貯木場空間管理系統(tǒng)的初步研究

楊學(xué)春，張項楠

(東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱，150040)

貯木場是存儲木材的主要場所，科學(xué)的管理能使有限的森林資源產(chǎn)出最大的經(jīng)濟(jì)效益。在我國，隨著數(shù)字林業(yè)工作的不斷深入，各級林業(yè)管理部門紛紛加入到信息化、數(shù)字化的改革大潮中來，人們已經(jīng)認(rèn)識到貯木場管理應(yīng)該與信息技術(shù)緊密結(jié)合并有所突破［1］。目前，木材管理系統(tǒng)的研究種類繁多，如許衡勤等人研究的貯木場木材生產(chǎn)管理中的微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到阿爾山林業(yè)局［2］。賈良華對貯木場接車、繳庫、支撥微機(jī)數(shù)字化管理的研究，可對木材生產(chǎn)運(yùn)輸、繳庫、支撥、銷售和庫存進(jìn)行全方位的管理［3］。曹玉華采用VB6.0編程語言對貯木場庫存管理系統(tǒng)的設(shè)計［4］。王曉偉利用射頻識別技術(shù)對木材儲運(yùn)系統(tǒng)的研發(fā)［5］。但是目前的管理系統(tǒng)主要采用單機(jī)的方式對木材入庫，出庫，庫存單一化管理，并且對貯木場楞區(qū)庫存利用率的研究存在一定空白。

基于傳統(tǒng)貯木場管理軟件中的不足和空白，對目前的管理軟件進(jìn)一步分析和完善，使繳庫人員能夠根據(jù)當(dāng)前的庫存信息，明確楞位的剩余空間是否充足，管理人員能夠?qū)Ξ?dāng)前的庫存狀態(tài)和楞位的利用情況一目了然，生產(chǎn)人員根據(jù)庫存和銷售情況有序安排生產(chǎn)，本文研發(fā)了木材的楞位庫存信息實時查詢功能。使木材存儲信息與空間位置相關(guān)，實現(xiàn)特定區(qū)域的庫存信息和楞位使用狀況的動態(tài)查詢。

本文是在上述背景下建立的一個針對林業(yè)局貯木場空間信息管理的網(wǎng)絡(luò)平臺，通過該平臺可達(dá)到對木材管理過程中各種數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化管理的目的。本系統(tǒng)采用Visual Studio 2008作為開發(fā)工具，后臺采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，該系統(tǒng)提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的C#平臺:界面一致，工具簡易、豐富、Web頁面互聯(lián)便捷，從而能大大加速和簡化本系統(tǒng)的開發(fā)。采用基于Web方式實現(xiàn)貯木場的信息化管理和辦公自動化，該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能減輕基層員工的工作強(qiáng)度，提高工作效率，而且為林業(yè)局和森工總局的管理提供詳實的、同步的各種數(shù)據(jù)，提高了貯木場的管理網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化。

1 系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)

1.1 ASP.NET介紹

ASP.NET從名字上是ASP的一種延續(xù)，它是一種動態(tài)服務(wù)器網(wǎng)頁設(shè)計技術(shù)，可以理解成ASP.NET是DOT NET版的網(wǎng)頁設(shè)計工具，是一個創(chuàng)造式的設(shè)計平臺。獨立的后臺代碼文件方式，比較人性的思考方式。ASP.NET是一種基于組件的對象設(shè)計方式，頁面的每個服務(wù)器控件都是一個組件對象，后臺支持C#、VB.NET語言進(jìn)行后臺開發(fā)。貯木場空間管理系統(tǒng)的后臺編寫的代碼直接被編譯成DLL，它通過編譯進(jìn)行執(zhí)行，所以在效率上它優(yōu)于ASP的解析執(zhí)行。貯木場管理系統(tǒng)的后臺直接通過雙擊服務(wù)器控件編寫需要的代碼，這是Window控件思想的延續(xù)，使得ASP.NET簡單、容易上手［6－8］。

1.2 ORM介紹

系統(tǒng)設(shè)計采用ASP.NET與數(shù)據(jù)庫SQL SERVER 2005進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)在用戶界面采用EXTJS富客戶端設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫持久層這塊采用了一個基于ADO.NET的ORM框架，ORM全稱Object Relation Model，類Nhibernate框架。如果說ADO.NET是一套面向關(guān)系數(shù)據(jù)庫的通信使，那么ORM則是一個翻譯員，它是ADO.NET與面向?qū)ο笾g的一條橋梁，是一個真正的意義上的解釋者。而在面向關(guān)系數(shù)據(jù)庫上ADO.NET在DOT NET平臺已經(jīng)處理的游刃有余［9－10］。如圖1所示，ORM的基本功能就在于此。

