GIS在物流配送中的運用畢業(yè)論文(DOC 28頁).doc

畢業(yè)設計 論文 畢業(yè)設計 論文 課 題 名 稱 GIS 在物流配送中的應用 學 院 專 業(yè) 物流管理 姓 名 學 號 指 導 教 師 二零壹零年二零壹零年 九九 月月 至至 二零壹零年二零壹零年 十一月十一月 GIS 在物流配送中的應用 I GIS 在物流配送中的運用 摘要 隨著經濟全球化和信息技術的發(fā)展 也被稱為 第三利潤源 的現(xiàn)代物流的 理論研究和實踐活動正在世界范圍內蓬勃興起 競爭的國際化 需求的多樣化 市場的一體化使現(xiàn)代物流的發(fā)展進入了一個高級階段 高效 快捷的物流配送 系統(tǒng)對物流的發(fā)展至關重要 GIS 應用于物流分析 主要是利用 GIS 強大的地 理數(shù)據(jù)功能來完善物流分析技術 在物流領域的應用可以實時監(jiān)控車輛等移動 目標的位置 根據(jù)道路交通狀況向移動目標發(fā)出實時調度指令 建立功能強大 的物流信息系統(tǒng) 提高物流的效率降低物流的成本 本文在對地理信息系統(tǒng) geography information System GIS 和物流配送 系統(tǒng)融合進行了探討 并提出了基于 GIS 的物流配送系統(tǒng)解決方案 以實現(xiàn)對 物流配送過程的全程管理 為了提高物流效率降低物流成本 GIS geography information System 地理信息系統(tǒng) 的應用將會成為現(xiàn)代物流管理主要應用技術 關鍵詞 關鍵詞 物流配送 GIS 地理信息系統(tǒng) 效率 成本 GIS 在物流配送中的應用 II 目錄目錄 1 緒論緒論 1 1 1 物流配送及配送原則 1 1 1 1 物流配送的概念 1 1 1 2 配送原則 1 1 2 我國物流企業(yè)現(xiàn)狀 2 2 地理信息技術地理信息技術 GIS 在物流配送中的應用在物流配送中的應用 4 2 1 物流配送中的 GIS 應用分析 4 2 2 GIS 物流管理系統(tǒng)的結構 6 2 3 現(xiàn)代物流與 GIS 的融合 7 2 3 1 地理信息系統(tǒng) GIS 的發(fā)展 7 2 3 2 物流業(yè)的發(fā)展 8 3 智能配送體系及優(yōu)化調度模型智能配送體系及優(yōu)化調度模型 10 3 1 智能配送體系 10 3 2 物流智能配送的優(yōu)化調度 12 3 3 優(yōu)化調度模型基本結構 13 3 4 優(yōu)化調度模型的構造 15 3 4 1模型構造 15 3 4 2數(shù)學模型 16 3 4 3模型說明 17 3 5 目標適應度函數(shù)設計 18 3 6 優(yōu)化調度模型算法的應用 19 4 結束語結束語 22 參參 考考 文文 獻獻 23 致致 謝謝 25 GIS 在物流配送中的應用 1 1 緒論 物流是指計劃 執(zhí)行與控制原材料或最終產品從產地到使用地點的實際流 程 物流服務具體包括定單管理 運輸 倉儲 裝卸 送遞 報關 退貨處理 信息服務及增殖業(yè)務 顯然 貨物運輸路徑的選擇 倉庫地址的選擇等 都涉 及到如何處理大量的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)而縮短物流時間 降低成本的問題 而地理信息系統(tǒng) 以下簡稱 GIS 不僅具有對空間和屬性數(shù)據(jù)采集 輸入 編 輯 存儲 管理 空間分析 查詢 輸出和顯示功能 而且可為系統(tǒng)用戶進行 預測 監(jiān)測 規(guī)劃管理和決策提供科學依據(jù) 可見 將其應用于物流配送系統(tǒng) 中 可大大加強對物流過程的全面控制和管理 實現(xiàn)高效 高質的物流配送服 務 1 1 物流配送及配送原則 1 1 11 1 1 物流配送的概念物流配送的概念 物流配送的概念就是在小的范圍內 根據(jù)客戶的要求將貨物進行揀選 加 工 包裝 組配后按時送達指定地點或客戶手中的物流活動 配送是物流中一種特殊的 綜合的活動形式 一般配送是由裝卸 包裝 保管 運輸?shù)纫幌盗谢顒咏M成的 它幾乎包括了所有的物流活動 是物流活動 的一個縮影或在一個小范圍內整個物流活動的體現(xiàn) 但配送又不能簡單的等同 于運輸或其他物流活動的全部 因為配送是要在恰當?shù)臅r間 通過恰當?shù)姆绞?以恰當?shù)馁M用將貨物送達指定的地點或客戶手中 1 1 21 1 2 配送原則配送原則 配送調度是否合理對配送的成本 效益的影響很大 因此 優(yōu)化調度方案 是配送業(yè)務過程中非常重要的一個環(huán)節(jié) 為了能達到配送合理化的要求 在日 常的配送作業(yè)時就必須遵循一定的優(yōu)化原則 1 準時原則 配送中心必須按客戶要求的時間將貨物及時送達客戶指定 的地點 2 最短路線原則 能夠按照最短的路徑 對所有的客戶訂單進行綜合考 慮 即一車裝多個客戶點的貨物情況下 車輛行駛的路程最短 GIS 在物流配送中的應用 2 3 成本原則 成本原則亦可稱為效益原則 計算成本比較困難 以最低 成本為目標實際上就是選擇了以效益為目標 但成本和配送之間有著密切的關 系 在配送成本中運輸費用占了很大比例 而運輸費用的降低 