智能化运输调度系统平台研究

智能化运输调度系统平台研究

ＳｔｕｄｙｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇＰｌａｔｆｏｒｍ

胡红春１，吴耀华１，王红勃２

ＨＵＨｏｎｇ－ｃｈｕｎ１，ＷＵＹａｏ－ｈｕａ１，ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｂｏ２

（１．山东大学现代物流研究中心，山东济南２５００６１；２．河南省机械设备成套局，河南郑州４５０００３）

（１．ＭｏｄｅｒｎＬｏｇｉｓｔｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１；２．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＢｕｒｅａｕｏｆＨｏｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００３，Ｃｈｉｎａ）

［摘要］通过ＧＩＳ系统平台详细介绍了物流配送智能化调度间、运输费用等。但是这么多的目标不可能完全达到；也就是说，运输路径的选择，没有绝对最优，只有相对最优。

体系的构建理论要求，探讨了配送环节的车辆智能化调度的设计和实现过程，并结合烟草配送现状，直接运用到烟草物流智能化平台的建设中，取得了良好的效果。

［关键词］地理信息系统；车辆调度；智能运输［中图分类号］ＴＰ３９１．９

［文献标识码］Ａ

（２００７）０３－０１００－０４［文章编号］１００５－１５２Ｘ

２

２．１

多目标配送线路优化辅助平台的创建

ＧＩＳ在车辆调度线路优化的应用

将ＧＩＳ应用于车辆线路优化系统，利用ＧＩＳ强大的地理数

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙＧＩＳＰｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｈｏｗｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇａｎｄｓｈｏｗｓａｃｉｇａｒｅｔｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ；ｖｅｈｉｃｌｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ

据功能来完善其分析技术。该系统建立在先进的图形、图像信息处理技术及数据可视化技术基础之上，为物流配送和交通运输部门提供有效的数据处理和分析工具，并具备良好的系统容错能力和安全性保障。该系统主要包括：电子地图操作、运输计划制定、数据管理、统计分析、系统维护等功能。在系统中，集成了车辆路线模型、最短路径模型和日常工作事务管理。

多终点的货物运输中（１）车辆路线模型：用于解决单起点、

如何降低作业费用，并保证服务质量及时间窗限制的问题，包括决定使用多少辆车，使用什么类型的车、每辆车的运输路线等。

１智能化运输调度对于物流企业的重要性

对于物流中心和第三方物流企业的货物配送，运输车辆的

调度是工作的重点。正确合理的调度可以有效减少车辆的空驶率，实现合理路径运输，从而有效减少运输成本，节约运输时间，提高经济效益。智能化的调度离不开智能化的运输管理系统，智能运输系统（ＩＴＳ）的核心是应用现代通信、信息、网络、控制和电子等技术，建立一个高效的运输系统。智能运输与物流管理做为一个快捷、可靠的运输网络，降低了物流成本；反过来，物流管理也为智能运输产品与服务开辟了巨大的市场，可促进智能运输的发展。

配送线路选择的是否合理，直接决定了配送的速度、成本及总体效益。因此，智能化的调度首先要确定科学的配送线路。合理运输就是用最少的运力、走最短的里程、花最少的费用、经最少的环节、以最快的速度将货物送到客户的手中。影响运输路线设计的因素很多，主要包括运输距离、运输工具、运输时

（２）最短路径模型：最短路径问题是解决车辆路线模型的基

础，用于解决任意两点之间的最优路径，包括最短路径和最小运行时间路径等。

（３）日常工作事务管理：提供有效的数据处理和分析工作，

实时地满足运输部门的管理、决策和信息需求，实现报表和业务管理的标准化和规范化。

２．２电子地图的设计

电子地图是车辆线路优化可视化系统中的重要组成部分。

它应具备以下功能：地图显示、地址匹配、最佳路径搜索和出行指导线路信息等。对于车辆线路优化系统来说，毫无疑问道路网络应是其重要组成之一。

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胡红春，等：智能化运输调度系统平台研究

道路网络是整个电子地图的基础，尤其是要将许多算法，如最短路径搜索、最优路径设计等作用于电子地图时，电子地图中道路网络的设计就显得更加重要。道路网络应该包含道路的物理属性，如道路等级、速度限制、通行车辆种类等，为了完成最佳路径搜索及最优线路安排，道路网络还必须包括道路的行驶属性，如单行道／双行道、禁止左转弯等。在电子地图中完整地表述实际的道路网络是繁琐而不必要的；我们根据车辆线路优化系统的需求，抽取需要的部分注明，并在实践中完善它。图１

