Ilog在物流管理系统中的对优化技术的应用

Ilog在物流管理系统中对优化技术的应用物流是一个外延非常广泛的概念。商品从生产到送至用户手中，要经过供应商、制造商、仓库配送商、承运商直至零售商等多重环节，从而形成一个物流供应链。供应链上的各个企业只有通过物流上的合作，才能提高效率，降低成本。在供应链上流动的除了有形的物资外，还有大量的信息。现代物流的关键是如何有效地利用信息，实现供应链的有效管理，从而提高企业的核心竞争力。

物流供应链的两层需求：

基础层次＋高级层次

根据物流的运作模式和管理方式，物流供应链上的企业对软件技术有两个层次的需求：一方面是基础层次需求，即实现物流供应链上的信息数字化和互连互通。目前在这个层次上，数据库技术、网络技术、工作流技术等被大量地应用并且已相当成熟。另一方面是高级层次的需求，即实现对物流资源的优化调度、利用以及对业务的灵活应对。在这个层次上，我国的很多企业还在摸索之中，虽然有些大专院校和研究机构在从事这方面的研究，但具体的应用还处在起步阶段。由于这个层次直接影响到企业的核心竞争力，它已经不是可有可无的“奢侈”技术，其中优化技术和业务规则技术是两个至关重要的技术。

一、优化技术优化技术的角色定位：数学规划＋约束规划

优化技术是物流供应链管理中的核心技术，它直接决定了物流的效率和企业运作成本。所谓优化技术，通俗地讲就是利用逻辑、分析、定量化的方法，根据预先设定的优化目标（如最小化成本、最大化利润等），在满足各种预设的约束条件下，对有限的昂贵资源进行最合理的统筹安排。所谓的昂贵资源可以各不相同：对于运输企业，车（船、机）队可能是昂贵资源；对于港口，码头和码头上的设备可能是昂贵资源；对于仓储企业，堆场、货架及其设备可能是昂贵资源；对于某些服务企业，时间和人才可能是昂贵资源。

优化技术涉及诸如运筹学、逻辑学和计算机科学等多种学科或专业。它的研究对象大体可分为两大类，一类是在现有的人、财、物等资源条件下，研究如何合理地计划、安排，使得某个目标达到最大化，如产量、利润目标等。另一类是在任务确定后，如何计划、安排、使用最少的人、财、物等资源，去实现该任务，如使运作成本、费用最少等。这两类问题从本质上说是相同的，它们都是在一组约束条件下，去实现某个目标的最优(最大或最小)。

现代优化技术起源于1947年。它的第一个求解算法是线性规划中的单纯形算法(PrimalSimplexLinearProgramming)。随着计算机技术的发展，优化算法不断完善，求解能力不断提高，优化技术在物流领域的应用条件日臻完善。它成为了现代物流管理的一种重要的手段。

优化技术包含两种基本技术：一种是数学规划（MathematicalProgramming——MP）技术，它是利用经证明的数学方法和模型来求解出最优的可行解。数学规划具有求解效率高、结果可靠的特点，适合求解具有线性特征的优化问题。在物流行业中，中长期的计划、供应链设计、仓储位置规划、预测等大多使用数学规划的方式求解。另一种优化技术是约束规划（ConstraintProgramming——CP）技术，它脱胎于人工智能，通过在一组约束条件(或范围)内，利用高效的“搜索”机制迅速找到优化的可行解。由于约束规划不在乎求解问题是否具有线性特征，因此比较适合解决具体运作方面的优化问题（具体运作问题，由于它涉及的约束条件非常复杂，呈现非线性的特征，有时人们无法用数学方式描述和求解），如排程调度、运输工具路线优化、资源优化配置等。

优化技术软件供应商ILOG提供的优化技术套装组件中，包括了著名的数学规划产品——ILOGCPLEX和约束规划产品——ILOGSolver。此外，针对物流行业的一些具体特色，在套件中还包含了一些垂直产品，如用于运载工具路径优化的产品——ILOGDispatcher，用于排程调度的优化产品——ILOGScheduler等。

目前，ILOG的各种优化引擎已经大量使用在很多世界著名的供应链厂商的系统中，如Oracle，PeopleSoft，SAP，JDEdword等。应用的范围涵盖仓储管理、运输管理、库存管理、资源安排、生产计划、分销计划、供应计划、网络设计和需求预测等方面。

