物流車隊(duì)管理系統(tǒng)分類及應(yīng)用
時(shí)間：2017-01-17
以應(yīng)用時(shí)程區(qū)分，車隊(duì)管理系統(tǒng)大致可分為三個(gè)時(shí)期。第一階段以無線電通訊為基礎(chǔ)，管控中心獲得任務(wù)后發(fā)出車輛徵召訊息給系統(tǒng)中的車輛，由車輛駕駛評(píng)估目前的位置距離目標(biāo)的遠(yuǎn)近，再利用無線電向中心回報(bào)是否可接下任務(wù)。這類系統(tǒng)最為人所熟知的案例是臺(tái)灣的計(jì)程車隊(duì)，此類系統(tǒng)的建置成本最低，車主只要支付設(shè)備安裝費(fèi)與車行的車資定額抽傭即可，因此目前仍是臺(tái)灣無線電計(jì)程車隊(duì)採用的主流。然而，由于缺乏車輛定位資訊，管控中心無法判斷各車輛離目標(biāo)的遠(yuǎn)近，而只能憑藉回報(bào)訊息進(jìn)行派遣。
在導(dǎo)入全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，上述問題獲得解決。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)與地理資訊系統(tǒng)(GIS)結(jié)合是現(xiàn)代車隊(duì)管理利器，管控中心利用GPS掌握旗下車輛位置，就近派遣任務(wù)，將可達(dá)到資源使用最佳化的目標(biāo)。但車載設(shè)備(On Board Unit, OBU)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之下，為追求更高的附加價(jià)值，多半會(huì)整合多種技術(shù)，例如DVR與RFID等技術(shù)。前者以保全為主，后者則是記錄車載物品運(yùn)送資訊，為產(chǎn)品履歷系統(tǒng)中的一環(huán)；此外，還有些更先進(jìn)的車載設(shè)備具備行車紀(jì)錄器功能，可完整記錄下行車的路線及與該車有關(guān)的所有資訊，再透過無線電通訊將資 訊即時(shí)回傳，讓管控中心得以隨時(shí)掌握車內(nèi)狀況(圖1)。
資通訊技術(shù)的整合讓車隊(duì)管理系統(tǒng)走入新紀(jì)元，但車載機(jī)設(shè)計(jì)并非盲目將所有功能整合為一即可。設(shè)備製造商必須深入了解企業(yè)用戶對(duì)車載設(shè)備功能的需求，為客戶開發(fā)出客製化的產(chǎn)品，而且由于車機(jī)的工作環(huán)境遠(yuǎn)比一般消費(fèi)產(chǎn)品所面臨的環(huán)境更為嚴(yán)苛，因此產(chǎn)品必須具備極高的穩(wěn)定度與可靠度，其要求甚至比工規(guī)產(chǎn)品更嚴(yán)苛。
除了車輛配備車載設(shè)備之外，車隊(duì)管理系統(tǒng)還須建立管控中心，而管控中心的建置成本屬于固定成本，其使用效益與使用者數(shù)量成正比，換言之，車隊(duì)管理系統(tǒng)須有一定規(guī)模的車隊(duì)才合乎成本，因此目前會(huì)建立此系統(tǒng)者多半為大型企業(yè)。中小企業(yè)的車隊(duì)規(guī)模有限，獨(dú)力負(fù)擔(dān)管控中心的成本將導(dǎo)致投資報(bào)酬率偏低，目前市場(chǎng)上因而出現(xiàn)託管營運(yùn)方式，由系統(tǒng)廠商建立控管中心，以收取月費(fèi)方式，讓中小企業(yè)得以對(duì)車隊(duì)進(jìn)行管理，這也是目前車隊(duì)管理系統(tǒng)主要的營運(yùn)模式。
由于傳統(tǒng)無線電計(jì)程車車廂內(nèi)吵雜的無線電交談聲、司機(jī)謊報(bào)搶班造成派車不公、乘客枯等及司機(jī)加害乘客或司機(jī)遭受歹徒威脅等情事屢見不鮮。為了改善上述缺失，減少行車交易的紛爭(zhēng)，交通主管機(jī)關(guān)遂與業(yè)者合作，將車隊(duì)營運(yùn)管理系統(tǒng)與服務(wù)概念導(dǎo)入計(jì)程車服務(wù)系統(tǒng)中，并建構(gòu)屬于計(jì)程車的營運(yùn)管理系統(tǒng)。
