物流配送中車輛調(diào)度優(yōu)化決策機(jī)理分析

劉安業(yè),孫清華

(1.黑龍江省收費(fèi)公路管理局;2.黑龍江大學(xué))

物流配送車輛調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題最早由Dantzig和Ramser于 1959年首次提出的,一般定義為:對(duì)一系列裝貨點(diǎn)和卸貨點(diǎn),組織適當(dāng)?shù)男熊嚶肪€,使車輛有序地通過(guò)它們,在滿足一定的約束條件(如貨物需求量、發(fā)送量、交發(fā)貨時(shí)間、車輛容量限制、行駛里程限制、時(shí)間限制等)下,達(dá)到一定的目標(biāo)(如路程最短、費(fèi)用最少、時(shí)間盡量少、使用車輛盡量少等)。通常根據(jù)問(wèn)題的時(shí)間特性和空間特性的相對(duì)重要性來(lái)劃分,當(dāng)不考慮時(shí)間要求,僅根據(jù)空間位置安排線路時(shí)稱為車輛線路安排問(wèn)題(VehicleRoutingProblem,VRP);考慮時(shí)間要求安排線路時(shí)稱為車輛調(diào)度問(wèn)題(VehicleSchedulingProblem, VSP);同時(shí)考慮空間位置和時(shí)間要求的稱為路線和調(diào)度混合問(wèn)題,也稱時(shí)間窗的車輛調(diào)度問(wèn)題。

1 車輛調(diào)度優(yōu)化決策影響因素分析

物流配送中心進(jìn)行合理的車輛調(diào)度,是從物流配送中心的總體目標(biāo)出發(fā),運(yùn)用系統(tǒng)的原理和方法,充分利用各種調(diào)度,選擇合理的路線和運(yùn)輸工具,以最短的路徑、最少的環(huán)節(jié)、最快的速度和最少的勞動(dòng)消耗,組織好貨物的運(yùn)輸活動(dòng)。對(duì)車輛調(diào)度的優(yōu)化決策就是通過(guò)調(diào)度方式、運(yùn)輸工具和路線的選擇,進(jìn)行調(diào)度方案的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)物品運(yùn)輸?shù)暮侠砘Ｓ绊懳锪髋渌蛙囕v調(diào)度優(yōu)化決策的因素很多,起決定性作用的主要有以下幾方面的因素,如圖 1所示。

圖1 車輛調(diào)度優(yōu)化決策影響因素分析

1.1 配送距離

配送的若干技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),如配送時(shí)間、運(yùn)輸貨損、運(yùn)費(fèi)、車輛或船舶周轉(zhuǎn)等都與配送距離有一定的比例關(guān)系,配送距離即運(yùn)輸路線,是決定優(yōu)化調(diào)度與否的最基本因素。選擇正確的路線,其實(shí)質(zhì)是消除貨物遷滯、重復(fù)裝運(yùn)等現(xiàn)象,使各種運(yùn)輸工具安全、迅速運(yùn)行,最大限度地減少貨物運(yùn)輸里程,縮短貨物在途時(shí)間,降低配送費(fèi)用,盡快地實(shí)現(xiàn)商品的使用價(jià)值。縮短配送距離從宏觀上能夠節(jié)省國(guó)家能源、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展,從微觀上則可以給相關(guān)單位帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)利益。

1.2 配送環(huán)節(jié)

配送次數(shù)的增加,不但會(huì)導(dǎo)致起運(yùn)的運(yùn)費(fèi)和總運(yùn)費(fèi)的增加,而且還會(huì)增加運(yùn)輸?shù)母綄倩顒?dòng),從而導(dǎo)致各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的下降。所以,減少配送環(huán)節(jié),尤其是同類運(yùn)輸工具的環(huán)節(jié),對(duì)促進(jìn)車輛調(diào)度優(yōu)化有很大的作用。

