An internet-based logistics management system for enterprise chains
N. Prindezis, C.T. Kiranoudis
School of Chemical Engineering, National Technical University, 15780 Athens, Greece
Received 13 September 2003; received in revised form 20 December 2003; accepted 27 January 2004
Available online 10 December 2004
Abstract
This paper presents an Internet-Based Logistics Management System to coordinate and disseminate tasks and related information for solving the heterogeneous vehicle routing problem using appropriate metaheuristic techniques, for use in enterprise chain net works. Its architecture involves a JAVA Web applet equipped with interactive communication capabilities between peripheral software tools. The system was developed in distributed software fashion technology for all computer platforms utilizing a Web browser, focusing on the detailed road network of Athens and the needs of the Athens Central Food Market enterprises. 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Decision support system; e-Logistics; Transportation; Vehicle routing problem
- Introduction
Enterprise chains are the business model of the present and future regarding markets that involve small and medium company sizes. Clearly, grouping activities towards a focused target facilitates an understandably improved market penetration guaranteed by a successful trade mark of a leading company in the field. Several collaboration models that basically include franchising are introduced as a part of this integrated process. When such a network is introduced in order to exploit a commercial idea or business initiative and subsequently expanded as market penetration grows, several management issues arise regarding the operations of the entire network. Such a network is the ideal place for organizing and evaluating in a more centralized way several ordinary operations regarding supply chain and logistics Infact, tools developed for organizing management processes and operational needs of each individual company, can be developed in a more centralized fashion and the services provided by the tool can be offered to each network member to facilitate transactions and tackle operations similarly. Web-based applications are an ideal starting place for developing such applications. Typically such systems serve as a central depot for distributing common services in the field of logistics. The commercial application is stored in a central server and services are provided for each member of the group. A prototype of such a server is described in a previous work (Prindezis, Kiranoudis, amp; Marinos-Kouris,2003). This paper presents the completed inter net system that is installed in the central web server of the Athens Central Food Market that deals with the integrated problem of distribution for 690 companies that comprise a unique logistics and retail chain of enterprises. The needs of each company are underlined and the algorithms developed are described within the unified internet environment. The problem solved and services provided for each company is the one involving distribution of goods through a heterogeneous fleet of trucks. New insights of the metaheuristics employed are provided. A characteristic case study is presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach for a real-world problem of distribution through the detailed road network of Athens.
2. Distribution through heterogeneous vehicle fleets
The fleet management problem presented in this paper requires the use of a heterogeneous fleet of vehicles that distribute goods through a network of clients
(Tarantilis, Kiranoudis, amp; Vassiliadis, 2003, 2004).Therefore, the system was designed in order to automatically generate vehicle routes (which vehicles should de-
liver to which customers and in which order), using rational, quantitative, spatial and non-spatial information and minimizing simultaneously the vehicle cost and the total distance travelled by the vehicles, subject to the following constraints:
- each vehicle has a predetermined load capacity, typically different from all other vehicles comprising the fleet (heterogeneous nature),
- the capacity of a vehicle cannot be exceeded,
- a single vehicle supplies each customers demand,
- the number of vehicles used is predetermined.
The problem has an obvious commercial value and has drawn the attention of OR community. Its great success can be attributed to the fact that it is a very interesting problem both from the practical and theoretical points of view. Regarding the practical point of view, the distribution problem involved definitely plays a central role in the efficiency of the operational planning level of distribution management, producing economical routes that contribute to the reduction of distribution costs, offering simultaneously significant savings in all related expenses (capital, fuel costs, driver salaries). Its Importance in the practical level, motivated in tense theoretical work and the development of efficient algorithms.
