城市配送系统的智能化设计毕业作品.docx

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城市配送系统的智能化设计毕业作品

毕-设

业-计

（20届）

城市配送系统的智能化设计

所在学院

专业班级物流管理

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

摘要：

伴随连锁商业、大型卖场等现代流通业、电子商务和电话购物等业态的发展，城市物流配送面临着诸多问题。

笔者通过参考国内外学者提出的理论，分析我国城市配送的发展现状，提出我国城市配送发展的方向是向自动化、智能化方向发展。

然后讲述发展智能化城市配送所需的技术和设备基础，以及如何在城市配送中运用这些智能化技术和信息技术。

最后讨论我国设计应用这些智能化的配送技术和信息技术的思路和方案，以及我国企业设计应用这些技术存在的解决措施。

关键词：

城市配送；智能化技术；信息技术；设计

Abstract:

Withthedevelopmentofchainstores,moderncirculationindustrylikelargestores,e-commerce,telephoneshoppingandotherformats,ourcounty’scitylogisticsdistributionisfacingwithmanyproblems.Throughreferencetothetheoriesofinternationalscholars,analyzingthepresentsituationofourcounty’scitydistribution,thearticleproposesthatthedevelopmentdirectionofourcounty’scitydistributionisautomaticandntelligent.Next,thearticlewilldiscussthetechnologyandinfrastructureneededforthedevelopmentoflntelligenturbandistribution,aswellashowtoapplytheselntelligenttechnologyandinformationtechnologyinurbandistribution.Finally,thearticlewilltalkaboutthemeaningandvalueofdesigingandapplicationtheseintelligentdistributiontechnologyandinformationtechnology,meanwhile,itwillalsodiscussthesolutionsforourcompaniestodesignandapplythesetechnologis.

Keywords:

Urbandistribution;Intelligenttechnology;Informationtechnology;Design

0引言

我国的物流业起步较晚，在车辆调度方面的技术比较薄弱，基本上还处于凭经验进行调度的阶段。

伴随连锁商业、大型卖场等现代流通业、电子商务和电话购物等业态的发展，城市物流配送面临着诸多问题：

城市道路网日趋复杂、交通管制、交通拥堵、客户订单数量增长、客户地点不断变动、客户收取货时间窗变化、配送车辆增多等等，造成运输资源管理难度大、车辆利用率低、员工工作强度增加、成本日益升高、盈利水平下降等等难题。

智能化的物流配送系统可以大大的降低企业在配送业务上的成本，同时也能使配送变得更迅捷，提高车辆的利用率，提高企业的利润，使企业可以用最少的车辆、最少的里程、最低的运输费用、最快的时间完成配送服务。

智能化配送系统提供了配载订单的明细列表、装货顺序、车型、送货顺序、上下货时间窗、任务完成时间表等，为城市物流配送业务提供有力的支持，配送业务透明可控，降低总成本，提高客户满意度，为企业创造持久的竞争力。

本文通过分析国内外城市配送现状，发现我国发展智能化的城市配送存在的一些问题和所遇到的障碍，提出一些可行性的设计方案以及发展城市智能化配送的建议。

比如城市智能化配送的决策支持系统的设计、基于GPS/GIS的管理信息系统、城市公共物流信息平台的建设等。

1城市配送系统智能化概述

1.1城市配送系统智能化的定义

智能化的城市配送系统是采用Internet/GPS/GIS/EDI/ITS等技术和现代城市配送管理思想，对配送相关的运力资源、货物资源、客户资源、人力资源等进行动态优化，并高质量的完成配送任务。

它围绕"以客户服务为中心"的理念，提供高效率、低成本的智能化、自动化、网络化的城市配送服务[1]。

1.2国内外城市配送系统的发展现状

近几年来，随着经济的迅速发展和产品产量及消费量的急剧增长，发达国家的物流配送规模和范围在逐步扩大。

据统计，在许多产品的供货总量中，通过配送方式到达经营者或用户手中的比例高达50％～90％，同时，配送的种类也日益增多。

并且从物流配送的活动范围来看，一些发达国家的配送服务已延伸到了省际和国际[2]。

　　发达国家物流配送规模日益扩大的另一个重要标志是配送中心的数量明显增加。

配送中心是专门从事商品配送业务的物流基地，专业化、现代化程度高，有很强的货物配送能力。

并且发达国家物流设备的更新周期比较短，物流配送技术和设备先进，目前很多配送中心都建立起自动化的配送系统，使物流配送效率得到进一步提高。

为了适应实际的需要，许多发达国家的配送企业采用多种方式向需求者配送货物，并把提高配送服务质量视为发展配送业务的重要手段。

美国的沃尔玛成功的做到了这一点，它缩短接单到供货之间的配送周期，在指定的时间准时送货，实行24小时昼夜接受定单和送货制度及休息日照常配送及提供各种信息，开展流通加工业务等[3]。

