CN108376313A - 船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端 - Google Patents

船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端,包括以下步骤:接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;根据船舶动态事件信息和车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,以使船舶和备件运输车辆基于协作决策信息相汇合;船舶动态事件信息和车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端基于物联网信息来及时感知船舶和备件运输车辆动态发生的各种不确定性并根据所感知的不确定性及时进行船舶和备件运输车辆汇合的决策响应。

Description

船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端
技术领域
本发明涉及信息处理的技术领域,特别是涉及一种船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端。
背景技术
在数字经济时代,为应对动态经济挑战,企业间的竞争力更多地体现在维持自身的核心业务上,从而逐步将其他的业务委托于外界的专业组织机构,通过跨组织协作应对复杂性,且能够提高效率。然而在许多特定行业中,业务实践仍停留在手工或孤岛的阶段。
以我国航运业船舶备件(Ship Spare Parts,SSP)供应链管理为例,其业务依赖于四个参与者,即船舶(Vessel)、航运公司(Manager)、备件供应商(Supplier)和物流公司(Logistics)之间的密切合作。当运行中的船舶修复了一些故障后,会向航运公司申请备件补给,同时继续航行;航运公司审核批准该请求后,将向供应商下订单;供应商备货,并签约物流公司;物流公司指派货车(Wagon)进行备件送货。于是,船舶会告知货车交货港口,一旦船舶停靠该港口,如果货车可以按时到达会合点,则将完成备件交接。然而,在SSP供应链管理的业务实践中,存在以下几方面的不确定性:
(1)如果运送备件的货车比船舶提前到达港口,则可能导致仓储费用增加。
(2)如果运送备件的货车未按时抵达港口,但船舶已经离港,使得货车错过与船舶的汇合点(Meeting Point),这将导致更大的风险,即一旦再次发生类似故障,船舶将无法航行,所运送的备件也将被延误。
(3)为交接备件,轮船必须靠港(Dock),运送备件的货车也需要在船舶靠港期间到达。无论船舶是否能按时到港,靠港时间和停留期限却是可变的。这是因为,能否靠港主要取决于港口是否有空的泊位,如果其他船只的装卸过程没有完成,后续船舶必须锚泊(Anchor)等待。事实上,根据以往的经验,大部分散货船都经历过压港的情况,延迟期可能从几天到几周不等。另一方面,有时船舶也只能靠港停泊很短的时间,特别是对已经延误的班次,提前离港有助于其他船舶按计划航行。
(4)备件的某些性质,如重量也将影响交货的地点。例如,港口是否有合适的起重设备,缺乏足够的设备,将不能正常搬运过重的备件,只能将交接地点转移到下一个可用的港口。
因此,上述所有不确定性将导致现行SSP供应链管理方法,如静态确定交货地点和时间,或未能及时响应变化的决策方法不再适用。因此,在船舶备件供应链管理中,由于轮船的持续航行和各种不确定因素的存在,成本、时机和码头交货能力之间的平衡是一个具有挑战性的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端,基于物联网(Internet of things,IoT)信息来及时感知船舶和备件运输车辆动态发生的各种不确定性并根据所感知的不确定性及时进行船舶和备件运输车辆汇合的决策响应,从而实现最优化的协调管理。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种船舶备件供应的协调管理方法,包括以下步骤:接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合;其中,所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
对应地,本发明提供一种船舶备件供应的协调管理系统,包括第一接收模块、第二接收模块和决策模块;
所述第一接收模块用于接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;
