■宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 梅容芳 蔡百川 黃應(yīng)強 李瑋

1 引言

配送環(huán)節(jié)處于整個物流系統(tǒng)的末端，直接服務(wù)于最終客戶和消費者，是將貨物從發(fā)貨人送達(dá)收貨人的最后一個物流節(jié)點。從我國物流配送的整體來看，存在著效率低、成本高、透明度差的問題，這也是造成物流服務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度較低的重要原因之一。隨著GIS、GPS、GPRS等信息技術(shù)在物流配送環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，物流配送逐步實現(xiàn)了可視化，大幅度降低了終端配送車輛的空駛里程，有效地保障了配送貨物的安全，降低了配送成本和提高了配送效率。本文以YJ快遞企業(yè)為例，研究和探討其應(yīng)用GIS、GPS、GPRS等信息技術(shù)設(shè)計和開發(fā)的可視化物流配送系統(tǒng)。

2 YJ快遞企業(yè)及其可視化物流配送系統(tǒng)的組成

2.1 YJ快遞企業(yè)簡介

YJ快遞企業(yè)成立于2007年。隨著公司的發(fā)展，在貨物配送業(yè)務(wù)量迅速增長的同時也暴露了不少問題，諸如配送成本居高不下、在途配送貨物安全性得不到有效保障以及配送效率較低等問題，為了解決這些問題，同時考慮到成本、技術(shù)、資金等條件的限制，決定使用相對較為廉價且技術(shù)相對不復(fù)雜的GIS、GPS和GPRS等來構(gòu)建可視化物流配送系統(tǒng)，經(jīng)過半年的系統(tǒng)開發(fā)和半年的試用維護更新，到2009年該系統(tǒng)已經(jīng)能很好地運作，給企業(yè)的物流配送作業(yè)帶來了全新的變化。

2.2 YJ快遞企業(yè)可視化物流配送系統(tǒng)的組成

YJ快遞企業(yè)的可視化物流配送系統(tǒng)采用GIS-GPS-GPRS信息技術(shù)對其服務(wù)區(qū)域范圍內(nèi)的客戶在電子地圖上進行位置標(biāo)注，同時將客戶配送區(qū)域和配送路線進行優(yōu)化，實現(xiàn)了對配送車輛、配送人員和在途貨物的可視化監(jiān)管。該系統(tǒng)包括倉儲控制中心、GPS接收機、在途貨物監(jiān)控中心、GPRS通訊模塊以及配送控制中心等。

（1）GPS接收機有手持式和車載式兩種，GPS接收機可以根據(jù)預(yù)置指令向控制中心發(fā)送警示性信息，以一定的周期將標(biāo)的物的位置狀態(tài)信息存儲起來，收集GPS定位信息并通過無線網(wǎng)絡(luò)將其傳送到控制中心，接收控制中心發(fā)送過來的任務(wù)調(diào)度信息；（2）倉儲控制中心基于GIS信息平臺實現(xiàn)對倉庫的可視化管理，同時在叉車或倉庫貨架顯示屏上顯示相關(guān)分揀信息，為貨物分揀和分裝提供便利；（3）在途貨物監(jiān)控中心基于電子地圖使用GPS、GSM技術(shù)實現(xiàn)對在途貨物的監(jiān)控，可以將在途貨物的位置信息在電子地圖上進行動態(tài)顯示，幫助操作人員實現(xiàn)對在途貨物的屬性和空間信息進行檢索，支持對電子地圖的開窗縮放操作，操作人員可以查詢并回放目標(biāo)在途貨物的運行軌跡，以全面了解和掌握貨物配送情況，對于不能完成的配送任務(wù)或者突發(fā)性事件重新進行調(diào)度；（4）配送控制中心基于GIS系統(tǒng)進行空間位置分析，可以計算物流的網(wǎng)絡(luò)流量、分解貨物配送任務(wù)、分析優(yōu)化貨物配送路徑和確定配送車輛的運輸路線。