For the problem by academic researchers and professional societies in OR/MS, resulting in a number of papers concerning the development of a number of Vehicle Routing Information Systems (VRIS) for solving the problem. The problem discussed is an NP-hard optimization problem, that is to say the global optimum of the problem can only be revealed through an algorithm of exponential time or space complexity with respect to problem size. Problems of this type are dealt with heuristic or metaheuristic techniques. Research on the development of heuristic algorithms (Tarantilis amp; Kiranoudis, 2001,2002a, 2002b) for the fleet management problem has made considerable progress since the first algorithms that were proposed in the early 60s. Amo
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附录A 译文
互联网连锁企业的物流管理系统
摘 要
本文介绍了一种基于互联网的物流管理系统，采用适当的启发式技术来协调和传播解决异构车辆路径问题，任务和相关信息，为企业在连锁网络上操作。其体系结构包括一个JAVA的Web小程序与外设之间的互动沟通的软件工具的功能配备。该系统的开发方式，在分布式软件技术的所有电脑使用一个WebBrowser平台，在雅典的详细道路网络为重点和雅典中央食品市场企业的需要。 2004 Elsevier公司保留所有权利。
关键词 决策支持系统，电子物流，运输，车辆路径问题
- 前 言
企业链是涉及中小规模的公司目前和未来有关市场的商业模式。显然，对聚焦目标进行分组活动，促进了理解提高市场渗透率由一个成功的商标的龙头企业在这一领域的保证。几个合作模式，主要包括特许经营被引入这个综合的过程的一部分。当这样的网络，以利用商用想法或业务主动引入并随后扩展为市场渗透的增加，出现了关于整个网络的操作若干管理问题。这种网络是利用较集中的方式对一些普通业务供应链和物流进行评估的理想场所，工具，组织管理流程及个别公司的业务需要开发的，可以提供给每个网络成员促进交易和处理业务类似的集中的方式发展和该工具提供的服务。基于Web的应用是一个以理想的起点为开发此类应用的地方。通常这些系统作为分配在物流领域的共同服务的中心仓库。为每个组的成员提供的在中央服务器商业应用存储和服务。一个这样的服务器原型描述了以前的工作（Prindezis，Kiranoudis，库里斯，2003年）。
本文介绍了完成跨网系统，在雅典中央副食品批发市场中央Web服务器上安装的处理分配690公司，包括一个独特的物流和零售连锁企业的整合问题。每家公司的需要是强调和算法开发的范围内统一的网络环境描述。为每一个公司提供的是一个涉及通过混合车队的卡车货物分配解决问题和服务。为就业提供新的见解严谨启发式解法。阿特征的案例研究，提出说明，通过详细的道路网络对雅典一个现实世界的分布问题提出方法的有效性。
2.异构车队分布
本文提出了需要的车辆混合车队使用的方式来该舰队管理问题，分配网络的客户货物
（Tarantilis，Kiranoudis，及阿迪斯，2003，2004）。因此，该系统是为了设计，自动生成车辆路线（即车辆应提供哪些客户的顺序），使用合理，数量，空间和非空间信息和车辆，同时尽量减少成本和总距离行驶的车辆，须符合下列限制：
- 每辆车有一个预先确定的负载能力，典型地不同车辆的类型，包括车队（多种性质）不同
- 车辆的容量不能超过
- 一个单一的汽车用品与每个客户的需求之间的关系，
- 所用车辆的数目，预先确定的。
这个问题具有明显的商业价值，已引起或社会的关注。它的巨大成功可以归功于以下事实：这是一个无论从实用的角度来看，和理论很有趣的问题。关于实际角度来看，问题所涉及的分布起着一定的分配管理的业务水平，提高效率的中央计划的作用，产生经济的路线，有助于降低分销成本，同时提供显着的一切有关费用节省（资本，燃料费用，司机工资）。它的重要性，在实践上，在紧张的理论工作动机和高效率的算法。