网络与信息化节约法基本原理图

归纳起来，本系统中的电子地图中包含了如下内容：

（１）道路名称：如“工业南路”等，可以把它作为识别该道路的关键字。

（２）路段信息：路段起始点、路段标识。（３）物理属性：如普通道路、

桥梁等。（４）道路等级：如高速公路、

主干道、小路等。（５）方向等级：如单行道、

双行道、禁止左转弯等。（６）通行限制：如是否限制卡车通行等。

２．３运输路径选择的数学模型

车辆调度问题的一般定义为：对一系列发货点和／或收货

点，组织适当的行车路线，使车辆有序地通过它们，并在满足一定的约束条件（如货物的需求量、发送量，交发货时间，车辆的容量限制、行驶里程限制和时间限制等）下，达到一定的目标如路程最短、费用最小、时间尽量少、使用车辆尽量少等）。

车辆的优化调度问题是一个有约束的组合优化问题，属于ＮＰ难题（ＮｏｎｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃＰｏｌｙｎｏｍｉａｌＰｒｏｂｌｅｍ）”，即非确定型多项式问题。ＮＰ问题的解有多个，随着其输入规模的扩大，问题的求解难度大大增加，求解的时间呈几何级数上升。目前，尚无有效的多项式时间算法来求解ＮＰ难题。

在配送过程中，运输路径的选择需要考虑的因素很多，通常包括三点：Ｚ１＝运输时间最短；Ｚ２＝运输距离最短；Ｚ３＝运输费用最省。

这三个目标可以根据需求，适当调节运输模型中系数的权重，就会有不同的运输路径可供选择。｀

节约算法是用来解决运输车辆数目不确定的ＶＲＰ问题的最有名的启发式算法。它的核心思想是依次将运输问题中的两个回路合并为一个回路，每次使合并后的总运输距离减小的幅度最大，直到达到一辆车的装载限制时，再进行下一辆车的优化。优化过程分为并行方式和串行方式两种。

首先要计算出配送中心至各销售点之间的最短距离；再计算销售点相互间的“节约里程”（起始两地之间，有两条或两条以上运输路线，彼此经过比较，减少的行驶里程就是节约里程）；然后按“节约里程”的大小和各销售点的订货量和重量，在车辆载重允许的情况下，将各可能选择的送货点衔接起来，形成一条配送路线；如果一辆卡车不能满足全部送货要求，可先安排一辆，再按上述程序继续安排第二、第三或更多辆，直到所有销售点连续在多条配送路线中配置完毕为止。

假设配送中心（ＤＣ）向Ａ，Ｂ两地送货，配送中心到两客户的距离分别是Ｌａ

、Ｌｂ

，Ａ、Ｂ两地之间的最短距离是Ｌａｂ

，

Ａ、Ｂ的货物需求量分别是Ｑａ和Ｑｂ

，且两地需求量小于车

的容量。如图１所示，如果配送中心分别送货，那么需要两个车

次，总路程为：Ｌ１＝２（Ｌａ＋Ｌｂ）。

如果改为用一辆车巡回送货，只需要一个车次，则行驶总路程为：Ｌ２＝Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌａｂ，有三角形的性质我们知道：两边之和大于第三边。即Ｌａｂ＜（Ｌａ＋Ｌｂ），所以第二种方案明显优于第一种，且总路程节约：△Ｌ＝（Ｌａ＋Ｌｂ）－Ｌａｂ。如果配送中心的供货范围内还存在着３，４，５…，ｎ个客户，在车的容量和载重量允许的情况下，可将它们按照节约路程的大小依次纳入巡回路线，直至满载为止。余下的客户用同样的方法确定巡回路线，另外派车。

