單車多品種貨物配裝問題的模型與算法研究

摘要：針對貨車裝載率低下的現狀，建立模型時考慮貨車的類型、體積、載重、客戶優先級等約束，給出單車多貨配裝問題進行優化的方法和步驟，并結合理論設計算法。

關鍵詞：配裝；多品種；需求緊急系數

中圖分類號：F224文獻標識碼：A文章編號：1002-3100(2007)08-0118-04

Abstract: Aiming at the low efficiency of truck loading， during making the model， the paper mainly considers such factors as model of vehicle， volume， load the urgent coefficient of customers' need and so on and gives the methods and processes to optimizing the loading of multi-category goods and single-vehicle. According to the combination theory， the algorithm is proposed.

Key words: loading; multi-category; urgent coefficient

配裝是指充分利用運輸工具的載重量和容積，采用先進的裝載方法，合理安排貨物配載的作業[1]。配送當中的“配”和“送”是有機結合的形式，配是送的基礎起著決定性的作用。物流中心在選擇運輸車輛完成配送業務時，應充分考慮車輛的容積和載重量，實行合理的輕重配裝、容積大小不同的貨物搭配裝車，即按車輛的核定噸位滿載，做到滿載滿裝取得最優效果。貨物配裝作為物流企業配送一個重要環節，是物流企業節約運送成本的一個著眼點。合理的配裝有利于物流企業提高車輛裝載率，減少貨物損壞，減少車輛對道路的占有率。然而，到目前為止，大部分配送中心在實際操作中仍然憑借經驗進行配裝。因此，為適應配送需求的快速增長，研究車輛的配裝利用率用以提高配送中心所能獲得的經濟效益及社會效益是十分必要的。

根據待裝貨物和車輛的數目，配裝問題可以分為多車單品種貨物配裝、單車多品種貨物配裝和多車多品種配裝等幾種類型。單車多品種貨物配裝指一輛配送車輛對一個客戶的多種貨物進行組合配裝，使車輛達到較為滿意的空間和載重利用率。該種配裝方式往往是單個客戶對多種貨物有不同需求量，而貨物需求量之和小于單車容積和載重，此時用一輛車對多種貨物進行配裝后再送給該客戶。

配裝問題在學術上屬于相當復雜約束條件的組合優化問題，屬于NP-hard問題。國內外許多學者對此進行了研究，研究的內容主要從車輛和貨物兩方面考慮，大致分為四種配裝情形，相同體積貨物與不同體積貨物的配裝、單車型和多車型的配裝。關注的焦點多為通常將整個貨物看成一個整體單純分析是否配送，優先考慮體積或者重量方面的約束[2-4]，沒有提及每種貨物的具體配送數量，也不考慮顧客對貨物需求的緊急性。但在實際配送過程中，必須對不同貨物的具體配送數量進行確定，也要考慮顧客對貨物的需求緊迫性，對優先需求的產品優先進行配送。本文從配送中心實際出發，優先考慮顧客需求優先級確定各種貨物的配送數量，在此基礎上考慮使車輛的載重量和容積得到有效利用。

1配裝前提分析及模型

1.1顧客優先級

由于客戶對多種貨物可能均有需求，貨物配送的先后順序由配裝優先級來確定，優先級大的貨物優先配裝。貨物優先級的制定與很多因素有關。這里所謂的顧客需求優先系數即顧客需求緊急性系數，是指顧客對貨物需求緊急的大小[5]。一般來說貨物的時間約束是決定貨物發送優先級的最重要因素，貨物按照規定的時間運輸到達目的地，使貨物滿足顧客需要，可以減少時間延誤帶來的資金懲罰。貨物的優先級和貨物的屬性也有關系，重點物資、軍用品、鮮活物資和一般的物資優先級就不相同。另外，貨物的重量、集貨配送、直達中轉等因素也會影響到貨物的優先級別[6]。

1.2前提條件及參數設置

單車多品種貨物配裝可描述為：現有一運輸車輛對N種貨物配裝，在不超過該車額定載重和最大裝載容積的條件下，各貨物優先級不完全相同，確定裝載貨物的品種和數量，使貨車滿足貨物優先級的情況下裝載貨物的總價值最大。

該配裝問題的前提條件：

（1）客戶對每種貨物的需求量確定，每種貨物單位價值系數已知；（2）待裝貨物滿足混裝問題，不需對貨物進行分類；（3）直送式配送不考慮貨物的裝卸貨順序和方向性因素；（4）單位貨物不可分割裝載，滿足整件裝載；（5）影響該配裝因素的主要是配送車輛的載重、體積和貨物的優先級；（6）每種待運貨物的配裝優先級明確。

參數設置：

貨車的參數：額定載重W（噸）、最大裝載容積V（m3）；

4結論

利用該模型及算法求解單車多品種配裝問題簡單、通俗易懂，只需獲取待送貨物基本數據重量、體積、價值即可運用運籌學中的動態規劃順序解法求出最優配裝方案。計算方便簡單，節約配裝時間進而節省了整個配送流程的時間。該模型適用于現階段小型物流企業或專業的配送中心，因為其貨源比較少、貨物品種單一或少量，其承擔的業務往往是一家或少數幾家企業的幾種商品配送。當待運貨物品種較多、且貨物外型不規則時，運用該模型往往會在最后裝貨時發現并不能取得先前所預測的裝貨效果。另外，隨著貨物數量的增多，計算量會越來越大。當配裝的貨物很多時，為充分利用運輸車輛的容重（容積和載重），要求構造有效的啟發式算法，在使計算復雜度迅速降低的同時，仍然能夠獲得比較滿意的配裝水平。

參考文獻：

[1] 吳清一. 物流管理[M]. 北京：中國物資出版社，2003.

[2] 劉小群，馬士華，徐天亮. 裝載能力有限下多品種貨物配裝的容重比平衡法[J]. 工業工程與管理，2004(3):62-66.

[3] 孫焰，李致中. 求雙目標配裝的多項式近似算法[J]. 長沙鐵道學院學報，1997，15(2):33-39.

[4] 高紅建，李韓娟，等. 貨物合理配裝的實用啟發式算法[J]. 交通科技與經濟，2004(1):59-61.

[5] 曹明蘭，郎茂祥，等. 考慮客戶需求優先級的貨物配裝問題的模型與算法研究[J]. 物流科技，2006(7):69-72.

[6] 陳佳娟，王云鵬，紀壽文. 運輸管理信息系統中車輛配載研究[J]. 公路交通科技，2004(12):137-140.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”