基于GIS的 物流仿真技術及應用

河北工業職業技術學院 石彥杰 白瑞云

市場經濟的蓬勃發展和信息技術的不斷變革使電子商務市場逐步壯大，物流業卻成為制約電子商務進一步發展的瓶頸，這一現狀受到人們的廣泛關注，企業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展與GIS等信息技術的日益成熟，本文將GIS系統引入到物流系統的仿真過程中，為物流系統的管理層提供有力的決策依據。

1 GIS系統

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。目前，GIS已深入到了各行各業，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將物流實體系統虛擬化并存儲在不同的層次，如圖1所示。在物流仿真系統中，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的物流系統仿真

2.1 仿真內容

在物流系統模型仿真的情況下，對其進行試驗、分析，通過參數調整，得到合理的物流系統，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.規劃運輸路徑；3.物流調配；4.物流配送路徑規劃等。物流系統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域圖層。掃描電子地圖，采用MapInfo軟件來建立并編輯相應的區域。在視圖文件中存儲各區域的物流供應能力、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環境下，將物流實體對象屬性數據，如物流中心、物流服務區、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，企業物流管理系統、信息系統設計等需求，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送物流需求，物流管理系統生成相應的物流配送信息，生成詳細的物流配送計劃，規劃物流配送路徑，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的路徑規劃模型與路徑最短模型，得到兩種不同的路徑規劃結果，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化功能。路徑優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化路線。

圖3 物流配送路徑優化

4 結論

本文以TransCAD平臺為基礎，在物流系統的仿真分析過程中融入了地理空間信息系統，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。