圖1 ORM框架的功能示意圖Fig.1 Function diagram of ORM frame

1.3 EXTJS框架

EXTJS是一套基于JavaScript的AJAX框架，界面美觀、功能強(qiáng)大。在WEB界面設(shè)計中占領(lǐng)一席之地，省去了界面設(shè)計的工作，縮短開發(fā)的時間。本系統(tǒng)的界面設(shè)計采用EXTJS的WEB設(shè)計，界面大方漂亮，可謂是起到了事半功倍的作用［11－12］。

2 系統(tǒng)分析

2.1 應(yīng)用GPS測量貯木場位置圖

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。目前已經(jīng)具有較好的精度和可靠性，可以實現(xiàn)導(dǎo)航和快速定位等功能。GPS技術(shù)己在森林資源調(diào)查、規(guī)劃設(shè)計林區(qū)物探、荒漠化監(jiān)測、森林防火和森林病蟲去防治等方面取得了一定的成績［13］。

根據(jù)編制的GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計書要求，確定GPS平面控制點后進(jìn)行實地踏勘，了解控制點周圍的觀測環(huán)境，實地核對、調(diào)整和確定點位后實施測量計劃。使用手持式GPS，采用北京54坐標(biāo)系，結(jié)合已有的地形圖的對照，不需要找到明顯地物，就能確定所處的每個楞場的位置，提高測繪的準(zhǔn)確性。測量點見表1。

表1 貯木場測量位置點Tab.1 Measurement locations in the log yard

根據(jù)已有的地形圖導(dǎo)入ARCVIEW。根據(jù)測量的點進(jìn)行幾何校正。通過對貯木場的位置圖進(jìn)行分析研究，根據(jù)貯木場木材楞區(qū)管理現(xiàn)狀，合理規(guī)劃貯木場內(nèi)的道路及出入楞區(qū)車輛的運(yùn)材路徑。得到規(guī)劃后的貯木場楞區(qū)分布如圖2所示。

圖2 貯木場楞區(qū)規(guī)劃示意圖Fig.2 The planning schematic diagram of the area in a log yard

2.2 楞區(qū)利用率可視化查詢

貯木場每年要根據(jù)國家計劃采伐量和伐區(qū)資源狀況結(jié)合市場需求，合理規(guī)劃楞區(qū)，排擺楞位，固定楞號，建立楞帳，按楞設(shè)卡和分楞管理。每個楞區(qū)要合理按樹種、材種，楞頭的擺放順序及應(yīng)視木材數(shù)量的大小來確定，并用楞位示意圖表示。為了更合理高效地分配貯木場楞堆空間、提高楞位利用率和堆場倉儲能力以及加快物流周轉(zhuǎn)。合理、高效地分配堆場空間，使得堆場利用率大幅度提高，本系統(tǒng)設(shè)計了楞位空間查詢功能，使入庫管理者能夠根據(jù)當(dāng)前楞位的使用情況，確定剩余空間，實現(xiàn)快速入庫，楞區(qū)庫存查詢，制定生產(chǎn)計劃等功能。

楞堆結(jié)構(gòu)是指原木在楞堆內(nèi)堆放的形式。我國目前主要采用實楞。實楞中的原木上下左右緊實堆實。其優(yōu)點是楞中原木間的空隙小，因此，楞容量大。它能適應(yīng)各種歸楞方法和設(shè)備，且歸楞也比較方便。缺點是編捆作業(yè)困難，楞頭楞尾不穩(wěn)易散垛，木材干燥緩慢等。實楞的密實系數(shù)與原木的徑級有關(guān)，直徑6～16 cm時，密實系數(shù)取0.4～0.45;直徑18～24 cm時，取0.6～0.65;直徑26 cm以上時，取0.7～0.75。短材楞高一般不超過4 m，長材 (4 m以上)楞高一般不超過8 m［14－15］。

楞位空間利用率:以大徑二區(qū)楞位C001為例，其面積為S1，楞高為h，密實系數(shù)為k，該楞位可存放木材的總材積為:

