基于節(jié)約里程法的陽原縣果蔬市場配送路線優(yōu)化

張志偉ZHANG Zhi-wei

（河北科技大學，石家莊 050018）

0 引言

中國人均蔬菜消費量為0.5 噸。所有指數(shù)均排名世界第一。當前中國蔬菜產(chǎn)業(yè)一直在快速的發(fā)展，基本上可以滿足城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民對于蔬菜數(shù)量、質(zhì)量、品種日益增長的需求，然而由于中國的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平和農(nóng)業(yè)科技水平較低低，物流基礎設施建設較為落后，這造成了蔬菜在包裝、配送、倉儲等物流環(huán)節(jié)的巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國蔬菜物流損失率則高達30%，由于損失率高，物流成本占總成本的比例較高，不利于蔬菜市場的發(fā)展。因此，落后的蔬菜物流已成為一個值得關(guān)注的重要問題。

1 陽原縣蔬菜市場物流配送現(xiàn)狀分析

1.1 蔬菜市場物流配送現(xiàn)狀

近年來陽原縣果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，陽原縣蔬菜市場以每天近500 噸交易量，獲得較好效益。陽原縣的果蔬種植農(nóng)戶通過把業(yè)務外包給蔬菜市場，主要運輸?shù)綎|城、揣骨疃等周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)。蔬菜市場擁有多輛配送車輛、多名配送司機協(xié)同配送。已知陽原縣蔬菜市場向7 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)配送點配送貨物，實際地理位置見圖1，用0 到7 對各節(jié)點進行標記。蔬菜市場到各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的運輸距離分別為：6.6km、14.0km、32.6km、37.1km、25.3km、13.3km、16.8km。

圖1 陽原縣蔬菜市場地理位置圖

1.2 存在問題

在陽原縣蔬菜市場中，物流基礎設施不完善，冷鏈物流技術(shù)發(fā)展緩慢，使蔬菜再運輸中不能得到很好的保存，導致農(nóng)產(chǎn)品損耗較高，降低了農(nóng)產(chǎn)品的預期回報。在蔬菜和農(nóng)產(chǎn)品分銷中，專用冷藏運輸車輛的購買成本與運輸成本又相對較高，因此陽原縣蔬菜市場通常使用普通車輛，從而降低物流成本，但是因沒有很好的規(guī)劃路程，使配送時間過長，造成了蔬菜的損耗較高。

2 蔬菜市場物流配送路徑及成本優(yōu)化

2.1 節(jié)約里程法

用來解決運輸車輛數(shù)量步確定的問題，常用的方法便是節(jié)約里程法，節(jié)約里程法可以用并行模式和串行模式來優(yōu)化行駛距離。依次將分配問題中的兩個環(huán)路依次集成到一個環(huán)路中是節(jié)約里程算法的核心思想，每次減少集成到最大值后的總分布距離，直到達到一輛車的標稱負荷時，然后進行下一輛車的優(yōu)化。優(yōu)化過程分為兩種：并聯(lián)模式和串行模式。

節(jié)約算法的基本原理是：假設只有兩個交付點i 和j及一個分發(fā)中心O，如圖2 表示。如果交貨中心將汽車發(fā)送到每個分銷點進行交貨，并且把所有的貨物送完后車再回來，則汽車總的行駛路程為：。但如果把i 和j 合并起來進行交貨，即派一輛車從分發(fā)中心O 出發(fā)，先到j 再到i，最后回到O 進行往返交付，則配送里程為：。相應的變更值，叫做節(jié)約里程數(shù)ΔC。

在應用節(jié)約歷程算法時，首先需要確定各節(jié)點之間的距離，制定一個運輸距離表；其次應用節(jié)約歷程算法公式計算響應的節(jié)約里程數(shù)，它是出去送貨到送貨返回可以節(jié)約的公里數(shù)，然后將信息計入節(jié)約里程表，并按照里程數(shù)的大小紀念性排序；最后考慮運輸車輛的最大裝載率以及時間限制，從而對配送路徑進行優(yōu)化。