3 YJ快遞企業(yè)可視化物流系統(tǒng)的配送業(yè)務(wù)模型及車輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

3.1 可視化物流系統(tǒng)的配送業(yè)務(wù)模型

YJ快遞企業(yè)基于GIS-GPSGPRS的可視化物流系統(tǒng)的配送業(yè)務(wù)模型如圖1所示。該模型根據(jù)物流配送中常見的任務(wù)類型以及企業(yè)自身特點，將貨物運輸車輛路線模型、物流網(wǎng)絡(luò)模型、運輸車輛定位模型、配送任務(wù)分配集合模型、設(shè)備定位模型、最短路徑優(yōu)化模型等有機地進行了集成，能夠?qū)ω浳锱渌腿蝿?wù)實施最優(yōu)化的分解與組合，該模型可以快捷地查詢和顯示配送車輛的實時運行狀態(tài)，從而幫助企業(yè)實現(xiàn)對物流配送任務(wù)的實時跟蹤和可視化管理。隨著數(shù)字分揀技術(shù)（DPS）、自動分揀技術(shù)、PDP技術(shù)等在配送中心中的應(yīng)用，企業(yè)的可視化物流配送業(yè)務(wù)模型也可以進行相應(yīng)的拓展，將DPS設(shè)備、各種手持終端和其他技術(shù)裝備等引進系統(tǒng)中來。

圖1 YJ企業(yè)基于GIS-GPS-GPRS的可視化物流系統(tǒng)配送業(yè)務(wù)模型

可視化物流配送系統(tǒng)使用GIS對配送客戶及潛在的配送客戶進行網(wǎng)絡(luò)分析，然后模擬物流配送中心的地址選擇、規(guī)模、服務(wù)能力等，確立物流配送中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各配送節(jié)點的配送任務(wù)，每個物流配送中心負(fù)責(zé)既定范圍內(nèi)客戶貨物的配送任務(wù)。配送中心根據(jù)所分配的客戶訂單配送任務(wù)，確認(rèn)需要配送貨物的種類和配送地點，然后自動配送系統(tǒng)會根據(jù)配送地點區(qū)位分布、配送貨物類型、交通狀況等因素制定配送方案，倉庫管理系統(tǒng)根據(jù)貨物配送方案對配送貨物進行分揀、包裝并歸集到指定的貨位上以等待裝車運輸，運輸管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收和處理GPRS、GPS等反饋回來的貨物運輸車輛空間位置信息，配送任務(wù)調(diào)度操作人員基于GIS平臺對貨物配送信息進行查詢分析和計算，實時地對配送貨物進行信息搜集以動態(tài)地對配送任務(wù)進行調(diào)度和指揮。

3.2 YJ快遞企業(yè)的配送車輛導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

配送車輛導(dǎo)航系統(tǒng)包括無線通信網(wǎng)絡(luò)、貨物配送監(jiān)控中心以及車載移動終端三部分，圖2給出了其總體架構(gòu)。

（1）貨物配送監(jiān)控中心作為該系統(tǒng)的核心，主要功能是接收來自車載移動終端反饋回來的信息數(shù)據(jù)，然后將其存儲到GIS系統(tǒng)中以更新相關(guān)數(shù)據(jù)，同時將中心信息數(shù)據(jù)傳送給對應(yīng)的車載移動終端。所有在途貨物運輸車輛的實時位置信息可以準(zhǔn)確地顯示在貨物配送監(jiān)控中心的電子地圖上，電子地圖窗口可以隨意地切換、縮放、還原，還可以同時在多個窗口中對多個貨物運輸車輛進行實時跟蹤。另外貨物配送監(jiān)控中心還可以設(shè)置子中心，將相關(guān)任務(wù)在各子中心進行分配來實現(xiàn)貨物運輸車輛的智能調(diào)度和實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控資源的優(yōu)化，提高調(diào)度和管理的效率。（2）車載移動終端由DR傳感器、GPS/DR控制系統(tǒng)、GPS接收機、導(dǎo)航系統(tǒng)和無線通信網(wǎng)絡(luò)等組成，其主要功能是實現(xiàn)對貨物運輸車輛的實時定位，在貨物配送監(jiān)控中心的信息反饋和指令下實現(xiàn)貨物運輸車輛的運輸路徑引導(dǎo)和規(guī)劃，車載移動終端向貨物配送監(jiān)控中心發(fā)送的數(shù)據(jù)包括運輸車輛的編號、速度、航向、車輛狀態(tài)、時間、經(jīng)緯度、服務(wù)請求信息等。（3）無線通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)貨物配送監(jiān)控中心與車載移動終端之間的通信，貨物配送監(jiān)控中心通過無線通信網(wǎng)絡(luò)接收來自車載移動終端所采集到的貨物運輸車輛的定位信息，并通過該網(wǎng)絡(luò)向其傳送調(diào)度信息或者控制指令信息，通信形式有多種，諸如GPRS、CDMA、GSM或者集群通信等。

圖2 YJ快遞企業(yè)的配送車輛導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)