是配送合理化 的一個重要目標 也是各種合理化實施是否有效的判斷依據(jù)之一 4 滿載原則 能對物流中心所有車輛進行管理 根據(jù)訂單要求合理挑選 所需車輛的類別 還要保證車輛的裝載率越高越好 因此 合理使用運輸工具 優(yōu)化運輸環(huán)節(jié) 選擇運輸線路 正確安排運輸 時間 有效降低運輸費用是配送管理要實現(xiàn)的重要功能 1 2 我國物流企業(yè)現(xiàn)狀 1 我國物流運輸企業(yè)的信息化程度低 尤其是在運輸管理中的劣勢更加明 顯 由于運輸移動性的特點 車輛運行的區(qū)位信息和狀態(tài)難以脫離在信息技術 的情況下掌握 就企業(yè)自身的情況來講 必然影響到企業(yè)的運作效率 難以掌 握企業(yè)自身的資源的利用狀況 以及自身服務的企業(yè)難以進行實時交流 服務 效率難以提高 久而久之 降低企業(yè)的形象 2 在進行運輸配送的過程中 現(xiàn)有技術難以掌握具體的運輸路線的實時信 息 只能通過已有的經驗計算運行路線 運行時間由于路線狀況的不確定可能 造成延長 車輛的運作由于道路等信息的不確定 必須存有一定的閑置車輛來 應付緊急情況的處理 效率降低 3 由于運輸?shù)囊苿有?司機在運輸過程中的行為難以受到約束 在物流企 業(yè)中 為了逃避過橋費而繞遠路延誤時間 私自拉貨 途中私自停留等現(xiàn)象司 空見慣 反正山高皇帝遠 物流企業(yè)不能有效監(jiān)控司機的行為 由于其個人的 行為 造成了企業(yè)自身業(yè)務效率的降低 4 對于貨主來說 難以了解所需貨物的詳細信息 比如運行的位置 質量 狀況 到貨時間等 難以對企業(yè)的工作計劃進行合理的不安排 5 企業(yè)的靈活性差 由于企業(yè)自身的技術限制 當在運輸過程中由于計劃 的突然改變 需要返回或者就地卸貨時難以控制 造成無效運輸 另外 企業(yè) 難以掌握某一時段的市場需求狀況 不能合理利用資源 提高運輸效率 在信息技術高度發(fā)達的今天 我國物流企業(yè)在利用信息方面的發(fā)展比較落 后 大多數(shù)企業(yè)仍然沿用過去企業(yè)管理的老辦法 管理方法的落后 導致物流 GIS 在物流配送中的應用 3 企業(yè) 特別是第三方物流企業(yè)的運作效率的低下 從而導致我國的物流成本居 高不下 王之泰教授曾經算過這樣一筆帳 在一般的社會產品中 我國的人力 資源成本相當于發(fā)達國家的五分之一 而生產成本中含的物流成本高于他們三 倍 我國的物流成本占生產成本的 40 左右 而發(fā)達國家僅占 10 在社會流 通領域 我國物流成本占 GDP 的比重接近 20 美國不到 10 也比發(fā)達國 家高出近一倍 雖然我國許多產品由于生產批量大 勞動力成本低 在國際上 很有競爭力 但由于存在上述問題 我國的物流成本卻大大高于發(fā)達國家 在 綜合成本中起的是抵消作用 因此 解決物流障礙 把這部分物流成本壓縮下來 不僅可以大大提高國 民經濟的總體運行水平 還將使我國在國際競爭中提升一個層次 近年來 我國的物流業(yè)發(fā)展還是比較迅速 物流成為社會關注的熱點 傳 統(tǒng)的物流逐漸被現(xiàn)代物流所取代 為適應我國經濟快速發(fā)展及物流產業(yè)信息化 的基本要求 以提高我國物流企業(yè)利潤與管理效率為目標 利用現(xiàn)代信息網絡 與 GIS GPS 技術 建立一個集科學化 可視化 智能化于一體的物流管理系統(tǒng) 為物流企業(yè)科學 高效管理物流物資配送過程 提供方便快捷的管理決策工具 GIS 在物流配送中的應用 4 2 地理信息技術 GIS 在物流配送中的應用 2 1 物流配送中的 GIS 應用分析 GIS 在物流配送中的應用 主要是指利用 GIS 強大的地理數(shù)據(jù)功能來完善 物流分析技術 GPS 在物流領域的應用可以實時監(jiān)控車輛等移動目標的位置 根據(jù)道路交通狀況向移動目標發(fā)出實時調度指令 而 GIS GPS 和無線通訊技 術的有效結合 再輔以車輛路線模型 最短路徑模型 網絡物流模型 分配集 合模型和設施定位模型等 能夠建立功能強大的物流信息系統(tǒng) 使物流變得實 時并且成本最優(yōu) GIS GPS 在物流企業(yè)應用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個 1 打造數(shù)字物流企業(yè) 規(guī)范企業(yè)日常運作 提升企業(yè)形象 GIS GPS 的應 用 必將提升物流企業(yè)的信息化程度 使企業(yè)日常運作數(shù)字化 包括企業(yè)擁有 的物流設備或者客戶的任何一筆貨物都能用精確的數(shù)字來描述 不僅提高企業(yè) 運作效率 同時提升企業(yè)形象 能夠爭取更多的客戶 2 通過對運輸設備的導航跟蹤 提高車輛運作效率 降低物流費用 抵抗 風險 GIS GPS 和無線通訊的結合 使得流動在不同地方的運輸設備變得透明 而且可以控制 結合物流企業(yè)的決策模型庫的支持 根據(jù)物流企業(yè)的實際倉儲情況 并且 由 GPS 獲取的實時道路信息 可以計算出最佳物流路徑 給運輸設備導航 減 少運行時間 降低運行費用 3 利用 GPS 和 GIS 技術可以實時顯示出車輛的實際位置 