基于Web GIS的物流電子商務配送網絡優化研究

摘 要：電子商務物流蓬勃發展，而物流配送是其中的關鍵，配送成本的控制有賴于配送網絡優化。Web GIS的核心問題就是實現地理信息共享，以解決配送規劃問題。本文基于Web GIS構建了一個物流配送網絡優化模型，通過選擇配送中心、運用地址匹配搜尋目標、規劃詳細路線獲得配送路徑，并通過實例對模型進行了驗證。

關鍵詞：Web GIS；物流配送；網絡優化

一、引言

隨著電子商務經濟的興盛，現代物流得到了空前發展，而物流配送是電子商務物流的重點，配送效率在很大程度上取決于信息的處理，包括貨物信息與地理信息，如何對各類信息進行處理，支持物流活動的科學調度、合理安排配送中心、線路優化等各項決策視為電子商務物流發展的要點。Web GIS技術的發展為物流服務提供了契機，通過Web GIS可以實現地理信息共享，為用戶提供地理數據服務，為配送中心規劃與線路安排提供了強大的地理位置數據支撐。基于Web GIS對電子商務物流網絡進行優化研究有助于提升網絡優化的效率與準確度，具有一定的實際意義。

二、物流配送網絡研究現狀

1.物流配送網絡模型研究

電子商務的發展改變了消費者的購物習慣，同時也促進了物流業的發展，物流成本的高漲成為物流運作的焦點，另一方面，消費者對于電子商務服務的滿意度很大程度上受配套的物流服務影響，而同時電商對于客戶滿意度的重視程度也在不斷上升，由此物流服務效率與質量也成為了買賣雙方共同關注的問題。學術研究中對物流配送網絡模型的構建一般是一個優化問題的解析，構建以物流成本或客戶滿意度（時間滿意度、貨物完好率、物流服務品質等）為單目標或多目標優化模型，運用優化算法求解，從而獲得網絡中最佳配送中心選址與路徑。

一般物流配送網絡模型以物流成本為目標函數，以配送中心擁有的配送工具配送量不超過上限，車輛行駛不超過額定路程，配送時間不超過客戶要求上限（部分模型以此為目標函數）等為限制條件，構建一個優化模型。然后，運用遺傳算法、模擬退火算法或蟻群算法等進行求解，獲得的結果一般為配送順序（路徑）。也有一些研究考慮更為復雜，投入更大，配送效率更高的配送方式：構建配送中心，劃分配送區域，多點供應方式。該類模型首先要選擇配送中心，再進行二級配送路徑規劃，獲得配送中心與配送路徑結果，大多也以物流成本為目標進行優化研究。

2.基于Web GIS的物流配送網絡優化研究

目前對于物流配送的模型研究較多，有從配送路徑、車輛調度、配送中心選址等多角度開展的研究，但是對于融合Web GIS思路的配送網絡優化研究較少，部分學者從構建物流信息系統、網絡數據庫等方面搭建基于Web GIS的物流網絡體系結構，為網絡優化提供研究基礎。通常，基于Web GIS的物流配送網絡優化涉及路徑分析、地址匹配與資源分配三大塊內容：

路徑分析是GIS比較基本的功能，路徑分析的核心處理是求解最佳路徑，一般為最短路徑，也有模型做特定要求，綜合考慮物流成本，如物流成本包含裝卸、運輸、管理等多類型成本，或者還需要考慮客戶滿意度指標，則最佳路徑需考慮綜合指標。

地址匹配是Web GIS通過網絡地理信息共享后所引申出來的一個搜索功能，比如根據客戶訂單與IP歸屬進行綜合匹配查詢，通過在線地理信息進行二次編碼，根據自身要求進行定制，提高搜索效率與質量。

資源分配實質上是二級配送的理念，根據客戶聚集情況與歷史需求選擇合適的二級配送中心，做好備貨，以快速高效地給客戶供貨，提高客戶滿意度，并且集中給配送中心供貨，分散給客戶配送，與點對點總庫配送成本更低，因此合理的配送資源分配即合理規劃物流配送中心，分區域配送，提高效率，降低成本。

根據Web GIS地理信息技術優勢與其融合物流配送網絡的特性，本文參考了相關學者網絡模型，構建了一個基于Web GIS的物流電子商務配送網絡模型，并做了相應實例驗證，為進一步研究提供參考。

三、配送網絡優化模型構建

基于Web GIS的網絡優化主要解決各節點間的資源分配問題，分為配送點選擇、配送點至需求點路徑分析與優化兩個步驟。

1.網絡描述

令G=（V，E，D）表示物流電子商務配送網絡，表示各節點間距離，作為網絡的邊權，可以表示如下

2.配送點的選擇

（1）假設條件

①物流電子商務配送網絡中有個配送節點V1，其中個節點將被選取為配送中心，作為備貨與中轉中心，網絡中有個n客戶需求節點xi。

②規劃配送中心時參照的需求量與客戶節點分布為歷史數據，選取配送路徑為現實需求，且需求由客戶下單后產生，本文假設客戶節點的需求量在配送中保持不變；

③對客戶節點i的配送成本ci由需求量qi、配送距離lij、單位配送成本；

④配送點的配送量不能超過其配送上限，對多個客戶節點規劃路徑發現多個客戶點需求由同一個配送點供貨而超過供貨上限時，按先來后到原則執行，對于無法滿足的后到節點重新規劃路線。