所述第二接收模块用于接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;
所述决策模块用于根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合;
其中,所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
本发明提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述的船舶备件供应的协调管理方法。
本发明提供一种协调终端,包括:处理器及存储器;
所述存储器用于存储计算机程序;
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述协调终端执行上述的船舶备件供应的协调管理方法。
本发明提供一种船舶备件供应的协调管理系统,包括上述的协调终端、船舶端的业务流程管理系统和备件运输车辆端的业务流程管理系统;
所述船舶端的业务流程管理系统以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集船舶动态事件信息并发送至所述协调终端;
所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集车辆动态事件信息并发送至所述协调终端;
根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,所述协调终端基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合。
于本发明一实施例中,所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统均包括业务流程引擎、服务仓库和Artifact仓库,所述业务流程引擎与所述服务仓库和所述Artifact仓库均相连;所述服务仓库提供人工服务、自动化业务服务和用于实时采集外部动态事件信息的物联网服务,所述Artifact仓库包括一组Artifact;所述协调终端包括一组协调服务,一组契约消息和一组执行过程。
如上所述,本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端,具有以下有益效果:
(1)基于物联网信息来及时感知动态发生的各种不确定性并根据所感知的不确定性及时进行决策响应,从而实现最优化的协调管理;
(2)基于物联网设备及时感知变化的业务流程建模时空约束。时空约束通过Artifact传播,而无需像以往的Artifact协作方法那样通过指定主Artifact来谋求与所有其他Artifact达成协商一致,使得协作更加自然顺畅;特别是分布式协调终端的引进,能够通过动态增删改协调终端和协调终端内的策略来适应环境和协作目标的变化;
(3)基于物联网设备及时感知变化的多自主流程的时空同步。对于自主行进中的船舶、独立从事业务的轮船公司和供应商,以及努力追寻与轮船会合的物流送货车,不论动态发生延误靠岸、延迟/提前离港事件,还是送货途中的即时交通路况变化,船舶备件都能够依照策略方案自动重新规划路径,以整体代价最小的方式送达会合港口;
(4)基于物联网设备及时感知变化的决策响应机制。通过物联网设备的及时信息反馈和即时决策能力,船舶和备件运送货车的会合点能够动态地改变。例如,由于交通堵塞,货车不能按时达到预期的目的地,它将与船舶协商,确定将备件送到下一个可行的候选港口。当交通恢复正常,会合点又可以再次回到上一个,甚至更前面的一个港口,从而最大限度地减少备件的短缺风险;
(5)通过IoT技术捕获即时变化信息并通过业务流程管理技术利用变化增加效益,而传统的做法仅仅是适应变化而不是利用变化。
附图说明
图1显示为本发明的船舶备件供应的协调管理方法于一实施例中的流程图;
图2显示为本发明的船舶备件供应的协调管理系统于一实施例中的结构示意图;
图3显示为本发明的协调终端于一实施例中的结构示意图;
图4显示为本发明的船舶备件供应的协调管理系统于另一实施例中的结构示意图;
图5显示为本发明的SSP解决方案在船舶备件供应链管理中的应用示意图;
图6显示为本发明的船舶备件供应的协调管理系统的协作架构示意图;
图7显示为本发明的SSP问题中的船舶流程模型示意图;
图8显示为本发明的SSP问题中的备件运输车辆流程模型示意图;
图9显示为本发明的SSP问题中协调船舶和备件运输车辆的协调器的架构示意图;
图10显示为本发明的SSP解决方案原型系统前端界面示意图。
