云计算架构下的物流公共信息平台设计探讨

中图分类号：N945.13 文献标识码：A

内容摘要：文章分析了云计算技术的相关特点以及体系架构，在此基础上，研究了物流公共信息平台的建设需求和需求中的云计算特征，进而提出了构建物流公共信息平台的云架构和主要功能，最后对平台的发展趋势进行了展望。

关键词：云计算 物流信息平台 应用服务提供商 整合4PL

问题的提出

由于云计算具有超强的计算能力和低成本、高安全性、以用户为中心等特性，在网络资源共享等方面具有明显的优势，因此在各个领域有着广泛的应用前景。而在国内，物流行业正在经历着由传统物流向现代物流进行转变的历史关头，建设区域物流公共信息平台成为物流业调整和振兴规划九大重点工程之一。物流公共信息平台的本质就是为各方提供单个物流企业无法完成的资料收集、资源整合，提供一整套的流程化、标准化的数据交互和业务协同服务，实现信息流、商流、物流、资金流的协同合一。

目前，国内外对于区域物流公共信息平台的研究主要集中在业务层，更关注平台承载哪些服务和功能、覆盖了哪些行业领域，而鲜有借助云计算平台从架构、技术、资源整合、标准化接口、互联互通、外延扩展等方面进行深入研究。本文试图利用新兴的云计算理念和技术，构建基于云计算架构的物流公共信息平台，为物流信息化提供新的发展思路。

云计算简介

（一）云计算的定义

云的定义目前在业内还不是很统一，维基百科（）对于云计算的定义也在不断更新，目前最新的定义是：云计算是一种动态的易扩展的且通常通过互联网提供虚拟化资源的计算方式，用户不需要了解云内部细节，不必具有云内部的专业知识或者直接控制基础设施。

可以通俗理解云计算就是以虚拟化技术为基础，以互联网为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的计算模式。从最根本的意义上说，云计算就是数据存储在云端，应用和服务存储在云端，用户充分利用数据中心强大的计算能力，实现各自业务系统的自适应性。

（二）云计算的特点

虽然产业界和学术界由于各自的理解能力不同，基于不同的利益出发点考虑，演变了众多的云计算定义和分类，如私有云和公有云等，但云计算最关键的特点即计算资源能够被动态地有效分配，消费者能够最大限度地使用计算资源而无需管理底层复杂技术是各方普遍认同的。总体而言，云计算具有以特点：

灵活的自治性，云计算系统提供的是服务，服务的实现机制对于用户来说是透明的，不需要了解云计算的具体机制和技术，系统软硬件能够自动进行配置，提供需要的服务；可靠的数据存储中心，云计算系统由大量的计算机构成集群向用户提供数据管理服务，由数据中心的管理者对数据进行统一的管理、分配资源、负载均衡、安全管理等，利用数据冗余和分布式存储保障数据的可靠性；高可靠性、可用性和可扩展性，云计算系统可以自动检测失效节点，并将后续服务请求分配给负载轻的节点，从而提供可靠的服务，保证服务的可用性，当用户的系统规模发生变化时候，云计算系统可根据用户需求自由伸缩；极高的经济性和服务多样性，通常组建超大规模的服务器集群相比同样性能的超级计算机成本低很多，并且各业务系统可以根据自己的需要灵活地租借适合自己的云计算能力。此外在云计算平台上，用户可以支付不同的费用，获得不同等级、不同功能的服务；通过虚拟化提高系统利用率，云计算系统可以看成是一个虚拟资源池，各种服务和资源都保存在云端，通过在服务器上部署虚拟机，最大程度上利用系统的运算能力，负载可以在各种虚拟资源上平滑地进行迁移。

（三）云计算的体系架构

云计算不是一个单独的服务，它是一组服务的集合，传统意义上对云计算采用分层的架构，这些层定义了提供服务的级别。

最底层为基础设施即服务层（Infrastructure as a service，IaaS），在此将基础设施资源（计算、存储和网络）以服务的形式提供出来，不仅包括虚拟化的计算资源、存储，还要保证用户访问时的网络带宽，具有在特定的服务质量约束（QoS）的情况下出租计算机或数据中心的能力，使之能执行任意操作系统和软件。