2.2 配送路徑優(yōu)化模型

①固定成本：固定成本是指配送車輛進行一次交付活動所產(chǎn)生的必要費用。

fk：第k 個交付車輛的一次交付的固定成本；

K：運輸車輛總數(shù)，k 是車輛的序列號（1…k）。

②運輸成本：運輸車輛的運輸成本是指運輸車輛進行配送活動后車輛發(fā)生的燃料消耗，維護和其他費用。

α：每單位距離的運輸成本（元/公里）；

2.3 時間及載重約束下的節(jié)約里程算法路徑優(yōu)化

陽原縣蔬菜市場現(xiàn)有標稱負荷為2 噸、4 噸、8 噸的汽車車型執(zhí)行任務。要求汽車送貨的路途中往返行駛距離不超過100 公里，默認車輛的行駛時間與距離成正比。凌晨5 點配送中心開始分配配送任務，貨物單位為t，平均裝載速度為0.4 小時1 噸；卡車到達后，必須等待卸貨。平均卸貨速度與裝載速度相同，每輛車的平均行駛速度為每小時40 千米。由此可以計算出每個交貨點的送貨車停留時間。現(xiàn)根據(jù)地圖導航定位，得出從果蔬市場到每個營業(yè)點的距離，以及每個營業(yè)點之間的距離，如表1。

基于節(jié)約歷程算法，第一步先將表1 中的距離轉(zhuǎn)化為時間，如表2。

表1 配送中心與交貨點及其之間的距離和需求量與時間條件限制 單位：千米

第二步，根據(jù)表2，運用節(jié)約算法計算出各個配送點之間的節(jié)約里程數(shù)，見表3。

表2 配送中心與交貨點及其之間的時間和需求量與時間條件限制

表3 節(jié)約里程表

各個配送地點的節(jié)約里程為負時，沒有計算意義，在表內(nèi)寫0 即可。

第三步，把節(jié)約里程按照降序排列，見表4。

表4 節(jié)約里程排序表

第四步，根據(jù)節(jié)約里程排序表、裝載量和時間條件限制確定配送路線，其結(jié)果如表5。

表5 優(yōu)化后配送路線信息

該優(yōu)化方法的總路徑為：82.8+33.6+48.4=164.8km。與配送中心單獨向各配送點配貨總配送距離291.4km 相比較，節(jié)省了126.6km 的配送距離。需要配送汽車為：1 輛4噸的汽車和2 輛8 噸的汽車。每次配送節(jié)省成本4×150+126.6×0.18=603 元。

①第一條路線：因為東城（3）到馬圈堡（4）節(jié)約里程為60.2km。將東城（3）、馬圈堡（4）聯(lián)合交付，負荷重量5.9t<8t 。如果再增加配送點，行駛路程不會大于100km，所以東城（3）、馬圈堡（4）再可與其它配送點聯(lián)合交付。故增加配送點5（浮圖講），負荷重量8t＞7.7t。考慮時間限制：在蔬菜市場（0）裝載時間：7.7×0.4=3.08h，蔬菜市場（0）到東城（3）用時0.815h。在時間條件【8 :00-10 :00】限制的范圍內(nèi)配送貨車可達東城（3）；在東城（3）停留3.5×0.4=1.4 h，東城（3）到馬圈堡（4）用時0.237h。在時間條件【9 :00-11:00】限制的范圍內(nèi)配送貨車可達馬圈堡（4）)；在馬圈堡（4）停留2.4×0.4=0.96h，馬圈堡（4）到浮圖講（5）用時0.385h。在時間條件【10:00-12:00】限制范圍內(nèi)配送貨車可達馬圈堡（5）。所以，生成第一條路線為：蔬菜市場-東城-馬圈堡-浮圖講-蔬菜市場（0-3-4-5-0）。即派標稱負荷為8t 的貨車1 輛，配送距離82.8km＜100km。

