基于GIS的物流配送系统的设计与实现，本文主要内容关键词为：物流配送论文,系统论文,GIS论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
0 引言
物流，简言之就是物质实体的流动，包括运输、存储、配送、装卸、保管、物流信息管理等各种活动。少数商品与服务可以通过网络传输的方法直接配送，如电子文档、信息咨询服务等，而对于大多数商品与服务来说，物流要经过物理方式传输，这种物理传输的方式之一就是配送。物流配送系统包括货物集中、库存管理、车辆调度、配送运输等多个环节。配送系统的最终目标是降低成本，从而获取“第三利润”，其中配送运输的优化是物流配送系统优化的关键。
随着现代物流业的快速发展，物流信息量迅速增加，对配送系统的要求也更高。而传统的企业物流配送系统不仅不能实现对客户及设施等空间位置的可视化管理和空间分布的直观表达，更不便于进行必要的业务规划和分析，特别是海量数据分析、处理及决策支持能力校差。决策时完全依赖工作人员个人经验，因而不能保证方案的最优化。而GIS与物流配送系统的集成则能大大提高物流配送系统的决策科学性、可视性和信息化程度[1]。
1 GIS技术及特点
GIS（Geographic Information System，地理信息系统）是指以地理空间数据为基础[2]，在计算机软硬件支持下，对空间数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和决策服务的计算机应用系统。作为一种基于计算机的应用工具，GIS把地图的视觉和空间地理分析功能与数据库功能集成在一起，提供了一种对空间数据的管理、分析、综合和查询的智能化手段。特别是GIS技术在空间数据和属性数据的存储、组织、管理、处理和分析及提供决策方面具有显著的作用。
2 国内外在物流配送中应用GIS的动态
国外将GIS相关技术应用于物流管理处起步较早，已经有了成熟的理论和应用[3]，比较知名的物流软件有：GIS-T（即为运输所用的GIS）软件包、美国环境系统研究所（Environmental System Research Institute，即ESRI）的ArcIogisticsTM、英国的Geo ConceptTM和TruckstopTM以及美国的TripMakerTM路径优化软件包和互联网上使用的MapxtremeTM，特别是美国Caliper公司开发的专供交通专业人士使用的交通地理信息系统软件TransCAD，功能尤为强大。而中国从事这方面的理论研究和实践应用始于20世纪90年代，目前还处于起步阶段，因而需要加大GIS技术的研究与应用的力度。
3 GIS在物流配送系统的应用
本系统选用ESRI的ArcGIS9系列软件，辅以ESRI的二次开发工具MapObjects控件及Microsoft公司的可视化编程工具Visual C#进行集成开发，并采用Microsoft公司的SQL Server2000作为核心数据库。
ArcGIS9是组件式GIS软件，它不仅具有一般GIS软件的制图、编辑、查询、统计等基本功能，而且还提供了强大的GIS分析功能，如网络分析、拓扑分析、叠加分析等[4]。MapObjects是一个提供地图显示和地理分析功能的Active X控件。采用MapObjects开发地理信息系统具有简单、快捷、高效、实用性强等特点，用户可以在短时间内熟练掌握[5]。Visual C#是Windows平台下编译和运行较快的可视化软件之一，它支持C／S和B／S以及多层数据库应用，数据访问效率高，采用面向对象的数据描述结构，支持用户二次开发和Active X嵌入，其中B／S结构主要用于各职能部门和下属子公司对空间数据的浏览和对属性数据的维护，C／S结构主要实现对空间数据的修改。SQL Server2000提供数据查询功能。
3.1 系统实现的功能及模块
系统集成的基本思路是利用组件式GIS技术，将AreGIS9软件中与物流配送密切相关的GIS模块应用到传统的物流管理信息平台中来， 即先对采集的地理空间数据和物流信息数据集成，再在此基础上加入GIS组件对数据进行显示、分析， 完成配送网络的规划，然后结合订单数据，与GIS中的网络分析功能集成， 完成车辆调度及配送路线的优化，为管理者提供决策服务[5]。
（1）数据采集与转换模块：通过各种方式采集数据， 并对这些数据进行编辑处理并转换为目标格式的数据。
（2）数据库管理模块：利用关系数据库SQL，结合特殊的空间数据模型，对空间及属性数据进行统一存储管理。
（3）电子地图显示模块：实现由录入的数据或数据库中的表格数据生成电子地图，并对配送网络及网络中的各要素进行分层综合显示。要求不仅可以显示全要素地图，也可以根据用户需要，进行分层显示，并输出各种专题图、各类统计图、图表及数据等。
（4）查询统计模块：①提供属性一空间的逻辑查询和空间一属性的空间要素查询功能，可对数据库进行查询操作，也可直接对地图进行查询操作。②提供空间要素的统计功能，具体包括数量、距离、面积、密度、流量等。③提供客户订单和货物定位查询，结合GPS功能和WebGIS功能为客户提供在线查询。
（5）车辆、货物管理模块：通过GIS技术与GPS技术，对货物及公司的车辆进行实时的监控管理及调配。
（6）GIS空间分析模块：支持物流作业的地理空间数据的分析，如多层叠加分析、地图数据与属性数据共同分析、路径分析、动态监测分析等，并能提供相应的统计分析专题图。