4 YJ快遞企業(yè)可視化物流配送系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計

4.1 系統(tǒng)主要功能模塊

根據(jù)物流配送業(yè)務(wù)的特征以及企業(yè)自身的業(yè)務(wù)經(jīng)營狀況，可視化物流配送系統(tǒng)主要劃分為以下六個功能模塊，即車輛監(jiān)控調(diào)度、路徑規(guī)劃、車載終端交互、電子地圖查詢、業(yè)務(wù)方案分析以及電子地圖車輛信息維護。

車輛監(jiān)控調(diào)度模塊的主要功能是實現(xiàn)對貨物配送車輛的全程跟蹤監(jiān)控，實時調(diào)度在途空載車輛或非空載車輛，以及對敏感區(qū)域的貨物配送車輛進行監(jiān)控；路徑規(guī)劃模塊的主要功能是實現(xiàn)對貨物配送車輛進行引導(dǎo)和路徑規(guī)劃，合理配置貨物配送運輸能力資源；車載終端交互模塊的主要功能是接收處理車載GPS的定位信息，并向車載移動終端發(fā)送交互指令和控制信息，智能受理貨物配送車輛的報警信息；電子地圖查詢模塊的主要功能是查詢在途貨物配送車輛的位置信息，查詢在途貨物的實時狀態(tài)信息；業(yè)務(wù)方案分析模塊的主要功能是查詢統(tǒng)計貨物配送訂單的來源、客戶的空間分布、配送貨物的種類，尋找開發(fā)新的潛在客戶源；電子地圖車輛信息維護模塊的主要功能是維護電子地圖數(shù)據(jù)和配送車輛信息，初始化或者更新配送網(wǎng)絡(luò)、客戶分布、配送員、司機、配送車輛等信息。

4.2 主要功能的實現(xiàn)

（1）配送車輛路徑的優(yōu)化。系統(tǒng)根據(jù)配送車輛的貨物裝載數(shù)量、配送訂單詳情、客戶區(qū)位分布、路線交通情況、司機對配送區(qū)域的熟悉情況等條件對配送車輛的送貨路徑進行自動優(yōu)化并生成最佳的配送路線，以實現(xiàn)配送效率和配送成本的均衡。優(yōu)化配送路徑形成后也可以根據(jù)實際需要由相關(guān)管理人員進行自定義調(diào)整或修改。（2）地圖查詢。在電子地圖上能夠?qū)蛻舴植?、特定區(qū)域以及任意區(qū)域進行查詢，并將查詢結(jié)果醒目地標(biāo)注出來，可以對標(biāo)注的客戶查看其詳細(xì)情況、距離測量等操作。（3）地圖數(shù)據(jù)維護。根據(jù)車載移動終端采集的新的地理信息數(shù)據(jù)更新電子地圖，可以在電子地圖中增加、修改、刪除客戶分布點，可以對客戶數(shù)據(jù)和路段信息進行初始化。（4）配送業(yè)務(wù)分析。可以對特定時間段、特定區(qū)域的配送訂單進行復(fù)合查詢，可以查詢特定時間段的貨物種類數(shù)量統(tǒng)計、貨物配送區(qū)域地理分布等，查詢配送車輛送貨區(qū)域的地理分布。（5）配送車輛監(jiān)控和信息維護。對貨物配送車輛進行跟蹤導(dǎo)航以降低車輛管理費用和提高運作效率，可以對任一配送車輛進行動態(tài)實時監(jiān)控，查詢配送車輛的編號、位置、狀態(tài)、行車路線等信息，如果配送車輛發(fā)生緊急情況GPS裝置可以發(fā)出報警信息。另外可以根據(jù)配送車輛、人員等信息的變動對相關(guān)信息進行調(diào)整維護更新。

4.3 車輛定位和路徑規(guī)劃的基本流程

（1）車輛定位流程。DR傳感器和GPS接收機收到車輛定位信息后將其傳送到GPS系統(tǒng)，系統(tǒng)對該信息處理后得出車輛的行駛方向、位置估計、定位誤差等信息，并將該信息傳送到監(jiān)控中心系統(tǒng)，監(jiān)控中心系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的電子地圖模塊根據(jù)相關(guān)算法即可計算出配送車輛的最佳位置，再使用GIS系統(tǒng)將車輛的位置信息在電子地圖上進行標(biāo)注顯示。（2）路徑規(guī)劃流程。貨物配送車輛駕駛員在電子地圖中輸入出發(fā)地、目的地并選擇最短距離、最低收費、最短時間等優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，并將這些信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心系統(tǒng)中，監(jiān)控中心系統(tǒng)根據(jù)實時道路交通信息給出最優(yōu)的車輛行駛路徑，然后再將結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車載移動終端設(shè)備上，駕駛員即可通過電子地圖查看滿足其輸入需求的最優(yōu)路徑。