這類系統(tǒng)包含派遣及管理資訊系統(tǒng)兩大部分功能。在派遣系統(tǒng)方面，其功能包含乘客訂位系統(tǒng)、車輛派遣系統(tǒng)與車輛監(jiān)控系統(tǒng)三大類。定位系統(tǒng)可提升訂車作業(yè)效率，并建立乘客資料庫及確認(rèn)乘客空間位置，減少等待時(shí)間，提升整體服務(wù)品質(zhì)；車輛派遣系統(tǒng)則利用具備衛(wèi)星定位與無線通訊之車載機(jī)系統(tǒng)，依據(jù)車輛即時(shí)定位資訊與乘客定位資訊，由系統(tǒng)自動(dòng)派遣最適合車輛前往服務(wù)，取代以往的人工回報(bào)與指派作業(yè)。
監(jiān)控系統(tǒng)則可即時(shí)監(jiān)控車輛位置及歷史軌跡，以有效指派與管理車輛，并與警政系統(tǒng)連線，確保乘客與駕駛之人身安全。車隊(duì)管理資訊系統(tǒng)則是車隊(duì)行政管理的后臺(tái)系統(tǒng)，提供車隊(duì)一般管理作業(yè)所需的功能。
為商用車輛客製化的車隊(duì)電子化管理整體解決方案，則結(jié)合衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理資訊系統(tǒng)、GPRS/虛擬私人網(wǎng)路(VPN)網(wǎng)路、監(jiān)控派遣車隊(duì)勤務(wù)、客戶服務(wù)、安全監(jiān)控、帳務(wù)報(bào)表、司機(jī)緊急求救及交通資訊等(圖2)，其系統(tǒng)較一般計(jì)程車管理更為複雜，也具備更多智慧型運(yùn)輸管理系統(tǒng)的特性。
這類系統(tǒng)除了基本的監(jiān)控與車機(jī)功能外，通常還會(huì)包含車隊(duì)管理功能、電子地圖、與其他客製化的服務(wù)功能。其中車隊(duì)管理包括車輛勤務(wù)即時(shí)派遣、車機(jī)訊息動(dòng)態(tài)設(shè)定回報(bào)、車輛行程自動(dòng)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、車輛/司機(jī)等車隊(duì)基本資料管理、使用者權(quán)限設(shè)定管理等；電子地圖則可檢視車輛、司機(jī)即時(shí)位置、派遣送達(dá)位置及地圖資料。
地理資訊系統(tǒng)的應(yīng)用，除了相對(duì)靜態(tài)的空間特徵屬性資料外，往往也須因應(yīng)一些動(dòng)態(tài)的事件，在車隊(duì)派遣管理范疇裡，車輛GPS點(diǎn)位數(shù)據(jù)、方向、車速等，都屬于動(dòng)態(tài)時(shí)序資料，一般的車隊(duì)派遣管理系統(tǒng)中，此類動(dòng)態(tài)時(shí)序資料，皆由車機(jī)定時(shí)取得后，寫入行控中心資料庫，再由監(jiān)控功能的GIS應(yīng)用程式取用。
採用這種方式將使資料庫的負(fù)擔(dān)變得非常沉重，因?yàn)橘Y料庫必須直接面對(duì)每一部車機(jī)的遠(yuǎn)距資料寫入，同時(shí)也要為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)；此外，若車機(jī)資料發(fā)送頻率提高，行控中心資料庫的負(fù)荷更重，系統(tǒng)服務(wù)無法達(dá)成需求；而且若車隊(duì)規(guī)模數(shù)量成長，中心資料庫的通訊工作負(fù)荷也會(huì)隨之變重，系統(tǒng)容量必須進(jìn)行對(duì)應(yīng)擴(kuò)充。
在這種中央化(Centralized)的系統(tǒng)架構(gòu)下，各車機(jī)僅能與行控中心溝通，無法做到車機(jī)對(duì)車機(jī)的資料交換，因此難以進(jìn)行更細(xì)緻的橫向協(xié)同作業(yè)。為了解決這個(gè)問題，因此有業(yè)者提出VPN結(jié)合動(dòng)態(tài)事件規(guī)畫伺服器的方式(圖3)，不同于以往車載機(jī)直接進(jìn)出資料庫寫入或擷取資料的架構(gòu)，讓這些動(dòng)態(tài)時(shí)序事件資訊可以在車載機(jī)之間方便快速的交互流通，而不須進(jìn)入資料庫存取，降低了資訊擷取與傳遞的時(shí)間差，強(qiáng)化了車輛間橫向通訊的能力與效率，同時(shí)資料庫僅負(fù)擔(dān)資料的收集、記錄與顯示，及后級(jí)的分析。
