多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法研究

李慧敏

(漳州職業技術學院 經濟管理學院，福建 漳州 363000)

多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的研究背景具體如下：多渠道供應鏈是當前激烈的市場競爭中企業采取的重要應對手段[1]。在供應鏈中，上下游企業可通過網絡銷售渠道，同步于實體零售傳統銷售渠道進行銷售，提升供應鏈自身的靈活性。對于多渠道供應鏈而言，協調策略是其中一個很重要的研究課題[2]。在多渠道供應鏈協調策略的研究中涉及價格、成本、路徑及時間等多種元素，最終的協調目的是在確保服務質量的同時達到成本的降低，包括時間成本與金錢成本[3]。目前很多研究都圍繞著如何降低多渠道供應鏈中的金錢成本來進行，而對于如何降低時間成本則很少有人關注。由于時間成本的降低與服務質量的提升密切相關，因此集中對如何降低時間成本問題進行研究[4]。

時間成本的降低主要通過多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法來實現。目前國內外對多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的研究十分重視，并取得了多樣化的研究成果。國外早在20世紀70年代就已開始對多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法進行研究，有學者提出一種基于庫存模型的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法，主要通過構建庫存模型實現多渠道供應鏈的物流配送耗時最優控制。而國內對多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的研究則相對起步較晚，有學者提出一種基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法，主要通過數量折扣契約實現多渠道供應鏈的物流配送耗時最優控制。由于在利用以上方法進行多渠道供應鏈的物流配送耗時最優控制時，在貨物需求量為0.5t-4.5t的范圍內存在配送成本較高的問題，因此提出一種新的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法。

一、多渠道供應鏈物流配送的相關理論

(一)多渠道供應鏈的內涵

所謂渠道指的是從產品生產到貨物銷售的途徑或通道，而多渠道供應鏈指的是包括兩條及兩條途徑以上的供應鏈。一般情況下，渠道供應鏈的形式包括傳統零售商渠道、零售商線上渠道及制造商線上渠道。多渠道供應鏈是指上述的三種渠道形式以不同的方式組合在一起，從而實現產品的物流配送。

(二)多渠道供應鏈物流配送特點

由于多渠道供應鏈是結合了不同形式的渠道配送，因此關于多渠道供應鏈物流配送的特點主要包括以下三點。

1.多渠道供應鏈物流配送的配送成本較高。這是因為結合不同形式的渠道配送，需要開發不同的消費群體，在渠道開發過程中，需要支出較多的財力成本。此外，結合三種形式的供應鏈，其配送運輸設備要求更高，所涉及支出的成本也就越高。

2.多渠道供應鏈物流配送的配送種類多，受到不同渠道途徑的特點的影響。例如，在進行線上渠道產品銷售時，生產商與消費者在線上進行交流，所涉及的貨物種類不會受到線下環境的限制，因此，消費者的選擇范圍更廣，對于多渠道供應鏈物流配送的種類要求更高。

3.多渠道供應鏈物流配送的配送時間長。結合了多種形式的多渠道供應鏈，在進行物流配送時，需要考慮配送成本、貨物需求量等因素，然而并不能保證既降低配送成本又減少配送時間，例如，在貨物需求量較高時，為了降低配送成本，會對物流配送的配送時間采取一定的延長時間手段。

針對多渠道供應鏈物流配送時間較長的特點，設計最優控制算法，從而降低物流配送的時間成本，提升多渠道供應鏈的物流配送性能。

二、設計多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法

(一)構建多渠道供應鏈物流配送模型

首先進行以下假設：

1.供應渠道為多個，配送中心也為多個，各車輛最終均需回歸近距離的配送中心[5]。

2.已知各客戶的位置，客戶和客戶、客戶和配送中心之間的距離均滿足不等式三角定律與對稱性定律。

3.已知各客戶的具體節點需求量，并且小于車輛容量。各節點均需被服務，不能出現遺漏客戶的現象。

4.各客戶被服務的次數為一次，配送車輛為一輛，并且滿足客戶提出的時間要求[6]。

5.各配送車輛的任務執行次數為一次。

6.客戶對于車輛到達交貨指定地點的延遲或提前行為有一定的容忍度。

7.各目標都很重要，但以時間為最優目標。

模型中各種符號的具體含義如表1所示。

表1 模型中各種符號的具體含義

續表1

據此構建的多渠道供應鏈物流配送模型具體如下式所示：

(1)

(2)

(3)

(4)

ti≤tbi?i∈N

(5)

(6)

(7)

(8)

構建的多渠道供應鏈物流配送模型共有8個約束條件，各約束條件的具體含義如下：

第一個約束條件是車輛應用數目的最小化約束條件。

第二個約束條件是全部車輛配送行駛距離最小和的約束條件[7]。

第三個約束條件是平均客戶滿意度的最大化約束條件。

第四個約束條件是平均車輛等待時間的最小化約束條件[8]。

第五個約束條件是服務于客戶i的車輛到達客戶處的延遲時間不能超過客戶的容忍度。

第六個約束條件是k車輛行駛的總配送距離需要低于最大車輛行駛距離的限制。

第七個約束條件是多渠道供應鏈物流配送中的硬時間窗約束，要求車輛在一定時間范圍內到達客戶處[9]。

第八個約束條件是多渠道供應鏈物流配送中的軟時間窗約束，要求車輛可以延遲配送時間，但需要對延遲時間的懲罰費用進行支付。

(二)分析配送車輛行程時間

假設要求車輛在多渠道供應鏈物流配送網絡中A節點與B節點之前共存在可以并行的m條車輛路徑，各路徑均具備各自的道路通行能力，其行程時間t(r)受到車輛行駛速度qi與路徑長度zi的影響，而車輛行駛速度qi又受到擁堵系數ω的影響。由于多渠道供應鏈物流配送網絡具備時變性，當A節點與B節點中的一個路段突然通行能力下降，使車輛正常行駛時間由t′(r)增加t″(r)，但A節點與B節點中的其他路段不受影響，則繞行路徑的具體通行時間函數如式(9)[10]。其中A節點與B節點中的一個路段突然通行能力下降后的車輛行駛網絡示意圖如圖1所示[11]。