1.3 運(yùn)輸工具

不同的運(yùn)輸工具有不同的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域,也存在著特定的限制,因此對(duì)運(yùn)輸工具進(jìn)行優(yōu)化選擇,按運(yùn)輸工具特點(diǎn)進(jìn)行裝卸運(yùn)輸作業(yè),能最大程度地發(fā)揮所用運(yùn)輸工具的功能,是車輛調(diào)度優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)。

1.4 運(yùn)輸費(fèi)用

運(yùn)費(fèi)在全部物流費(fèi)用中占了很大比例,物流系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)能力往往在很大程度上取決于運(yùn)費(fèi)高低。企業(yè)開展貨物配送工作,必然要支出一定的財(cái)力、物力和人力,各種運(yùn)輸工具的運(yùn)用都要企業(yè)支出一定的費(fèi)用。因此,進(jìn)行車輛調(diào)度優(yōu)化決策時(shí),要受其經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及費(fèi)用的制約。

1.5 運(yùn)輸時(shí)間

縮短運(yùn)輸時(shí)間有利于提高流通效率有決定性的作用;有利于提高運(yùn)輸工具的周轉(zhuǎn)速度,充分發(fā)揮車輛調(diào)度能力;有利于貨主資金的周轉(zhuǎn),提高整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度;有利于提高配送線路通過(guò)能力,對(duì)物流配送合理化有很大貢獻(xiàn)。

2 物流配送車輛調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)

一般來(lái)說(shuō),運(yùn)輸時(shí)間滿足客戶要求、運(yùn)輸里程短、運(yùn)輸費(fèi)用省,出行車輛數(shù)少是進(jìn)行合理運(yùn)輸?shù)闹饕笜?biāo),它們集中體現(xiàn)了貨物運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。而以往對(duì)車輛調(diào)度配送線路的研究多著重于對(duì)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,不能滿足總體的效益。本文針對(duì)城市配送中心的貨物品種多、數(shù)量少、批次多、交通情況復(fù)雜等特點(diǎn),以及配送中心戰(zhàn)略發(fā)展的要求等擬定下列優(yōu)化目標(biāo)。

(1)按照客戶的要求送貨以提高物流服務(wù)質(zhì)量。能夠滿足顧客的要求可提高物流配送中心的信譽(yù),保留公司的客戶,是物流配送中心取得效益的根本保證,因此,將此目標(biāo)看作是最重要的一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。

(2)合理安排物流配送以實(shí)現(xiàn)配送成本最低,這也是物流配送中心提高經(jīng)濟(jì)效益的基本要求,因此成本最低化可作為僅次于時(shí)間準(zhǔn)確性的又一重要的目標(biāo)。

(3)配送車輛的空載率最小,也就是能夠達(dá)到配送車輛的最大載重利用率。這樣可以以最少的車輛完成特定的配送任務(wù),提高車輛利用率。

3 物流配送車輛調(diào)度優(yōu)化決策階段框架

由于物流配送是在用戶數(shù)量多且分布密集情況下進(jìn)行的,因此,車輛調(diào)度問(wèn)題的規(guī)模大,是一個(gè)復(fù)雜決策問(wèn)題。依靠上述文獻(xiàn)中的基本理論算法難以滿意的解決大規(guī)模的車輛調(diào)度問(wèn)題。針對(duì)該類問(wèn)題的特點(diǎn),提出了一個(gè)三階段決策框架:(1)整合劃分配送對(duì)象;(2)建立車輛調(diào)度優(yōu)化模型,利用遺傳算法完成車輛分配優(yōu)化;(3)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,鑒別物流配送道路中干擾多發(fā)點(diǎn),完成對(duì)車輛路徑進(jìn)行優(yōu)化。如圖 2所示。