并任意放大 縮小 還原 換圖 可以隨目標移動 使目標始終保持在屏幕上 利用該功能 可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸 對車輛進行實時定位 跟蹤 報警 通訊 等的技術 能夠滿足掌握車輛基本信息 對車輛進行遠程管理的需要 有效避 免車輛的空載現(xiàn)象 同時客戶也能通過互聯(lián)網技術 了解自己貨物在運輸過程 中的細節(jié)情況 比如在草原牧場收集牛奶的車輛在途中發(fā)生故障 傳統(tǒng)物流企 業(yè)往往不能及時找到故障車輛而使整車的原奶壞掉 損失慘重 而 GIS GPS 能 夠方便的解決這個問題 4 人的因素處處存在 而 GIS GPS 能夠有效的監(jiān)控司機的行為 在物流 GIS 在物流配送中的應用 5 企業(yè)中 為了逃避過橋費而繞遠路延誤時間 私自拉貨 途中私自停留等現(xiàn)象 司空見慣 反正山高皇帝遠 物流企業(yè)不能有效監(jiān)控司機的行為 而對車輛的 監(jiān)控也就規(guī)范了司機的行為 擴大企業(yè)的活動范圍 進而提高企業(yè)的在全國乃 至世界范圍的服務空間 GIS GPS 可以通過互聯(lián)網 實施在世界任一角落的監(jiān) 控 通過接受設備的反饋 掌握設備的運行狀況 5 通過物對物流運作的協(xié)調 促進協(xié)同商務發(fā)展 讓物流企業(yè)向第四方物 流角色轉換 由于物流企業(yè)能夠實時的獲取每部車輛的具體位置 載貨信息 故物流企業(yè)能用系統(tǒng)的觀念運作企業(yè)的業(yè)務 降低空載率 這一職能的轉變 物流企業(yè)如果為某條供應鏈服務 則能夠發(fā)揮第四方物流的作用 6 輔助決策 在精確物流環(huán)境中 為優(yōu)化企業(yè)經營者的利益 最大限度地 體現(xiàn)消費者權益 必須將商品需求 商品流通和商品生產有機地聯(lián)系在一起 實現(xiàn)在庫存數(shù)量 存貨地點 定貨計劃 配送運輸?shù)确矫鎸崿F(xiàn)最佳選擇 而且 能夠在準確的時間 準確的地點 以恰當?shù)膬r格和便捷的方式將商品送到消費 者手中 因此 針對物流配送的各項分析和決策就顯得非常重要 這些分析和 決策主要包括位置決策 指在建立配送體系時的設施定位 生產決策 主要是 根據(jù)存在的設施情況 確定物流在這些設施間的流動路徑等 庫存決策 主要 是關心庫存的方式 數(shù)量和管理方法 運輸決策 包括運輸方式 批量 路徑 以及運輸設備的尺度等 數(shù)據(jù)集成 空間分析 可視化表達 GIS 堪稱最佳決 策支持系統(tǒng) GIS 以快速有效的信息獲取 加工處理手段 使用戶足不出戶便 可運籌帷幄 7 商業(yè)服務 在物流過程中 不管是企業(yè)在不斷變化的客戶環(huán)境中尋求建 立合適的零售商店 還是消費品廠商試圖擴大市場 GIS 總能幫助用戶正確決 策 以滿足市場目標 掌握精確的顧客資料是成功的關鍵 分析 GIS 中的顧客 和商務數(shù)據(jù) 能夠幫助用戶發(fā)現(xiàn)最好的顧客 發(fā)掘潛在市場 并針對特定顧客 設計獨特的廣告和促銷活動 并選擇辦公設施的最佳位置 利用 GIS 還可準確掌握潛在顧客的地理分布 降低經營成本 提高收益 了解顧客市場的顧客數(shù)據(jù)庫是企業(yè)最寶貴的財富之一 充分利用顧客數(shù)據(jù)庫的 關鍵是地理定位 GIS 可以根據(jù)顧客的地址給顧客信息賦以地理位置值 并使 這些信息與顧客收入 心理因素 購買行為等許多有關數(shù)據(jù)聯(lián)系起來 從而分 GIS 在物流配送中的應用 6 析出潛在的顧客 8 實時跟蹤物資的流通 現(xiàn)代化的物流是一個成品從原材料直至終端客戶 手中的大物流體系 具體可分為三個部分 即原材料流通至生產廠 生產廠內 原材料轉變?yōu)槌善返牧鲃雍统善窂纳a廠至消費者手中的過程 無論哪一種流 動 對附有條碼等信息載體的流動物品 都可以利用地理信息技術的全球定位 功能 對其實現(xiàn)實時的跟蹤與控制 此外 在提高倉庫等物流設施的利用率方面也可以應用地理信息技術 據(jù) 統(tǒng)計 目前我國物流設施的空置率高達 倉庫利用率不足 名不 副實 重復建設 資源浪費的現(xiàn)象十分嚴重 這在全球物流業(yè)是絕無僅有的 應用地理信息技術進行空間數(shù)據(jù)分析 可以輔助決策物流設施的分布 從而減 少浪費 2 2 GIS 物流管理系統(tǒng)的結構 整個系統(tǒng)一般由終端 物流控制中心和物流管理臺組成 如圖 1 所示 圖圖 1 企業(yè)企業(yè) GIS 物流管理系統(tǒng)的結構物流管理系統(tǒng)的結構 1 終端 終端 終端包括各種通訊器材和處于局域網中的終端計算機 各車間工位及倉庫 GIS 在物流配送中的應用 7 內設置電話或對講機等設備 保持各位置與物流控制中心和物流管理臺的聯(lián)系 同時分布在車間 倉庫的計算機終端獲取物流控制中心的部分指令 返回控制 區(qū)域的生產 管理情況 通過這些聯(lián)系 及時通報各點情況 獲得控制指令 保持整個生產的一致性及物流一體化 內部物流配送的車輛可以通過對講機和 