù)以培養(yǎng)理論型人才為主，培養(yǎng)應(yīng)用型人才相對(duì)較少。為更好地培養(yǎng)專業(yè)人才，有必要采用科學(xué)、有效的方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)管理。運(yùn)用仿真技術(shù)研究相關(guān)問題已成為一個(gè)熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在物流系統(tǒng)及交通仿真領(lǐng)域都進(jìn)行了大量的研究。1-9但是在道路運(yùn)輸管理模擬教學(xué)軟件這方面的研究與應(yīng)用還相對(duì)較少。由此，本文基于運(yùn)輸企業(yè)管理進(jìn)行模擬，專門為運(yùn)輸專業(yè)提供教學(xué)服務(wù)，使學(xué)

3、生在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上就能達(dá)到與真正的生產(chǎn)實(shí)習(xí)相同或相近的效果。學(xué)生可以直接參與虛擬管理，檢驗(yàn)自己的管理水平，從而大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，提高其學(xué)習(xí)和操作的主動(dòng)性。一、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)應(yīng)用的是B/S(BrowserServer) 結(jié)構(gòu)，其客戶端最主要的應(yīng)用軟件是Web瀏覽器。該模式統(tǒng)一客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用；客戶機(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器（Browser），如Internet Explorer或Netscape，服務(wù)器安裝SQL Server、Sybase等數(shù)據(jù)庫(kù)，瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)硬件結(jié)

4、構(gòu)如圖1所示。5二、系統(tǒng)總體模塊結(jié)構(gòu)貨物運(yùn)輸管理教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)旨在讓學(xué)生在實(shí)際操作過程中熟悉貨物運(yùn)輸流程并熟練掌握從事貨物運(yùn)輸管理的基本操作技能。軟件通過歸納總結(jié)整個(gè)貨運(yùn)行業(yè)的流程和慣例，建立接近真實(shí)的貨物運(yùn)輸組織虛擬環(huán)境，達(dá)到讓學(xué)生通過該系統(tǒng)對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行實(shí)習(xí)與鞏固，熟悉并掌握運(yùn)輸組織的基本操作和業(yè)務(wù)流程，并有能力應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的市場(chǎng)環(huán)境，成為適應(yīng)社會(huì)需求、具有很好物流運(yùn)輸管理實(shí)踐能力的專業(yè)人才的目的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式的特點(diǎn)，經(jīng)過深入細(xì)致的調(diào)研、分析和規(guī)劃，確定該系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。1基本信息管理模塊此模塊用于管理系統(tǒng)的相關(guān)基本信息，其主要信息包括車輛信息、貨物信息、駕駛員信息、運(yùn)價(jià)信

5、息等。2托運(yùn)單自動(dòng)生成模塊托運(yùn)單自動(dòng)生成模塊基于運(yùn)輸任務(wù)生成模型自動(dòng)生成運(yùn)輸任務(wù)，該模塊自動(dòng)生成以下主要內(nèi)容：托運(yùn)單編號(hào)、貨物量、貨物名稱、發(fā)貨點(diǎn)、收貨點(diǎn)、發(fā)貨時(shí)間、收貨時(shí)間等。3運(yùn)輸配送管理模塊此模塊用于管理托運(yùn)單的運(yùn)輸配送。運(yùn)輸配送管理是系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程中的重點(diǎn)模塊。在運(yùn)輸配送模塊中，此模塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸派車、配載管理、司機(jī)管理、車輛管理等系統(tǒng)操作。4回執(zhí)單自動(dòng)生成模塊回執(zhí)單自動(dòng)生成模塊是運(yùn)送任務(wù)信息的反饋，該模塊自動(dòng)生成以下主要內(nèi)容：托運(yùn)單編號(hào)、貨物量、貨物名稱、發(fā)貨點(diǎn)、收貨點(diǎn)、發(fā)貨時(shí)間、收貨時(shí)間、是否退貨等。5管理管理評(píng)價(jià)模塊學(xué)生參與運(yùn)輸配送管理后，其調(diào)度管理水平如何，哪些因素沒有考慮以及產(chǎn)生的