对于学术研究机构及专业团体在OR / MS分析问题，在一个关于解决问题的车辆路由信息系统（VRIS）数量发展论文的数目。讨论的问题是一个NP难优化问题，即在全球的优化问题只能通过对指数的时间和空间复杂度算法透露有关问题的大小。存在的问题与启发式或启发式技术对付这种类型。对启发式算法的开发研究（Tarantilis＆Kiranoudis，2001,2002~2002年）为车队管理问题，取得了自认为是在60年代初首次提出的算法相当大的进展。其中，禁忌搜索是冠军（拉波特，根德罗，普托文，及Semet，2000）。最强大的搜索演算法现在是解决中等规模，甚至大型工程在时间方面的负荷，极少数情况下，能够计算环境。在算法方面，时间大概要集中精力，快，简单（与发展的几个参数）和更强大的算法，即使这导致在品质的解决方案小的损失。这些属性是必不可少的，如果一个算法是在一个商业软件包实施。
发达国家以外的系统算法是搜索的性质。如前所述，由于算法可以保证没有透露全局最优的一个算法是留给提出解决问题的时间是非常重要的问题。当然，有一个与贸易之间的休息时间的解决方案，并诱导其质量的预期。这部分是执行一个简单的方法。如果系统询问用户生产出高品质的解决方案，即刻，那么积极的战略的实施程序。如果用户放松时间的解决方案要获得，也就是说，如果该算法留下来搜索解空间更高效，那么就有更加详细的算法空间。
该算法采用了两个不同的部分。第一个是广义的路线构造算法创建质量很好的路线，被后面的阶段改善。建造算法考虑到了车队的不同性质和特点的用户希望利用自己的意愿拥有或租用的车辆，根据他的日常需要。
广义算法就是，是一个两阶段算法在未布线客户到已建成的部分解决方案插入。部分解决方案的设置最初是空的，在这种情况下，插入种子路线只包含仓库。竞争对手节点插入，然后检查所有路线就业涉及单未布线的客户。插入过程采用两个标准的C1（i，u，j）和C2（i，u，j）之间插入两个相邻的客户提供了新的客户用户接口和当前部分路线ĵ。第一个标准，找到最佳可行插入点（i*，j*）最小化的在这个特定的插入点插入一个节点的计算，
C1(i,u,j)=d(I,u) d(u,j)-d(I,j) (1)
在这个公式中，D表达式（k，1）代表在覆盖节点之间的距离，k和湖所涉及的实际成本克拉克和赖特的节能计算在这个阶段推出可作为适当的生产结构的初步非常好的质量，在改善过程中是极为必要组成强有力的加强技术。
第二阶段是实际确定最佳节点之间必须相邻节点插入（i*，j *）在第一阶段（所罗门，1987年）发现。从所有竞争对手节点，选择一个最大化的表达
C2 (i*, u, j *)=[d(0,u) d(u,0)]- C1(i*, u, j *) (2)
其中0表示车厂节点。表达式选择行驶距离是直接从/到站到/从客户和额外的距离表示。
由第一个标准，总之，建筑算法的第一阶段要求在所有可能的途径种子最佳的插入点，当这是检测到相应的节点插入。如果没有找到可行的节点，一个新的种子路线，其中包含一个仓库，插入。
该算法迭代，直到没有未布线节点。必须延伸路线的方式与客户充满了由有关用户的愿望指导。
车队车辆的利用率。这就是说，车辆进行排序按照分配和调度运用的需要。车辆首先要使用（关于用户的成本和车辆方面的情况）将提交给别人，而较低的重要性，用户加载。通常情况下，所有用户访问表示有更大吨位的车辆，而不是利用低吨位的愿望，因此，装载车辆降序秩序的能力。
对于随后的搜索算法的启发式实施积极的一部分。在此应用程序采用这种算法的基本组成部分是附近的定义，短期记忆和期望的标准。
2.1 邻里
附近的定义是最有利的本地搜索动作，变换另一种解决办法融合。特别是，通过在其禁忌搜索迭代的移动类型随机决定。预定义的概率水平，分配给每个移动类型。在此之后，决定是否执行移动操作是在一个单一的路线或不同的路线，再次随机。这一次，这两个行动的概率水平分配50％的价值。随后，最好的邻居说，此举意味着选择计算。此举类型就业是2选项移动（贝尔等人。，1983），交易所将在1-1（埃文斯与努尔贝克，1985），当前第1页- 0 移动交换（埃文斯与努尔贝克，1985年），单路和不同路线。
2.2 短期记忆
短期记忆，因为禁忌名单称为，是禁忌搜索最常用的组成部分。禁忌名单去限制从重新被认为以前并劝阻，从解决方案的子集之间的循环搜索过程的解决办法。为实现这一目标，属性的动作，更准确地原有的的逆转，被存储在一个禁忌名单。逆转动作，包含属性禁忌列表存储在指定禁忌，他们在搜索过程之外。关于禁忌搜索变种实施，这些属性是在移动过程中的节点（所有的动作中使用的这种方法可以通过指出只有两个节点的特点）和在这些节点属于相应的路线。这个数字是；灵活限制被称为禁忌列表的大小或禁忌的任期。禁忌的列表管理是通过消除已禁忌名单上最长的已移动。