中心取得聯(lián)系 對于企業(yè)外部的物流配送 還可以用 GPS 進行定位 通過對講 手機通信等聯(lián)系的方法獲取配送的實時信息 以高效迅速地完成配送 取貨任 務 2 物流控制中心 物流控制中心 物流控制主要是高性能的服務器或大型機 運行大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 負責各 種數(shù)據(jù) 調度信息的存儲和調用任務 物流控制中心一方面接收 存儲各位置 發(fā)送來的信息 另一方面將物流管理臺的監(jiān)控信息發(fā)往車間 倉庫各工作崗位 3 物流管理臺 物流管理臺 物流管理臺是監(jiān)控和調度目標運行的終端 其實質是一個能接收并顯示動 態(tài)信息的 GIS 平臺 它們分布在主要的決策部門 它的功能是通過讀取物流控 制中心存儲的相關信息 將目標信息動態(tài)的顯示在電子地圖上 進行空間和屬 性信息檢索 進行地圖開窗縮放等基本操作 查詢各位置生產進程中的物資變 化 生產進度等情況 發(fā)布物資 產品配送計劃 路徑信息等 2 3 現(xiàn)代物流與 GIS 的融合 2 3 12 3 1 地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng) GISGIS 的發(fā)展 的發(fā)展 地理信息系統(tǒng)是集計算機科學 地理學 信息科學等學科為一體的新興邊 緣科學 它是以地理空間數(shù)據(jù)為基礎 采用地理模型分析方法 適時地提供多 種空間和動態(tài)的地理信息 是一種為地理研究和地理決策服務的計算機技術系 統(tǒng) 并可作為應用于各領域的基礎平臺 這種集成是對信息的各種加工 處理 過程的應用 融合和交叉滲透 并且實現(xiàn)各種信息的數(shù)字化的過程 在 GIS 中 空間信息和屬性信息是不可分割的整體 它們分別描述地理實 體的兩面 以地理實體為主線組織起來 空間信息還包括了空間要素之間的幾 何關系 使 GIS 能夠支持一般管理信息系統(tǒng)所不能支持的空間查詢和空間分析 以便于制定規(guī)劃和決策 現(xiàn)在網絡地理信息系統(tǒng) WebGIS 的興起更使其被越 GIS 在物流配送中的應用 8 來越多的商業(yè)領域用來作為一種信息查詢和信息分析工具 GIS 技術本身也融 入了這些商業(yè)領域的通用模型 如 ARC INFO 的網絡分析模塊 因而 GIS 技 術在各個商業(yè)領域的應用在深度上和廣度上不斷發(fā)展 事實上 凡是涉及到地 理分布的領域都可以應用 GIS 技術 2 3 22 3 2 物流業(yè)的發(fā)展物流業(yè)的發(fā)展 隨著經濟全球化的發(fā)展 物流也向著現(xiàn)代化方向迅速發(fā)展 物流現(xiàn)代化不 僅是指物流手段 物流設施 設備等 和物流技術達到或接近世界先進水平 還包括物流管理 包括物流組織 物流計劃的編制 物流運輸方案的選擇 經 濟指標的確定 等等 的科學化 現(xiàn)代物流就是信息化 現(xiàn)代化 社會化的物流 它是指物流企業(yè)采用網絡 化的計算機技術 先進的硬件設備 軟件系統(tǒng)以及現(xiàn)代化的管理手段 針對社 會需求 嚴格地安客戶要求進行一系列的分類 編輯 分工 倉儲 配貨 運 輸?shù)?現(xiàn)代物流作為一種先進的組織方式和管理技術 已經被認為是企業(yè)在降低 物資消耗 提高勞動生產率以外重要的 第三利潤源 它通過降低流通費用 縮短流通時間 可以整合企業(yè)價值鏈 延伸企業(yè)的控制能力 加快企業(yè)資金周 轉為企業(yè)創(chuàng)造新的利潤 企業(yè)為了降低成本 提高效率就必須把各種有利于企業(yè)發(fā)展的技術 包括 GIS 技術 融合到物流管理過程中 對提高企業(yè)管理水平和實行對各種數(shù)據(jù)高 效的統(tǒng)計分析 并對其中涉及的問題如運輸線路的選擇 倉庫位置的選擇 倉 庫的容量與設置 合理裝卸策略 運輸車輛的調度和投遞路線的選擇等進行有 效的管理與決策 這樣才符合現(xiàn)代物流的要求 才有助于物流企業(yè)有效的利用 現(xiàn)有資源 尤其在電子商務環(huán)境下 供應商必須全面 準確 動態(tài)地掌握散布在全國 各個中轉倉庫 經銷商 零售商以及各種運輸環(huán)節(jié)之中的產品流動狀況 并以 此制定生產和銷售計劃 及時調整市場策略 因此電子商務的發(fā)展更加推動了 現(xiàn)代物流業(yè)迅速興起 隨著社會的發(fā)展 科技的進步 地理信息系統(tǒng) GIS 技術必將成為物流管理中不可缺少的一部分 那么 把 GIS 技術融入到物流配送的過程中 就能更容易地處理物流配送 GIS 在物流配送中的應用 9 中貨物的運輸 倉儲 裝卸 送遞等各個環(huán)節(jié) 如圖 2 并對其中涉及的問題 如運輸路線的選擇 倉庫位置的選擇 倉庫的容量設置 合理裝卸策略 運輸 車輛的調度和投遞路線的選擇等進行有效的管理和決策分析 這樣才符合現(xiàn)代 物流的要求 才有助于物流配送企業(yè)有效地利用現(xiàn)有資源 降低消耗 提高效 率 實際上 隨著電子商務 物流和 GIS 本身的發(fā)展 GIS 