6、后果需要有一個(gè)評(píng)價(jià)和總結(jié)，找出存在的問題，有助于提高學(xué)生的調(diào)度和管理水平。三、系統(tǒng)仿真模型本文的貨物運(yùn)輸管理模擬教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)虛擬的運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)，因而并沒有實(shí)際的客戶存在。整個(gè)過程都是由學(xué)生根據(jù)教師設(shè)定的基本運(yùn)送環(huán)境和相關(guān)參數(shù)，使用該系統(tǒng)完成相應(yīng)的配送作業(yè)等操作。但是，為了更接近運(yùn)輸組織的實(shí)際情況，必須在系統(tǒng)中模擬出客戶托運(yùn)單生成的過程和收貨回執(zhí)單反饋的過程。本文創(chuàng)新地借鑒了概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)和系統(tǒng)仿真中產(chǎn)生隨機(jī)變量的方法等，構(gòu)建出由系統(tǒng)自動(dòng)生成托運(yùn)單和送貨回執(zhí)單的相關(guān)模型。1托運(yùn)單自動(dòng)生成模型本文的運(yùn)輸管理仿真系統(tǒng)中，要求實(shí)現(xiàn)托運(yùn)單的自動(dòng)生成，而且生成的托運(yùn)單屬于哪個(gè)客戶是隨機(jī)的。為了實(shí)現(xiàn)托

7、運(yùn)單生成的隨機(jī)性，本文借鑒了概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)和系統(tǒng)仿真中產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、逆變換法等，構(gòu)建出一個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)生成隨機(jī)托運(yùn)單的模型，以便進(jìn)入運(yùn)輸管理仿真系統(tǒng)后，可以獲取系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生的托運(yùn)單，并根據(jù)此托運(yùn)單進(jìn)行后續(xù)的操作。計(jì)算機(jī)仿真模型產(chǎn)生隨機(jī)變量的方法一般是首先產(chǎn)生一個(gè)最簡(jiǎn)單的0,1區(qū)間上的均勻分布的隨機(jī)數(shù)，然后通過變換和運(yùn)算產(chǎn)生其他分布的隨機(jī)數(shù)。但用數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)是以完全確定的規(guī)定進(jìn)行的，它顯然不是真正隨機(jī)的，為了與真正的隨機(jī)數(shù)相區(qū)別，常將這種用數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)稱偽隨機(jī)數(shù)。偽隨機(jī)數(shù)從統(tǒng)計(jì)性質(zhì)來講，在相當(dāng)程度上近似于均勻分布隨機(jī)數(shù)。目前應(yīng)用的大多數(shù)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器都是各種線性同余發(fā)生器，

8、它是Lehmer在1951年提出的，根據(jù)以下遞推公式產(chǎn)生0m-1之間的整數(shù)序列Z1,Z2,。8Zi+1=（a*Zi+c）mod m （1-1）即：Zi+1=（a*Zi+c）-int* m （1-2）其中，int表示取整，初始值Z0稱為種子，a為常數(shù)，乘數(shù)c為增量，m為模數(shù)，它們均為非負(fù)整數(shù)。對(duì)于線性同余發(fā)生器適當(dāng)選擇，m，a，c，可使Zi循環(huán)產(chǎn)生，無論Z0取何值，其循環(huán)順序是相同的，循環(huán)一次稱為發(fā)生器的一個(gè)周期，記為P。如果P=m，則稱該發(fā)生器具有滿周期。適當(dāng)選擇m，c，a，可保證Zi在0,m-1區(qū)間上一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)整數(shù)正好出現(xiàn)一次，從而保證了均勻性。在方程（1-1）中，當(dāng)c0時(shí)，稱為混合同余

9、法；當(dāng)c=0時(shí)，稱為乘同余法。乘同余法在混合同余法產(chǎn)生前已研究得比較徹底。并且由于近年來對(duì)混合同余法所期望的性能改善沒有獲得明顯的進(jìn)展，因此今天所用的大多數(shù)線性同余發(fā)生器都采用乘同余法。此時(shí)，式（1-1）變?yōu)椋篫i+1=（a*Zi）-int* m （1-3）對(duì)于二進(jìn)制計(jì)算機(jī)，可以按照以下規(guī)則選擇a和m：（1）選擇m=2b，b是某個(gè)整數(shù)，c為奇數(shù)，一般m選擇在機(jī)器所能表示的數(shù)的范圍內(nèi)；同時(shí)，還要考慮用式（1-1）計(jì)算得到的偽隨機(jī)數(shù)序列的周期為m/4，它應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)的持續(xù)期。（2）a一般取與a2p/2最接近而又滿足a=8K±3的那個(gè)數(shù)，其中K是任意整數(shù)，p為機(jī)器字長(zhǎng)。Z0可為0到m-1之間

