基于GPS的烟草物流配送线路规划

ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｃｉ－Ｔｅｃｈ２００８．９物流科技２００８年第９期ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｃｉ－ＴｅｃｈＮｏ．９，２００８・现代物流技术・收稿日期：２００８－０４－２１作者简介：翁建红（１９７８－），男，江苏泰兴人，上海交通大学硕士研究生，研究方向：物流工程、物流信息化。

摘要：文章以烟草物流配送为研究对象，介绍了ＧＰＳ／ＧＩＳ技术在烟草物流配送中的应用，在ＧＰＳ实时监控的基础上提出以在途时间来衡量配送运输线路的工作量，据此来进行配送运输线路规划，得出适合烟草物流实际的配送运输线路规划方法。

关键词：全球定位系统（ＧＰＳ）；在途时间；物流；配送；烟草；地理信息系统（ＧＩＳ）；车辆路线问题（ＶＲＰ）中图分类号：Ｕ１１６．２文献标识码：Ａ文章编号：１００２－３１００（２００８）０９－００１８－０３Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｕｓｅｓｌｏｇｉｓｔｉｃｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｔｏ－ｂａｃｃｏｃｏｍｐａｎｙ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＧＰＳ／ＧＩＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｌｏｇｉｓｔｉｃｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．ＩｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＧＰＳｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｕｓｉｎｇｔｒａｎｓｉｔｔｉｍｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｄｉｓ－ｔｒｉｂｕｔｅｄｄｅｌｉｖｅｒｙｒｏｕｔｅｗｉｌｌｂｅａｄｖａｎｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｐｌａｎｔｈｅｄｅｌｉｖｅｒｙｒｏｕｔｅ，ｅｄｕｃｅｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅａｃ－ｔｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｒｏｕｔｅｏｆｔｈｉｓｔｏｂａｃｃｏｃｏｍｐａｎｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）；ｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｔｉｍｅ；ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｔｏｂａｃｃｏ；ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＧＩＳ）；ｖｅｈｉｃｌｅｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ（ＶＲＰ）基于ＧＰＳ的烟草物流配送线路规划ＧＰＳ－ＢａｓｅｄＴｏｂａｃｃｏＬｏｇｉｓｔｉｃｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｏｕｔｅＰｌａｎｎｉｎｇ翁建红，李朝阳（上海交通大学，上海２０００３０）ＷＥＮＧＪｉａｎ－ｈｏｎｇ，ＬＩＣｈａｏ－ｙａｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"""""""""""""""""""""""""""""""""""""１前言物流配送路线规划的核心是车辆路线问题。

Ｄａｎｔｚｉｇ和Ｒａｍｓｅｒ于１９５９年首次提出了车辆路线问题（ＶｅｈｉｃｌｅＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｂｌｅｍ，ＶＲＰ），很快得到了运筹学理论、概率论和随机理论等学科的专家学者的关注，Ｂｏｄｌｉｎ、Ｃｈｒｉｓｔｏｆｉｄｅｒ、Ｇｏｌｄｅｎ、Ａｓｓａｄ、Ｂａｌｌ等人对该问题进行了更深入的研究，他们进行了大量的理论和实践研究，取得了很大进展。

车辆路线问题定义为：对一系列发货点、收货点，组织适当的行车路线，使车辆有序地通过它们，在满足一定的约束条件（如货物需求量、发送量、交发货时间、车辆容量限制、行驶里程限制、时间限制等）下，达到一定的目标（如路程最短、费用最小、时间最短等）。

１．１ＧＰＳ概念ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ）是美国历经２０年，耗资超过３００亿美元建立的全球卫星定位系统，包括绕地球运行的２４颗卫星，它们均匀地分布在６个轨道上。

每颗卫星距离地面约１．７万公里，能连续发射一定频率的无线电信号，实时提供三维位置、速度和高精度的时间信息。

ＧＰＳ信号接收设备中常见的是便携式信号接收仪，包括ＧＰＳ接收卡或外接设备，由天线、接收单元和电源组成，体积很小，可方便地装载在汽车等交通工具上。

只要持有便携式信号接收仪，无论身处陆地、海上还是空中，都能收到卫星发出的特定信号。

１．２ＧＩＳ概念ＧＩＳ（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）是２０世纪６０年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。

ＧＩＳ以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件支持下，实现对空间信息的采集、存储、管理、操作、分析模拟和显示，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

１．３ＧＰＳ／ＧＩＳ在物流配送中的应用在物流配送中的应用主要是：（１）用于汽车自定位、跟踪调度、陆地救援。

（２）用于内河及远洋船队最佳航程和安全航线的测定、航向的实时调度、监测及水上救援。

（３）用于空中交通管理、精密进场着陆、航路导航１８ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｃｉ－Ｔｅｃｈ２００８．９和监视。

（４）用于铁路运输管理。

在公路汽车运输物流配送中的具体应用主要体现在以下两方面：（１）车辆和货物跟踪：利用ＧＰＳ／ＧＩＳ技术可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，可对重要车辆和货物进行跟踪运输，以便进行合理调度和管理。

（２）货物配送路线规划和导航：利用ＧＰＳ／ＧＩＳ技术，设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。