我国物流业对物流配送进行了有益的探索，取得了一些初步的成功。

但是，正如任何新生事物的发展都要经历一个曲折过程一样，进一步搞好物流配送，并不断使之发展和完善，仍然面临着不少现实问题，需要社会各方面力量不断努力才能解决。

1.3智能化配送技术的发展现状

与发达国家相比，我国物流技术水平还比较落后，自动化、智能化的仓储、运输、搬运等技术装备的普及率较低，物流信息化总体水平低，条码及射频技术普及率不高，EDI、GIS、GPS等技术的应用十分有限，网络技术的应用还停留在初级水平。

1.3.1运输装备与技术

近十几年来，我国以前所未有的投资力度和建设速度实现了交通基础设施规模总量的快速增长，交通网络覆盖面继续扩大，通达度进一步提高，形成了具有相当规模的综合交通体系。

目前，我国运输装备技术水平与国际先进水平的差距已大大缩小。

通过技术引进和自主开发，铁路大马力机车、专业货运汽车、现代支线飞机等装备应用程度得到提高，船舶大型化、专业化和标准化发展趋势明显，净载重吨位上升[4]。

但总体上，运输装备与技术水平与国外还有一定差距，智能交通运输系统应用还较少，各种运输方式之间由于缺乏统一的标准、缺乏有效的衔接。

1.3.2配送技术

物流配送中心是现代零售业和工业不可或缺的基础设施，是一种多功能、集约化的物流据点，其功能有集货、储存、拣选、流通加工、分拣配送、信息处理等。

目前我国配送中心的发展水平明显落后于连锁超市、便利店和电子商务网点的发展，配送技术在其中制约很大，主要表现在：

智能化决策支持系统不完善、缺乏高效的配送管理信息共享平台、智能化配送技术的应用成本偏高。

1.3.3物流信息技术

信息技术的发展和应用为物流提供了有力的支持，GIS、GPS、条码技术、无线射频技术与网络技术等在物流管理中的应用使其逐渐实现了信息化和智能化。

但目前我国只有少数物流企业应用GIS/GPS等这些先进的物流信息技术。

2我国实施智能化城市配送系统的障碍分析

我国城市配送系统智能化的实施主要存在以下几方面的问题：

物流设备标准化程度低；配送基础设施落后，难以实现智能化配送的跨越式发展；智能化决策支持系统不完善；智能化配送技术应用成本高；缺乏高效率的配送信息共享平台；设计成本高，建设周期长，投资回报见效慢；设计过程缺乏全局观和系统观。

2.1物流设备标准化程度低

我国运输的现代化水平比较低，物流配送中心建设发展比较缓慢，专业化操作水平不高，GPS、GIS、条码技术、无线射频等现代化物流信息技术的应用程度普遍不高，导致了物流配送效率低下。

2.2配送基础设施落后，跨越式发展难度大

智能物流配送系统是指利用系统集成技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流经营问题的能力，从而使物流系统高效、安全地处理复杂问题，为客户提供方便、快捷的服务。

但我国的物流业起步较晚，在车辆调度方面的技术比较薄弱，基本上还处于凭经验进行调度的阶段。

基础设施比较落后，城市道路网也不发达，实施智能化的物流配送属于跨越式的发展，难度大。

2.3智能化决策支持系统不完善

智能配送决策支持系统以满足客户配送要求为前提，以车辆最少、里程最少、运输费用最低、时间最快、满意度最高等因素为目标，把配送订单科学地分配给可用的车辆，生成装车单和派车作业单，协同仓库部门一起配送任务。

系统提供了配载订单的明细列表、装货顺序、车型、送货顺序、上下货时间窗、任务完成时间表等，为城市物流配送业务提供有力的支持，配送业务透明可控，降低总成本，提高客户满意度，为企业创造持久的竞争力。