图11显示为本发明的SSP解决方案决策成本模型示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端基于物联网信息来及时感知船舶和备件运输车辆动态发生的各种不确定性并根据所感知的不确定性及时进行船舶和备件运输车辆汇合的决策响应,实现最优化的协调管理,从而均衡成本、时间及能力等各方面因素。
如图1所示,于一实施例中,本发明的船舶备件供应的协调管理方法包括以下步骤:
步骤S1、接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息。
在本发明中,业务流程管理系统(Business Process Management System,BPMS)是以Artifact为中心的基于数据的业务流程系统,依赖于业务流程引擎(BusienssProcess Engine)的支持,并连接服务仓库(Service Repository)和Artifact仓库(Artifact Repository)。所述业务流程引擎与所述服务仓库和所述Arifact仓库均相连,所述服务仓库提供人工服务、自动化业务服务和用于实时采集外部动态事件信息的物联网服务。
在船舶备件供应链管理中,设定船舶端和备件运输车辆端均设置有业务流程管理系统,分别对船舶和备件运输车辆的业务流程进行管理,并能够基于物联网服务实时获取船舶和备件运输车辆的动态事件信息,从而根据船舶和备件运输车辆的实时状态进行协调管理。
在本发明中,通过船舶端的业务流程管理系统采集需要协调管理的船舶动态事件信息,并发送至进行协调管理的协调终端。所述船舶动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
步骤S2、接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息。
在本发明中,通过备件运输车辆端的业务流程管理系统采集需要协调管理的车辆动态事件信息,并发送至进行协调管理的协调终端。所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
需要说明的是,船舶动态事件信息和车辆动态事件信息的接收顺序并非固定的,而是根据信息生成的时间顺序随机确定的。
步骤S3、根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合。
具体地,协调终端接收到所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,根据预设协调策略自动完成决策工作,并向相应的BPMS发送协作决策信息,以指导完成船舶和备件运输车辆的汇合。所述协调终端(Coordinator)独立于各个BPMS。所有协作参与者在以Artifact为中心的流程中的服务都可以调用协调终端服务来传递约束,并捕获协调终端事件来激活相应的业务规则。
优选地,所述预设协调策略基于成本、时间及能力之间的均衡,从而实现船舶和备件运输车辆最优化汇合。
如图2所示,于一实施例中,本发明的船舶备件供应的协调管理系统包括第一接收模块21、第二接收模块22和决策模块23。
所述第一接收模块21用于接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;
所述第二接收模块22用于接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;
所述决策模块23与所述第一接收模块21和所述第二接收模块22相连,用于根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合;
其中,所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
需要说明的是,第一接收模块21、第二接收模块22和决策模块23的具体结构和原理与上述船舶备件供应的协调管理方法中的步骤一一对应,故在此不再赘述。
需要说明的是,应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现,部分模块通过硬件的形式实现。例如,x模块可以为单独设立的处理元件,也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现,此外,也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中,由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起,也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如,以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述的船舶备件供应的协调管理方法。优选地,所述存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图3所示,于一实施例中,本发明的协调终端包括处理器31及存储器32。
