864234463GIS在物流配送信息系统中的应用研究论文.doc
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1、GIS在物流配送信息系统中的应用研究二六年四月三十日A Research on the Application of GIS in Logistics Distribution Information System摘 要在市场经济条件下,越来越多的企业对其生产运作中的流通环节产生了高度重视,物流逐渐成为企业管理中充满活力的研究方向。和企业管理的其他部门一样,物流也需要采用信息技术来提高管理水平,以实现更高的客户满意度并以此为途径创造利润。企业的生产经营活动都是发生在地球表面的,而物流业务与企业的其他经营活动相比,和地理空间信息的联系更为密切。故企业越来越多地要求在物流管理中采用空间信息技术,如
2、地理信息系统(Geographic Information System, GIS),全球定位系统(Global Positioning system, GPS)等。在物流管理的诸多功能要素中,配送这一环节中GIS的应用尤为突出,配送路径选择、物流中心选址等问题都需要GIS理论的支持。可以说,物流配送信息系统的研究是物流管理学和空间信息科学的交叉领域。在现有的物流系统中,存在着诸多问题,如配送路径计算量太大而且耗时太长、路径选择中没有考虑道路转向、路径权值设置不合理等等。本文的研究目的就是在这种背景下提出一种新的基于GIS的物流配送信息系统。现代物流中企业发车一次给多个客户送货的多品种小批量配
3、送成为越来越常用的送货形式,因此物流系统需要提供多个目的环游的最短路径。这就是图论中的旅行商问题(Traveling Salesman Problem, TSP)。目前,除了穷举法之外,尚未找到TSP的精确解法,实际的应用都是采用近似的解法,得到接近最优解的满意解。况且现代城市交通状况非常复杂,而且有明显的动态变化,使得理论上计算出的最短路径在实际中也未必是最优的。所以本文提出的最短路径算法也不追求最优解,其基本思路是,将单源单目的地最短路径分析问题的经典算法Dijkstra算法与TSP问题的最临近算法相结合,以计算比较满意的环游路径。考虑到道路的转向限制、单行道等情况在原始的道路拓扑图不能表
4、达出来,在进行分析时,将原始路网转化成对偶图,在对偶图中进行分析。经过实验,本算法得到了正确的实现,并实现了应有的合理的应用效果。关键词:物流配送,最短路径,最临近算法,Dijkstra算法AbstractUnder the circumstance of market economy, more and more enterprises have concentrated on the transportation part of its producing and operating process, and LOGISTICS has become an active research
5、field. Like any other parts of enterprise management, logistics needs to enhance its management by using information technology so as to achieve higher consumer satisfaction and make more benefit. All the production and management activities take place on the surface of the earth, among which logist
6、ics has a closer relationship with geospatial information compared with the other ones. Therefore, enterprises are required more and more to adopt geospatial information technology, such as Geographic Information System (GIS), Global Positioning system (GPS). In particular, delivery uses more GIS te
7、chnologies than any other factors of logistics. Vehicle routing and Distribution Center (DC) Positioning need the application of GIS theory. It can be said that Logistics Delivery Information System (LDIS) is the intersection of Logistics management and Geospatial Information Science.The current LDI
8、S have many shortcomings: routing algorithms are always complicated and time-consuming, road turnings are always not taken into consideration, and the weight of path is always not reasonable. This thesis presents a new LDIS based on GIS under this background.In modern logistics, delivery of many typ
