基于GIS的 物流仿真技術及應用

河北工業(yè)職業(yè)技術學院 石彥杰 白瑞云

市場經濟的蓬勃發(fā)展和信息技術的不斷變革使電子商務市場逐步壯大，物流業(yè)卻成為制約電子商務進一步發(fā)展的瓶頸，這一現狀受到人們的廣泛關注，企業(yè)通過降低物流成本來提高市場競爭力已是不可爭議的事實。隨著計算機仿真技術的發(fā)展與GIS等信息技術的日益成熟，本文將GIS系統(tǒng)引入到物流系統(tǒng)的仿真過程中，為物流系統(tǒng)的管理層提供有力的決策依據。

1 GIS系統(tǒng)

GIS是以地理空間信息數據為基礎，以計算機技術為支撐，采集、存儲地球表面的空間、地理分布數據，從而為地理研究、決策提供有力服務的空間信息系統(tǒng)。目前，GIS已深入到了各行各業(yè)，成為人們工作與生活中不可或缺的工具。

1.1 空間數據

圖1 GIS系統(tǒng)數據結構分層

如圖1所示GIS數據結構主要分為兩類：①矢量圖形數據結構；②柵格圖像數據結構。目前，常采用兩種數據結構或者兩者的混合結構。GIS系統(tǒng)中，地理空間實體由點、線、面來抽象描述。以對象的類型與屬性為依據，GIS將物流實體系統(tǒng)虛擬化并存儲在不同的層次，如圖1所示。在物流仿真系統(tǒng)中，以點來描述運輸車輛以及停車站點；以線來描述道路以及物流配送路徑；以面來描述銷售市場以及物流服務園區(qū)等。在GIS數據庫中，每一圖層都擁有自己獨立的對象屬性表，圖層對象通過主鍵與屬性表中的記錄銜接起來。

1.2 GIS數據

GIS數據由兩部分構成：①對象屬性數據；②實體空間坐標數據。空間位置數據以實體對象的經緯度坐標來描述，主要的實體對象有物流中心、配送中心和分銷點等。屬性數據與其空間坐標位置無關，如配送中心的名稱、物流需求量等物流節(jié)點數據與其經緯度坐標無關，而屬性數據還包括物流運輸路線的名稱、編號、路線長度等信息。地理空間位置數據與實體對象屬性數據相互獨立，可以對其單獨存儲、處理。

2 基于GIS的物流系統(tǒng)仿真

2.1 仿真內容

在物流系統(tǒng)模型仿真的情況下，對其進行試驗、分析，通過參數調整，得到合理的物流系統(tǒng)，從而更好地滿足市場與客戶的需求。以現有的資源為基礎，尋求最佳的解決方案。仿真內容主要包括：1.物流、配送中心的選址；2.規(guī)劃運輸路徑；3.物流調配；4.物流配送路徑規(guī)劃等。物流系統(tǒng)仿真涉及到的數據繁多且至關重要。以GIS技術為基礎來分析物流系統(tǒng)中的數據關系，使得仿真方案更為真實，仿真結果更為直觀、可信。這里以Caliper公司的TransCAD平臺為基礎，借助于MapInfo技術，設計了一種基于GIS的仿真方法。

2.2 基于GIS的系統(tǒng)仿真

為提高工作效率，合理利用資源，本文采用excel與MapInfo軟件來對GIS的實體對象空間位置數據與屬性數據進行處理，其具體流程如圖2所示。

圖2 基于TransCAD平臺的GIS仿真流程

（1）錄入物流實體對象屬性數據。將物流實體資源進行編號，并設置其主鍵以及對應的屬性字段，利用excel記錄相應的參數數據。

（2）建立物流中心與物流服務區(qū)域圖層。掃描電子地圖，采用MapInfo軟件來建立并編輯相應的區(qū)域。在視圖文件中存儲各區(qū)域的物流供應能力、物資需求等數據。

（3）建立運輸路網與運輸路徑圖層。借助于MapInfo來建立、編輯物流運輸路網。值得注意的是，該項工作量十分龐大。而建立輸運路徑圖層，通常是采用TransCAD來實現。

（4）數據融合。在TransCAD環(huán)境下，將物流實體對象屬性數據，如物流中心、物流服務區(qū)、運輸路網、運輸路徑等數據全部導入，并生成Map文件。然后利用TransCAD軟件中編輯Map的工具箱處理相應的運輸路網、運輸路徑等屬性數據，并在路網上生成網絡文件，然后在該網絡文件中建立物流運輸路徑。

（5）矩陣處理。物流對象的基本數據是以矩陣的形式存在的。TransCAD平臺提供矩陣導入、創(chuàng)建、刪除、維護等操作功能，可以很好地實現矩陣數據的處理。

（6）模型選擇。以具體物流仿真目的為基礎，對于物流流量預測，物流配送運輸路徑規(guī)劃，物流分擔、分布方式，物流配送中心、物流中心的選址，物流管理體系的性能評估，網絡物流配送，物流要素的分類與重組，企業(yè)物流管理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)設計等需求，選擇合適的仿真模型，設置、調整仿真參數，然后進行仿真分析研究。

3 仿真測試與分析

3.1 仿真一

（1）物流配送?？蛻粝蛭锪髦行陌l(fā)送物流需求，物流管理系統(tǒng)生成相應的物流配送信息，生成詳細的物流配送計劃，規(guī)劃物流配送路徑，選擇運輸車輛，計算運輸成本。

（2）運輸車輛監(jiān)控。通過選中的運輸車輛屬性數據，輸入運輸車輛車牌號，獲取車輛實時坐標信息，在電子地圖上顯示。

3.1.1 仿真平臺。仿真硬件與軟件需求見表1。

表1 仿真硬件與軟件需求

3.1.2 仿真結果與分析。本仿真系統(tǒng)通過操作人員手動設置物流需求，基于GIS的物流仿真平臺自動生成物流配送信息，并在電子地圖上顯示運輸車輛的坐標位置。其仿真結果見表2。

表2 基于GIS的物流仿真結果

仿真系統(tǒng)在制定配送計劃時，以每個物流配送中心的服務范圍為劃分，在配送中心A內，待配送分銷店為2個；在配送中心B內，待配送分銷店為3個。在制定配送路徑時，根據TransCAD的路徑規(guī)劃模型與路徑最短模型，得到兩種不同的路徑規(guī)劃結果，從運輸距離與費用看出，雖然選擇最短路徑運輸距離較近，但兩者的運輸成本差不多，而選擇最佳路徑可有效節(jié)約配送時間，提供物流運營效率。在物流仿真過程中，在電子地圖上可以觀測到運輸車輛按規(guī)劃的路徑移動。

3.2 仿真二

本文借助于糧食物流來進行說明。這里主要介紹物流運輸路徑優(yōu)化功能。路徑優(yōu)化是結合物流配送中心以及貨物需求信息，如貨物的實際需求量、配送時間等，根據實際需要，在電子地圖上實現物流運輸路徑優(yōu)化結果的可視化顯示。結合物流信息數據庫中的物流配送中心位置與倉儲信息，操作人員手動輸入配送信息，如圖3所示為實際仿真實例。顯示的內容包括：配送方案、需要的運輸車輛以及優(yōu)化路線。

圖3 物流配送路徑優(yōu)化

4 結論

本文以TransCAD平臺為基礎，在物流系統(tǒng)的仿真分析過程中融入了地理空間信息系統(tǒng)，設計了一種基于GIS的物流仿真分析方法，仿真應用了TransCAD的路徑規(guī)劃模型、路徑最短模型。結果表明，本文所提出的仿真方法可以很好地應用于物流服務中。