所述存储器32用于存储计算机程序。
优选地,所述存储器32包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器31与所述存储器32相连,用于执行所述存储器32存储的计算机程序,以使所述协调终端执行上述的船舶备件供应的协调管理方法。
优选地,所述处理器31可以是通用处理器,包括中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
如图4所示,于一实施例中,本发明的船舶备件供应的协调管理系统包括上述的协调终端41、船舶端的业务流程管理系统42和备件运输车辆端的业务流程管理系统43。
所述船舶端的业务流程管理系统42以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集船舶动态事件信息并发送至所述协调终端41。
所述备件运输车辆端的业务流程管理系统43以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集车辆动态事件信息并发送至所述协调终端41。
根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,所述协调终端41基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合。
下面详细介绍一下本发明所涉及的业务流程管理系统的结构。本发明中的业务流程管理系统在以Artifact为中心的业务流程模型基础上,通过IoT服务捕获动态事件信息,描述具有连续动力学性质或跳变决策效果的一般性过程模型,由一组Artifact类和相关的服务集合所描述。所述业务流程管理系统除了它们暴露给外界的能力接口之外,其业务运行细节并不被外界其他主体可感知,其决策也不被外界其他主体所左右,因而具有信息安全性。
于本发明一实施例中,所述Artifact仓库包括一组Artifact,每个Artifact采用信息模型I和生命周期模型L表示;所述信息模型I包括所有业务相关数据和Artifact的各项状态数据,所述生命周期模型L规定了Artifact所必须经历的状态序列。在本发明中,将传统Artifact的信息模型I扩展为包含动力学状态变量和公式的一组静态属性P和动力学属性D的信息模型,I=<P,D>,P为静态属性,D为动力学属性;其中所述静态属性P是5元组<pname,ptype,pvtype,pvcons,pvunit>,分别表示属性名、属性类型、属性取值类型、取值约束和取值的单位;所述动力学属性D是四元组<invar,intvar,outvar,func>,分别表示输入变量、内部变量、输出变量和函数关系。
以IoT服务向信息模型中的字段供给动态事件信息,在业务规则的驱动下,服务修改业务信息,间或改变Artifact的状态,获得可以描述信息模型有效演化的生命周期L=<S,s0,F,T,BR,E>,其中,S={s1,s2,…,sn},si是状态名,由三元组<init,flow,inv>表示;init是定义于静态属性P上的初始条件,flow是定义于动力学属性D上的流条件,inv是定义于静态属性P上的不变量;s0∈S表示生命周期L的初始状态;表示生命周期L的终止状态集合;表示生命周期L中状态间的变迁集合;BR表示一组业务规则,每条业务规则br是一个三元组<λ,β,γ>,分别代表激发业务规则的初始条件、后置条件、调用的服务或状态名;对于br∈BR存在函数p,T→BR将为每个变迁指派响应的业务规则;E表示事件集合,每个事件e作用于状态或变迁,即e∈E×S∪E×T。
于本发明一实施例中,所述协调终端包括一个三元组<CS,CM,ECL>,其中:CS是一组协调服务,分为调用服务和发布服务两大类;,它们都与CM中定义的某些消息相关联。CS可以被流程服务所订阅或调用。CM是一组契约消息{<mname,mtype,minfo>},mname是契约消息的唯一性名称,mtype是消息活动类型,如创建、通知、出错等;minfo包含契约信息内容。ECL是一组执行过程,负责在参与协作的流程中传递和维持时空约束。它可以包含一组策略和与外界交互而产生决策的接口。
所述协调终端可以包括若干个满足独特协作需求的协调器,从而构建一个协调器群。每个协调器基于收到的来自不同BPMS发送的消息,依赖预先设定的策略组合(Policies),自动完成决策工作,并向相应的BPMS发送消息指导他们完成业务流程。所述协调器(Coordinator)独立于各个BPMS。