系統(tǒng)自動統(tǒng)計出當(dāng)前楞位存放木材的總材積為:

那么該楞位還可存放的材積數(shù)為:

楞位C001的空間利用率為:

在對貯木場進(jìn)行管理時，當(dāng)某個楞區(qū)或者楞位的材積量有變化時，則對楞位材積的變化量進(jìn)行即時統(tǒng)計，并將統(tǒng)計的結(jié)果輸入信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)將按照所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示，即可提供實時動態(tài)的楞位信息，使進(jìn)、出楞銜接性好，大幅度提高楞位利用率，實現(xiàn)信息流與物流的協(xié)同。楞位管理流程如圖3所示。

圖3 楞位管理流程圖Fig.3 The process of location management

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能模塊

進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時，必須考慮系統(tǒng)的合理性、利用程度和用戶易操作等特性。貯木場空間管理系統(tǒng)主要包含五個功能模塊，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.4 Overall structure of the system

3.2 模塊設(shè)計

本系統(tǒng)要完成的工作是對庫存中每個楞位的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化查詢。依據(jù)貯木場位置圖，對每個楞區(qū)的庫存狀態(tài)進(jìn)行分析。查看楞位利用情況，剩余空間情況。對該系統(tǒng)中所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的研究，能夠極大地提高系統(tǒng)的安全性和實用性，也能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，設(shè)計的模塊及完成功能如下:

(1)系統(tǒng)管理模塊:系統(tǒng)管理包括用戶管理和角色管理。對貯木場信息管理系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，包括用戶的添加、刪除、信息維護(hù)和權(quán)限授權(quán)。系統(tǒng)可以對用戶進(jìn)行授權(quán)與權(quán)限認(rèn)證。這就使得各個模塊的分工明確，操作人員各盡其職，避免了在操作上的沖突，同時也保證了系統(tǒng)的安全。

(2)基本信息管理模塊:基本信息管理包括樹種管理、材種管理、楞區(qū)及楞位管理。楞區(qū)及楞位管理包括貯木場在用的所有楞區(qū)及楞位信息，楞區(qū)的面積及每個楞位的面積和可用高度，總的利用率。方便對楞區(qū)的使用情況進(jìn)行管理，同時為楞區(qū)空間利用率查詢提供必要的參數(shù)。

(3)庫存管理模塊:庫存管理模塊包括木材入庫管理、庫存查詢管理和出庫管理。此部分完成了系統(tǒng)中基本表的創(chuàng)建及基本信息的錄入。木材出入庫管理會根據(jù)木材的條形碼自動完成木材出入庫信息的添加和刪除。庫存查詢能根據(jù)管理者的篩選條件自動查找出當(dāng)前需要的庫存，并能通過EXCEL導(dǎo)出或者打印。

(4)楞區(qū)查詢模塊:本模塊主要是用來顯示楞區(qū)及楞位的具體庫存信息。是以可操作圖形的形式展現(xiàn)出來的，在圖形上可直接對楞位信息進(jìn)行查詢，將鼠標(biāo)放置于位置圖中楞區(qū)所在的位置，鼠標(biāo)處將會自動顯示此楞區(qū)目前的總根數(shù)、總材積、最大存貯量、楞區(qū)的利用率和剩余利用空間等。將鼠標(biāo)點擊進(jìn)去，顯示的是該楞區(qū)的楞位劃分圖，同樣可以匯總查詢每個楞位的具體庫存信息。此模塊有利于增加儲存密度，提高楞位的利用率，以降低成本和減少土地占用。

(5)銷售管理模塊:銷售統(tǒng)計模塊包括客戶信息管理和銷量統(tǒng)計。銷售統(tǒng)計實現(xiàn)的功能是對于貯木場中某一種木材在一段時間內(nèi)的的銷量統(tǒng)計，使管理者能夠?qū)A木場中每一種木材的銷售情況進(jìn)行宏觀分析，有利于更好的安排生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

本文主要研究貯木場空間管理系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)貯木場管理中楞區(qū)管理的不足，通過合理的劃分楞位大小，并采用可視化圖形方式對楞位信息進(jìn)行管理，以提高實際的楞位利用率，實現(xiàn)直觀高效的貯木場庫存管理。系統(tǒng)在下一步在進(jìn)一步優(yōu)化界面和系統(tǒng)接口上進(jìn)行一個升級，設(shè)計出更加友好界面和便利的功能和簡易的接口，有利于系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的通信與整合。

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