CN103345672B - 集装箱堆场车载任务控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工作流引擎的集装箱堆场车载任务控制系统，该控制系统核心架构分为两大部分，控制层和逻辑层。控制层包括生产数据库，任务发布模块，任务处理模块以及任务变异模块；逻辑层主要由逻辑规则服务器和工作流模型组成。控制层调用逻辑层中的逻辑库相关规则；逻辑层将处理结果反馈于控制层，控制层根据反馈结果驱动逻辑层中的工作流的运转，最后工作流将运转后的结果反馈于控制层。本发明对集装箱堆场内的作业流程进行分析，实现了对集装箱堆场内车载作业的自动控制，合理分配堆场内的资源，减少任务传达的层次，缩短信息传递的时间，降低作业的差错率，同时整个控制系统具有较好的可维护性。

Description

集装箱堆场车载任务控制系统

技术领域

本发明涉及一种集装箱堆场作业控制系统，具体涉及一种集装箱堆场车载任务控制系统。

背景技术

国务院发改委下发的《物流业调整和振兴规划》中提出：物流信息化的建设是物流行业振兴的关键。在物流信息化建设过程中，物流信息系统技术可以使物流运输过程更加透明化，进一步降低物流企业成本，提高物流企业的服务质量。因此，数据库技术、网络技术、可视化技术、车载终端等无线通讯技术的应用与实施也就成了物流信息化建设不可缺少的环节。

集装箱后方堆场作为集疏运供应链中的一大环节，是相关信息流流转的重要节点之一。随着码头吞吐量的日益增长，其后方集装箱堆场的数量会增加，同时对集装箱堆场的要求也势必越来越高，因此集装箱堆场的业务模式必然会在原有基础上有了进一步的完善和提升，拓展一些新兴业务是大势所趋。业务和箱量的增加势必导致相关信息的日益膨胀，通过正确有效的手段疏通管理好相关信息流能够从一定程度上提高企业的服务质量，运作效率，同时降低部分运营成本。由此可见，完善、改进集装箱堆场的信息流的流转和控制对数量和业务日趋繁多的码头后方堆场而言是十分必要的。

现场作业无疑是集装箱堆场的核心环节，其作业涉及到集卡进出场、集装箱装卸、集装箱运输、大型装卸机械控制、进场计划、提箱计划、作业进度控制等一系列环节，整个业务流程需要进行大量的计划、分配、调整等工作,每天需要处理的信息数据更是高达数万条。集装箱堆场作为连结集装箱码头和内陆腹地的重要集散枢纽，最重要的是保证其操作高效、稳定、连续地运行。一旦出现现场停工现象,损失十分严重。由于集装箱堆场的业务类型日趋复杂，且堆场内实际的场吊作业十分灵活，要合理控制集装箱堆场的现场作业具有一定难度。针对上述现象，通过配置车载设备使得调度能够实时监控现场作业情况,合理分配资源,避免了因场吊作业不均衡而造成的现场拥堵现象，减少任务传达的层次，缩短信息传递的时间，降低作业的差错率，而这对车载作业任务控制的要求较高。因此需对车载作业构建一个逻辑层，根据不同的业务类型产生、处理、变更与其对应的相关任务，以合理控制整个车载任务系统。同时该逻辑层需具备一定的可维护性，以应对堆场业务的变更和拓展。而工作流引擎的引入对构建逻辑层，加强对车载任务作业的控制带来帮助。其实现工作流自动化以及处理复杂问题的能力也是集装箱堆场发展进程中所必不可少的。通过对集装箱堆场作业的分析，构建合理的工作流引擎对于保证现场作业高效、稳定、连续地运行有一定帮助。同时，深入研究该工作流引擎的架构对整个物流企业的作业任务控制也有一定的借鉴意义。

发明内容

本发明针对现有集装箱堆场作业任务繁多复杂的特点，提供了一种基于工作流引擎的集装箱堆场车载任务控制系统，该控制系统，能够合理控制集装箱堆场的车载任务作业。合理分配资源,缩短信息传递的时间，降低作业的差错率

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

集装箱堆场车载任务控制系统，该系统包括：

一逻辑库，所述逻辑库用于存储控制系统所需的相关ECA规则；

一工作流模型，所述工作流模型通过嵌入所述逻辑库完整定义整个车载任务的工作流程；

一生产数据库，所述生产数据库用于存储和生产系统运行所需的数据；

一任务发布模块，所述任务发布模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，根据客户端发布的任务请求，生成相应车载任务，并将车载任务插入任务队列中；

