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物联网模式下的运输资源整合策略摘要：由于实际运输中，需要运输的库存有其特有的属性、同时运输商也存在具体的属性。这就需要通过信息共享，寻找最适合的运输方来进行运输，为此本文建立了一个基于物联网的实时信息采集、分析模式，目的是针对不同成本结构的供应商和运输商，提供当下最合适的信息交流，以实现效益最大化。关键字：物联网，车辆调度，信息共享系统，资源整合Abstract: Due to the actual transport, the stock which need to transport has its unique features, while the carrier also has specific properties. This needs through the sharing of information, search for the most suitable transportation for transport, this paper established a based on Internet real-time information collection and a analysis system, aimed at different cost structure in providers and carriers, to provide the most suitable information exchange, to achieve maximum benefit.Key words：The Internet of things; vehicle scheduling; information sharing system; resource integration一， 背景意义随着世界经济的一体化发展，越来越多的公司在全球范围内配置资源并开发市场以获得竞争优势。在过去的数十年，随着通讯技术和交通技术的迅速发展，在全球范围内建立起越来越大的设计、采购、制造与分销的供应链网络，导致人、财、物等资源在全球范围内的流动。物流业与供应链条管理水平高低直接影响着企业经营水平，也可以看作是企业竞争力强弱的标志；物流业与国民经济发展关系越发密切，影响着国民经济的全面发展，成为了国民经济基础产业。由于“资源”的重要性、有限性和稀缺性，同时为适应协同商务的范围广、速度快、成本低等特点，协同供应链系统中的物流资源已经成为物流领域研究的热点问题。然而长久以来，由于供应链系统的信息传递失真、不及时，节点企业之间信息不对称等问题的存在，使得供应链系统的协调和资源整合普遍受制于“高效满足客户需求、实现资源系统的优势整合、处理系统整合后运营者三方效益的分配”。运输资源浪费问题近些年来，物联网技术的快速发展和应用为供应链运输系统的资源整合提供了一个解决的有效平台。物联网概念首次提出，是在1999年美国麻省理工学院，简单来说，就是利用射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）等信息传感设备，把物品同互联网联系在一起，通过智能化识别和管理，进行信息处理和分析。物联网使得公众网络（以互联网为主）的应用由“人人”之间的信息交换进一步延伸扩展到“物物”之间的信息交换和信息处理1。依托于信息处理平台，实现物理世界信息化操作，提高人对物的检测控制水准。供应链物流资源整合是系统论概念，即要通过对供应链物流系统的组织和协调，把物流系统中彼此相联系的职能和外部拥有共同目标的隶属于不同经济效益的个体进行高效整合，实现高效化运作的体系。通过物联网可以实现管理者与供应链系统物流资源的有机结合，提高整个系统的信息化水平，使管理者可以用更加精细和动态的方式来认识、管理、控制系统运行。第四方物流（the Fourth Party Logistics，4PL）是实现物流行业资源整合关键所在。