而我国目前还没有完整的、优秀的智能化决策支持系统。

2.4智能化配送技术的应用成本偏高

目前智能化的配送技术有地理信息系统、条码技术、电子数据交换系统、计算机网络、射频技术、全球定位系统、全球移动通信系统等。

以全球定位系统为例，全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。

经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成[5]。

而我国发射的导航卫星离24颗还是很大的距离，所以要使用GPS导航系统还需要向发达国家购买，在一定程度上增加了技术的应用成本。

2.5缺乏高效率的配送管理信息共享平台

目前，我国的交通运输设施布局很不合理，主要的运输通道经常出现供需矛盾，从而影响了物流配送的效率；物流网点没有统一的布局，物流企业分布过于分散，无法实现资源的有效配置；物流设施装备普遍较差，不能适应现代物流的发展。

并且由于我国的物流信息管理和技术手段比较落后，无法建立公共的物流信息交流平台，对物流配送过程中各个环节进行统一管理和调度，实现高效的物流配送。

2.6设计过程缺乏全局观和系统观

目前我国部分企业已经初步的使用了智能化配送的一些技术，但是这些企业在设计时大部分只考虑到自己企业本身的部分，对于同一条供应链上的其他企业没有考虑进去，导致了对于整条供应链来说并没有提高配送的效率，或者和其他企业的职能脱节。

2.7设计成本高、建设周期长、投资回报见效慢

城市配送系统智能化设计对于单个企业来说，成本投资是相当大的，而且建设也不是短时间就能完成的，就算参考国外的成功案例来进行设计，也会因为每个国家的国情和企业内部的情况不同，需要长时间的实践过程来一步步改善。

所以说它的投资收益不是立杆见影的，对于企业来说，它们很少会考虑去建设智能化的城市配送系统。

3城市配送系统智能化的设计思路

3.1智能化配送系统的结构和作业流程设计

智能物流配送系统是指利用系统集成技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流经营问题的能力，从而使物流系统高效、安全地处理复杂问题，为客户提供方便、快捷的服务[6]。

3.1.1智能化配送系统的结构设计

为了实现配送的高效率，从战略、战术、作业3个层面进行城市配送系统的智能化设计。

从战略层面来看，主要工作是做好物流网点的配置、配送网络的设计、管理人员的选定。

与战略层面相关的智能化技术主要有决策支持系统、管理信息共享平台、计算机网络技术等。

从战术层面来看，主要的工作是规划设计复合配送计划、共同配送计划和高效率的配送路径计划。

与战术层面相关的智能化技术主要有决策支持系统、计算机网络技术、无线射频技术、条码技术、GPS/GIS技术、电子数据交换系统等。

从作业层面上来说，主要要提高配送车辆的满载率和使用率，并且制定相应的绩效考核，做到可视化管理。

与作业层面相关的智能化技术主要包括计算机网络技术、GPS/GIS技术、全球移动通信系统等。

如下图1所示

图1：

智能化配送系统结构设计图

从上述3个层面进行设计和优化配送，最终达到高效率的配送目标，使企业不仅能节省成本，同时能够提高自己的服务水平，提高客户的满意度，增强企业的竞争力。

3.1.2智能化配送作业流程的设计

对于车辆的路径优化的方法多种多样，而影响到配送路径选择的因素也非常的复杂，比如路线选择的长短、道路拥挤程度、道路的使用费用、配送的时间限制等等。

所以通过什么方法，运用什么技术进行路径的优化也是非常重要的。

在车辆调度过程中，要在满足客户需求的前提下，尽量提高车辆的满载率，整车率。

以达到在节省成本的基础上，提高客户的满意度和忠诚度。

在下图所示作业流程中一开始会应用到决策支持系统、计算机网络技术来确定初始的配送方案，接着会应用到GPS/GIS系统进行路径的优化和车辆的调度、然后在GSM系统、计算机网络技术的辅助中完成在途的监控、运输任务的查询等，使得整个配送过程中的作业都能自动化、智能化的完成，很好的完成配送任务。

智能化配送作业流程的设计如下图2所示：

图2：

智能化配送作业流程图

3.2智能化配送系统技术的选择和应用

3.2.1GPS、GIS、GSM技术

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称。

它由空间部分、地面控制系统、用户设备部分三个要素组成，其中GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，均匀的分布在6个轨道面上，它的建设需要大量的资金投入。