技術將成為全程物 流管理中不可缺少的組成部分 圖圖 2 物流配送過程物流配送過程 GIS 在物流配送中的應用 10 3 智能配送體系及優(yōu)化調度模型 3 1 智能配送體系 隨著大批量 少批次的物流活動逐步被小批量 多批次的物流配送所取代 企業(yè)為了降低成本 提高效益 物流智能配送體系就越來越重要了 物流智能 配送體系就是運用 GIS 技術 計算機技術 數(shù)據(jù)庫技術等 依托高精度的電子 地圖 對物流配送業(yè)務進行管理 其體系結構圖如 3 所示 圖圖 3 智能配送體系結構圖智能配送體系結構圖 智能配送體系就是通過計算機實現(xiàn)對配送業(yè)務的信息化處理 將所有受理 的業(yè)務中所收集到的信息進行匯總整理 在調度過程中根據(jù)整理好的數(shù)據(jù)生產 最佳的調度方案 從而實現(xiàn)車輛裝載及運輸線路的統(tǒng)一安排 并對在執(zhí)行任務 的車輛進行實時監(jiān)控 能夠對其進行實時的動態(tài)調度 進而滿足現(xiàn)實需求的變 化 從配送業(yè)務流程的分析中 可以提煉出智能配送體系需要實現(xiàn)的功能 如 圖 4 有 1 配送信息資源收集處理 系統(tǒng)可以根據(jù)前臺受理 網絡訂單 自提貨 及送貨信息等多種途徑收集客戶信息 然后對這些信息進行歸類整理 確定信 GIS 在物流配送中的應用 11 息類別 系統(tǒng)根據(jù)不同的信息類別將信息分發(fā)到不同的職能部門進行處理 2 優(yōu)化調度管理 包括配載和配送線路的最優(yōu)化 配送業(yè)務要求按時或 盡快的將貨物交到客戶的手中 而貨物的配載和送貨路線的規(guī)劃是配送業(yè)務的 主要組成部分 貨物的配載和送貨路線的規(guī)劃是緊密聯(lián)系在一起的 貨物配載 必須根據(jù)車輛的裝載能力和車輛的行駛線路進行分配的 而車輛的行駛線路是 根據(jù)各種需求信息和道路信息分析出的車輛最佳行駛路線 確保運輸車輛的裝 載率較高 且配送在能夠滿足客戶需求的情況下達到配送成本最低化和綜合目 標最優(yōu)化 3 實時監(jiān)控調度管理 通過 GIS GPS 等技術 實時地將道路信息 車 輛信息以及行駛信息等進行收集 存儲 處理 能夠隨時獲知正在執(zhí)行任務的 所有車輛的情況 幫助調度監(jiān)控人員對車輛進行實時地調度管理 4 對客戶進行服務 建立完善的客戶管理模塊 將客戶的相關信息 詳 細地址 單位 電話 手機 郵箱等 存入數(shù)據(jù)庫中 建立客戶檔案 對各類 信息進行存儲 分析 方便以后改進作業(yè)流程 通過客戶的滿意度 5 各種費用的管理 收集到客戶委托配送消息后 根據(jù)貨物的重量 貨 物的性質 需要配送的距離 確定對客戶收取的費用總和 并對費用信息進行 圖圖 4 智能配送系統(tǒng)主要功能智能配送系統(tǒng)主要功能 GIS 在物流配送中的應用 12 保存 為以后財務匯總 查詢等做準備 智能配送體系與現(xiàn)有的配送方式相比 智能配送體系的優(yōu)勢和社會經濟效 益主要體現(xiàn)在 合理化管理可以減輕調度人員和司機的勞動強度 合理化調度可以降低運輸成本 時滿足客戶需求 提高物流配送的服務質 量 實現(xiàn)物流配送的準確性 及時性和專業(yè)性 提高工作效率 縮短總體配送時間 總體配送時間 調度時間 運輸時間 提高物流企業(yè)的決策分析能力 降低社會物流成本 提高經濟效益 進而 增強企業(yè)的競爭力 3 2 物流智能配送的優(yōu)化調度 物流配送中最主要的問題之一就是車輛調度問題 它是指在客戶需求位置 已知的情況下 確定車輛在配送過程中的行駛路線 達到運輸線路最短或運輸 成本最低化 這將直接影響到配送的效率 服務質量和配送成本或企業(yè)效益 因此在配送系統(tǒng)中 實現(xiàn)優(yōu)化調度將會成為整個配送系統(tǒng)的核心部分 調度可分為直送式調度 點到點 多客戶點調度 一對多 在途調度三 種調度方式 1 直送式調度 當某個客戶的貨物量過大時 達到車輛的最大裝載量 即車輛滿載情況下 時 采用直送式配送 直送式調度只對應一個客戶點進行配送 配送一般分為兩步執(zhí)行 首先是 進行車輛的選擇 根據(jù)需要配載貨物重量 體積和類型來選擇車輛 第二步是 選擇運輸線路 根據(jù)不同的道路情況 例如道路的正常車流量 等級等 利用 GIS 系統(tǒng)中常用的最短路徑功能可直接求取最短線路 2 多客戶點調度 多客戶點調度就是配送企業(yè)對應有多個需求點 客戶點 時的情況下 各 客戶所需要的貨物量又不大 在這樣的情況下就需要對多個客戶的貨物進行配 送 這就需要考慮到多種約束條件 合理地選擇車輛 還要根據(jù)車輛的最優(yōu)行 駛線路 對貨物進行有序裝載 3 在途調度 GIS 在物流配送中的應用 13 再涂調度問題屬于信息動態(tài)變化類型的問題 信息變化的主要有 道路情 況的變化 客戶信息變化 例如 客戶的更新或丟失 貨物需求量的變化 送 貨時間的變化 送貨地點的變化等 等 但是當這些變化的信息一旦明確已知 后 就可以把原本動態(tài)車輛調度問題轉化為靜態(tài)車輛調度問題來解決 3 3 優(yōu)化調度模型基本結構 物流配送車輛調度問題的構成要素主要包括貨物 