4PL是1998 年由美国ACCENTURE咨询公司提出的，该公司将其定义为：一个调配和管理组织自身，通过资源、能力与技术的互补性，为供应商提供全面供应链解决方案的供应链集成商2。物联网的核心优势在于它可以使4PL对系统中物理世界的状态实现实时监测，进行动态的管理控制，充分发挥其在调配资源过程中的灵活性，提高资源的运营效率。然而,在如何依靠物联网实现供应链物流资源整合的研究之内,对整合实施过程问题的决策缺少理论模式的支撑,使企业对资源整合过程中的主导因素认识还不够明确，难于把握关键要素，致使投入的整合成本不能收到有效的回报, 不利于进行高效整合。总之，由于技术障碍，现实管理中一直没有整合的基于物联网技术的车辆调度信息共享系统。本文的研究主要重点放在车辆调度信息整合模式上，研究基于物联网技术的信息系统。由于实际运输中，需要运输的库存有其特有的属性、同时运输商也存在具体的属性。这就需要通过信息，寻找最适合的运输方来进行运输，为此本文建立了一个基于物联网的实时信息采集、分析模式， 目的是针对不同成本结构的供应商和运输商，提供当下最合适的信息交流，以实现效益最大化。二， 文献综述（国内外研究现状）（一）运输问题研究DnaZtig 和Ramser 于1959 年首次提出物流配送车辆优化问题。物流配送车辆优化的定义是，通过组织行车路线，实现成本最低。车辆配送优化要以对装货点和卸货点进行统计，使得运输车辆能够有序通过，同时满足约束条件限制，比如说货物需求量、发送量、车辆容量限制和时间限制等一系列问题，实现成本最低化，比如说车辆使用数量少、费用低和时间少等目标 5。物流配载调度包括了运输路线安排问题VRP（Vehicle Routing Problem Problem）和车辆调度问题VSP（Vehicle Scheduling Problem），被认为是一个NP-hard 问题6，只有当其规模较小时，才能求其精确解。对于求解该问题，多数文献采用的是启发式算法7-8，如模拟退火9、变邻域搜索法10、蚁群算法11等。程世东等16（2004）指出：在物流配送中,车辆调度的本质是物流公司利用自己有限的资源,在一定条件下,通过社会资源来实现客户的货物移动需求。刘安业, 孙清华（2010）认为物流配送中心车辆优化要考虑多个要素，实现多个目标。次问题的决策目标函数可以是运输费用最少、运输风险最小、运行时间最短、出行车辆数最少、实现最优配置，需要满足多个目标要求，否则各个目标之间可能产生冲突。为此，需要对运输车辆最重要的情况进行比较，才能得到最优解17。王勇等（2006）提出对大规模车辆调度的一个三阶段求解框架，基于交通条件、车辆承载能力等约束条件,采用货郎担模式优化运输方案，通过交换插入法来合理分配客户区域车辆分配 18。曹剑东等（2008）提出对市内货物配送和收集这一问题，使用Dijstra 算法结合A*算法计算距离矩阵，运用混合禁忌搜索算法，在静态调度中求解，运用局部调整方案来实现VRPB动态车辆调度计算，开发基于GPS/GIS/GPRS 技术的动态车辆调度系统，该系统能监测新增的客户发货需求，实时跟踪车辆位置，以这些参数为输入动态地优化车辆行驶路径，使用GPRS将调度结果快速准确地传送给车辆19。王小完等通过深入研究C-W 算法并对该算法进行改进，考虑时间约束，设计了解决混合时间窗问题的启发式算法，结合地理信息系统（GIS）建立相应的数学模型并对供应链中物流配送车辆调度系统和行车路径进行优化20。以上研究通过监测信息等手段，为车辆调度提供了优化方案，但是还可以综合物联网的手段，采取更新式的优化策略，所以还有基于物联网的优化策略有待研究。谢天保等（2010）指出物流配载车辆调度目标就是针对特定任务调配车辆资源以降低成本费用，分析了车辆和特定运输任务的相关约束条件，提出了物流中心配载车辆调度问题数学模型，重点研究了基于任务时间窗逻辑顺序约束求取可行解的“分组”算法、以及基于时间窗约束冲突概率对可行解基因实施交叉的优化算法5。谢天保等（2010）同时还提出了基于多Agent的物流中心协同配送车辆配载调度系统的框架。