在基础设施层之上是平台即服务层（Platform as a service，PaaS），这一层向用户提供了更高性能、更个性化的基础硬件和软件服务，是整个云计算系统的核心层。主要包括并行程序设计和开发环境、结构化海量数据的分布式存储管理、分布式文件系统以及实现云计算的其他系统管理工具，如资源部署、分配、监控管理、安全管理、分布式并发控制等。简而言之，PaaS把基础架构资源封装成平台环境提供给用户和应用，应用的开发者不需要担心应用运行所需要的资源。

在平台层之上的是软件即服务层（Software as a service，SaaS），这层是云计算应用最广泛的一层，为最终的用户提供各种应用服务。SaaS允许用户从Internet访问云服务，可以在多租户运营平台下运行，采用计量服务，允许出租特定的应用程序，并计时收费。

云计算平台由于采用了层次化的架构设计，因此各层之间是独立的，结构清晰，灵活性很好，结构上易于分割，便于实现和维护，接口开放，标准规范，容易组建和管理。

基于云计算架构的物流公共信息平台

（一）建设物流公共信息平台的背景

物流业是融合运输业、仓储业、货代业和信息业等的复合型服务产业，由于涉及的领域广，已经成为各国新的经济增长点。加快发展现代物流业，可以使得我国更好的适应经济全球化，提高经济运行质量和效益，提高国家综合实力和企业国际竞争能力。

由于历史和现实原因，我国物流行业采用非标准化的运作，造成物流成本高居不下。美国物流费用支出占制造业和流通企业销售的9.17%，欧盟国家的平均水平为8.73%，日本的物流费用所占比重仅为5.45%。在一些新兴发展中国家和地区，韩国占11.1%，而中国物流开支约占销售额的25%-30%，相当于全国GDP的16.7％，仅为世界平均水平的一半。

为了积极扶植引导物流业的发展，国务院于2009年3月正式印发了《物流业调整和振兴规划》，从六个方面分析了我国物流业发展现状、存在问题以及应对当前全球经济状况发展物流业的对策，并提出了九项重点工程，为振兴物流产业创造了机遇。

近年来，传统物流正在向现代物流进行转变，现在物流的根本宗旨就是提高物流效率、降低物流成本、快速满足客户需求，呈现出信息化、网络化、自动化、标准化等发展趋势，其中信息化是现代物流的核心，利用现代信息技术，可以实现物流、资金流和信息流的有机统一。由于认识到随着互联网的发展和物流信息技术运用的成熟，物流信息平台已经成为物流行业发展的一大趋势，因此国家在物流业振兴的九大重点工程中明确的提出“推动区域物流信息平台建设，鼓励城市间物流平台的信息共享”，“加快建设有利于信息资源共享的行业和区域物流公共信息平台项目”。

（二）物流公共信息平台的主要需求

物流公共信息平台需要连接区域内的物流企业、企业的物流部门以及政府管理部门等相关职能部门的信息系统，是物流信息交换和汇集的中心，其建设的目的主要是满足物流系统中各个环节的不同层次的信息需求和功能需求。

根据使用对象和范围的不同，可以将平台的功能需求分为物流企业、客户企业和政府管理部门三个层面：

物流企业主要是包括市场需求信息汇集（运输、仓储配送、装卸等）、物流业务日常运作管理（电子数据交换EDI、交易管理、电子报关、税收等）、基础设施信息管理（港口水运信息、铁路信息、航空信息、道路设施信息等）、其他公共服务信息（相关政策、市场调研、法律法规等）。客户企业主要包括物流市场供给信息（供应商资料、资质、评估、报价等）、业务运作管理（电子数据交换、交易管理、合同管理、违约赔偿、补救处理等）。政府管理部门主要需要平台提供区域物流系统运行的各项基础数据，以便为物流预测、规划和设计等活动提供支持。

物流公共信息平台的建设必须依赖于最新的网络通讯技术和计算机管理技术，从技术角度出发平台的设计需要采用以下各种物流信息管理技术：

数据自动采集与存储需求，利用最新的各种技术如FRID射频识别技术、GIS/GPS系统等准实时采集各类物流信息数据，应用数据库技术、数据库挖掘技术、海量数据存储与管理等技术对各类信息进行组织、处理和存储。分布式数据及系统的安全技术需求，由于物流公共信息平台是个开放式系统，和众多其他相关系统相联，对安全技术有更高的要求，在程序接口上将采用密码和加密技术、密钥管理技术、数字签名技术、数字水印技术、异构防火墙等。数据通信与交互需求，为了消除信息孤岛现象，物流公共信息平台整合了区域内多方的异构系统，借助分组交换数据网、移动通信网完成EDI通信，应用CORBA、XML、Web Service、EDI/XML等技术满足区域物流业的信息共享和信息交互要求，确保通信网络良好的开放性和扩展性。信息标准化需求，为了方便地接入全国的区域物流公共信息平网，最终平滑融合到全球的物流信息平台，在数据结构设计过程中，所有数据信息均要服从物流信息分类编码标准体系以及EDI相关代码标准体系的规定。