一任务处理模块，所述任务处理模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，驱动所述工作流模型流转，所述工作流模型将运行结果反馈于所述任务处理模块，所述任务处理模块根据反馈结果执行下一步操作直至任务处理完成，所述任务处理模块将执行结果存储于所述生产数据库中；

一任务变异模块，所述任务变异模块用于控制关联任务之间的衔接以及任务对象的改变。

其中，所述工作流模型进一步包括：

用于提高车载作业灵活度，使得场吊司机在作业时可以根据实际情况，在一定约束下改箱、换车、更换场地位置的灵活操作模块；

用于约束堆场作业合理性使得作业过程中不发生悬空箱，被占场位，被压箱，无指定位置等情况的合理性检验模块。

其中，所述任务变异模块进一步包括：

用于衔接关联任务，使得相关前置任务完成后能够自动衍生出其关联后续任务的种类变异模块；

用于约束堆场灵活操作，使得在更换集装箱时能够根据规则限制其更变对象的范围，保证对象更替正确性的对象变异模块。

本发明的另一目的是提供一种集装箱堆场车载任务控制系统，该控制系统核心架构分为两大部分，控制层和逻辑层；控制层包括生产数据库，任务发布模块，任务处理模块以及任务变异模块；逻辑层主要由逻辑库和工作流模型组成；控制层调用逻辑层中的逻辑库相关规则；逻辑层将处理结果反馈于控制层，控制层根据反馈结果驱动逻辑层中的工作流模型的运转，最后工作流模型将运转后的结果反馈于控制层。

本发明根据ECA规则法建立车载任务工作流模型，并设计构建了相应的控制层来不同的车载任务调用该模型中的相关规则，以驱动模型的运转，最终实现集装箱堆场车载任务的控制。

本发明能够提高堆场内车载任务的效率，合理分配资源，避免了因场吊作业不均衡而造成的现场拥堵现象，缩短信息传递的时间，降低作业的差错率，提高了控制系统的易维护性。

附图说明

图1为本发明实施例中集装箱堆场车载任务控制系统核心架构；

图2为本发明实施例中集装箱堆场车载任务控制系统的状态转换示意；

图3为本发明实施例中集装箱堆场车载任务控制系统的车载任务控制工作流模型；

图4为本发明实施例中集装箱堆场车载任务控制系统的车载任务控制工作流引擎。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

参见图1所示，本发明提供的集装箱堆场车载任务控制系统，包括：

一逻辑库，所述逻辑库用于存储控制系统所需的相关ECA规则；

一工作流模型，所述工作流模型通过嵌入所述逻辑库完整定义整个车载任务的工作流程；

一生产数据库，所述生产数据库用于存储和生产系统运行所需的数据；

一任务发布模块，所述任务发布模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，根据客户端发布的任务请求，生成相应车载任务，并将车载任务插入任务队列中；

一任务处理模块，所述任务处理模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，驱动所述工作流模型流转，所述工作流模型将运行结果反馈于所述任务处理模块，所述任务处理模块根据反馈结果执行下一步操作直至任务处理完成，所述任务处理模块将执行结果存储于所述生产数据库中；

一任务变异模块，所述任务变异模块用于控制关联任务之间的衔接以及任务对象的改变。

其中，所述工作流模型进一步包括：

用于提高车载作业灵活度，使得场吊司机在作业时可以根据实际情况，在一定约束下改箱、换车、更换场地位置的灵活操作模块；

用于约束堆场作业合理性使得作业过程中不发生悬空箱，被占场位，被压箱，无指定位置等情况的合理性检验模块。

其中，所述任务变异模块进一步包括：

用于衔接关联任务，使得相关前置任务完成后能够自动衍生出其关联后续任务的种类变异模块；

用于约束堆场灵活操作，使得在更换集装箱时能够根据规则限制其更变对象的范围，保证对象更替正确性的对象变异模块。

所述的工作流模型以ECA规则为基础，通过定义模型中的八大元素，包括事件、条件、动作、活动、规则、连接弧、逻辑连接符和状态，并针对车载任务的每一个处理环节制定了一套完整的ECA规则存储在逻辑库之中，从而建立了车载任务工作模型。