３

计算机辅助优化设计系统功能的实现

３．１

系统组成模块及相互关系

用ＶＢ编写的程序主要完成系统的集成编程工作，即编写

程序来访问作为服务器的ＭａｐＩｎｆｏＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ数据库，定制车辆优化调度系统的实用界面和管理调用其它的功能模块；路径优化模块实时生成运输计划；数据库维护模块管理和维护底层数据库；编译好的ＭａｐＢａｓｉｃ增强功能主要完成数据库查询和管理，在指定的工作空间上显示最优路线安排和货运计划。各模块之间的关系是：主应用程序（ＶＢ与ＭａｐＩｎｆｏ

集成的程

序）调用路径优化系统模块生成实时运输计划，然后ＭａｐＩｎｆｏ将它在图形上显示出来，主应用程序调用数据库维护模块对底层数据库进行维护（参见图２）。

图２系统模块结构图

３．２计算机运算模块功能设计

（１）系统功能人性化设计，可以根据用户的需求随时改变

优化的范围和目标。根据不同的需求（如里程最短、时间最短或

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（“网络与信息化费用最低等），优化出不同的结果，有针对性地进行系统优化线路的改变。

（２）可以进行车型的随意调换，更改装载量，更改配送用户数等操作，系统优化将针对不同的侧重点，根据需求生成符合要求的送货线路。

计算机输出模块系统输出优化订单信息并自动排单，有专门的行使轨迹文字描述和图形描述，可以直观详细地指导驾驶员送货，并增强了对送货人员的约束力，极大地方便了公司人员的管理和考核

（见表１）。４智能化运输监控调度信息平台的构建

本系统搭建的物流配送信息平台和ＧＰＲＳ车载终端，能根

据实时信息对配送车辆进行实时行驶安全监控及配送任务无线远程调度，进而全面实现物流、车流、信息流的“三流合一”。

４．１监控调度平台的组成

本系统由ＧＰＳ卫星定位系统、ＧＰＳ车载终端、中国移动

ＧＰＲＳ无线数据传输公网、车辆监控调度智能管理中心和远程

监控五大部分组成。

ＧＰＳ车载终端通过ＧＰＳ模块接收ＧＰＳ卫星定位系统发送

的车辆经纬度等数据信息，并通过ＧＰＲＳ模块和中国移动的

ＧＰＲＳ无线数据传输公网与监控中心建立双向数据通道，执行

发送数据、接收数据、处理数据、存储数据等指令，包括经纬度计算、超速／越界等信号检测、本地数据处理、接受远程参数设置等功能，以实现对车辆的监控及调度管理（参见图３）。

图３

监控调度平台构成示意图

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物流技术２００７年第２６卷第３期（总第１７４期）

４．２智能化调度系统平台功能的实现

在现有的线路优化软件系统的支持下，每天的排单系统相

对最优的情况下，结合现有的ＧＰＳ监控系统，将监控到送货车辆是否按照路径描述和地图指示完成送货任务，在监督管理的基础上，还可以实时进行车辆的调度，解决送货过程中出现的不可预料的问题。

与无线车载终端进行通信，同时兼顾地图监控、控制信息发送以及实现社会用户的远程访问。软件将移动车辆的ＧＰＳ定位数据进行图形化显示、查询、设置、统计，让加入平台中的社会用户可以通过网页形式远程连接监控平台，监控自己企业整体物流的状况，从而得以进行有效的管理。

具体功能实现：

（１）电子地图综合显示及操作。（２）对车辆进行屏幕搜索追踪。

（３）车辆行驶轨迹记录以及历史轨迹调阅。监控中心人员可以选择任何地图上的车辆，结合线路优化系统中提供的最优路径，进行历史行驶轨迹查阅，及时反馈送货信息。

（４）相关统计报表信息汇总。包括出发时间、返回时间、行驶里程、送货户数、停车时间和轨迹回放信息反馈等，软件可以生成各类型报表，报表内容包括超速统计、越界统计和事件报

告等。客户可以根据这些数据统计表格，对自己公司的司机做出相应的考评。

（５）点击车辆图标进行信息查询和设置。监控人员在地图上点击车辆图标时，系统会弹出与该车辆有关的信息和功能选项，监控者可以查阅相关信息或者对该类设施的运行参数进行动态修改。