上述之系統(tǒng)中，由于資料庫伺服器扮演使用者大量即時(shí)訊息廣播的平臺(tái)，加速了資訊傳遞流通的速度，讓現(xiàn)場(chǎng)(車載機(jī))跟遠(yuǎn)端(中心)零時(shí)差，且伺服器端主動(dòng)推送(Push)資料給用戶端，用戶端毋須定時(shí)主動(dòng)查詢(Pulling)，因此可避免不必要的頻寬浪費(fèi)，有效增加頻寬使用效率。
GIS的發(fā)展目的在于將各種地理特徵及河川、行政區(qū)、道路等資訊數(shù)位化后，彙集成為一數(shù)位地圖。由于電腦的運(yùn)算能力快速增強(qiáng)，使得GIS可以在嵌入式系統(tǒng)(如車載設(shè)備)上運(yùn)作，于是導(dǎo)航系統(tǒng)的門檻與價(jià)格越來越低。
現(xiàn)有GIS系統(tǒng)主要任務(wù)多半在收集固定的地圖資訊，但在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境當(dāng)中，單純的提供固定地理資訊及行駛路線規(guī)畫可能仍不符需求。例如在原有導(dǎo)航路徑規(guī)畫中，駕駛將更需要即時(shí)交通路況資訊，以確認(rèn)現(xiàn)有行駛路徑是否可以避開塞車路段，順利到達(dá)目的地；此外，在前述車隊(duì)管理系統(tǒng)中，車機(jī)的位置、速度、行徑路線與時(shí)間等資訊也隨著時(shí)間變化；上述這些資訊皆屬于動(dòng)態(tài)時(shí)序事件資訊，并將會(huì)與現(xiàn)有地理資訊資料庫進(jìn)行有效的結(jié)合，形成一個(gè)隨時(shí)間變化的「時(shí)空資訊資料庫」。
歐盟對(duì)于智慧型運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)的研究向來不遺馀力，為了研究并解決數(shù)位地理資訊整合動(dòng)態(tài)時(shí)序事件的問題，在歐盟科研計(jì)畫架構(gòu)第六期(Framework Programme 6th, FP6)中，SAFESPOT計(jì)畫建構(gòu)一個(gè)為了交通效率化與提升駕駛安全應(yīng)用的道路與車輛協(xié)同式系統(tǒng)(Co-operative System)，其中在資訊處理層面的一項(xiàng)重要工作即為將先進(jìn)旅行資訊、交通管理與控制系統(tǒng)等資訊進(jìn)行數(shù)位化及彙整，以提供車輛精確的相對(duì)與絕對(duì)位置資訊，并將上述資訊進(jìn)行階層式規(guī)畫設(shè)計(jì)，與地圖資訊結(jié)合，形成所謂的「動(dòng)態(tài)地圖」(Dynamic Local Map)(圖4)。
此一動(dòng)態(tài)地圖資訊，遵循電子地圖套疊之概念，將動(dòng)態(tài)時(shí)序事件資訊依照時(shí)效性、影響范圍、區(qū)域性及資訊種類進(jìn)行分類，例如顯著地標(biāo)、即時(shí)交通路況資訊、交通事故、紅綠燈、路側(cè)通訊設(shè)備等交通控制資訊及道路管制資訊等，因此在電子地圖最上層便可將上述資訊加以整合，形成有意義的安全警示訊息，以利于駕駛判別現(xiàn)在所行駛路線或區(qū)域的安全指數(shù)。
上述地理資訊的發(fā)展，由于加入了大量的動(dòng)態(tài)事件資訊，并進(jìn)行資訊融合，形成一「在地化」的地圖資訊，因此所有動(dòng)態(tài)資訊將隨著車輛位置的移動(dòng)路線而持續(xù)更新。此外，由于採取開放式資料結(jié)構(gòu)，對(duì)于車隊(duì)營運(yùn)管理者來說，可于地圖上加入各種車隊(duì)的資訊，并可使遠(yuǎn)端(中心端)與多個(gè)終端(車機(jī)端)彼此相互傳遞即時(shí)資訊，對(duì)于任務(wù)派遣的管理也更有效率。