本发明中，工作流模型不会自动流转运行，需由工作流引擎驱动；工作流引擎不能直接对工作流模型进行控制，需要调用工作流模型中的处理逻辑，将处理结果反馈于工作流引擎；工作流引擎根据其反馈结果驱动工作流模型的运转，最后工作流模型将运转后的结果反馈于工作流引擎，工作流引擎根据结果执行下一步操作，即工作流引擎调用方法、方法反馈信息于工作流引擎，工作流引擎根据反馈结果驱动工作流模型运行，工作流模型反馈运行结果于工作流引擎，如此往复循环。

定义1

基于ECA规则的工作流模型为一个8元组（Activity，Event，Condition，Action，Rules，R，F，S）的集合。

1）Activity是一系列活动的集合；

2）Event是一系列事件的集合；

3）Condition是一系列条件的集合；

4）Action是一组关系函数；

5）Rules是描述流程运行的ECA规则的集合，每条ECA规则用来刻画活动之间的迁移条件；

6）R是一系列逻辑连接符；

7）F是连接弧，表示活动流转方向，其上可设定分支条件；

8）S是一系列状态集合；

定义2

事件Event分为两类：

第一类是一组关于活动当前状态的函数集合

如：Running(Activity1)表示将活动Activity1正在执行

第二类是操作事件集合

如：场吊司机从车载任务队列中选取任务

定义3

活动状态集S={“Waiting”，“Ready”，“Running”，“Cancelled”，“Aborted”，“Completed”}

Waiting表示活动触发的条件未满足；

Ready表示活动的触发条件己经满足，可以开始；

Running表示该活动正在执行；

Aborted表示活动发生异常时退出执行状态；

Cancelled表示活动已被人为取消，退出执行状态；

Completed表示活动任务集中的所有任务都己执行完成；

流程的执行过程实际上也就是其活动的状态的变迁过程。每个活动从初始状态经过运行状态，最终转换为完成或中止状态，活动执行成功即达到完成状态后，又唤醒下一个活动，继续这个过程。在这个过程中，事件引起活动状态的转换。

定义4

Action是一组关系函数，刻画了当满足某一条ECA规则，即某一满足条件的事件发生时，活动的状态发生转换的关系，活动状态及其转换关系如图2所示。

Action（）函数表达式为：

设状态集合S，D={0，1}。SS到D的一个映射，称为集合S内部的一个关系。若(s，s)→1则说s，s处于给定关系中,记为R(s，s)或sRs；若(s，s)→0则说s，s不处于给定关系之中。

状态集合S{“Waiting”，“Ready”，“Running”，“Cancelled”，“Aborted”，“Completed”}内的状态转换“Action”关系的矩阵表示

定义5

逻辑连接符R={And-Split，And-Join，Or-Split，Or-Join}，其表达形式如表1所示。

表1逻辑连接符表达示意表

定义6

ECA规则的形式是：

WhenEvent

IfConditionsThen

Action

如：When任务发布

If任务类型=铁路运输进场任务Then

setready(进场测偏上磅任务)andsuspend(进场落位任务)

ECA定义了何时触发一个规则,当规则被触发后,对条件进行评价：如果条件满足，则执行相应的动作。在ECA规则中，事件E通常是某个节点的开始、完成、中止等，条件是对工作流相关数据和工作流控制数据的断言。动作A通常是相关活动状态的转换。

根据上述工作流模型的定义，建立基于ECA规则的车载任务工作流模型。

图3为车载任务ECA工作流模型，该模型的执行步骤为：

（1）调度员手动输入或者道口确认生成相应任务，插入至车载任务队列；

（2）场吊司机选择任务；

（3）判断是否存在前置任务。若存在则禁止选择当前任务，若不存在则继续执行当前任务；

（4）场吊司机根据当前任务性质和场地现状可进行换箱、换车或是换场位操作；

（5）读取处理逻辑参数；

（6）根据处理逻辑参数对任务合理性进行检验检验，包括压箱检验、悬空检验、场位被占检验和选位检验；检验均通过则执行当前任务，不通过则做相应处理；

（7）任务执行完成更新该场吊作业记录；

（8）判断当前任务是否存在后续任务。若存在则回收当前任务、刷新车载互动界面并自动衍生出后续任务，若不存在，则回收当前任务并刷新车载互动。

生产数据库，用于存储和生产系统运行所需的数据。

任务发布模块，根据生产数据库提供的相关信息，调用逻辑库中的相关规则发布对应的车载任务，并将任务插入到车载任务队列之中。

任务处理模块，针对不同的车载任务，调用逻辑库中不同的ECA规则，对相关车载任务进行合理性检验，和柔性检验，并根据检验的反馈结果驱动车载任务模型运转，直至整个车载任务完成。