圖2 物流配送車輛調(diào)度優(yōu)化決策框架

3.1 配送對(duì)象整合劃分

就物流配送中心的服務(wù)對(duì)象而言,主要包括個(gè)體消費(fèi)者和零售店。對(duì)于零售店的配送,由于其比較分散、配送量大、位置比較固定,可以將這些客戶直接作為網(wǎng)絡(luò)配送的節(jié)點(diǎn)。而當(dāng)配送對(duì)象為個(gè)人消費(fèi)者時(shí),由于他們具有分布密度大、分布面廣、數(shù)量多且每個(gè)客戶的需求量非常小的特點(diǎn),如果將這些客戶直接作為網(wǎng)絡(luò)配送的節(jié)點(diǎn),問(wèn)題研究的規(guī)模將十分龐大,因此,在優(yōu)化決策時(shí)先將大規(guī)模的客戶群體進(jìn)行區(qū)域化整合。

為了減小問(wèn)題的規(guī)模,可以依據(jù)行政劃分進(jìn)行區(qū)域化整合。這樣處在同一個(gè)行政區(qū)域的客戶群,便可以看為一個(gè)整體,即看作配送中的一個(gè)大節(jié)點(diǎn)(在大節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的配送由于距離很近,具體的配送路線可由司機(jī)自己來(lái)完成)。同時(shí),在以行政劃分為標(biāo)準(zhǔn)整合時(shí),也考慮到某些行政區(qū)域內(nèi)可能存在著的道路和交通問(wèn)題,而不能使區(qū)域內(nèi)的客戶完全連通。如果存在這樣的問(wèn)題,可以將該區(qū)域進(jìn)行合理的再分割來(lái)保證區(qū)域內(nèi)客戶的連通性。例如某區(qū)域內(nèi)存在河流、鐵路等屏障,使得區(qū)域內(nèi)的客戶無(wú)法直接連通時(shí),可以將該區(qū)域以河流、鐵路等屏障為界限再分成幾部分,保證了客戶配送的連續(xù)性。

3.2 車輛分配優(yōu)化

經(jīng)過(guò)整合劃分后,零售店作為網(wǎng)絡(luò)配送節(jié)點(diǎn),規(guī)模巨大的客戶群體變成了為數(shù)不多的客戶區(qū)域,節(jié)點(diǎn)和客戶區(qū)域?qū)囕v的分配問(wèn)題,可以建立車輛調(diào)度優(yōu)化模型,然后采用遺傳算法完成客戶區(qū)域?qū)囕v的分配。

3.3 車輛路徑優(yōu)化

在進(jìn)行配送對(duì)象整合和車輛分配之后,每輛車所要配送的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者客戶區(qū)域就固定了。車在固定區(qū)域之間的路線問(wèn)題中有一個(gè)重要的問(wèn)題就是道路干擾多發(fā)點(diǎn)對(duì)物流配送優(yōu)化的干擾。

4 結(jié) 論

配送車輛的集貨、貨物配裝及送貨過(guò)程是物流配送系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分,進(jìn)行物流配送系統(tǒng)的優(yōu)化,主要是指配送車輛優(yōu)化調(diào)度和運(yùn)輸合理化,包括集貨線路優(yōu)化、貨物配裝及送貨線路優(yōu)化,以及集貨、貨物配裝和送貨一體化優(yōu)化。而物流配送車輛優(yōu)化調(diào)度和運(yùn)輸合理化是物流配送優(yōu)化中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是物流配送系統(tǒng)電子商務(wù)活動(dòng)中不可或缺的內(nèi)容。

[1] Torki,Abdoihamid,Somhon,CompetitiveNeuralNetworkAlgorithm forSsolvingVehicleRoutingProblem,Computers＆IndustrialEngineering,1997,VOL33,No.3-4,473-476.

[2] Toth,Paolo,Vigo,HeuristicAlgorithmfortheSymmetricVehicle RoutingProblemswithBackhauls,EuropeanJournalofOperational esearch,1999,Vol.113,No.3,528-543.

[3] 李金蘋.現(xiàn)代物流配送系統(tǒng)的運(yùn)輸優(yōu)化調(diào)度方案[J].物流技術(shù),2002,(5):11-13.

[4] 郭耀煌,李軍.車輛優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的研究現(xiàn)狀評(píng)述[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),1995.