系统中的Agent 以自组织方式暂时结盟，结盟原则是联盟内成员完成物流任务成本最小，重点研究了联盟成员实施协同配送车辆配载调度优化算法以及结合配送货物共有性、车辆负载及行驶路径的基因自适应换位算子，重点探讨协同配送利益分享协商模型中的协商协议、协商策略，从而实现利益分配合理化。实验结果表明，自组织协同配送可以降低成本，提高物流配送效益21。考虑到信息的采集和反馈在这套系统中起到关键的作用，还需要强化该模型的信息交流鲁棒性。（二）第四方物流李彦来（2005）指出，从概念上来看, 第四方物流是有领导力量的物流提供商, 它具有可以调节整个供应链的影响力, 提供综合的供应链解决方案, 也为其顾客带来更大的方便。从这个意义上讲, 第四方物流应该是综合物流解决方案的整合和作业的组织交换者, 负责传统的第三方物流模式之外的职责, 即单个组织之外的知识和资源的整合24 。毛光烈(2008)指出，第四方物流是一种新型供应链组织形式, 它通过供应链集成商来整合物流资源, 使物流效率和成本不断逼近最优水平；第四方物流公司能够能够调配和管理公司内部以及与公司具有互补性质的服务供应商之间的各种资源，并提供全面的供应链解决方案(Gattorna,J.,1998) ；从物流行业比较发达的国家和地区来看，市场机制是第三方物流的关键依托，通常第四方物流发展由市场中物流行业的领军者来实现，可以说第四方物流发展前提是第三方物流充分发展；在我国,由于物流市场尚不成熟, 第三方物流力量比较薄弱, 在多数地方, 短期内无法形成有领导力量的第四方物流提供商；这就要求政府发挥市场培育的作用, 与市场紧密配合, 开创一条中国特色的“以政府为主导，把第四方物流通第三方物流统一起来，推动整个物流产业链条获得全方位提升”的全新路径22。朱勇(2007)对第四方物流产生背景进行了总结归纳。高频率和大范围的商品流通引发了现代物流业的全面发展态势，对现代物流要求越来越高，在这种形势下，传统生产和存储方式、3PL难以满足这种物流需求，因此在这种背景下，新的物流方式出现是必然的。4PL作为一种全新的物流方式能够整合社会资源，满足现代物流需求。在交易和信息费用方面，传统生产、存储企业、3PL难以满足其需求，因此它们与现代信息技术需求不相匹配，无法整合物流活动中的要素，特别是针对物流环节各方利益冲突无能为力。与此同时，企业管理理念从纵向一体化转变为横向一体化。简单来说，横向一体化的概念是企业充分发展自身核心业务，使之发挥最大竞争力，把非核心业务交付其他企业操作，实现竞争优势最大化。横向一体化管理模式实现了供应商、制造商、批发商整体有机统一，在整体有机统一过程中，形成了紧密的产业供应链23。第四方物流供应商的作用在于联系客户与物流、供应商与物流，基于企业物流之上，进行资源有效整合，达到物流信息共享的目的，提高物流信息利用效率；行业内优秀的第三方物流供应商、技术提供商和其他服务商是第四方物流供应商的有效载体，具备任何一家公司都不能具有的优势，能够为客户提供完善的供应链方案。因此从这个角度上来说，第四方物流核心要义就是高效率地运用第三方物流供应商来满足客户的需求；如何利用所掌握的第三方物流资源为客户提供高质量的服务, 即合理调配所掌握的第三方物流资源以满足客户的需求, 这也是第四方物流企业面临的最主要的问题，同时这一问题伴随着第四方物流发展始终，变得越来越突出;因此, 充分利用现代计算机、通信等技术建立相应的资源调配决策支持系统, 以实现第四方物流企业资源的高效、合理利用, 这也是第四方物流所应该面对的主要问题24。 以上研究 在如何实现运输资源共享的研究或实践中讨论不多，原因就是相关技术不能实现。物联网技术是干什么、，为实现资源共享提供技术基础。（三）物联网技术原理及现状孙其博等12指出“物联网”(Internet of Things)是一个巨型网络，通过各种技术手段，将各种信息传感设备同互联网发展融合在一起，这些信息传感设备主要包括射频识别装置、红外感应装备、全球定位系统等。物联网应用的目的在于把物品与网络连接在一起，通过系统自动、高效的信息追踪，完成识别、定位、追踪、监控等一系列iucheng。