10、的任意奇數(shù)，而不會(huì)對(duì)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的周期產(chǎn)生任何影響。例：希望產(chǎn)生100個(gè)數(shù)的序列（最小單位為1）。根據(jù)規(guī)則（1），m應(yīng)選擇接近400，現(xiàn)取m=29=512，則機(jī)器字長(zhǎng)至少應(yīng)為9位。再根據(jù)規(guī)則（2）a24.5= 23，而與此數(shù)最接近且滿足8K±3的K值為3，故a取23。于是：Zi+1=（23*Zi）-int* 512Z0可為0到m-1，即0511之間的任意奇數(shù)，設(shè)Z0=11，按上式計(jì)算可得以下隨機(jī)數(shù)序列：Z1=23*11-int*512=23*11=253Z2=23*253-int*512=187這樣遞推計(jì)算，Zi的取值范圍是在0511之間。用上述公式計(jì)算出來的偽隨機(jī)數(shù)基本符合均勻分布

11、的統(tǒng)計(jì)特性，其概率密度函數(shù)為：f（x）=， 0xm0， x<0或x>m為了得到0,1區(qū)間上所需要的隨機(jī)數(shù)Ui，可令：Ui=Zi/m（i=0,1，）進(jìn)行歸一化處理。其概率密度函數(shù)p（x）和分布函數(shù)F（x）為：P（x）=1， 0xm0， 其他F（x）=0， x<0x， 0x11， x>1為了產(chǎn)生服從某分布的隨機(jī)變量，常用的產(chǎn)生隨機(jī)變量的方法有反變換法、組合法、卷積法及取舍法。在離散事件系統(tǒng)仿真中，產(chǎn)生隨機(jī)變量的方法主要是反變換法和卷積法。反變換法以概率積分變換定理為基礎(chǔ)，設(shè)隨機(jī)變量x的分布函數(shù)為F（x），為了得到隨機(jī)變量的抽樣值，先產(chǎn)生在0,1區(qū)間上均勻分布的獨(dú)立隨機(jī)變量u

12、，由反分布函數(shù)F-1（u）得到的值即為所需要的隨機(jī)變量x=F-1（u）。1）托運(yùn)方編號(hào)的隨機(jī)產(chǎn)生模型在本文中，各托運(yùn)方的編號(hào)是使用離散的整數(shù)1，2，3，來替代的，可以采用反變換法產(chǎn)生該離散隨機(jī)變量。例：如果托運(yùn)人的個(gè)數(shù)為n，且每個(gè)人發(fā)出托運(yùn)單的概率相等，即其概率密度函數(shù)為P（x）=1/n（x>0），其分布函數(shù)由下式算得：F（x） =dxx x>0易得F（x）的反函數(shù)x=n F（x）。設(shè)U為均勻分布，則：x=n *U又因Ui是0,1上均勻分布的隨機(jī)變量。則：Xi =n *Ui即為所求的隨機(jī)變量。2）托運(yùn)貨物批量產(chǎn)生模型常見的貨物批量分布概率密度函數(shù)（負(fù)）)指數(shù)分布、正態(tài)分布等。13當(dāng)

13、貨物批量分布為指數(shù)分布，其概率密度為：f（y）=ey，y?莛00， y<0其中：g平均貨物批量。y某一貨物批量。假設(shè)平均貨物批量g=10，則其概率密度函數(shù)為：f（y）=0.1e0.1y， y?莛00， y<0F（y）=e0.1y， y?莛00， y<0得：y=10Inx因x是在0,1上均勻分布的隨機(jī)變量，于是：Yi=10InXi（i=1, 2，）即為指數(shù)分布的隨機(jī)變量。則反變化法產(chǎn)生隨機(jī)變量的步驟如下：第一，產(chǎn)生在0,1上均勻分布的隨機(jī)變量。第二，由反變化法得到所需的隨機(jī)變量。以上即為托運(yùn)單自動(dòng)生成模型，即通過隨機(jī)數(shù)發(fā)生器得到一組0,1上均勻分布的獨(dú)立的隨機(jī)數(shù)U0,1，然后采