②第二條路線：因為要家莊（1）到東井集（7）節(jié)約里程為13.2km。將要家莊（1）、東井集（7）聯(lián)合交付，負荷重量4t＞3.5t。考慮時間限制：在蔬菜市場（0）裝載時間：3.5×0.4=1.4h，蔬菜市場（0）到要家莊（1）用時0.165h。在時間條件【6:30-8:00】限制范圍內(nèi)配送貨車可達要家莊（1）；在要家莊（1）停留2×0.4=0.8h，要家莊（1）到東井集（7）用時0.225h。在時間條件【7:30-9:00】限制范圍內(nèi)配送貨車可達東井集（7），而要家莊（1）、東井集（7）與剩余配送點時間條件沖突，所以要家莊（1）、東井集（7）不能與其他配送點聯(lián)合交付。因此生成第二條線路為蔬菜市場-要家莊-東井集-蔬菜市場（0-1-7-0）。即派標稱負荷為4t 的貨車一輛，配送距離33.6km＜100km，承載量為3.5t。

③第3 條路線：因為只剩下東堡（2）、揣骨疃（6）配送點，而東堡（2）到揣骨疃（6）節(jié)約里程為6.2km。將東堡（2）、揣骨疃（6）聯(lián)合交付，負荷重量為8t＞5.5t。考慮時間條件：在蔬菜市場（0）裝載所用時間5.5×0.4=2.2h，蔬菜市場（0）到東堡（2）用時0.35h。在時間條件【6:00-8:00】限制范圍內(nèi)配送貨車可達東堡（2）；在東堡（2）停留2.5×0.4=1h，東堡（2）到揣骨疃（6）用時0.527h。在時間條件【9:00-10:30】限制范圍內(nèi)配送貨車可達揣骨疃（6）。所以生成第三條路線為蔬菜市場-東堡-揣骨疃-蔬菜市場（0-2-6-0）。即派標稱負荷為8t 的貨車1 輛，配送距離48.4km＜100km，承載量為5.5t。

3 總結(jié)

蔬菜市場以前的送貨模式是鄉(xiāng)鎮(zhèn)配送點需要多少貨物市場就單獨配送多少，好的是這種形式為各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)配送點提供了方便，不好的是運輸配送的成本卻增加了。為了使蔬菜市場的運輸成本降低，提高蔬菜市場的凈利潤，所以優(yōu)化了蔬菜市場以前的配送行駛路徑。蔬菜市場做為配送中心，對東堡、東城、東井集、浮圖講、揣骨疃、馬圈堡、要家莊7 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行配送。調(diào)查發(fā)現(xiàn)了蔬菜市場存在以下問題:配送路線分散、車輛滿載率低、成本浪費。所以采用了節(jié)約里算程法對配送路程分析計算，并且通過仔細合理的計算得出了最優(yōu)方案。經(jīng)過此次優(yōu)化計算，優(yōu)化后的路線由原來的鄉(xiāng)鎮(zhèn)單獨配送變?yōu)榱烁鬣l(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)合配送并形成3條線路，分別為蔬菜市場-東城-馬圈堡-浮圖講-蔬菜市場（0-3-4-5-0），蔬菜市場-要家莊-東井集-蔬菜市場（0-1-7-0），蔬菜市場-東堡-揣骨疃-蔬菜市場（0-2-6-0），總配送里程減少了126.6km，節(jié)約成本603 元。

在物流快速發(fā)展的背景下，蔬菜市場充分利用專業(yè)知識，理論聯(lián)系實際，積極發(fā)展自身的運輸方式，節(jié)約配送成本，提升效率。通過相對科學合理的配送路線，蔬菜市場正在積極發(fā)展自己的交通運輸業(yè)，這將為農(nóng)業(yè)果蔬產(chǎn)品物流業(yè)帶來良好的發(fā)展。