继计算机、互联网和移动通信网之后，物联网的出现引发了世界信息产业的第三次浪潮，是跨时代的一场革命。以前物流思路人为地把物理设备与IT设备分离，使之难以形成有机统一。物联网打破了传统的思维定式，钢筋建筑、电缆与宽带融合为一体，形成统一的整体，改变了以往数据中心、个人电脑与机场、公路的分割。在这种统一模式下，基础设施承担着重要职责，一切操作完全是在基础设施上运行，这些操作内容包括经济管理、生产运行和社会管理，甚至包括个人生活。物联网定义最早是在1999年提出的，定义较为简单，即通过信息识别等信息传输设备，把物品和互联网统一联系在一起，形成一种全新智能化管理，可以说物联网是一种全新技术，衔接了物品和物联网两者，使之形成了一个统一的整体。王桐等人13立足于物联网前端广阔的信息和信息异构性问题，以物理网异构信息处理系统为基础，对不同信息进行统一处理和数据清洗，这些数据包括物联网异构数据交换标准，并提供了解决方案。立足感知层、传输层及应用层，运行物联网异构信息集成方案，在传输层和应用层，系统对这些海量的前端信息进行智能化处理和分析，同时运用新的基于Hedge文法的高效过滤算法以提高匹配引擎处理海量数据的能力。射频识别(RFID)技术简单来说，射频识别就是一种自动识别技术，这种识别技术不依赖于接触，完全通过射频信号在目标物体上的反馈来收集相关数据，这种识别过程完全可以实现自动化识别，不需要人工参与，能够克服各种恶劣条件。RFID技术用于识别高速运转物体，同时能够对多个标签进行统计，操作方式简单。这种技术与互联网、通讯技术融合在一起，有助于实现全球范围内物品信息共享 14。 RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)电子标签工作原理是利用一种新型无源电子卡片，来进行信息统计和收集工作。这种电子卡片是把天线和IC封装到塑料基片上，其优势较为突出，能够存储大量数据、没有线无需电源，占地空间小，能够防水、安全防伪，成本较低。RFID电子标签作为近几年来发展的新型产品，是物联网时代的关键技术之一，取代了条形码的作用。阅读器(即PCE机)和电子标签(即PICC卡)之间可以实现能量、时序和数据传播。在阅读器可识别范围内，电子标签可能不止一个，因此有必要解决这个问题，准确识别电子标签需要采用防碰撞技术。A型电子标签放冲突技术妥善解决了这个问题。RFID基本上是由3部分组成：标签(Tag)：主要由耦合元件及芯片组成，依附在固定的物体目标上，具有唯一特性，每一个电子标签具有唯一的条形码；阅读器(Reader)：主要有两种形式，分别是手持式和固定式，用于读取标签信息； 天线(Antenna)：用于在电子标签和阅读器之间传递电子信号传感器网络与检测技术传感器作为机器感触器官，分析光、热、力量、声音等信号，为终端信息处理提供最原始的信息资料。随着科学技术日益更新，传统传感器逐步向微型化、智能化和网络化趋势发展，发展历程经过了传统传感器、智能传感器和嵌入式web传感器三个阶段，传感器发展内涵越发丰富。 无线传感器网络是一个一体的网络信息处理系统，把信息采集、信息运输和信息处理融合为一体，实现了信息技术的智能分析。无线传感器网络特点是低成本、微型化和低耗能，其灵活性较强，适合移动目标，由于这些优点，无线传感器网络受到了世人们普遍关注。从这个角度上来说，无线传感器网络就似乎关系着国家经济发展和国家安全。物联网感知整个物质世界原理，即通过遍布在全世界各个角落的大小不一的传感器和由此组成的无线传感器网络。顾晶晶15认为无线传感器作为物联网重要构成要素，当前物联网目标定位技术已经成为了研究重点之一。在传感器采集数据过程中，由于受到多方面的影响，比如说环境、障碍物和网络故障等一系列问题，容易造成数据差异，形成错误数据，由此对定位产生负面影响。当前研究领域已经研发出定位算法和模型，但是目前定位错误数据的研究不多，尤其在国内，这种研究处于空白阶段。