路线规划好之后，利用ＧＰＳ的三维导航功能，通过显示器显示设计路线及汽车运行路线和运行方法。

２烟草物流配送相关理论方法２．１烟草物流配送问题描述烟草物流配送的实际情况如下：烟草物流中心负责全市烟草零售网点的物流配送任务，零售网点分布在全市各地，其总体数量大致稳定，但仍有少量增长，零售网点的地理位置有时会有改变，甚至撤销该网点。

物流配送车辆由单个物流中心出发，配送到全市各零售网点，配送完成后车辆返回该物流中心，而且所有配送车辆为同一型号，装载量相同。

物流配送的工作量最终根据配送所需的时间（在途时间）来衡量，由于配送车辆上都装有ＧＰＳ定位终端，ＧＰＳ监控中心能实时监控每一辆物流车辆的动态信息，为以时间作为工作量考核标准打下了基础。

总体工作量（配送所需的总时间）一定的情况下，在物流配送线路规划时考虑各配送线路的配送工作量大致平衡，避免出现某些配送运输线路超负荷工作，而其他却有些配送运输线路工作量很低。

２．２配送运输线路规划２．２．１配送运输线路规划步骤烟草物流配送运输线路规划步骤如图１：首先，根据以往数据统计各零售网点的平均需求量，以平均需求量作为该网点的需求计算数值，忽略极端峰值和极端低值；其次，集合经验丰富的老调度员，根据以往的调度经验对全市范围内的零售网点进行配送运输线路的区域划分；再次，以上述区域划分为基础，根据Ｇｉｌｌｅｔｔ和Ｍｉｌｌｅｒ的Ｓｗｅｅｐ算法，形成零售点的径向区域，从物流中心发出的射线扫过这个区域，是不超过车辆容量的零售点组成一个区域，一个区域就是一个配送运输线路，再根据各配送运输线路的配送工作量大致平衡的原则进行微调；最后，对具体配送运输线路上各零售点的配送顺序进行优化。

２．２．２以在途时间来衡量配送运输线路的工作量烟草物流配送的一个原则就是要使各配送运输线路的配送工作量大致平衡，这就涉及到工作量的计算方法。

本文提出了一个新的计算办法，不是直接根据配送路程的长短、送货量的多少、经过的零售点的数量来计算工作量，而是把这些指标都换算成在途时间这一个指标来进行衡量，即只要能保证从物流中心出发，完成每条配送运输线路的配送任务并返回物流中心这一过程的在途时间相等，我们就认为各配送运输线路的配送工作量相等。

根据在途时间来最终衡量配送运输线路是否公平，其最大的问题是无法对配送运输车辆的状态进行实时监控，这样会导致一系列的问题，如：配送人员不根据规划好的配送线路行驶、配送人员把车停下消极应付时间、或者是到某一零售点后长时间闲聊不走等。

这些问题随着ＧＰＳ系统的使用而一一解决，在配送车辆上都装有ＧＰＳ定位终端，ＧＰＳ监控中心就能实时监控每一辆物流车辆的动态信息，为以时间作为工作量考核标准打下了基础。

１９２．２．３在途时间的计算上文提到以在途时间作为烟草物流配送运输线路工作量的衡量标准，其在途时间的组成可分为以下几部分：物流中心到配送运输线路区域中心的时间；配送运输线路区域中心到本线路区域内各零售点的总时间；各零售点停车配送的总时间。

物流配送区域如图２所示。

区域中心为某一具体配送运输线路上各零售点组成的多边形的几何中心。

下文对在途时间的几个组成部分加以描述：（１）物流中心到配送运输线路区域中心的时间Ｔ１。

Ｔ１＝Ｓ１Ｖ１其中，Ｓ１为物流中心到配送运输线路区域中心的距离；Ｖ１为配送车辆从物流中心到配送运输线路区域中心的平均速度，这里取上海市快速道路平均速度６０ｋｍ／ｈ。

（２）配送运输线路区域中心到本线路区域内各零售点的总时间Ｔ２。

Ｔ２＝ｎｉ＝１!Ｓ２ｉＶ２其中，ｎ为本线路区域内零售点的总数；Ｓ２ｉ为配送运输线路区域中心到本线路区域内各零售点的距离；Ｖ２为配送车辆从配送运输线路区域中心到本线路区域内各零售点的平均速度，这里取上海市一般道路平均速度４０ｋｍ／ｈ。

为了计算方便，且这里总时间的计算是为了保证各配送运输线路工作量的公平，所以只单纯的计算从区域中心到本线路区域内各零售点的时间总和，没考虑类似旅行商问题的从区域中心出发，访问区域内所有零售点后再回到区域中心的问题。

由于其他各条配送运输线路都采用相同的算法，总体来说是相对公平的。

实际针对每条配送运输线路进行烟草配送时，具体的配送节点顺序在下文有详细描述。

（３）各零售点停车配送的总时间Ｔ３。

Ｔ３＝ｎｔ其中，ｎ为本线路区域内零售点的总数；ｔ为各零售点停车配送的平均时间，这里取某烟草公司长期统计的平均数据３０分钟（０．５ｈ）。

综上，某一具体配送运输线路的在途时间Ｔ为：Ｔ＝２Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３Ｔ１计算两次是考虑到配送车辆完成配送任务后需返回物流中心。

２．２．４具体配送运输线路节点配送顺序完成对配送运输线路的区域划分后，需要对具体配送运输线路上各零售点的配送顺序进行优化，这时已经把复杂的配送运输线路规划问题转化为单一的旅行商问题。