14、用反變換法得到對(duì)應(yīng)的托運(yùn)方編號(hào)及貨物批量，即完成了托運(yùn)單的自動(dòng)生成過程。2送貨回執(zhí)單自動(dòng)生成模型貨物運(yùn)送到目的地之后，客戶一般將會(huì)正常收貨，相應(yīng)地給出貨物運(yùn)送回執(zhí)單。但是，有時(shí)客戶會(huì)因?yàn)樨浳锏囊馔鈸p傷或其他因素拒絕收貨，這將產(chǎn)生企業(yè)不愿看到的退貨。在本文的貨物運(yùn)輸管理模擬教學(xué)系統(tǒng)中，可以根據(jù)歷史托運(yùn)單資料的退貨情況，得出托運(yùn)單退貨率。然后借鑒托運(yùn)單自動(dòng)生成模型中逆變換法的思想，設(shè)m1代表合格，m2代表退貨。則可得P（），（） 。而隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方式是根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間的秒數(shù)得到，即為059中的任意值，然后將059這60個(gè)數(shù)按照1-：的比例分成兩個(gè)區(qū)間，然后根據(jù)送貨發(fā)出時(shí)系統(tǒng)的秒數(shù)所落的區(qū)間來確定

15、收貨是合格還是退貨。例如設(shè)退貨率=95%，則將059這60個(gè)數(shù)按比例劃分成了兩個(gè)區(qū)間，分別是0，56和57，59。然后，當(dāng)送貨發(fā)出后，系統(tǒng)的秒數(shù)在0，56之間時(shí)，收貨回執(zhí)為合格；當(dāng)送貨發(fā)出后，系統(tǒng)的秒數(shù)在57，59之間時(shí)，收貨回執(zhí)為退貨。這樣即完成了收貨回執(zhí)單的自動(dòng)生成。對(duì)于本文的貨物運(yùn)輸管理模擬教學(xué)系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)流程如圖3所示，其分析表述如下：首先客戶將托運(yùn)單發(fā)給運(yùn)輸企業(yè)（系統(tǒng)自動(dòng)生成），然后由運(yùn)輸企業(yè)操作員（即學(xué)生用戶）對(duì)托運(yùn)單中提出的各項(xiàng)要求進(jìn)行審核。然后操作員對(duì)已經(jīng)通過審核的訂單進(jìn)行分類匯總，并建立托運(yùn)單資料。托運(yùn)單資料審核確認(rèn)之后，操作員即根據(jù)不同商品將托運(yùn)單分類匯總，根據(jù)用戶提供的所

16、托運(yùn)貨物的品種、數(shù)量、重量、規(guī)格、體積、運(yùn)輸要求等，結(jié)合運(yùn)力資源的實(shí)際情況，分析物資運(yùn)輸方式、車輛類型、運(yùn)輸路線、和運(yùn)輸方案，對(duì)運(yùn)輸作業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，制定出最優(yōu)配載方案。當(dāng)一切配貨裝車審核工作完成后就可以打印送貨單，并進(jìn)行貨物的運(yùn)送作業(yè)。將貨物運(yùn)至客戶處后，當(dāng)客戶進(jìn)行收貨審核合格時(shí)，發(fā)出合格回執(zhí)（系統(tǒng)自動(dòng)生成），則托運(yùn)單處理完成，生成托運(yùn)單歷史資料并存檔，整個(gè)配送管理業(yè)務(wù)結(jié)束；當(dāng)客戶拒收時(shí)，發(fā)出退貨回執(zhí)（系統(tǒng)自動(dòng)生成），則要對(duì)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)做出調(diào)整，生成退貨托運(yùn)單歷史資料并存檔，托運(yùn)單處理也就完成了。參考文獻(xiàn)：1王衛(wèi)友,曾傳華.道路運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理仿真研究J.交通標(biāo)準(zhǔn)化,2010.2耿強(qiáng),高樹亭

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