本文针对上述问题，力求通过采用新技术来刻画刻画全局分布密度信息的新颖物联网定位模型：鲁棒的局部保持的典型相关分析定位模型LE-RLPCCA与现有同类典型方法在真实环境中的实验结果相比，LE-RLPCCA具有更高的定位鲁棒性和稳定性，从而结局错误数据目标定位的难题。三， 物联网模式下的运输资源整合模式在信息充分沟通交流的情况下，可以极大地避免空车回程问题的出现。但是现实中没有广泛而有效的信息交流平台，且信息交流速度滞后，所以导致空车回程经常出现。针对这种情况，提出以下策略：（一）供应链上企业间的协调建立一个信息交流平台，以提供一个为供货商和运输商服务的网络可视界面，例如网站“无忧运力（）”。此信息平台为供货商和运输商发布信息提供方便，这是传统的交流平台的功能。但是，仅仅做到这些还是不够的，在实际运输过程中，货车回程往往是需要在一个很短的时间内寻找到合适的回程运单，这就还需要自动的信息提前处理。所以，需要在发车的时候就考虑回程运单的接收，这就要对运输车辆进行实时监测，以确定网络中所有车辆的实际运输情况（包括每个车辆是否在途，车辆当下的运输路线，是否还可承载货物，可承载量，是否已接收回程订单，可接受何种特性的货物运载等）。另外，根据实际运输需要，在采集供应商货源信息的时候，也要对特殊信息进行确认（能否分批次运输和可接受的分批次运输方案，货物属性和运输要求，运输路线，要求起运和到达的时间范围）。此外还要确认运输责任，这就要事先准备好的规范化运输责任合同及特殊运输责任合同的确认。然后，为了实现以上的策略，需要在硬件上得到支持。下面从五个方面讲硬件策略：1) 网络测控仿效现在已经大量投入实际应用的快递查询系统，在货物的运输上，通过订单编码，实现货物的测控。同时也将车辆进行测控，车辆的测控可以通过全球GPRS系统实现，这就要求进入网络的车辆都要安装卫星定位系统。2) 智能化传感器传感器网络节点可以看做是要给小型的嵌入式要件，是无限传感网络信息基础层处理平台。从汽车运输实际状况考虑，汽车运输与货物安全有着密切联系，检测对象较为繁琐，比如说压力、温度、湿度等。因此应用低耗能、小型传感器网络设备是非常必要的。所以，对有特殊要求的货物，可以随货物加装传感器，以保证货物的质量，也能明确相关的责任。3) 运输协议为了实现最快速和完善的网络协议签署，需要应用网络身份验证技术和加密狗技术，极大的节省了时间等成本。4)对传感器网络自身的检测与控制传感器网络负责收集数据和信息，是整个物联网信息来源，因此传感器网络完整性与否直接关联到数据信息能否有效传递。检测传感器网络运行问题和信号传输畅通，诊断网络节点技术，对网络运行实施实时监控。5)传感器网络的安全一般无线网络通常会面临信息泄露、信息篡改、拒绝服务等一系列威胁，传感器网络不仅拥有以上弱点，同时传感器网络节点容易被攻击者进行物理操纵，同时攻击者能够获得传感节点中的所有信息，达到控制部分网络。提高传感器安全保卫能力，需要采用其他技术方案，比如说在传感器节点之间进行身份认证；在传感器内部设置不同的密钥方案，即便攻击者掌握了一部分节点，但是攻击者无法从获得的节点中找到其他节点有用的信息加密传输信息能够有效解决这个窃听问题，可以通过设置访问主体来实现，确保网络运行的私密性；在解决网络堵塞问题的时候，可以采用跳频和扩频技术。（一） 运输路线与实际路线不符问题在系统自动的路线选择的时候，会出现车辆在途时发现需要更换路线的情况。突发性事故或者信息失误极易造成这种困境。这个时候，要考虑综合情况来选择新的实际路线四， 结论在车辆调度问题中，由于资源有限，需要加强整合以提高利用效率，本文通过物联网技术为信息共享提供平台，为解决资源整合有效利用的问题，在空车回程和运输路线提出了相关策略，优化运调方案。五， 参考文献1赵丽娜，李培亮，代丽。供应链中信息共享问题的相关探讨J,中国商贸，2011 1005-5800(2011)02(c)-182-022 Zhao D Z, Fang M. The Key of Network Manufacturing: Intergrating Material, Information, Capital and Knowledge Flows C.The Proceedings of the 7th Annual International Manufacturing Symposium(ISBN1-902546-23-7), Cambridge, UK,2002.5谢天保，雷西玲，席文玲.