綜觀全球，結(jié)合通訊科技與車輛產(chǎn)業(yè)似乎已經(jīng)成為汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要戰(zhàn)略手段，然而經(jīng)過幾年的發(fā)展，無線通訊在車輛上的應(yīng)用普及似乎并未如想像中的快速。國內(nèi)外業(yè)者在學(xué)習(xí)的過程中體認(rèn)到，要開發(fā)出一套成功的車用無線產(chǎn)品與服務(wù)并非這麼容易，產(chǎn)品穩(wěn)定性須達(dá)到車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)服務(wù)模式的建立、跨產(chǎn)業(yè)及跨領(lǐng)域的整合、市場(chǎng)需求與經(jīng)濟(jì)規(guī)模是否足夠等，必須花費(fèi)大量資源及時(shí)間才能建構(gòu)完成。
此外，由于各國國情不同，要解決的交通問題也有所差異，因此使用的各種資通訊技術(shù)、以及車廠因市場(chǎng)需求不同所運(yùn)用的汽車電子元件與技術(shù)也造成了區(qū)域性的差異，但是以無線通訊技術(shù)提升汽車駕駛安全，卻是全球共同的首要目標(biāo)。為解決上述問題，車載資通訊技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程序是其中非常重要的一環(huán)。以通訊技術(shù)而言，全球微波存取互通介面(WiMAX)及車用環(huán)境無線存取(WAVE)/專用短程通訊(DSRC)未來將扮演汽車對(duì)外通訊的重要角色，其中WAVE/DSRC因可同時(shí)進(jìn)行車輛與路側(cè)通訊設(shè)備、及車輛間的通訊，其后續(xù)發(fā)展最受到全球各界的矚目。
歐、美、日等先進(jìn)國家發(fā)展智慧型運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)的起步時(shí)間較早，且同樣皆以公部門的力量進(jìn)行主導(dǎo)，分別開啟國家級(jí)研究計(jì)畫，以研究開發(fā)下世代的協(xié)同式資訊與安全輔助系統(tǒng)，并陸續(xù)與車廠、電信業(yè)者及相關(guān)的資通訊廠商有步驟地密切配合，例如日本的SmartWay與配套之SmartCar計(jì)畫、歐盟的e-Safety車載資通訊應(yīng)用整合計(jì)畫、美國的車輛基礎(chǔ)建設(shè)整合(Vehicle Infrastructure Integration, VII)計(jì)畫等，對(duì)于具備高動(dòng)態(tài)之車間通訊功能的DSRC技術(shù)發(fā)展，目前已獲得初步的研究成果。
VII計(jì)畫使用5.9GHz WAVE/DSRC車輛專用短距離通訊技術(shù)為全球矚目，其實(shí)體層技術(shù)更在國際電子電機(jī)工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的努力推動(dòng)下成為IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之一，亦即IEEE 802.11p。該案預(yù)計(jì)于2010年后呈交國會(huì)，在2011～2012年在全國布建。預(yù)估美國主要路段將布建二十三萬九千個(gè)路側(cè)設(shè)備(RSU)，且所有銷往美國之車輛皆須加裝DSRC 5.9GHz車載設(shè)備。
在行車環(huán)境中，個(gè)別車輛多半處于快速移動(dòng)狀態(tài)，彼此間相對(duì)位置與速度變化，使得通訊品質(zhì)與可靠度難以掌控；此外，若車輛行進(jìn)間要實(shí)現(xiàn)安全可靠的車間通訊服務(wù)，便不能只靠單純的實(shí)體層技術(shù)完成。大體而言，WAVE/DSRC車間通訊是由通訊實(shí)體層、通訊網(wǎng)路層技術(shù)及車輛網(wǎng)路層等幾項(xiàng)技術(shù)建構(gòu)而成。