GIS即地理信息系统，经过了40年的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。

尤其是近些年，GIS更以其强大的地理信息空间分析功能，在GPS及路径优化中发挥着越来越重要的作用。

GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。

简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。

GSM全球移动通信系统是由欧洲电信标准化协会提出，后来成为全球性标准的蜂窝无线电通信系统。

此三种技术在车辆导航、调度和实时监控上是不可或缺的技术，是我国发展智能化的城市配送的最基本的技术之一。

3.2.2条码技术、RFID、物联网技术

条码是由一组按一定规则排列的条、空符号组成的编码符号，用以表示一定的字符、数字及符号信息；这种编码可以供机器识读。

射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

物联网技术的定义是：

通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。

以上三种技术在货物的库存管理里可广泛的应用，尤其是现在发展迅猛的物联网技术，它已经在2009年8月温家宝总理提出“感知中国”后被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”。

3.2.3管理信息系统与计算机网络技术

管理信息系统系统是指一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。

一个完整的管理信息系统应包括：

辅助决策系统（DSS）、工业控制系统（IPC）、办公自动化系统（OA）以及数据库、模型库、方法库、知识库和与上级机关及外界交换信息的接口。

随着我国与世界信息高速公路的接轨，企业通过计算机网络获得信息必将为企业带来巨大的经济效益和社会效益，企业的办公及管理都将朝着高效、快速、无纸化的方向发展。

MIS系统通常用于系统决策，例如，可以利用MIS系统找出目前迫切需要解决的问题，并将信息及时反馈给上层管理人员，使他们了解当前工作发展的进展或不足。

换句话说，MIS系统的最终目的是使管理人员及时了解公司现状，把握将来的发展路径。

3.2.4智能交通系统（ITS）技术

智能交通系统（ITS）是将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通信技术及电子传感器技术等有效集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

即ITS将采集的各种信息经交通管理中心集中处理后，传输给公路运输系统的用户，出行者可实时选择交通方式和路线；交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理，提高交通运输系统的整体效率[7]。

ITS的关键技术主要包括定位技术、通信技术、数据处理、共享技术及人工智能技术等。

随着物流业的发展，在物流运作最重要的组成部分——运输与配送中引入智能交通系统势在必行。

3.2.5DSS决策支持系统

决策支持系统是辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。

它是管理信息系统（MIS）向更高一级发展而产生的先进信息管理系统。

它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决策者提高决策水平和质量。

城市配送过程中，智能化决策支持系统起着非常巨大的作用，它能帮助企业实现智能化配送，并且降低配送的成本。

4城市配送系统智能化设计的具体方案

4.1自动化的配送中心

物流配送中心是现代零售业和工业不可或缺的基础设施，是一种多功能、集约化的物流据点，其功能有集货、储存、拣选、流通加工、分拣配送、信息处理等。

自动化的配送中心是实现仓库管理自动化的先决条件。

其中自动分拣系统是智能化的配送中心核心业务，而自动化立体化的仓库是配送中心高效率运作的前提保证，而先进的仓库管理信息系统是配送中心智能化、高效率运作的基础设施技术。

4.1.1自动分拣系统

近年来，连锁超市和便利店的发展势头很猛，对物流作业的"拆零"需求越来越强烈，拣货、拆零作业的劳动力已占整个配送中心劳力的80%；订货商品的多品种、小批量化使得配货作业人手不足的矛盾非常突出。

如何提高这个物流环节的作业效率已成为配送中心机械化、自动化的研究重点。

目前，医药行业、化妆品制造行业已广泛使用全自动拣选系统；而流通领域，特别是连销超市、便利店的配送中心都广泛使用电子标签拣货系统。

只要把客户的订单输入操作台上的电脑后，存放各种商品的货架上的货位指示灯和品种显示器会立刻显示出拣选商品在货架上的具体位置（即货位）所需数量，作业人员便可以从货架里取出商品，放入批发输送带上的周转箱，然后揿动按钮，货位指示灯和品种显示器熄灭，配齐订单商品的周转箱由输送带送入自动分拣系统。

电子标签拣货系统自动引导拣货员进行拣选作业。

任何人不需特别训练，即能立即上岗作业，从而大大提高了商品处理的速度，减轻了作业强度，而且使差错率大幅度下降。

4.1.2自动化立体仓库

自动化立体仓库的出现是物流技术的一个划时代的革新。

它不仅彻底改变了仓储行业劳动密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了仓库功能，使之从单纯的保管型向综合的流通型方向发展。