物流配送中心配载车辆调度问题研究J. 计算机工程与应用, 2010，46（36）6 张潜，高立群.物流配送路径多目标优化的聚类改进遗传算法J.控制与决策，2003，18（4）：418-422.7 Bent R，Van Hentenryck P.A two-stage hybrid algorithm for pickup and delivery vehicle routing problems with time windowsJ.Computers and Operations Research，2006，33（4）：875-893.8 Dondo R，Carlos A.Optimal management of logistic activities in multisite environmentsJ.Computers and Chemical Engineering，2008，32：2547-2569.9 Bell J E，McMullen P R.Ant colony optimization techniques forthe vehicle routing problemJ.Advanced Engineering Infomatics，2004，18：41-48.10 Ropke S，Pisinger D.An adaptive large neighhourhood seach heuristic for the pickup and delivery problem with time windowsJ.Transportation Science，2006，40：455-472.11 李梅娟，陈雪波，张梅凤.基于群集智能算法的路径规划问题J.清华大学学报，2007，47（S2）：1770-1773.12孙其博，刘杰，黎葬，范春晓，孙娟娟. 物联网：概念、架构与关键技术研究综述J. 北京邮电大学学报，2010,3(33).13王桐,赵春晖,焉晓贞.基于PML及Hedge的物联网异构信息集成处理模型J.东南大学学报,2011,2(41)15顾晶晶，陈松，灿庄毅. 基于无线传感器网络拓扑结构的物联网定位模型J.计算机学报,2010,9(33)16 程世东, 石建军, 刘小明. 中国配送车辆调度特点及其研究重点J. 交通运输系统工程与信息，2004,817 刘安业, 孙清华. 物流配送中车辆调度优化决策机理分析J. 黑龙江交通科技,2010, 1008- 3383( 2010) 09- 0191- 0218 王 勇, 吴志勇, 廖明, 张战峰, 赵 鹏. 物流配送车辆调度决策支持系统J. 重庆大学学报(自然科学版), 1000- 582X ( 2006) 09- 0162- 0519 曹剑东，郑四发，李兵，夏珩，连小珉. 动态车辆调度系统设计与开发J. 计 算 机 工 程, 10003428(2008)0702800320 王小完，骆正山，李州. 基于GIS 的物流配送系统车辆调度研究J.决策参考，2011,221 谢天保，雷西玲，席文玲.多物流中心协同配送车辆调度模型研究J.计算机工程与应用, 2010，46（29）：203-20622 毛光烈. 第四方物流平台流程与制度一体化的创新性设计J. 管理世界, 2008, (04): 8-14.23 朱勇. 第四方物流应由三方联合实现J. 中国物流与采购, 2007, (15): 18-19.24 李彦来. 第四方物流资源调配决策支持系统设计J. 北京交通大学学报(社科版), 2005, 4(03): 28-32.
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