車輛 配送企業(yè) 配送中 心 客戶 運輸網絡 約束條件和目標函數(shù)等 l 貨物 貨物是配送的對象 可將每個客戶需求 或供應 的貨物看成一批貨物 每 批貨物都包括名稱 性質 包裝 重量 體積 要求送到 或取走 的時間和地 址等屬性 2 車輛 車輛是貨物的運載一具 其土要屬性包括 車輛的類型 車輛的最大載重 車輛的裝載容積 車速等 車輛的類型有通用和專用之分 其中 裝載量和裝 載容積屬性 是進行車輛裝載決策的主要依據(jù) 3 配送中心 配送中心是指進行集貨 配貨 配裝 送貨作業(yè)的指揮中心地 在不同的 配送系統(tǒng)中 配送中心的數(shù)最可以只有一個 也可以有多個 同時 對于某個配 送中心 其供應的貨物可能有一種 也可能有多種 4 客戶 客戶是指貨物的需求方或供應方 可以是一般用戶 也可以是下屬倉庫 零售商店等 客戶的屬性包括需求貨物的數(shù)量 需求貨物的時間 需求貨物的 次數(shù)及需求貨物的滿足程度等 其中 客戶對配送時間的要求可分為以下兒種 情況 無時間限制 有時間限制 并要求只能在指定的時間 也稱為硬時間窗 內完成任務 有時間限制 但可以不遵守 也稱為軟時間窗 只是違反時要給予一定 的懲罰 5 運輸網絡 GIS 在物流配送中的應用 14 運輸網絡是由頂點 指配送企業(yè) 客戶 無向邊和有向弧 道路 組成的 邊 弧的屬性包括方向 權值和交通流量限制等 某運輸網絡中可能僅有無向邊 也可能僅含有向弧 還可能既有無向邊 又含有向弧 運輸網絡中邊或弧的權 值可以表示距離 時間或費用 邊或弧的權值變化分為以下兒種情況 固定 即不隨時間和車輛的不同而變化 隨時間不同而變化或者隨車輛的不同而變化 既隨時間不同而變化 又隨車輛不同而變化 6 約束條件 配送車輛調度問題的約束條件土要包括 滿足所有客戶對貨物品種 數(shù)量的要求 滿足客戶對貨物到達時間范圍的要求 車輛在配送過程中的實際載貨量不得超過車輛的最大允許裝載量和車輛 容積 在配送企業(yè)現(xiàn)有運力范圍內 在道路通過允許的條件下 7 優(yōu)化目標 對配送車輛調度問題 可以選用一個指標 也可以選用多個指標 經常選 用的優(yōu)化有 配送的總距離最短 配送里程與配送車輛的耗油量 磨損程度以及司機 疲勞程度等直接相關 它直接決定運輸?shù)某杀?對配送業(yè)務的經濟效益有很大 影響 由于配送距離計算方便 因此 它是確定配送路線時使用最多的一個指 標 配送車輛的利用率最大 即將配送貨物的重量 體積與車輛的載重率和 載重體積結合起來考慮 以所有配送車輛的空間利用率或載重利用率最大為目 標 一般為載重利用率 綜合費用最低 降低綜合費用是實現(xiàn)配送業(yè)務經濟效益的基本要求 在 物流配送中 與取 送貨有關的費用包括 車輛維護和行駛費用 道路交通管 理費 貨物裝卸費用 有關人員工資費用等 準時性最高 在現(xiàn)代配送業(yè)務中 很多客戶對交貨時間的要求越來越嚴 GIS 在物流配送中的應用 15 格 為了提高配送的服務質童 很多配送企業(yè)都己將配送準時性最高作為確定 配送路線的目標 3 4 優(yōu)化調度模型的構造 從前面的分析中 可以看出 現(xiàn)實中物流配送企業(yè)的車輛調度作業(yè)很復雜 它涉及多方面的約束條件與用戶需求 包括貨物需求斌 發(fā)送量 車輛容量限 制 時間限制等等 根據(jù)這些分析 本文對優(yōu)化調度問題的界定如下 在一個存在供求關系的系統(tǒng)中 有一個配送企業(yè) 若干個客戶 該配送企 業(yè)配有若干輛車 在營業(yè)時間內 配送企業(yè)對一定區(qū)域范圍內的客戶進行物流 配送服務 根據(jù)客戶要求向貨物需求點執(zhí)行配送任務 車輛從配送企業(yè)出發(fā)依 次訪問各個客戶 每輛車的一次載重量不能超過其額定載重星 且每個貨物要 在客戶要求的時間范圍內得到配送 要求合理調度車輛 安排車輛裝載和乍輛 的出行時間及行車路線 使整個配送過程實現(xiàn)優(yōu)化 3 4 13 4 1 模型構造模型構造 為建立接近實際情況的物流配送車輛優(yōu)化調度模型 現(xiàn)假設配送企業(yè)位置 需求點位置和道路等己知的情況下 對 m 輛車 n 個客戶點 確定車輛分配 每 輛車負責的客戶點 及每輛車的行駛路線 同時滿足下列條件 l 所有車輛路線的起始點和終止點都是配送始發(fā)點 O 2 每個客戶有一個非負的貨物需求量 3 一輛車可以為多個客戶服務 4 每輛車要在客戶要求的時間范圍內送到各客戶點 變量和參數(shù)符號說明 n 表示配送需求點的數(shù)目 即客戶點 i j 均表示車輛需要經過的某個客戶點 i j 0 l 2 3 n 其中 將配送 企業(yè)看作一個特殊客戶點 當 i 0 或 j 0 時 該點表示為配送企業(yè)點 k 表示執(zhí)行配送任務的某一輛車 k l 2 K K 表示使用的車輛數(shù)目 qi 表示客戶點 i 的貨物重量 vi 表示客戶點 i 的貨物體積大小 GIS 在物流配送中的應用 16 ETi LTi 為客戶點 i 要求貨物送到的時間范圍 其中 ETi 為最早到達時 間 LTi 為最晚到達時間 STi 表示車輛在客戶點 i 服務的時間 通常服務時間與客戶點 i 的貨物量 有關系 為方便表達 本文以正比關系表示兩者的關系 