需要说明的是,本发明的船舶备件供应的协调管理方法不仅仅限于船舶备件供应链领域,还可以应用到其他供应链或者其他具有相似特点的领域。凡是符合本发明协调管理方法的方案,均在本发明的保护范围之列。
下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的船舶备件供应的协调管理方法在船舶备件供应链管理中的应用,如图5所示。
1、融合IoT信息的流程建模方法
在船舶备件供应链管理中,采用图6所示的系统级协作架构,其包括由若干个协调器组成的协调器群,作为协调终端,以实现船舶端和备件运输车辆端之间的协作处理。图7所示即为SSP问题中的船舶流程模型,其表示为Artifact类船舶,P-attributes记录了Artifact信息模型的静态属性性质,如船号ShipID、预计停靠港ports和筛选潜在交货港的备件重量Weight,也包含船舶的一些动力学属性D-attributes,如行驶速度和行驶距离的关系(Distance’=Velocity)、预计到达后续港口的时间计算公式(预计时间=距离/速度)等。其中特别需要注意的是:
(1)状态航行(Voyaging)上的发射塔符号,它表示该状态中包含一个一个物联网服务,它提供实时的位置和速度信息;
(2)动力学属性被D-attributes所刻画;
(3)与时间相关的动态状态演化和基于决策的状态跃变过程则由H-Life-cycle刻画。
类似地,备件运输车辆的流程模型如图8所示,其包含了一个物联网服务,行驶(Running),用于提供实时的位置和交通信息。流程的动力学用D-attributes描述,与时间相关的动态状态演化和基于决策的状态跃变过程则由H-Life-cycle刻画
IoT服务帮助流程(真实物体的逻辑控件替代物)获得物体(如车、船)的实时运动信息,Artifact的P-D-H三类属性刻画了逻辑空间中真实物体的行为模型。而促成这些行为发生和转变,则需要外界事件的触发和决策。这是协调终端的主要职责。
2、满足时空约束的协作机制
SSP问题中负责协调船舶和备件运输车辆交互的协调器(Vessel-WagonCoordinator,VWC)如图9所示。
VWC的主要作用是根据船舶运行和备件运输车辆行进过程中遇到的各种事件,以及备件传送策略确定最优的下一个会合点。这些事件包括:
A)船舶延误进港事件;
B)船舶延迟离港时间;
C)送货车预期到达港口时间;
D)送货车所面临的当前路况(正常、缓行、拥堵)。
备件传送策略的一个实施例如下:
●i 港口序号
●xi±wi 船舶停靠的时长(时间)
●xi-wi 代表靠港时间,xi+wi代表离港时间
●yi 代表地点坐标(经纬度信息)
●Δx 代表临时获知的延误时间(单位:小时)
●pi 代表码头费率单价(元/吨.小时)(包括疏港费、堆场费)
●qi 代表运输费率单价(元/吨.米)
●v 代表此趟备件吨位(单位:吨)
●ci 代表从某时刻xt开始(双方获知延误的时间点),至相应港口产生的费用(运费+仓储费)
●di(ym,yn) 代表m和n地之间车辆行驶里程(单位:公里)
●ti 代表车辆距离到达相应港口的时间(单位:小时)
假设船舶和备件运输车辆在某个时间点xt获知船将在南京港y1延误Δx,此时送货车的时间和地点的坐标为(xt,yt),而车原来的目的地为上海港y0,由此协调终端可以推算相应的ci
对于航运公司,其策略如下:
A、时间紧迫性λ(范围0-1:1代表不计成本,时间越早越好——如果不在第一时间收到备件可能造成损失+∞,0代表不计时间,成本越低越好)
说明:+∞是一种理想化的处理方式,因为相较于运费和仓储成本来说,船错过重要备件造成的损失可能大得多。
B、责任比例k(航运公司责任比例,可以基于合同约定或临时协商,范围0-1)
供应商的策略如下:
A、成本计算公式:ci=max{[(xi-wi+Δx)-(xt+ti)],0}*pi*v+di(yt,yi)*qi*v
约束条件:1)xt+ti<=xi+wi+Δx
2)港口起吊设备的约束条件
B、责任比例(1-k)(供应商责任比例,可以基于合同约定或临时协商,范围0-1)
决策终端的决策目标为给出双方整体利益最优方案(建议靠哪个港口),并给出合理的成本分摊比例(包括节约的成本利益分摊比例)。
下面通过具体实施例来详细说明备件传送策略。设定备件运输车辆的当前位置为(xt,yt),则需在南京、南通和上海间计算不同方案相应的成本。
(x0±w0,y0) 代表上海原计划的靠泊时间及地点
(x1±w1,y1) 代表南京原计划的靠泊时间及地点
(x2±w2,y2) 代表南通原计划的靠泊时间和地点