（2）基于成本的配送點選擇

根據第一部分對于網絡的描述，運用floyd算法逆向求解各需求點到最近的配送點路徑，可以用如下矩陣表示

其中節點1至m為n個待選點中選取出來的配送中心，n+1至n+m節點為客戶需求點，li（n+j）代表客戶節點與配送中心（i（i≤n））的最短距離，假設客戶需求節點j歷史需求量為hqj，令各配送中心的總成本為TC，

所有配送中心的成本之和即整個物流網絡的總成本，以總成本最小化為目標函數，總成本最小時的配送節點即被選為配送中心，一般配送中心具有中心位置，離客戶需求節點聚集區較近，交通便利等特點，有助于提前備貨，快速完成客戶需求配送。配送中心選擇一般基于歷史數據的判斷，歷史客戶聚集區域、歷史需求量等要素，而實際需求與客戶聚集往往會隨著市場的變動而發生變化，因此配送中心也應該需要定期或不定期變動的，考慮到額外的成本支出，本文暫不考慮這方面內容。

3.配送路徑規劃

配送中心確定后，需要劃定各自的配送區域，根據各自的貨物存儲情況、配送車輛配置情況來確定具體客戶需求配送路線。這里我們引入Web GIS網絡優化分析中的地址匹配技術，提高路徑搜尋效率。

（1）Web GIS地址匹配

在區域電子商務物流配送中往往會存在一個問題，實際配送路線路況與原先設定的線路會有一定出入，為了避免臨時路線再規劃，提高路線規劃質量與效率，根據客戶下單地址與網絡地址歸屬（IP）共同確定配送目標定位，并且使用Web GIS地理信息數據庫查看實時地理信息（如百度地圖等地理信息服務商），確保準確目標、實時路線路況。

（2）配送路線規劃

對于配送中心i，其配送量上限為Q，配送車輛m輛，車輛k最大負荷為PK，該配送中心的配送范圍用集合表示，客戶需求點的實際需求用qi表示，需求點要求貨物到達的最長時間用ti表示，車輛平均運行速度為常數v。由于電子商務物流配送的客戶群體對配送速度的訴求，我們以最短距離，最快配送為目標進行路徑選擇。

根據客戶需求節點到配送中心的最短路徑進行歸屬，求解出各個配送中心的配送范圍集合如下

按照就近配送原則匯集客戶點得到了各配送中心的配送范圍，構成了整個配送網絡。根據客戶滿意度優先（現實中就是按下單時間來排序配送），沿途順帶配送原則確定配送先后順序：

①計算各配送中心最急配送需求，

②給配送中心中等待時間與配送時間之差最小的客戶優先配送，運用Web GIS地址匹配技術查詢路線，根據路線配送。

③對配送路徑中經過的節點進行判斷，是否已經獲得配送，沿途需求是否獲得滿足，則n=n-1，轉步驟①進入下一配送，若未獲得配送，判斷為其供貨后是否能夠滿足目標客戶的需求，即車輛k最大負荷為pk與目標客戶需求之差是否滿足沿途需求，若可以滿足h個客戶，則進行供貨n=n-h，轉步驟①。

四、物流電子商務配送實例

電子商務物流的發展得到了空前的發展，前面我們構建了配送模型，為了驗證模型的實用性，以下通過一個簡單的實例來進行說明。

設某區域內電子商務物流配送網絡有10個客戶需求點，從5個待選配送點中選擇2個配送中心，每個配送點各有車輛一臺，車載6噸，平均行駛速度為60 km/h，各需求點的歷史需求量（前一年全年需求量，用于確定配送中心）、當前需求量與時間要求，各點之間的距離詳見表格。

從配送路徑結果可以看出配送中心V13，V14被選中，說明該兩個點處于客戶需求點的中心位置，兩個配送中心配送均經過兩輪運送，一方面車輛載重有限，另一方面客戶需求點位置較為分散。再者，本文以配送網絡成本最小為目標選取物流配送中心，進一步規劃配送路線，獲得的配送方案較普通配送成本更低，客戶滿意度更高。

五、結語

物流配送網絡研究不是一個新話題，對于物流配送路徑規劃、配送點選址、車輛調度問題的研究比比皆是，但是多數研究基于單方面考慮，沒有綜合考慮配送中心、配送路徑等多方面考慮，尤其是在地理信息系統與Web技術快速發展，運用Web GIS進行物流配送網絡研究成為一個新的研究切入點。本文對Web GIS研究要點進行分析，發掘Web GIS研究中的物流配送網絡優化特性（如路徑優化、資源分配等），融合兩者研究共性構建了一個基于Web GIS的物流配送網絡模型，分以成本為目標選擇配送中心與以客戶滿意為目標規劃配送路徑兩步對網絡優化進行研究，獲得配送中心與最佳配送路線，合理解決電商物流配送問題。但是，本文考慮的Web GIS技術的淺層次應用，更深層次的物流信息與地理信息系統集成平臺構建與技術分析有待進一步深入，同時本文配送中心為固定點，更貼近成本優化的移動配送中心研究有待后續進一步開展。

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