多目標(biāo)生鮮電商聯(lián)合配送車輛動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化研究

甘贊菲

在信息化技術(shù)以及高速網(wǎng)絡(luò)逐漸完善的背景下，國(guó)內(nèi)的電子商務(wù)環(huán)境得到了很大的改善。這篇文章主要研究的就是生鮮電商配送路徑的相關(guān)問(wèn)題。以介紹生鮮配上路徑優(yōu)化的重要作用作為切入點(diǎn)，詳細(xì)闡述了生鮮配送車輛動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化的具體方式。

一、引言

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展讓服務(wù)行業(yè)的行為模式產(chǎn)生了巨大的變革。而作為服務(wù)行業(yè)的重要組成部分之一，物流行業(yè)的發(fā)展更是呈現(xiàn)出迅猛的勢(shì)頭。本文以物流行業(yè)與生鮮電商的結(jié)合作為例子，說(shuō)明了物流行業(yè)的發(fā)展對(duì)群眾的實(shí)際生活所產(chǎn)生的影響與改變。

二、動(dòng)態(tài)車輛路徑含義及特點(diǎn)

想要了解多目標(biāo)動(dòng)態(tài)路徑的優(yōu)化方式，我們先要了解的就是動(dòng)態(tài)這兩路徑的基本概念以及特點(diǎn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，所謂的動(dòng)態(tài)路徑就是通過(guò)合理地安排運(yùn)送車輛的路線來(lái)滿足客戶的實(shí)際需求，以實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，用更為科學(xué)的根據(jù)道路實(shí)時(shí)情況優(yōu)化配送線路的模式來(lái)取代傳統(tǒng)的既定配送路線模式。這種方式所體現(xiàn)出的最大特點(diǎn)就是時(shí)效性以及靈活性，一方面借助實(shí)時(shí)路況分析技術(shù)為配送車輛規(guī)劃處最優(yōu)的行進(jìn)路線，另一方面可以根據(jù)貨物類型以及車輛的狀態(tài)來(lái)對(duì)路線進(jìn)行合理調(diào)整，對(duì)于生鮮產(chǎn)品配送工作來(lái)說(shuō)，使用這種模式可以大大縮短物流運(yùn)輸時(shí)間，保證生鮮產(chǎn)品的質(zhì)量。

三、多目標(biāo)聯(lián)合配送路徑相關(guān)問(wèn)題

（一）多目標(biāo)路徑構(gòu)成要素

為了降低運(yùn)輸過(guò)程中所產(chǎn)生的成本，物流公司就要對(duì)多目標(biāo)路徑進(jìn)行優(yōu)化，其主要的目的就是運(yùn)用盡可能少的時(shí)間來(lái)為更多的客戶進(jìn)行服務(wù)。從總體上來(lái)說(shuō)，影響多目標(biāo)路徑優(yōu)化的因素主要包括以下幾個(gè)方面。首先是服務(wù)的客戶，客戶是物流企業(yè)生存的基礎(chǔ)，想要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有更大的市場(chǎng)份額，就必須要重視客戶。一方面要不斷挖掘新的客戶，另一方面要維持老客戶。因此物流企業(yè)要不斷提高自身的服務(wù)質(zhì)量，就物流車輛行駛路徑而言，需要將每一個(gè)客戶都看做是配送網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于每一條運(yùn)輸線路上所有客戶的需求量進(jìn)行匯總，形成總貨物量數(shù)據(jù)。其次是貨物，對(duì)于配送工作來(lái)說(shuō)，將貨物安全且完整地運(yùn)動(dòng)到目的地是首要任務(wù)，在進(jìn)行多目標(biāo)路徑規(guī)劃的時(shí)候就需要對(duì)收獲地區(qū)、貨物的體積重量以及交貨時(shí)間等元素進(jìn)行綜合性的考量。最后是運(yùn)輸路線，運(yùn)輸路線是由配送中心、行駛線路以及交付地點(diǎn)三個(gè)要素組成，在進(jìn)行多目標(biāo)路徑規(guī)劃的時(shí)候一般采用由節(jié)點(diǎn)和線段組成的有有向圖進(jìn)行表示。