(x0±w0+Δx,y0) 代表上海新的靠泊时间及地点
(x1±w1+Δx,y1) 代表备选南京新的靠泊时间及地点
(x2±w2+Δx,y2) 代表备选南通新的靠泊时间和地点
不同方案相应的成本如下:
●依原计划至上海港:
c0=max{[(x0-w0+Δx)-(xt+t0)],0}*p0*v+d0(yt,y0)*q0*v
●若改为南京港:
约束条件:1.xt+t1<=x1+w1+Δx;2.港口能够解决v吨的备件(起吊设备约束)
c1=max{[(x1-w1+Δx)-(xt+t1)],0}*p1*v+d1(yt,y1)*q1*v
●若改为南通港:
约束条件:1.xt+t2<=x2+w2+Δx;2.港口能够解决v吨的备件(起吊设备约束)
c2=max{[(x2-w2+Δx)-(xt+t2)],0}*p2*v+d2(yt,y2)*q2*v
根据时间紧迫性λ调节上述成本,排序按照港口停靠的先后顺序,则最优的方案如下:
c0’=(1-λ3)*c0
c1’=(1-λ)*c1
c2’=(1-λ2)*c2
optimum=min{c1’,c2’,c0’},其中,若有多个最小值,取先停靠的港口。
假设:最优结果是c1’,则改送南京港(对应c1)。
最后,合理的成本/利益分摊金额如下:
假设c是没有产生延误Δx前,从(xt,yt)到(x0,y0)的总体成本,则:
c=max{[(x0-w0)-(xt+t0)],0}*p0*v+d0(yt,y0)*q0*v
若(c1-c)>=0,则产生额外成本;按照责任比例,航运公司分担成本(c1-c)*k,供应商分担成本(c1-c)*(1-k)。
若(c1-c)<0,因节约成本而获益;按照责任比例,航运公司分享利益(c-c1)*(1-k),供应商分享利益(c-c1)*k。
原型系统中,IoT服务实现为对RESTful服务的调用。船舶IoT服务是对开放网站Chinaports船舶真实轨迹数据的爬取后的仿真结果;送货车的道路规划、里程计算、预期到达时间计算、轨迹、速度等都是通过访问高德地图API仿真。所有这些服务和业务流程,最终集成到原型系统的前、后端。
原型系统的前端界面如图10所示。该示例展示了以下几个方面的内容:
1)备件申请已经提出,航运公司与供货商的订货确认一些港口,如芜湖、马鞍山、扬州等港口不具备吊装备件的搬运工具而在界面上显示为预设颜色;在订单完成之前,轮船已经经历了黄石、九江等港口,这些在送货车出发之前以及出发之后切未到达之前船舶通过的港口豆都将逐步变色。
2)由于送货车之前面临交通拥堵,致使它无法按原计划到达预定港口安庆而重新规划下一个交货会合点——铜陵。但由于船舶在安庆港延误10小时,使得原本开往铜陵港的送货车再次可从本地规划到达安庆。
对于船舶配件供应链问题,新技术展现的核心技术效果体现在:对于自主行进中的船舶、独立从事业务的轮船公司和供货商,以及努力追寻与轮船会合的物流送货车,不论动态发生延误靠岸、延迟/提前离港事件,还是送货途中的即时交通路况变化,船舶备件都能够依照策略以代价最小的方式送达会合港口。作为一种特殊情况,如果航运公司和供货商之间的订货流程迟迟得不到落实,而错过了船舶可移交备件的所有候选港口,备件补给将失效,系统会给出警示。在这种极端情况下,系统仍然能尽最大可能促进SSP问题的解决。具体表现在,直到船舶离开最后一个可移交备件的港口之前,备件运输车辆都还将向可能的会合点进发。一旦船舶在港口出现延误或延迟的情况,都还有可能补救之前看似无法满足的备件补给。
下面简单介绍一下本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端的应用范围评估。
SSP问题解决方案的价值直接体现在提高企业的决策效率、降低决策成本,但同时间接提高企业的经营效益。然而,决策是否正确取决于预先配置的策略是否合理,与解决方案本身无关。假设任何参与方都有利用变化做出决策的意愿,但传统做法是通过线下间歇性地获取变化信息并人为决策,这种做法的缺点是沟通成本高决策效率低下;而采用SSP问题解决方案后,参与方可以通过IoT设备连续捕获变化信息,并根据预先配置好的策略让协调器自动决策,并指导协作各方立即执行,这种做法可以显著减少沟通成本并提高决策效率。而且,SSP问题解决方案并不排斥在协调器参与的情况下依然由人为介入影响决策结果。
用函数TCn(x)=VCnx+FCn,即单位时间内的决策总成本来评估SSP问题解决方案的决策成本,其中:TCn(x)表示单位时间内的决策总成本(Total Cost);x表示单位时间内平均的决策需求次数;VCn表示单位时间内每次决策的可变成本(Variable Cost),包括机会成本、人力成本等;FCn表示分摊到单位时间内预先配置策略的固定成本(Fixed Cost),包括机会成本、人力成本等;n表示不同决策模式的组合。