（7）网络配送规划决策模块：本模块是专门针对配送系统的特点而设立的，其辅助决策作用表现在：①最佳路径选择：最优路径选择在物流配送中用于解决配送网络两个节点之间的最短路径问题及最佳游历方案问题。其中，最短路径问题还可以转化为最快路径问题、最低费用问题等；物流配送中常见的结点最佳游历问题则解决由配送中心出发遍历指定的若干中间配送结点而达终点的最佳路径问题。②网络流分析与配送区域划分规划：用于解决多个配送中心之间的配送服务区域的划分问题和网络物流量平衡问题。要求合理划分配送中心的服务范围，确定其供应半径，实现宏观供需平衡，并能根据配送系统中现有客户分布及订单货物分布，发掘潜在的客户，进一步拓展市场。③配送中心的合理选址与物流网点布局决策：运用相关模块，结合相应的空间和属性数据，如一个地区的人口分布、人均收入、年龄分布、驾车时间等，综合这几个图层，得出最佳的配送中心及网点分布[6]。
3.2 系统集成的架构图（见图1）
图1 GIS物流配送系统架构图
Fig.1 GIS-Based iogistics distribution system
3.3 系统实现的关键技术
（1）数据集成：主要是异构数据及数据接口问题。
①数据（空间数据和属性数据）的采集与处理。基于GIS 的物流配送系统数据库主要包括物流配送信息数据库和地理空间数据库，物流配送信息数据库主要包括基本信息、货物信息、车辆信息、储位信息、驾驶员信息、供应商信息及客户信息，这些基础信息可以通过SQL 数据库依科学的编码体系建立数据表并进行统一的组织和管理。
地理空间数据库包括空间数据和属性数据，空间数据的主要来源为地图数字化、遥感数据和GPS数据。各地道路交通网电子地图可作为空间数据的主要组成部分。基于GIS的物流配送系统将实际物流配送网络中的配送中心， 配送路径分别抽象为点要素、线要素，要素之间的联系抽象为拓扑结构。并对所采用的交通数据和节点数据进行拓扑检查，保证各个节点之间的连通性。属性数据则要对道路数据的权值进行赋值以及对节点的物流分区配送参数进行赋值，上述数据的处理ArcGIS相关模块均可实现。
②数据的存储管理。GIS的物流配送系统集成关键在于对异构数据的处理。 将所有数据统一存放在关系数据库管理系统中，才能真正实现空间数据与非空间数据一体化的无缝集成。本系统采用ESRI公司成熟的ArcSDE空间数据模型实现空间数据和属性数据的统一管理，将它们都存放在关系数据库SQL Server2000中，通过ArcSDE进行空间数据管理和存取，通过内部客户端的MapObjects实现数据维护、分析与辅助规划。
另外，在进行存储、显示、查询和分析时，依照图形对象属性的不同（点、线、区），采用分层管理，每层中的每个图元都赋予唯一编号——地理编码，并依照地理编码对空间数据及其属性进行关联。例如用配送区域的电子地图作为基础底图，配送机构分布区域地图作为业务管理图层。
（2）功能集成，功能集成主要是根据物流配送需要对系统的电子地图显示功能和分析决策功能进行集成开发：①数字地图显示：AreGIS功能强大，地图制图与地图显示是其中最基本的功能，ArcMap模块即可实现此功能。②网络分析：网络分析功能实际上是在开发平台上将网络分析的高效算法与GIS空间分析计算功能集成，生成新的组件，然后在物流配送系统中调用该组件，即可得到强大的网络分析功能。
通过二次开发为MapObjects定制功能强大的网络分析功能，并在Visual C#环境下开发。这是因为ArcGIS核心模块虽然提供强大的分析功能诸如网络分析、拓扑分析、叠加分析等，但是针对性不强，二次开发平台MapObject除了支持ArcGIS 的基本功能以外，还提供少量简单的GIS空间分析功能， 但物流配送的网络分析情况复杂，而且系统自带的网络分析模型理想化，实时性差，算法实现占用空间大，求解速度慢。
在二次开发中，网络分析算法的好坏直接影响到网络分析的效率，本系统采用Dijkstra算法[7]。一对多的配送路径优化问题多采用启发式算法如节约法、扫描法等，能较快解决问题，但有可能不能产生理想的解决方案，尤其存在许多供给点和需求点的情况下。其次权值的确定在采用Dijkstra算法的前提下，计算最短路径时设置为两个结点的实地距离，计算最佳路径时设置为从起点到终点的时间和费用。最后，在网络分析中的选址问题一般限定设施必须位于某个结点或位于某条网线上，或者限定在若干候选地点中，选址问题种类繁多，实现方法和技巧也多种多样，不同的GIS系统在这方面各有特色， 造成这种多样性的原因主要在于对“最佳位置”的解释（即用什么标准来衡量一个位置的优劣），以及要定位的是一个设施还是多个设施。
4 应用案例
广州南方物流有限公司是国内知名的大型物流企业之一，主要从事运输、仓储、配送及其它业务。在没有采用本系统以前，配送决策主要依靠领导者的个人经验，物流配送信息量大且影响因素较多，从广州配送到全国各地往往需要3～5天，运作成本较高，公司对车辆及配送信息只能通过纸质文档去了解，工作量较大、较为繁琐，运作效率较低。而如今只需打开计算机进入本系统，对各种信息可进行快速查询并依据系统的模块结合配送订单即可辅助决策，由广州配送到全国的时间缩短到2～4天，并且获得的信息更加快捷、准确和及时，便于公司对突发事件做出快速反应，特别是处理的信息量大大增加，降低了运作成本、提高信息处理能力、拓宽服务内容，从而使公司的年经济效益提高了10％～15％。
5 结语
综上所述，基于GIS的物流配送系统可以大大提高配送速度、降低运作成本、提高信息处理能力、拓宽服务内容，当然由于此系统涉及面广，实际情况较为复杂，需要不断的研究以期达到更好的效果。
标签：gis论文; 空间数据论文; 空间分析论文; 大数据论文; 物流配送论文; 功能分析论文; gis技术论文; gis系统论文;