（三）云计算物流公共信息平台特征

通过以上对物流公共信息平台的业务、技术需求分析，从中可以发现平台显示出以下几点云计算特征：

对信息资源有大规模海量的需求，区域内的物流公共信息平台整合了现有各大物流企业、政府部门众多的信息系统，同时需要实时跟踪商品物流信息状态，对这些海量的信息进行汇总、拆分、统计、备份，这需要弹性增长的存储资源和大规模并行计算能力。

资源负载变化大，物流公共信息平台有些应用在峰值负载、闲时负载和正常负载之间差距明显，如网上报关、结算等应用，会在某些特定的时间资源负载呈现爆发式增长，而平常时候可能很稳定，呈现低负载状态。

以服务方式提供计算能力，目前国内大中型物流企业虽然都已经建立起自己的物流信息系统，但这些系统只是些信息孤岛，在数据一致性和信息共享方面有先天性的缺陷。而在物流行业中占95%以上的中小企业没有自己的信息系统，也不可能花费巨大采购大而全的物流软件。虽然各个物流企业在业务流程方面存在较大差异，但从行业运营角度来看，其计算控制需求是相同的，因此可以将这部分功能剥离出来，封装成面对不同行业不同企业的服务，以平台服务的方式提供给客户，客户只要满足服务接口要求，就能享受到这些服务能力。

（四）云计算物流公共信息平台架构设计

针对上述的云计算特征，考虑引入云计算技术构建物流公共信息平台。基于云计算架构的物流公共信息平台最主要是实现了资源共享、动态分配，从而达到帮助企业降低IT方面的投入和支出的目的。物流公共信息平台采用分层式设计，主要包括以下几个部分：

云基础设施层（IaaS）。引入云计算中的物理资源虚拟化技术，将信息平台众多使用者的硬件资源实现共享，如不用为每个客户分配一个固定的存储空间，而是所有客户共用一个跨物理存储设备的虚拟存储池等。根据实际的需求对这些共享的资源进行动态分配，用最少的资源实现客户需求，减少运营成本，提升服务质量。采用服务器集群技术和负载均衡技术，将大量的物理服务器关联起来，从外界看如同一台巨大的虚拟服务器，改善整个物流公共信息平台的整体性能、坚固性、可靠性和安全性。

云平台层（PaaS）。PaaS是物流公共信息平台的核心，实现了物流信息的采集、计算、统计、共享等功能，采用分布式存储、分布式计算技术，实现对海量数据的分析处理，满足了大数据量且实时性要求非常高的物流信息数据处理要求。例如采用Hadoop的HDFS技术，将一个大的数据文件分割为多个小文件块，保存在不同的存储节点上，采用MapReduce技术将一个任务分解成多个子任务，分布执行，然后将处理结果汇总。在平台实际设计部署时，需要针对物流行业的计算模型，将计算功能从业务流程中剥离出来，包装成为标准服务提供给上层的云应用调用，实现接入云平台层的行业应用接口标准化，为行业应用提供高性能的计算能力。

云应用层（SaaS）。云应用层实现了物流行业各类应用的业务流程，同时也可以集成第三方物流（Three party logistics，3PL）企业应用服务，从而演变为第四方物流（Fourth party logistics，4PL）信息平台。在整合各方服务的同时，通过应用虚拟化技术，实现多租户共享存储、计算能力等资源，提高资源利用率，降低运营成本，而多租户之间在共享资源的同时互相隔离，保证了客户数据的安全性。

云管理。由于采用了弹性资源伸缩机制，各个租户占用的硬件资源和应用资源都是变化的，因此需要平台支持按需计费方式，根据租户订购的应用、占用资源的动态变化，生成计费清单，提供给计费系统用于计费出账。此外还需要平台配套的用户管理、安全管理、服务水平协议（SLA）、消息管理、数据交换管理等功能。