４．３智能化信息调度平台的强大优势

配送环节最重要的目的就是用最少的资本，完成尽可能多

货物的物流配送。实现商品的经济价值，降低物流成本是物流企业最关注的问题。

降低物流成本就是要选择最经济的车辆和最经济的人员，走最经济的路线，完成最优化的服务。达到这一目标，关键是要用现代化的管理手段，即现代化的物流，这是社会发展的必然趋势。当然，现代化的物流离不开信息化和智能化，智能化的信息管理平台是现代物流最强大的优势，在信息化、智能化的调度平台的管理下，现代物流的配送才能真正地走向飞速的发展轨道。

通过智能化信息调度平台，不仅大大提高了车辆的利用率，同时减少了车辆配送中的空驶资源浪费；运用信息手段调度车辆，及时处理运输过程中出现的道路情况，减少了时间的浪费，提高了客户的忠诚度，提高了服务水平；同时在人员的管理和考核上，更具有了强大的控制力，进一步强化了公司的绩效管理。

５

实例分析

“烟草行业”物流配送属于城市内的密集分销行业，就烟草

胡红春，等：智能化运输调度系统平台研究

行业而言，其“行业特点”决定了它的物流配送的特点，所以现阶段车辆调度都采用定车、定线型的方式。这就不可避免地造成了调度人员工作强度大，运力资源的分配不合理，关键客户满意度差等问题的出现。

配送方案直接指导车辆配送。

网络与信息化５．３取得的成效

通过打破行政区域配送，合理安排送货车辆，结合智能化

调度和监控，极大提高了配送环节信息化水平，车辆减少３０％，工作效率提高２０％，节约里程２５％，从而极大的提高公司的管理效率，节约了人力资源，最大限度提高了车辆的利用效率，降低了成本，每年节约成本近百万元。

［参考文献］

［１］王平，唐喜平，冯辉宗．物流配送车辆计划调度系统的设计与实现［Ｊ］．计算机工程，２００１，（９）．

５．１总体目标

山大俱进物流公司在结合国家烟草局对现代物流配送的“五化”要求，对烟草配送环节车辆配送线路最优化这一关键要求，充分发挥物流特点和优势，积极研发现代物流配送路径优化和智能化调度，切实做到烟草物流走在中国现代物流的前列，指引中国现代物流的发展。

５．２实施步骤

通过ＧＩＳ将管理所有烟户的档案数（１）采集制作基础数据。

［２］黄卫，陈里得．智能运输系统概论［Ｍ］．北京：人民教育出版社，１９９９．［３］周立新，刘琨．智能物流运输系统［Ｊ］．同济大学学报，２００２，（６）．

［４］谢秉磊，郭耀煌，郭强．动态车辆路径问题：现状与展望［Ｊ］．系统工程理论方法应用，２００２，１１（２）：１１６￣１２０．

据库和交易记录数据库，以及信用记录数据库。同时还能把其司机信息、库存信息、补给点信息、他相关的信息如，车辆信息、

各种成本信息等都集成到ＧＩＳ平台上，并把这些信息动态的、信息化的在电子地图上用点显示。并进行科学的统计，生成图文并茂的报表。

［５］ＢａｎＸｕｅｇａｎｇ，ＺｈｅｎｇＳｉｆａ，ＺｏｕＸｕｄｏｎｇ，ＬｉａｎＸｉａｏｍｉｎ．ＧＰＳ［Ａ］．ＶｅｈｉｃｌｅＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔＤＧＰＳ，４ｔｈＡｓｉａ－ｐａｃｉｆｉｃＩＴＳＳｅｍｉｎａｒ［Ｃ］．２０００．

［６］胡红春，伊桂花，张健．ＧＩＳ／ＧＰＳ与现代物流配送车辆调度系统［Ａ］．十二届工业工程与工程管理国际学术会议（ＩＥ＆ＥＭ＇２００５）论文集［Ｃ］．

①基础地图数据制作。制作适合配送需求的电子地图，利

用ＧＩＳ的功能，记录了各种道路的信息，例如，哪些地方是单行线，哪些地方有转弯限制，不同道路等级速度限制等。为烟草物流配送的实时性提供依据。②烟户信息采集。运用卫星定位将全部的烟户信息通过ＧＩＳ的地理编码功能自动定位到地图上。也可以手工动态的添加或删除烟户信息或定单，并实时动态更新，为生成新的配送路线方案做好基础。③车辆管理和司机信息录入。充分考虑车辆的车型、容积和载重，每天任务的最大定单数量，车辆行驶成本和以及司机的情况等。