圖1 一個路段通行能力下降后的車輛行駛網絡示意圖

t(r)=t′(r)+t″(r)

(9)

當不受影響時，則繞行路徑的具體通行時間函數如式(10)[12]。其中A節點與B節點中的多個路段突然通行能力下降，則其具體通行時間函數如下式：

t(r)=∑t′(r)+∑t″(r)

(10)

假設配送車輛的行駛速度可以到達配送要求，通過轉向系數ü衡量路段的實際行駛難度，則未擁堵路段的車輛行駛速度與交叉路口的通過次數、右轉次數、左轉次數相關，構建以下配送車輛行程時間相關模型[13]。

(11)

式(11)中üL代表左轉次數，üR代表右轉次數，üC代表配送車輛通過交叉路口的具體次數，Rij代表未發生擁堵的路段的具體長度[14]。

Vit=Vi×(1-0.1×ü)

(12)

式(12)中Vit代表未擁堵路段的車輛行駛速度。

Vim=Vi×(1-0.1×ü)×(1-ω)

(13)

式(13)中Vim代表擁堵路段的車輛行駛速度[15]。

(三)實現物流配送耗時最優控制算法

根據配送車輛行程時間的分析結果實現多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法，算法的步驟具體如下：

1.計算配送車輛到達這一客戶點的時間。

(14)

式(14)中ai代表能最早服務客戶點的時間，bi代表能最晚服務客戶點的時間。

2.令T={ti}，其中T為配送車輛到達i這一客戶點的時間的集合[16]。以ti值的大小為依據實施排序，然后依次把各客戶點向最近距離的配送中心分配[17]。

3.當該配送中心還沒有被分配其服務的客戶點，則直接向該配送中心分配近距離的客戶點；當配送中心已經被分配其服務的客戶點。則把等待分配的客戶點向次近距離的配送中心分配。當不存在符合條件的配送中心，則采用最近距離的配送中心為該客戶點提供配送服務[18]。

4.當T=φ，則終止多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法。

三、多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制實驗研究

(一)實驗設計

為證明設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的性能，對其進行實驗驗證。實驗中的多渠道供應鏈為某冷鏈多渠道供應鏈物流，具體信息數據如表2所示。

表2 實驗多渠道供應鏈物流的具體信息數據

實驗多渠道供應鏈物流的具體結構為多源三層配送結構，具體如圖2所示。

圖2 實驗多渠道供應鏈物流的具體結構

實驗多渠道供應鏈物流客戶門店、配送中心和供應商的空間分布坐標具體如表3所示。

利用設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法對實驗多渠道供應鏈物流進行配送耗時最優控制實驗。獲取貨物需求量為0.5t-4.5t范圍內的配送成本數據作為實驗數據。為了避免本次實驗結果過于單一、缺乏對比性，將原有的兩種算法作為實驗中的對比算法進行對比實驗，分別為基于庫存模型、基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法。分別利用這兩種算法進行實驗多渠道供應鏈物流的配送耗時最優控制實驗。獲取貨物需求量為0.5t-4.5t范圍內的配送成本數據作為對比實驗數據。比較幾種實驗算法的配送成本實驗數據。

(二)實驗結果分析

在貨物需求量為0.5t-2.5t的范圍內，設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法與基于庫存模型、基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的配送成本實驗對比數據結果具體如表4所示。

表4 配送成本實驗對比數據結果

根據表4的配送成本實驗對比數據結果可知，在貨物需求量為0.5t-2.5t的范圍內，設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的配送成本低于基于庫存模型、基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法。

在貨物需求量為2.6t-4.5t的范圍內，設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法與基于庫存模型、基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的配送成本實驗對比數據結果具體如表5所示。

表5 配送成本實驗對比數據結果

根據表5的配送成本實驗對比數據結果可知，在貨物需求量為2.6t-4.5t的范圍內，設計的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法的配送成本低于基于庫存模型、基于數量折扣契約的多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法。

四、結束語

為了有效實現多渠道供應鏈物流配送性能，文章基于多渠道供應鏈物流配送的相關理論，構建多渠道供應鏈物流配送模型，計算配送車輛的行駛時間，從而完成多渠道供應鏈物流配送耗時最優控制算法設計。根據實驗結果表明，該算法既能有效降低配送成本又能保證配送時間，對于客戶滿意度的提升具有很大意義。具體在實踐過程中，應對多渠道供應鏈物流配送的成本及約束條件進行細分，并結合物流配送時長進行最優化控制算法，這樣有助于充分提升供應鏈物流配送效果。一方面，應對供應商數量、配送中心數量、配送客戶門店、供應商配送車輛種類數量、供應商配送車輛種類、配送車輛載重、配送中心配送車輛種類數量和配送中心配送車輛種類等進行合理化研究，實現對配送耗時最優控制；另一方面，則要以用戶需求為核心尋求最佳的配送方案。