因此,决策成本模型如图11所示,具有以下几种:
1、传统模式TC1(x)=VC1x
通过线下间歇性地获取变化信息并人为做出决策。此时,不需要提前配置策略,无固定策略配置成本,即FC1=0。
2、理想模式TC2(x)=FC2
通过IoT技术连续捕获变化信息并让协调器根据预先设定的策略配置自动调整决策。此时,每次决策由协调器独立完成,机会成本或人力成本等可变成本可忽略不计,即VC2=0。
3、混合模式TC3(x)=VC3x+FC3
通过IoT技术连续捕获变化信息并让协调器根据预先设定的策略配置自动给出决策意见,人为介入做出最终的决策。此时,相较于传统模式来说,大部分可变成本由于协调器的介入并提供自动化的辅助决策而大幅降低,但VC3≠0;而且由于协调器需要预先配置策略,所以FC3≠0。
假设每个决策成本模型的比较都是针对同一种决策,而单位时间内的决策都是相互独立的,符合正比例函数关系。如果由于执行决策的资源有限等原因造成单位时间内的决策存在相互关系,那么就不能用一次函数表示,这里暂不讨论。
如果假设传统模式和SSP模式都能达到相同的决策效率,则间接获得的经济效益也是相同的。为了保持稳定的决策效率,随着单位时间内平均的决策需求次数xi增加,企业必须投入更多的决策资源(比如,人力成本),因此单位时间内的决策总成本也随之增加。
实际情况可能是,无论传统模式如何投入决策资源都不可能达到SSP模式的决策效率,那么由于错过决策机会导致放弃了潜在的经济效益,即可看做机会成本计入单位时间内每次决策的可变成本。
分摊到单位时间Δt内配置策略的固定成本FC可以根据这套策略配置的总固定成本TFC及在其整个生命周期T中出现决策需求事件的平均概率p计算得到:FC=(TFC*Δt)/(T*p)。比如,一套策略可以用一年(365天),单位时间是1天,那么当决策需求事件的概率为100%时,那么整个策略配置的成本可以按照365天(365天*100%)均摊;如果发生的概率为20%,那么整个策略配置的成本可以按照73天(365天*20%)均摊。
因此,选择决策模式的目标为减少单位时间内的决策总成本。本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端的应用范围如下:
当一个参与方单位时间内平均的决策需求次数小于x1时,其不会采用SSP问题解决方案,而会倾向于主要由人为介入做出决策;
当一个参与方单位时间内平均的决策需求次数大于x1小于x2时,其会采用SSP问题解决方案,但会选择预先配置一部分策略,并由协调器辅助人为决策;
当一个参与方单位时间内平均的决策需求次数大于x2时,其会采用SSP问题解决方案并会完全依赖协调器独立做出决策调整。
具体地,基于单位时间内针对某种变化类型的平均决策需求次数xi,以及临时决策和预先配置策略的复杂程度,平衡VC与FC的反向关系。原则上从FC=0开始,逐步增加预先配置的策略,并借助协调器的辅助决策功能减少人为决策的可变成本VC,直至出现以下情况即可重新决策是否还要预先配置策略:随着FC的增加,VC不再减小,或VC还在减小但针对单位时间内平均的决策需求次数xi,其应变量TCn(xi)不再减少反而增加,即在平均决策需求次数仅有xi次的情况下,进一步投入策略配置已不能减少单位时间内的决策总成本,则表示策略配置的投入并不能更好地提高人为决策效率。但存在这种可能性,即随着策略配置的持续投入由量变到质变时,有可能又大幅提高人为的决策效率,所以此时需要重新考虑是否要继续投入策略配置。
本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端的适用条件如下:
(1)决策需求集中出现:较高的单位时间内平均决策需求次数xi
(2)决策需求反复出现:较低的单位时间内预先配置策略的固定成本;
(3)策略配置难度不高:配置策略的固定成本相对可控。
进一步地,本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端的还需优化策略配置的工具和技术,并能有效降低分摊到单位时间内预先配置策略的固定成本。