业务规则管理崭露头角：实现业务的灵活性

在物流管理中有些管理功能（如订单管理、分销管理、库存管理等）会涉及到对大量业务规则和策略的应用。传统的处理规则的方式，由于把业务规则看成一个过程，软件工程师们需要把它们写进程序代码当中，当需求发生变化，更改了某些业务规则时，只能对相应的程序代码进行修改，并对系统进行重新测试和配置，从而导致系统的维护成本高昂，灵活性降低，应用能力减弱。例如在分销管理中经常提到的“返利”计算，由于“返利”种类多样而且多变，大量系统一直以来都无法很好应对这种业务变化。

为了能解决业务灵活性的问题，业务规则管理技术逐渐在物流管理系统中崭露头角。它彻底根除“业务规则的不断变化，不停地修改程序代码”这种企业和软件开发者为之疲于奔命的弊病。业务规则管理技术的精髓在于：不再把业务规则当作一个事务的处理过程来处理，而是当作一种可管理的对象在系统之外的规则库中被管理；规则库中的规则可以被业务人员来查询、创建、修改和阅读；利用嵌入到系统中的规则引擎，业务规则可以被实时加载；业务规则可以用通俗的规则语言，而不是技术脚本来表达。

由于业务规则管理技术可以使业务人员直接接触到规则、规则的定制和修改无需更改程序、规则之间的关系可以在程序外被定义、规则可以被实时加载激活、规则可以被有效管理（如权限、历史记录、查询等），使得基于业务规则技术的系统具有非常强的灵活性，系统的维护成本也大大降低。业务规则管理技术与数据库管理技术相似，在管理系统中处于比较基础的位置。

实现了业务规则管理技术的系统被称为业务规则管理系统（BusinessRuleManagementSystem——BRMS），它基本包含这样几个部分：规则库机制、规则语言机制、规则引擎和规则管理界面工具等几个部分。目前，在国际上，BRMS的发展非常迅猛。

随着市场竞争的加剧，仅仅注重硬件设施改善和低价竞争的物流运作模式已经不符合市场要求。在现代物流管理中，优化技术可以帮助企业实现物流规划和运作的效益最大化，业务规则技术可以帮助企业实现业务的灵活性。这两大技术正是企业急需的核心竞争技术。BRMS构架示意图Ilog的应用举例（安利科技配送管理信息系统，DMS）需要优化并且使用ILOG框架。ILOG路线计划及方案模块安利科技认为线路计划及方案系统是整个配送系统的重要功能。安利科技采用了世界著名的ILOG路线计划及SchedulingDelivery框架。1. 配货和发货A) 过程发货可以包含车辆的不同尺寸及吨位。目前所有的路线根据已存在的独立的若干个库房计划产生。车辆和司机组成了一个低效的资源使用，使用ILOG的Dispatcher引擎，我们的目标是为所有的库房提供一个统一的计划。按照已知订单，路线计算可以在日常运行，但是由于大量的意外事件动态重计划也必须是可能的。要想到为每一个由于发货或拣货而允许司机停车考虑标准的时间缓冲。B) 全球功能建议的实施将以解决通用的省市配送的运输方案问题为目标。下列功能将被包含进所有的实施中：数据库存储及静态数据恢复和动态数据（订单，发货计划等）此功能将也能提供窗口输入/修改数据。掌握路线/区域定义调度程序，它由重计划的能力（改变订单，用户从跟踪系统输入反馈信息）利用跟踪系统反馈（延迟，送货失败，事故等）可视化的调度和微调。地图可视化接口引擎将包含两种类型的约束：硬约束：它们必须在解决方案中强制实现。软约束：它们必须在解决方案中尽可能实现，但是可以被违反。一个硬约束的例子是大件的包装不适合小型的车辆，这意味着使用大型的运输工具。软约束实际上是参数选择，这将影响费用，它们被用来衡量解决方案的质量。2. 线路计划模块功能特性作为首要的模块，RMP将提供下列主要功能：资源信息处理：浏览，添加，修改，删除车辆和司机的信息。路线的构建和优化（包含在框架中）处理位置和区域的用户界面。与引擎结构交互的用户界面。（包含在框架中）用户修改的确认功能。（包含在框架中）用户界面用户界面RPM体系下图描述了建议书RPM的体系结构：用户界面用户界面其它窗口（订单…)业务对象优化引擎图形化数据数据库在此模块中，四个主要的子模块可以被确定：交互式图形化视图，商业对象模型，其它用户接口组件（GUI）,优化引擎。地理信息系统（GIS）形成了另一个模块,在此不作描述，于GIS的交流将允许能够从其数据信息库得到距离和位置。ILOG拣货和发货框架的使用框架满足这样的约束：汽车运载能力：运载能力与汽车类型联系。站点约束：交货时间：指定最早－最迟时间范围或者一个客户允许的延迟时间。发货间隔：当有几个送货在一段时间到同一个卸货地点，送货必须至少根据在卸货持续时间间隔进行。下列参数选择必须要被考虑进去：车辆：司机通常有他们偏好的，或常用的卡车。车辆应避免：一些司机不愿驾驶特定类型的卡车。工作负载平衡：本模块将主要基于ILOGDelivery框架，其主要的功能如下图所示：