（二）聯(lián)合配送路徑計(jì)算方式

就目前的技術(shù)手段來(lái)看，對(duì)于聯(lián)合配送路徑的計(jì)算主要有兩種方式。第一種是分解法，針對(duì)單車場(chǎng)的VRP，其解法相對(duì)簡(jiǎn)單，而多車場(chǎng)的VR計(jì)算則是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，需要考慮的因素非常多，因此要將多車場(chǎng)VRP分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單車場(chǎng)VRP，通過(guò)計(jì)算這些獨(dú)立VRP來(lái)尋找最佳的解決方案。第二種就是整體法，這種方式與分解法的作用邏輯正好相反，是將多車場(chǎng)問(wèn)題看成一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行處理，不再將每一個(gè)車場(chǎng)分配給對(duì)應(yīng)的客戶，在這種計(jì)算方式下，行駛線路將會(huì)變得更加復(fù)雜，而且由于中間環(huán)節(jié)的增多，聯(lián)合配送路徑的計(jì)算量也隨之增加，為了加快計(jì)算效率，可以采用以下方式：首先創(chuàng)建一個(gè)虛擬車場(chǎng)，虛擬車場(chǎng)到每個(gè)實(shí)際車場(chǎng)不需要成本，然后把真實(shí)的車場(chǎng)假想為客戶，這樣車量必須在虛擬車場(chǎng)出發(fā)，經(jīng)過(guò)實(shí)際的配送車場(chǎng)來(lái)向客戶進(jìn)行交付，最后在交付完成后讓車輛返回實(shí)際車場(chǎng)。通過(guò)這種方式可以大大簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，提高路徑計(jì)算的效率。

四、配送動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化具體方式

（一）動(dòng)態(tài)配送模式建設(shè)

想要讓動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化技術(shù)穩(wěn)定地運(yùn)行下去，就必須要通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)建立起相關(guān)的模型。為了保證模型更加嚴(yán)謹(jǐn)，在建設(shè)之前要進(jìn)行充分的假設(shè)。第一，在創(chuàng)建模型的時(shí)候只考慮了路況發(fā)生改變時(shí)車輛速度動(dòng)態(tài)變化的情況，其他的情況不在考慮范圍之中。第二，物流車輛的速度隨著時(shí)間的推移而發(fā)生改變。第三，模型中計(jì)算的配送時(shí)間僅代表車輛的行駛時(shí)間，不計(jì)算搬運(yùn)貨物以及泊車等事件所花費(fèi)的時(shí)間。在進(jìn)行充分假設(shè)之后，就要對(duì)于速度的變化進(jìn)行計(jì)算，一方面是要考慮交通擁堵的情況，這也是影響配送時(shí)間的一個(gè)非常重要的因素，因此可以將路況分為擁堵、一般、通暢三類，將物流車輛分配到“通暢”類型的路段。另一方面就是對(duì)于動(dòng)態(tài)速度的計(jì)算，針對(duì)三種路況進(jìn)行獨(dú)立分析。通過(guò)對(duì)三種路況車流量、交通密度等元素的分析得出車輛速度分布函數(shù)，并且通過(guò)公式得出行駛時(shí)間函數(shù)表達(dá)式：，運(yùn)用該模型可以迅速計(jì)算出物流車輛行駛的實(shí)際時(shí)間。