（２）编写程序，线路优化。在物流配送中利用先进的运筹学算法和ＧＩＳ强大的路径分析功能，电脑智能化的生成最合理的（上接第７０页）本展开的，但其结构和形式还是呈现出许多不同的特点。此外，在特定的产品制造环境中，ＳＭＩ还保证了更一致的产品品质，更短的提前期和更透明的需求及供应链可见度：

２００５．

［收稿日期］２００７－０１－３０

（５０１７５０６４）［基金项目］国家自然科学基金项目资助

（１９６９－），男，山东大学现代物流研究中心博士研究［作者简介］胡红春

生，山东山大俱进物流有限公司副总经理。

吴耀华（１９６３－），男，山东大学现代物流研究中心教授、博士生导师。

王红勃（１９６８－），男，河南省机械设备成套局工程师。

二者之间内在逻辑的一致性，使人非常容易甚至乐于忽略这种细微的差异，把概念和定义泛化，从而在做理论研究时，也只能停留在问题表面而无法深入到事物或系统的核心。笔者试图通过ＶＭＩ和ＳＭＩ之间的对比分析，希望能够在未来的研究中发现问题，提供答案，尽可能地接近事物的本质。

［参考文献］

［１］ＴｅｒｒａｎｃｅＬＰｏｈｌｅｎ，ＴｈｏｍａｓＪＧｏｌｄｓｂｙ．ＶＭＩａｎｄＳＭＩｐｒｏｇｒａｍｓ：Ｈｏｗｅｃｏｎｏｍｉｃｖａｌｕｅａｄｄｅｄｃａｎｈｅｌｐｓｅｌｌｔｈｅｃｈａｎｇｅ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ＆ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００３，３３（７）：５６５－５８１．［２］ＹｕｌｉａｎｇＹａｏ，ＰｈｉｌｉｐＴＥｖｅｒｓ，ＭａｒｔｉｎＥＤｒｅｓｎｅｒ．Ｓｕｐｐｌｙｃｈａｉｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｉｎｖｅｎｄｏｒ－ｍａｎａｇｅｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙ［Ｊ］．ＤｅｃｉｓｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ，２００５．［３］ＹａｎＤｏｎｇ，ＫｅｆｅｎｇＸｕ．Ａｓｕｐｐｌｙｃｈａｉｎｍｏｄｅｌｏｆｖｅｎｄｏｒｍａｎａｇｅｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙ［Ｊ］．ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＰａｒｔＥ，２００２，３８：７５－９５．［４］马士华，林勇，陈志祥．供应链管理［Ｍ］．北京：机械工业出版，２０００．［５］大卫・辛奇－利维，等著，季建华，等译．供应链设计与管理［Ｍ］．上海：上海远东出版社，２０００．

（１）实施ＳＭＩ后，供应商实际上已经参与到制造商的生产计

划安排上，为了在原材料和零配件的供应过程中尽量减少因退货或返修而产生的费用支出，供应商会自觉提供高品质的原材料产品，从而保证了最终产品品质的一致性。

（２）显然，信息共享与供应商参与制造环节导致了更合理高

效的补货流程，交货提前期大为缩短；

（３）需求及供应链的可见度提高也是由于信息共享产生的，这在ＶＭＩ中是比较明显的特点，但在ＳＭＩ中就有着比较特别

的意义，因为制造系统几乎运行在一个封闭的经济环境中，如果不实施ＳＭＩ，原材料供应商就几乎感觉不到消费者对最终产品的需求情况，从而导致预测困难或者预测被不切实际地夸大，出现所谓的“牛鞭效应”。

４小结

［收稿日期］２００６－１１－２０

事实上，ＶＭＩ和ＳＭＩ之间的差别是细微的，我们通常都对此不以为意，尤其作为习惯于简单归纳思维的中国学者，因为

（１９７１－），男，河南郑州人，暨南大学管理学院博士研［作者简介］杨建功

究生，研究方向：战略管理、供应链与物流管理。

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