自动化立体仓库是用高层货架储存货物，以巷道堆垛起重机存取货物，并通过周围的装卸搬运设备，自动进行出入库存取作业的仓库。

自动化立体仓库具有普通仓库无可比拟的优越性。

首先是节约空间、劳力。

其次是提高仓库管理水平，减少货损，优化、降低库存，缩短周转期，节约资金。

自动化立体仓库主要由货架、巷道堆垛起重机、周边出入库配套机械设施和仓储管理控制系统等几部分组成。

货架长度大、排列数多、巷道窄，故密度高；巷道机上装有各种定位的检测器和安全装置，保证巷道机和货叉能高速、精确、安全地在货架中取货。

4.1.3仓储管理信息系统

一个优秀的仓储管理信息系统可以为企业提供高效的仓储管理方案，它有着强大的业务处理能力和灵活的部署机制，让仓库可以高效率的进行运作。

一般来说，仓储管理系统会使用RFID无线射频、条码等现代化技术，为仓库提供灵活而强大的管理方案和数据分析能力，使得用户不需要掌握复杂的技术，减少管理过程中人为因素造成的误差，使得仓库真正的实现作业的自动化和管理的智能化。

4.2基于GPS/GIS的配送管理信息系统

基于GPS/GIS的配送管理信息系统应具备以下几个方面：

基本信息的管理、完善的电子地图、车辆的导航、车辆路径的优化和调度。

其中基本信息的管理可分为道路信息的管理和车辆信息的管理；完善的电子地图可供地理信息的查询和路线的查询；车辆的导航分为车辆的具体位置，车辆的实时监控和导航；车辆路径的调度包括出发点和目的地间最短路径、单车辆的路径调度和多车辆的路径调度。

如下图3所示：

图3：

基于GPS/GIS的配送管理信息系统

4.2.1车辆导航模块

车辆导航模块是指安装在车辆上的、通过GPS仪器接收机接收GPS信号，并将GPS的信息传送到车辆上的计算机中，然后通过GPS信号分析模块将接受到的信号分解存到数据库中，以便提供给显示模块和物流路径规划及路径引导模块使用[7]。

车辆使用者可以通过查询模块快速找到自己的位置和周围地物，车辆运行的状态包括所处位置、速度、方向。

当车辆需要转弯和临近目的地时路径引导模块会给出提示[8]。

物流路径规划是帮助配送人员在行驶前或运行中规划路线的过程，这个过程是根据地图数据库模块所提供的地图，根据应用情况可以加上实时交通信息来实现的。

通常采用的技术是找到最小旅行代价路线，旅行代价可以是时间、距离或选择路线的复杂度等等。

路径引导是指挥司机沿着由路径规划模块计算出的路线行驶的过程。

为了确定车辆当前的位置和产生适当的实时引导指令（通常是转弯接着转弯或依次转向）需要借助地图数据库来进行准确的定位。

如下图4所示：

图4：

车辆导航图

4.2.2车辆路径调度模块

为了能更好的更有效率的完成配送工作，提高对客户的服务，有时候对在途车辆会进行路径上的修改和重新调度。

一般有以下几种情况：

新需求出现，当出现新需求时其调度策略如下：

1）确定位置、需求量；2）在系统中搜寻派出车辆的行车路线，检查各服务车辆满足服务后的剩余车载量，从中找出能满足新需求量的车辆集合。

3）从这些车辆集合中找出其行驶线路离新需求最近的车辆。

4）用最近插入法把新需求插入到服务车辆的行车路线当中，再以当前车辆所在点为出发点，把它看作一个新的问题通过调用GIS路径调度算法库中的算法进行求解。

5）确认是否重新派车完成新需求。

车辆位置的变化。

即当车辆由于种种原因没按预期在优化线路上行驶时，用最近插入法把新需求插入到服务车辆的行车路线当中，再以当前车辆所在点为出发点，把它看作一个新的问题通过调用GIS路径调度算法库中的算法进行求解。

路况变化。

路况变化是动态调度最常见的情况。

这是由于路段拥挤、堵塞等原因造成在车辆在最短路径上行驶得不偿失。

举个简单的例子，在市内交通中，下班时间道路的通行时间要明显比平时长。

在这种情况下，我们有必要对路径进行重新调度，以得到更优的效益。

调度流程如下图5所示：

图5：

车辆调