（二）使用遺傳算法

遺傳算法是配送動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化技術(shù)的一大特點(diǎn)，也是該技術(shù)保證“實(shí)時(shí)性”的重要前提。一方面我們要弄清遺傳算法的特點(diǎn)，第一，與傳統(tǒng)的優(yōu)化算法相比，遺傳算法運(yùn)用并行方式進(jìn)行計(jì)算，讓優(yōu)化工作變得更具全面性，通過(guò)對(duì)于計(jì)算范圍的不斷擴(kuò)大來(lái)對(duì)整個(gè)路徑配置系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。第二，遺傳算法可以針對(duì)不同種群中的元素進(jìn)行統(tǒng)一處理，這種處理方式可以很好地降低遇到局部困境的概率，提高并行化計(jì)算的效率。第三，遺傳算法具有強(qiáng)大的自適應(yīng)能力，借助優(yōu)化過(guò)程中所獲取的信息，讓適應(yīng)性比較高的基因可以更好地適應(yīng)周圍的環(huán)境，增加其生存的幾率。第四，遺傳算法中不需要用到輔助知識(shí)或者是輔助信息，在使用該算法的時(shí)候只要確定搜索路徑上的目標(biāo)函數(shù)以及適應(yīng)度函數(shù)就可以進(jìn)行遺傳運(yùn)算。與其他函數(shù)結(jié)構(gòu)相比，適應(yīng)度函數(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的連續(xù)性沒(méi)有要求，并且其搜索的范圍可以隨意設(shè)定，這與物流行業(yè)具有很高的契合度，因此被應(yīng)用與動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化技術(shù)中。

（三）遺傳算法與動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化的結(jié)合

首先，要列出n個(gè)有順序的自然數(shù)，在計(jì)算的時(shí)候每一個(gè)解就是由n個(gè)自然數(shù)所組成的一個(gè)數(shù)組。每一個(gè)數(shù)組就代表著一種物流車輛行進(jìn)的線路，使用這種方式可以更為高效地尋找到最優(yōu)結(jié)果。使用數(shù)組來(lái)代表運(yùn)輸路線部件方便計(jì)算軟件的讀取，而且也方便對(duì)于路線進(jìn)行修改。其次，使用隨機(jī)生成的方式生成n個(gè)客戶點(diǎn)，并且根據(jù)車輛的荷載限制與配送時(shí)間制定初始染色體，如果，同時(shí)滿足，那么就可以在地ili個(gè)客戶與ili+1個(gè)客戶之間插入0 ，如果無(wú)法插入就將客戶的向前、向后移動(dòng)一個(gè)位置再進(jìn)行插入，重復(fù)這一步驟，一直等到產(chǎn)生了足夠規(guī)模的種群之后再停止插入。再次，根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的站群，使用適度函數(shù)對(duì)于目標(biāo)記性評(píng)價(jià)，以此來(lái)篩選個(gè)體中的優(yōu)良基因，個(gè)體的適應(yīng)性越高，那么它遺傳給下一代的幾率也就越大，反之則遺傳的幾率就變得越小。最后通過(guò)遺傳算子設(shè)計(jì)來(lái)制定出實(shí)時(shí)的配送最優(yōu)路線。可以使用交叉算子、選擇算子以及變異算子根據(jù)種群的特點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算，依靠父代染色體與變異后染色體之間的遺傳關(guān)系來(lái)對(duì)不同運(yùn)輸路徑進(jìn)行優(yōu)先級(jí)評(píng)定，最終完成動(dòng)態(tài)路徑的優(yōu)化工作。

五、結(jié)語(yǔ)

信息化技術(shù)的不斷成熟為電子商務(wù)打開(kāi)了新的局面，特別是對(duì)于生鮮行業(yè)來(lái)說(shuō)，依靠電子商務(wù)可以將商業(yè)范圍進(jìn)行空間上的快速擴(kuò)張，而想要保證服務(wù)質(zhì)量，就必須要運(yùn)用物流動(dòng)態(tài)路徑優(yōu)化技術(shù)來(lái)縮短生鮮產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，通過(guò)這種全新的配送方式來(lái)滿足越來(lái)越大的市場(chǎng)需求。（作者單位：貴州省黔南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，大數(shù)據(jù)與電子商務(wù)系）