9、es and small bulks, which means one vehicle delivers to multiple consumers at once has become more and more popular, so shortest path for the overall journey is needed. This is Traveling Salesman Problem (TSP) in Graph Theory. Until now, no algorithm has been found to solve the problem, all of the p
10、ractical solutions are approximate ones. In addition, traffic condition in modern cities is very complex and dynamic, which makes the theoretically shortest path not always best in practice. This thesis does not aim at the best solution either, and its idea is to combine the classic single source si
11、ngle destination shortest path algorithm Dijkstra algorithm with the nearest algorithm of TSP, and calculate a rather satisfactory round path. Since road turning restrict and direction restrict cannot be demonstrated by the original road topology, the allelomorph graph is generated from the original
12、 graph, and routing is done on the controversial graph. This algorithm is proved sound by experiments.Key words: Logistics Delivery Shortest Path Nearest Algorithm Dijkstra Algorithm目 录摘 要IAbstractII第一章物流信息化与GIS应用1第一节物流概述11.1.1 物流的概念和发展11.1.2 企业物流21.1.3 物流配送31.1.4 物流配送的合理化4第二节企业信息化概述61.2.1 企业信息化的产生6
13、1.2.2 信息与信息系统61.2.3 企业信息化的要素71.2.4 企业信息化建设的原则8第三节物流信息系统101.3.1 物流信息及其特征101.3.2 物流信息系统12第四节 地理信息系统在物流配送中的应用131.4.1 地理信息系统概述131.4.2 GIS与企业信息化相结合181.4.3 GIS与GPS在物流配送中的应用191.4.4 用于物流分析的常用GIS模型21第二章物流配送的路径计算23第一节图及其数据结构232.1.1 图论概述232.1.2 图的数据结构25第二节两点间最短路径问题及Dijkstra算法262.2.1 Dijkstra算法的基本原理262.2.2 Dijk
14、stra算法的多种实现方法27第三节车辆调度问题及其研究292.3.1 车辆调度问题概述292.3.2 欧拉图、汉密尔顿图与旅行商问题302.3.3 TSP的常用算法31第四节基于Dijkstra算法的车辆调度问题解决方案332.4.1 问题的提出332.4.2 对已有研究成果的分析342.4.3 将Dijkstra算法与最临近算法真正结合起来35第三章配送路径的特征表达37第一节道路网的表达方法373.1.1 对道路网表达方法的要求373.1.2 改变路网的拓扑结构403.1.3 对偶图42第二节 道路网的权值评价433.2.1 最优指标的选取433.2.2 本文采取的权值评价方法44第四章
15、基于GIS的物流配送信息系统47第一节 信息系统开发方案474.1.1 信息系统的开发方法474.1.2 GIS开发模式选择494.1.3 本系统方案的提出51第二节 物流配送系统的需求分析514.2.1 我国超市配送的发展现状524.2.2 系统开发任务概述534.2.3 各个模块的详细需求544.2.4 其他要求55第三节 物流配送系统分析564.3.1 业务流程分析564.3.2 数据流程分析564.3.3 数据字典59第四节 系统设计和开发624.4.1 系统的体系结构624.4.2 业务数据库的设计634.4.3 空间数据的设计65第五节 物流配送系统的运行展示66第五章总结和展望6
16、9第一节 总结69第二节 进一步的研究内容和方向69参考文献71致 谢74第一章 物流信息化与GIS应用第一节 物流概述1.1.1 物流的概念和发展在市场经济条件下,企业为了扩大利润,一般采用降低物质消耗和提高劳动生产率两种途径,而对物质资料的流动过程中所产生的效益,却鲜有研究。这一部分因此被一些学者称作“经济学的黑暗大陆”。随着企业管理水平的提高和经济全球化、区域化的发展,越来越多的企业认识到,产品流通环节也会产生巨大的经济效益,因此对流通环节也越来越重视,物流逐渐成为企业管理中一个充满活力的研究方向。对物流的认识来自于生产过程的组织实践和产品销售的实际需要。1921年,美国学者阿奇萧在其著