（五）云计算物流公共信息平台主要功能设计

在进行物流公共信息平台各层的具体设计时，最底层即基础设施层可以采用目前成熟的IaaS产品来实现，例如Windows Azure等，平台层可以采用目前第三方中间件产品，例如VMforce等，而物流公共信息平台主要开发工作集中在各种共享基础服务组件和开放给用户的各种标准化服务上。云计算架构的一个典型的特点就是将各种服务和应用进行标准化封装，以供系统内部和外部进行调用，这些封装的功能应用主要包括：

部署在SaaS层的应用信息服务分为：

标准门户服务：各类信息介绍、人才招聘、市场动态、行业新闻、法律法规、企业名录等；信息资源查询服务：路况、环境、气象信息的查询，港口、航运、公路货运、航空、铁路等货运实时信息，企业货物和物流企业运力、仓储状态的实时动态展示等；会员管理服务：会员登录注册、单证管理、权限管理、ISP服务、CA证书认证申请和管理、会员货物状态和位置跟踪、交易跟踪管理、会员资信评估、交易统计等；交易管理服务：物流服务信息和商品信息查询、网上下单、在线交易、合同签写、订单查询和统计、客户管理、商机管理、货物和流程实时跟踪定位、电子支付、资金结算等；远程物流信息系统外包服务：建立应用服务提供商（Application Service Provider，ASP）子平台，帮助广大的中小企业实现物流节点企业的信息化；电子政务服务：为物流服务外包企业提供一站式、一体化服务，包括与政府部门相关的网上报税、交税、海关保税区监管、海关网上报关、网上通关及通关数据支持、网上出入境检验、灾害救急，与服务机构关联的电子结算、信用融资、物流保险等；决策分析服务：为用户提供数据统计和报表服务，通过建立物流业务的数学模型，对已有数据进行分析，鉴别、评估、对比物流战略和策略上的可选方案，例如车辆日程安排、设施选址、顾客服务分析等。

部署在PaaS层的支撑组件服务分为：

基础数据交换处理服务：该服务负责平台上各种物流信息的采集、分类、加工、标准化、储存、分析、评价、中转、发送、反馈、管理和控制，实现平台与接入各信息系统之间的数据规范、格式转换。不仅要实现平台上交易双方的无缝对接，还要和其他区域或上一级物流公共信息平台的连接与数据交换。在具体实现方面可以采用成熟的企业服务数据总线（ESB）产品，辅以强大的接口适配器，采用消息触发传递机制对现有的信息系统进行数据集成。

货物跟踪服务：集成先进的GPS、GIS、GMS、物联网等一系列跟踪定位技术实现货物及运输车辆的实时跟踪定位，将货物与车辆跟踪、物流资源信息查询、运输信息平台、网上物流管理等有机结合，实现物流管理的全过程控制，提高物流作业的准确性和安全性，加强物流运作对客户的透明性，减少货物损失和延时。

结论

基于云计算的物流公共信息平台是个跨区域、跨平台端到端的业务协同平台，提供多元化的服务，可以做到各企业之间的横向整合，实现区域物流资源的共享，最大限度优化配置社会物流资源，提升物流全过程的整体运作水平。

展望物流公共信息平台未来的发展趋势有以下两个方面：

其一是纵向的深入开发，挖掘云计算平台的潜力，封装更多的SaaS服务，通过ASP形式提供给平台使用者。利用ESB技术完善数据交换功能，解决数据传输正确与否的确认、数据时效性控制等问题，提供更安全可靠的数据交换技术。

其二是横向的联网和融合，国家将在“十二五”期间建立全国性的物流信息平台，与此同时，多个区域性公共物流信息平台正在发展和成熟，下一步这些独立的平台之间需要进行联网和融合，需要统一数据、接口和业务标准，同时要求数据交换中心具有数据的转发、备份、路由等功能，能实现多个交换中心的协同工作。

本文提出的物流公共信息平台架构在云计算技术之上，由于云计算架构具有领先性的技术优势，可以大幅降低运营的资本投入，能够实现业务的迅速扩张，降低物流企业的经营费用。通过基于云计算架构的物流公共信息平台的建设，可以实现物流信息资源的共享，不仅对完善现代物流功能具有重要的现实意义，而且对发展跨行业、跨区域、跨国度的现代物流具有实际的应用价值。

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