Qk 表示車輛 k 的最大載重 為方便計算 可將車輛看為同一型號的車 載重量相同 Vk 表示車輛 k 的最人體積容量 同一型號的車輛 其體積容最相同 Cij 表示客戶點 i 到客戶點 j 的運輸成本 它也可表示為客戶點 i 到 j 的運 輸距離 運輸時間等 但通常認為運輸成本是與運輸距離成一定比例關系 因 此 本模型中直接以距離表示來說明問題 即 i 到 j 的距離與 Cij 為 l 1 關系 而當 i j 時 Cij 0 Si 車輛到達客戶點 i 的時間 w1 車輛剩余載重的懲罰系數(shù) w2 早到等待的懲罰系數(shù) w3 遲到的懲罰系數(shù) b 裝卸耗時與貨物量的比率關系 b 0 3 4 23 4 2 數(shù)學模型 數(shù)學模型 3 4 33 4 3 模型說明 模型說明 式 1 為目標函數(shù) 它將各項最低化目標綜合進行考慮 包括距離最少化 GIS 在物流配送中的應用 17 空載率最低化和配送時間最準時化 其中 表示車輛運輸距離或運輸成本 這與 Cij 所代表的 意義相關 為清晰地說明問題 本文直接以 Cij 表示 i 到 j 的距離進行問題研究 表示車輛的剩余載重代價 表示車輛到達每個客戶點 i 的 時間 應該在客戶 i 要求的時間范圍 ETi LTi 內到達 否則對其進行懲罰 當 懲罰系數(shù)為無窮大時 即為硬時間窗問題 表示不滿足時間要求的話 即為不 可行解 式 2 7 為模型的約束條件 式 2 表示車輛 k 是否從客戶點 i 處行駛至客戶點 j 處 如果是則為 1 否則 為 0 式 3 表示客戶點 i 的貨物是否由車輛 k 來運輸 如果是則為 1 否則為 0 式 4 表示車輛 k 運輸?shù)呢浳镏亓靠偤筒荒艹^車輛 k 的最大載重能力 式 5 表示一乍輛 k 運輸?shù)呢浳矬w積總和不能超過車輛 k 的體積裝載能力 式 6 表示車輛 k 在客戶點 i 停留的時間 與該客戶的貨物需求童成正比 式 7 表示使用的車輛數(shù)目 K 應不超過配送企業(yè)的現(xiàn)有車輛數(shù)目 m 該模型具有一定的通用性 根據(jù)現(xiàn)實中不同的需求情況 可以對日標函數(shù) 中的懲罰系數(shù)進行相應的設置 將其轉化為不同類型的問題 即對 w1 w2 w3 的值根據(jù)追求的目標不同 進行改變 其中 當 w1 w2 w3 極小時 目標函數(shù)可以簡化為 當 w1 w2 w3 極大時 目標函數(shù)可以簡化為 具體的參數(shù)設置需根據(jù)具體應用的要求來設定 隨著越來越多的客戶對物 流配送企業(yè)提出即時配送的配送要求 是否能做到準時配送成為考查現(xiàn)代配送 企業(yè)服務水平的一項重要指標 因此 客戶所提出的時間表 將成為配送企業(yè) 對配送車輛制定調度計劃的重要依據(jù) GIS 在物流配送中的應用 18 3 5 目標適應度函數(shù)設計 從前面的模型構造中 已經發(fā)現(xiàn)求解優(yōu)化調度模型的目標是多樣化的 可 以是費用最少 車輛使用率最大 也可以是服務窗時間最優(yōu)先滿足 通用的目 標函數(shù)如下式所示 在各子目標前修改適當?shù)臋嘀?可以得到不同的優(yōu)化日標 其中 當 w1 w2 w3 極小或者極大時 目標函數(shù)會成為僅考慮運輸距離的問 題或者不考慮距離而僅考慮車輛載重率及配送時間的問題 因此 為了使各子 目標不被邊緣化 需要平衡各自之間的比重 為了能與配送行駛距離更好的聯(lián) 系起來 可以令 w2 車輛的平均行駛速度 李怡 2006 同時另 w3 為無窮大 即必須在規(guī)定的最晚時間內到達 可以早到等待 但不能延遲到達 以一個例子模擬上面所設計的算法的執(zhí)行步驟 基本數(shù)據(jù)為 設有一個貨物 調度中心 營業(yè)時間為 8 00 22 00 現(xiàn)有 8 個需求客戶 各客戶的需求量為 qi 單位 噸 服務時間窗范圍 ETi LTi 客戶需求信息由表 3 3 給出 調度中心及各客戶之間的距離由表 3 4 給出 假設客戶點配送停留時間 STi 單位 小時 與 qi 成 3 10 比例 這些客戶需求由容量為 5 噸的同種類車輛完成 服務 汽車平均速度為 40km h 迭代次數(shù)設為 100 且調度中心派出車輛執(zhí)行 調度的時間根據(jù)需求不斷變化 表表 3 3 3 3 客戶需求信息客戶需求信息 客戶點 i 12345678 需求量 qi 噸 0 710 50 71 52 50 251 配送停留時間 STi 小時 0 210 30 150 210 450 750 0750 3 預定配送到達 時間范圍 ETi LTi 09 00 10 00 11 00 13 00 14 00 17 00 13 00 15 00 09 00 12 00 10 00 14 00 12 00 15 00 09 00 12 00 表表 3 3 一一 4 4 距離信息距離信息 km km GIS 在物流配送中的應用 19 距離 Cij 012345678 0020303845100508040 120033205025385550 230330385050383838 338203805025454575 445505050050383850 