VII採用IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)之DSRC技術(shù)為其主要平臺(tái)，透過V2V與V2I之資訊交換，來達(dá)到安全、效率、節(jié)能的目標(biāo)。由于美國是全球最大的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，其標(biāo)準(zhǔn)會(huì)左右一部分歐日標(biāo)準(zhǔn)的制定，尤其日本的標(biāo)準(zhǔn)有可能向美國靠攏。
當(dāng)多數(shù)車輛皆安裝具備車間通訊功能之車載機(jī)行駛于道路時(shí)，每輛車所提供的通訊電波無形中形成了一個(gè)高動(dòng)態(tài)、高變化且極為複雜的通訊網(wǎng)路，此時(shí)任何一輛車皆有可能發(fā)送自身資訊給其他車輛，或是接收來自于周遭數(shù)量可觀的「鄰車」所發(fā)出的資訊。這些資訊種類又非常多樣化，有些資料屬駕駛安全與碰撞警示性質(zhì)，有些則屬加值訊息。
此一複雜的車輛間形成的隨意網(wǎng)路可說參雜了位置、時(shí)間(時(shí)效)、資訊種類、交通環(huán)境等眾多變因，讓汽車通訊環(huán)境中的干擾問題變得更為詭譎多變。此一現(xiàn)象將不為用路人與車廠、甚至交通管理機(jī)關(guān)所樂見。因此眾多專家學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)移至解決上述問題，企圖在複雜多變的車輛隨意形成的通訊網(wǎng)路中，找尋可靠且合理的運(yùn)作模式。近年來，隨著車用隨意網(wǎng)路(Vehicular Ad-Hoc Networks, VANet)在研究上的前瞻性與高應(yīng)用價(jià)值，各國產(chǎn)官學(xué)界無不競(jìng)相投入先期研發(fā)的行列；IEEE的DSRC研究團(tuán)隊(duì)則針對(duì)「行車間車輛通訊」與「行車對(duì)路側(cè)通訊設(shè)備的通訊」定義約四十馀種相關(guān)應(yīng)用，顯示國際上已普遍肯定VANet的重要性，并對(duì)相關(guān)研發(fā)投以高度重視。
最后，由于車輛對(duì)外通訊以擷取各種外部訊息的需求日益殷切，舉凡RDS-TMC、GPS、蜂巢網(wǎng)路(Cellular)、廣播、WiMAX甚至WAVE/DSRC等不同頻段的通訊模組，將逐漸依使用者的不同需求漸次整合進(jìn)入車載機(jī)架構(gòu)，因而使車載機(jī)具備多模通訊介面(圖5)將成為日后必然趨勢(shì)。
由此觀之，以商業(yè)車隊(duì)為主的管理應(yīng)用服務(wù)短期內(nèi)將具有市場(chǎng)發(fā)展的潛力，尤其是幅員廣大、汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的之地區(qū)，例如北美、歐洲大陸與中國大陸等地；此外，由于GIS朝向動(dòng)態(tài)電子地圖架構(gòu)的方向發(fā)展，與WAVE/DSRC車輛通訊技術(shù)的革新，將促使車隊(duì)營運(yùn)與管理平臺(tái)朝向多樣化功能的高度整合，這表示短期的車隊(duì)管理功能之車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將更趨複雜，行車電腦的運(yùn)算能力也將大幅提升，才有能力處理并面對(duì)車隊(duì)從接受任務(wù)指派、任務(wù)出勤，到完成指派任務(wù)過程中繁複出現(xiàn)的各種狀況；此外由于WAVE/DSRC路側(cè)通訊設(shè)備單元的建置及涵蓋率將隨著ITS的發(fā)展而逐漸擴(kuò)大，車輛在行經(jīng)過程中將可隨時(shí)接收各種交通路況訊息，并進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)也可與行控中心保持連線，更有效維護(hù)車隊(duì)的服務(wù)品質(zhì)。
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