17、作 Some Problems in Market Distribution中提出:“物流是与创造需要不同的一个问题。物资经过时间和空间的转移,会产生附加值。”在这里,物流被称作Physical Distribution(PD),即“实物分配”或者“货物配送”。1935年,美国销售协会阐述了“实物分配”的概念:“实务分配是包含于销售之中的物质资料和服务在流动过程中所伴随的种种经济活动。”1963年,物流的概念被引入日本,当时物流被理解为“在连续生产和消费间对物资履行保管、运输、装卸、包装、加工等功能,以及作为控制这类功能后援的信息功能,它在物资销售中起了桥梁作用。”在学者的研究和企业的实践中,
18、PD逐渐被另一个概念logistics所代替。Logistics的原意为“后勤”,本意是军事用语“兵站”或者“后勤”,源于法语,是拿破仑军队中对负责马匹和粮草的军官的称谓。二战之后,当英国和美国从事后勤工作的专家进入商务领域之后,logistics的概念得到了扩充和新的应用,并取得了巨大成果,对经济活动产生了深远的影响。我国开始使用“物流”源于1979年。当年,我国物资工作者参加了在日本举行了第三届国际物流会议,回国后在其考察报告中第一次提出“物流”这个术语。“物流”是日文应用的汉语,作为“实物流通”的简称,提法既科学合理,又确切易懂。1989年4月,第八届国际物流会议在北京召开,“物流”一词
19、的使用日益普遍起来。这时,物流就不单纯考虑的是从生产者到消费者的货物配送问题,而且还要考虑到生产者对原材料的采购,以及生产者本身在产品制造过程中的运输、保管和信息等各个方面,全面地、综合性地提高经济效益和效率的问题。因此,现代物流是以满足消费者的需求为目标,把制造、运输、销售等市场情况统一起来考虑的一种企业发展战略。总的说来,物流是指物资实体的物理流动过程及其有关活动的总称。它不仅包括物的搬运和运输,还包括与此相联系的包装、装卸、储存、配送和流通加工等各种活动。物流不仅仅是物与流的组合,而且是一种建立在自然运动基础上的、高级的运动形式,是限定于军事、经济、社会条件下的组合,是货物从军事、经济、
20、社会的角度运动,创造价值,达到某种军事、经济、社会的要求的运动。物流作为价值的创造过程,主要体现在以下几个方面:(1) 产生空间位移创造价值:物流活动中,货物最显著的运动形式是空间位置的移动,即从一个地方转移到另一个地方。因此,物流活动首先是作为一种产生空间位移的活动出现的。(2) 产生时间推移创造价值:物流活动中,货物的存在发生了时间效果,克服了需求与供给节奏不一致的矛盾,在物流系统中具有缓冲、调节和平衡的作用,保证了物流活动的连续性与有效性。例如,夏季是空调消费的高峰,只有在春夏两季才有显著的需求,其他季节生产的空调一般只有保存到夏季才能够表现出它的价值。在这里,作为储存功能,物流产生了时
21、间价值。(3) 产生附加值:物流过程中,通过包装、装卸、加工等过程,都会产生出附加值。比如,钢材的流通过程中,往往需要进行切割、涂装等加工过程,以改变货物的形态,满足客户的需求;煤炭在运输过程中,需要将原煤加工成型煤,这些都是附加值的产生过程。1.1.2 企业物流社会再生产是生产环节和流通环节相互连接、周而复始的运动过程。伴随这一过程的是物质资料不断产生的时空转移和程度不同的形质变化,并由此形成了四通八达、纵横交错的社会物流网络。而这个复杂的物流系统,又是由一个个微观的企业物流系统所组成的,每个企业都是这个网络中的结点,并以生产物流实现结点内部的转换,以供应物流和销售物流实现节点之间的连接。企
22、业物流是对企业从原材料供应地一直到产品用户之间的物料流及有关信息流进行组织和管理的过程。它以企业经营为核心,是从企业的角度研究的与之有关的物流活动,是微观物流的典型领域。一般来说,企业物流系统可以按照其职能范围分成以下几个部分:(1) 供应物流:包括原材料的采购订货、进货运输、库存管理和用料管理等活动。(2) 生产物流:包括原材料、在制品、成品的厂内运输,在制品的存储与库存管理,以及生产安排等活动。(3) 销售物流:包括成品的存储与库存管理、发货运输、订货处理以及客户服务等活动。(4) 回收、废弃物流:包括再循环物品、废次品、退货、空容器等的回收和废弃物品的运输与处理,以及相应的管理活动。又成
23、为逆向物流、绿色物流或者静脉物流。一个好的企业必须有商流、实务流、信息流、经营管理这四个“轮子”的协调运转,并以实物流为主导。因此,物流与生产、销售、财务一起,并称为企业的四大支柱。物流系统实际上是生产、销售系统的支持系统,对企业的整个生产经营过程有着极为深刻的影响。同时,物流的时间结构、空间结构、数量结构、形态结构等,又受到产品设计、生产计划、销售策略、财务状况等因素的制约,需要得到企业其他部门的支持与合作。1.1.3 物流配送物流主要包含以下一些功能要素:(1) 输送:指物的空间移动,是货物实现空间位移,创造价值的主要形式,是物流的中心环节之一。输送可以分成运输和配送两种。(2) 保管:保
24、管是指使货物经历时间的推移,从而创造价值的过程。包括存储、管理、保养和维护等活动。(3) 流通加工:在实物从生产领域向消费领域流动的过程中,为促进销售、维护产品质量、实现物流效率化,在流通领域可能对产品进行的简单再加工,其主要作用是直接为流通特别是销售服务,提高物流系统效率。(4) 包装:将货物进行包装,不仅能保护产品,还能够产生附加值。包装具有多种功能,如保护功能、成组化功能、跟踪功能、商品功能、便利功能、效率功能、促销功能等等。(5) 装卸搬运:在同一范围内进行的、以改变“物”的存放状态和空间位置为主要内容和目的的活动。物流的各个主要环节和生产过程中的各个阶段都要依赖装卸搬运活动进行衔接。
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