5100255025500354538 650383845383503550 780553845384535050 840503875503850500 計算結果為 考慮時間窗的情況下 計算結果為 01582730640 即共需要 2 輛車 路徑 總長 375km 車輛 1 的行駛順序為 配送中心 0 客戶 l 客戶 5 客戶 8 客戶 2 客戶 7 客戶 3 配送中心 0 最佳出發(fā)時間為 8 55 車輛 2 的行駛順序為 配送中心 0 客戶 6 客戶 4 配送中心 0 最佳出發(fā)時間為 12 18 根據(jù)生成的 配送路線 則客戶貨物的裝載也可以得到 車輛 1 的客戶貨物裝載順序為 客 戶 3 客戶 7 客戶 2 客戶 8 客戶 5 客戶 1 車輛 2 的客戶貨物裝載順序為 客戶 4 客戶 6 車輛 l 的裝載任務必須在 8 55 之前完成 車輛 2 的裝載任務必 須在 12 18 之前完成 不耽誤車輛的最佳出發(fā)時間 不考慮時間窗的情況下 將時間懲罰系數(shù)設為 0 則計算結果為 01358027640 即共需 2 輛車 路徑總長為 329km 車輛 1 的行駛順序為 配送 中心 0 客戶 1 客戶 3 客戶 5 客戶 8 配送中心 0 車輛 2 的行駛順序為 配送中心 0 客戶 2 客戶 7 客戶 6 客戶 4 配送中心 0 同樣的 車輛 1 的 客戶貨物裝載順序為 客戶 8 客戶 5 客戶 3 客戶 1 車輛 2 的貨物裝載為 客戶 4 客戶 6 客戶 7 客戶 2 算法生成的裝載順序是根據(jù)貨物送達順序 先送后裝 的原則給出的參考 裝載順序 在實際裝載過程中 還需要通過人 l 的干預 考慮 貨物重不壓輕 大不壓小 貨物堆放重心平衡等因素 進行實際的裝載工作 3 6 優(yōu)化調度模型算法的應用 l 在系統(tǒng)設計界面中加入 GIS 組件 以實現(xiàn)物流地理數(shù)據(jù)的顯示 分析 2 基于 GIS 提供的實際地理基礎數(shù)據(jù) 實現(xiàn)優(yōu)化調度的基本問題 最短路徑 GIS 在物流配送中的應用 20 問題 在進行優(yōu)化調度決策時 首先要確定調度模型涉及的算法參數(shù) 在 GIS 中 距離參數(shù)必須通過空間數(shù)據(jù)的計算得到客戶點及配送企業(yè)點的兩兩之間的實際 路徑距離 兩點之間的路徑可以有很多條 在進行優(yōu)化調度的時候 必須保證 車輛走最短的路程 這是總成本最低的保證 同時也是總路徑最短的保證 那 么求解任意兩點之間的最短路徑就成了解決優(yōu)化調度問題的基礎 最短路徑不僅僅指一般地理意義上的距離最短 還可以引中到其他的度量 如時間 費用 線路容量等 相應地 最短路徑問題就成為最快路徑問題 最 低費用問題等 無論是計算最短路徑還是最佳路徑 其算法都是一致的 不同 之處在于有向圖中每條弧段的權值設置 如果需要計算最短路徑 則權值設置為兩個節(jié)點的實際距離 而要計算最佳 路徑 則可以將權值設置為從起點到終點的時間或費用 因此 無論是距離最 短 時間最快還是費用最低 它們的核心算法都是最短路徑算法 假設道路的 通行質量是相同的 而且是隨時間也沒有變化 那么 行車時間和距離之間就 存在著簡單的正比關系 要計算兩點之間的行車時問 只要知道兩點之間的距 離就可以了 這樣 問題就集中在求兩點之間的距離了 最短路徑問題是 GIS 網絡分析中的最基本最關鍵的問題 本文研究過程中 采用 GIS 最短路分析功能獲得目標點間距離信息 為后續(xù)調度決策做準備 3 將最短路分析得到的實際路程距離作為優(yōu)化調度模型中的距離參數(shù) q 對算法的迭代次數(shù) 車輛速度等參數(shù)進行設置 利用采集到的客戶需求信息 如 貨物需求量 配送時間段等分別對應到模型中的各個參數(shù) 進行算法的運算 制定出優(yōu)化調度的方案 然而 實際配送過程中 配送企業(yè)的客戶需求信息是不斷變化的 路網中 的交通流量也每時每刻都在變化 初始調度計算出的最優(yōu)結果往往在實際運行中 并不是最合適的線路 不能滿足實際配送業(yè)務和客觀變化的需求 因此 調度的 過程井不僅僅是事先性和一次性的 需要不斷對行駛中的車輛進行監(jiān)控和實時 調度 必須根據(jù)動態(tài)條件進行運輸路線選擇 這一動態(tài)調度的實現(xiàn)需要在車輛 監(jiān)控系統(tǒng)的支持下 依靠 GIS GPS 等多種技術來實現(xiàn) 在信息動態(tài)變化的條件 下解決在途調度問題 通?？捎脙煞N調度策略 一種是整體重新調度策略 另一 GIS 在物流配送中的應用 21 種是局部調整調度策略 劉云霞 2004 所謂整體重新調度 是當出現(xiàn)新的需 求或特殊情況時 按照初始調度的策略對所有在途車輛重新生成調度方案 即 將所有在途車輛看作一個整體 按照靜態(tài)調度的思想來考慮新情況 這種調度 策略的優(yōu)點是整體調度策略得到優(yōu)化 但是在這種策略下 在途調度牽一發(fā)而 動全身 如果整個調度系統(tǒng)在調度過程接收新信息比較頻繁 那么其算法調用 的次數(shù)也會很頻繁 這將可能由于沒有重新優(yōu)化所需時間和計算機存儲空間導 致很多信息無法進行處理 因此整體重新調度策略在實際中是不可取的 另一