综上所述,本发明的船舶备件供应的协调管理方法、系统、存储介质及协调终端基于物联网信息来及时感知动态发生的各种不确定性并根据所感知的不确定性及时进行决策响应,从而实现最优化的协调管理;基于物联网设备及时感知变化的业务流程建模时空约束。时空约束通过Artifact传播,而无需像以往的Artifact协作方法那样通过指定主Artifact来谋求与所有其他Artifact达成协商一致,使得协作更加自然顺畅;特别是分布式协调终端的引进,能够通过动态增删改协调终端和协调终端内的策略来适应环境和协作目标的变化;Artifact类型以及有响应的流程模型是非常有弹性的。对于传统模型,只用设置D为空,s∈S的流条件和不变量设置为空即可,只需保证模型在更高的水平上保持一致。例如,D可以是空的,但如果在某些状态中指定了流,则D是必需的。换句话说,Artifact类的定义可以很容易地模拟传统的以Artifact为中心的业务流程,也可以描述与时间相关的动力学过程,如工业过程。事实上,由于在D和L的增强,便可以按照统一的建模方式描述传统的业务流程和工业过程;基于物联网设备及时感知变化的多自主流程的时空同步。对于自主行进中的船舶、独立从事业务的轮船公司和供应商,以及努力追寻与轮船会合的物流送货车,不论动态发生延误靠岸、延迟/提前离港事件,还是送货途中的即时交通路况变化,船舶备件都能够依照策略方案自动重新规划路径,以整体代价最小的方式送达会合港口;基于物联网设备及时感知变化的决策响应机制。通过物联网设备的及时信息反馈和即时决策能力,船舶和备件运送货车的会合点能够动态地改变。例如,由于交通堵塞,货车不能按时达到预期的目的地,它将与船舶协商,确定将备件送到下一个可行的候选港口。当交通恢复正常,会合点又可以再次回到上一个,甚至更前面的一个港口,从而最大限度地减少备件的短缺风险。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种船舶备件供应的协调管理方法,其特征在于,包括以下步骤:
接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;
接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;
根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合;
其中,所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
2.一种船舶备件供应的协调管理系统,其特征在于,包括第一接收模块、第二接收模块和决策模块;
所述第一接收模块用于接收船舶端的业务流程管理系统发送来的船舶动态事件信息;
所述第二接收模块用于接收备件运输车辆端的业务流程管理系统发送来的车辆动态事件信息;
所述决策模块用于根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合;
其中,所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息是由以Artifact为中心的业务流程管理系统基于物联网服务所采集。
3.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1所述的船舶备件供应的协调管理方法。
4.一种协调终端,其特征在于,包括:处理器及存储器;
所述存储器用于存储计算机程序;
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述协调终端执行权利要求1所述的船舶备件供应的协调管理方法。
5.一种船舶备件供应的协调管理系统,其特征在于,包括权利要求4所述的协调终端、船舶端的业务流程管理系统和备件运输车辆端的业务流程管理系统;
所述船舶端的业务流程管理系统以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集船舶动态事件信息并发送至所述协调终端;
所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以Artifact为中心,用于基于物联网服务采集车辆动态事件信息并发送至所述协调终端;
根据所述船舶动态事件信息和所述车辆动态事件信息,所述协调终端基于预设协调策略生成协作决策信息,并发送至所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统以使所述船舶和所述备件运输车辆基于所述协作决策信息相汇合。
6.根据权利要求5所述的船舶备件供应的协调管理系统,其特征在于,所述船舶端的业务流程管理系统和所述备件运输车辆端的业务流程管理系统均包括业务流程引擎、服务仓库和Artifact仓库,所述业务流程引擎与所述服务仓库和所述Artifact仓库均相连;所述服务仓库提供人工服务、自动化业务服务和用于实时采集外部动态事件信息的物联网服务,所述Artifact仓库包括一组Artifact;所述协调终端包括一组协调服务,一组契约消息和一组执行过程。
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