2.3 标准意愿
标准的愿望是压倒一切的短期记忆功能的策略。禁忌搜索方法的实施，使用标准的期望标准：如果此举给出了更高质量的最佳解决方案，比迄今为止发现的话，将被选中，不论其禁忌的地位。禁忌搜索算法终止时的迭代次数进行比允许的最大数量较大的迭代。
- 发展基于互联网的应用工具
Web服务提供的商业景观的新机会，促进全球市场在业务快速推出创新的产品和客户提供更好的服务。无论是企业需要的是，Web服务可以灵活地满足需求，并允许加速外包。反过来，开发人员可以专注于构建核心竞争力，创造客户和股东价值。应用程序开发，也更有效，因为现有的Web服务，无论他们在那里开发的，可以很容易地重用。
对网络服务的技术要求，很多今天存在的，如营业标准，业务应用，关键任务交易平台和安全的一体化和信息产品。不过，为使强大和动态系统的综合应用，行业标准和工具，扩大天的业务能力，对企业的互操作性是必需的。在采取了充分利用网络服务的关键是要了解什么是Web服务，以及如何在市场可能发生变化。人们需要能够在今天的平台和应用的投资，使开发人员快速而有效地实现这些好处，也能够满足特定需求，提高企业的生产力。
通常，有两种实施处理时，互联网的应用程序，即基于服务器和基本技术，基于客户的。这两种技术
有自己的长处对代码的发展和它们所提供的设施。服务器的应用程序涉及的动态创建的网页的发展。这些网页传送给客户端的网络浏览器和包含在HTML和JavaScript语言形式的代码。部分的HTML的网页，其中包含形式和用户需求和JavaScript的部分控制部分是静态页面的动态部分。通常情况下，代码的结构完全可以通过干预机制的Web服务器上的改变增加
传动部分和服务器实现基于如ASP，JSP，PHP和语言等，这涉及到一个综合的动态网页应用程序开发的用户希望有关问题的特殊性（计算最短路径，执行路由算法，处理与数据库，等）是通过适当援引这些网页的动态内容的不同部分。在基于服务器的所有应用
计算在服务器上执行。在客户端的应用程序，Java小程序为准。用户的通信保障由著名的JAVA的机制，充当用户的代码。
一切都执行在客户端。在这种情况下的数据必须被检索，一次，这可能是费时的交易的一部分。在服务器的应用程序，服务器资源是所有计算中，这就要求有关的硬件和软件功能强大的服务器设施。基于客户端的应用程序与数据传输负担（主要是与道路网络数据）。有一个该补救方法，即缓存。一旦加载，他们留在Web浏览器的快取档案将在需要时立即召回。
就我们而言，客户端的应用程序的开发。主要的原因是从有关个人资料的客户自行查看用户的用电量。事实上，这些信息是保密的，甚至在我们的系统从服务器涉及的方面。数据管理在我们的制度好职能的主要作用。这种作用变得更为实质性的分配时，需要在一个像一个大的城市大型复杂和详细的道路网进行。更具体地说，为了生产计划提出的路线，系统使用的信息：
- 在城市道路网在车厂地点和客户（他们统筹重视在城市地图）接受服务的客户的需求，
- 所用车辆的能力，
- 干净工作道路部分的空间特征研究，
- 道路网的地形，
- 车辆的速度，考虑到道路的空间特征和地区范围内的移动，
- 该公司车队车辆的合成。
因此，该系统结合实时，可用空间特征与上述其他所有信息，以及造型，空间，非空间，和统计分析工具，图像处理形成一个可伸缩，可扩展和可互操作的应用环境。验证和核查，确保客户的地址的旅行时间和旅行距离准确估计。在边界线的总时间的情况，可能导致低估了，而高估了编程路由计划可以降低司机的利用和失败的旅行时间车辆，并建立非生产性等待时间，以及（阿萨德，1991）。数据对应感兴趣的区域，涉及两个不同的细节。更详细的网络，适当地地理编码（约250,000链接）和更少的路由（约10,000个链接）详细。两个网络完全重叠。该工具提供了解决方案有效地确定最短路径问题，在旅行时间和旅行距离来计算，在一个特定的道路网络，利用Dijkstra算法（温斯顿，1993年）。特别是，Dijkstra算法是在两种情况下使用，在发展过程中的路由计划。在第一种情况，它计算之间的车厂和可能对所有客户的旅行时间，以便优化器将生成的车辆路线连接并在第二种情况下它决定了涉及两个节点（仓库或客户中）最短路径路由计划，因为这是确定先前的算法。由于这样的事实，即掉头和左，右转向限制是考虑到网络的路口，一个弧形的算法的变种考虑（江，韩，及陈，2002）。
该系统使用的算法在以下部分中提到的优化，以自动生成车辆路线设置（即车辆应提供哪些客户的顺序），同时最大限度地减少车辆的费用和总距离行驶的车辆，这一过程涉及活动往往更具有战略性和业务程序不到结构。该系统可以帮助规划人员和管理人员，以查看新的方式的信息和研究的问题，例如：
-
每辆车
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