数据流原理每一个模块存在于两个包中：一个前－端包和优化包，两个包将都被连接到可视化数据系统。前－端包负责数据维护如车辆信息，卸货点等及每天可能发生变化的数据如司机的工作时间，车辆的容量等。引擎将根据从前-端包传给它的数据回产生单日的运货方案。数据流图如下图：GUI

GUI

地图–甘特图–电子表格ILOGJViews

GISILOGSolverILOGDispatcherILOGDBLinkOptimizingRounds优化边界报告RDBMS客户订单每日资源配置调度WindowsNT包含ILOG产品如上图所示，软件的主要模块将是一个优化引擎和用户界面或GUI.优化引擎由ILOGDispatcher和ILOGSolver构成，通过ILOGDBLink访问数据库，这样，引擎将由C＋＋编写。GUI将使用ILOGJviews各种的模块来构建。甘特图，图标表，这样，用户界面将被用JAVA来编写，这样可以方便的在网络上移植。3. 计划模块（简称SM）功能特性第二个模块SM将提供下列功能：将路线分配给司机和车辆，并确保分配是公正的。动态调整路线的用户界面。修改后动态的路线重计划产生工作单。计划显示本功能处理调度的显示并支持重计划的编辑，它将由基本的甘特图如显示每辆车的发货完成情况，允许重计划的交互，当报告时显示实际的发货信息。显示面板的准确设计，与相关功能如排序，查找和屏幕功能，应在规范编写阶段被定义。报告此功能处理打印需要的文档与调度信息通信，当前的确定的所需的文档为：每辆车的每日计划调度单，提供每日发货的详细信息。每辆车每日实际调度单，提供发货的实际完成的详细信息。SM体系结构甘特图甘特图其它窗口（新订单，司机调度）业务对象资源分配引擎图形化数据数据库包含的ILOG产品为任务（拣货和发货）的资源(车辆和司机)分配将使用ILOGScheduler及ILOGSolver，它们的约束将迫使在司机间工作负荷的公平分布，通过使用RPM,引擎的数据库连接可以通过ILOG的DBLink来完成，并且用户界面可以通过ILOGJviews容易的进行开发。Scheduling计划/再计划功能是系统的心脏。优化引擎有1天的时间为车辆和驱动程序生产一项任务,覆盖所有的路线，并满足业务约束并且在司机中均衡的负载工作量。再调度意味着在一部分改变后重新计算,它反映计算机不能改变人的决定，或者解决过去的事件（在交货日期间重计划安排）。调度的哪一部分适合作编辑或冻结必须在说明阶段被定义,对引擎模型和GUI界面上的影响需要编辑计划。成功案例公司已经为McDonald快餐店开发了一个拣货和发货的系统。不同的卡车通过不同的承载能力被使用。一些卡车专门运送冰冻食品或附件（面包，货其它保鲜食品），但是一些卡车由于有独立的冷冻和保险车厢允许混合运输。系统要考虑的一些时间约束为：发货的时段。为供应商拣货的时段。由位置和时间决定的装/卸货时间。运转时间（日间时间，交通情况，天气情况）最大驾驶小时/最大工作小时其调度引擎支持各种类型的事件：交通阻塞，事故，新订单，新路由。该系统为McDonald公司节约了至少20%的成本，极大的提高了工作效率，有效的