任务变异模块，该模块分为两部分，其中种类变异用于衔接关联任务，使得相关前置任务完成后能够自动衍生出其关联后续任务；对象用于约束堆场灵活操作，使得在更换集装箱时能够根据规则限制其更变对象的范围，保证对象更替正确性。

工作流引擎是该工作流引擎架构的控制层，通过调用一定方法以实现包括任务的产生，激活，挂起，终止等，并按定义流程和数据信息导航推进实例，从而实现对工作流模型的控制。因此，工作流引擎设计的好坏直接关系到工作流的执行效率与可扩展性，进而影响到整个工作流架构的柔性以至企业的办事效率及在市场中的竞争力。

在ECA规则工作流模型的基础之上，设计相应的工作流引擎以控制车载任务作业的运行，工作流引擎如图4所示。

该工作流引擎主要由三部分组成，即任务发布模块，任务处理模块，任务变异模块。其中任务变异模块还可分为任务种类变异模块，任务对象变异模块。整个工作流引擎通过调用ECA规则来驱动工作流模型运行。

1.任务发布（客户端仅作为用户界面平台使用，不具备任何运算功能）：

（1）通过道口进场确认或调度员人工发布，产生任务发布请求；

（2）事件监听器接受任务发布请求，初始化新任务模型；

（3）拾取新任务的相关对象信息；

（4）将新任务插入至车载任务队列；

（5）车载终端显示新发布的任务。

2.任务处理（车载终端仅作为用户界面平台使用，不具备任何运算功能）：

（1）场吊司机通过在终端平台上选择任务，向服务器发送任务请求指令；

（2）事件监听器接受任务请求，读取对应任务类型处理逻辑参数，并进行相关运算;

（3）服务器根据运算结果，更新该场吊作业记录；

（4）判断当前任务类型是否存在后续任务，若存在则将当前任务导入历史，反馈运算结果参数并发布任务变异请求，若不存在则直接将当前任务导入历史，并反馈运算结果参数；

（5）车载终端根据反馈的参数刷新终端界面。

3.任务变异

A．种类变异：

（1）接受任务变异请求；

（2）根据前置任务类型变异出新任务类型。

B．对象变异：

（1）执行任务过程中，车载司机根据集装箱的场地分布以及当前任务类型选择更换当前任务所指定的集装箱或场位或集卡，车载终端向服务器发送换箱请求；

（2）服务器接受换箱请求，判断所选集装箱场位或集卡是否可换；

（3）根据判断结果反馈，执行对象变异操作。

由上述技术方案形成的控制系统根据ECA规则法建立车载任务工作流模型，并设计构建了相应的控制层来调用该工作流模型中的相关规则，以驱动工作流模型的运转，最终实现集装箱堆场车载任务的控制。

本发明提供的系统能够提高堆场内车载任务的效率，合理分配资源，避免了因场吊作业不均衡而造成的现场拥堵现象，缩短信息传递的时间，降低作业的差错率，提高了控制系统的易维护性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.集装箱堆场车载任务控制系统，其特征在于，该系统包括：

一逻辑库，所述逻辑库用于存储控制系统所需的相关ECA规则；

一工作流模型，所述工作流模型通过嵌入所述逻辑库完整定义整个车载任务的工作流程；

一生产数据库，所述生产数据库用于存储和生产系统运行所需的数据；

一任务发布模块，所述任务发布模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，根据客户端发布的任务请求，生成相应车载任务，并将车载任务插入任务队列中；

一任务处理模块，所述任务处理模块调用所述逻辑库的相关ECA规则，驱动所述工作流模型流转，所述工作流模型将运行结果反馈于所述任务处理模块，所述任务处理模块根据反馈结果执行下一步操作直至任务处理完成，所述任务处理模块将执行结果存储于所述生产数据库中；

一任务变异模块，所述任务变异模块用于控制关联任务之间的衔接以及任务对象的改变；

所述工作流模型进一步包括：

用于提高车载作业灵活度，使得场吊司机在作业时可以根据实际情况，在一定约束下改箱、换车、更换场地位置的灵活操作模块；

用于约束堆场作业合理性使得作业过程中不发生悬空箱，被占场位，被压箱，无指定位置情况的合理性检验模块；

所述任务变异模块进一步包括：

用于衔接关联任务，使得相关前置任务完成后能够自动衍生出其关联后续任务的种类变异模块；

用于约束堆场灵活操作，使得在更换集装箱时能够根据规则限制其更变对象的范围，保证对象更替正确性的对象变异模块。