基于節約里程法的連鎖便利店配送路徑優化

朱成娟，劉戀，王忠昶

(1.大連交通大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028; 2.北京京港地鐵有限公司，北京 100068)

現如今許多連鎖超市企業為追求多元化的經營模式，在擁有大賣場經營模式的同時發展社區便利店，以創造更多的利潤增長點[1-2].連鎖超市的倉儲中心既要滿足大賣場配送需要，同時也需要滿足小型便利店的配送需求.如何提高配送水平來服務不同規模的門店成為對配送中心的一種考驗[3-4].因此，尋求一種更高效優質的優化算法對于便利店物流配送路徑的選擇具有很強的現實意義.

配送路徑問題屬于車輛路徑問題(the Vehicle Routing Problem, VRP).在求解車輛路徑問題時由于問題的復雜性，學者們常使用智能優化算法[5-6].在眾多優化算法中，節約里程算法對于小規模配送問題具有較強的實用性和易操作性，且可同時實現多種車輛類型的配置[7].宋賽鳳等[8]利用節約里程法得出配送路線優化方案，并通過一次實際配送驗證了其可行性.王志峰[9]研究了連鎖超市物流配送模式，提出了優化配送體系的兩個策略，并強調對于運輸車輛進行優化調度可以使物流配送經濟效益和科學性同時得到提高.藺士文等[10]對物流配送低碳路徑優化問題進行了研究，利用節約里程法得到優化方案可降低碳排放成本約 86元，實現了節能減排.目前，對于上述問題的研究很少考慮多類型車輛的配送問題.本文采用智能算法中的節約里程法為某便利店配送中心的實際案例規劃了一套優質的使用不同類型車輛的配送方案.對比原有的按照司機經驗所走的路徑，運用節約里程法安排更合理的配送路徑能夠在配送過程中減少總里程，以更環保的方式達到提高配送效率的目的.

1 節約里程法原理及步驟

1.1 節約里程法的基本原理

假設有兩個目的地A和B以及一個配送中心O，配送中心對兩個目的地分別派車進行送貨而且空車回程，此時若從配送中心O派一輛車先到達A 再到達B最后回到O，把這兩個位置進行聯合配送，根據三角形基本性質任意兩邊之和大于第三邊，可知聯合配送的方案優于單獨配送的方案.

C=2CAO+2CBO

(1)

C′=COA+CAB+COB

(2)

ΔC=C′=CAO+CBO-CAB

(3)

式(1)為總共運輸里程，式(2)為運輸里程，式(3)為節約里程量.節約里程法原理圖如圖1所示.

圖1 節約里程法的基本原理

1.2 節約里程法步驟

節約里程法基本步驟如下：

步驟1：確定各門店之間路程和配送中心到門店的路程；

步驟2：計算各門店之間節約里程量ΔC，并降序排列節約里程量；

步驟3：將節約里程量最大的路徑標記為i，取含有該路徑門店的其他路徑中節約里程量最大的路徑；

步驟4：判斷這些門店的需求量之和是否滿足車輛的最大載重要求，若滿足則可加入到路徑i中，若不滿足則按照節約里程順序取下一個路徑返回步驟4，直至路徑i的車輛載重量達到不能容納任何一家門店的需求量時生成完整的路線i；

步驟5： 刪除節約里程順序表中路線i包含的門店，i=i+1，轉步驟3；

步驟6：確保每一個門店都在路徑中，得到最終路徑方案.

2 算法優化實例

本文以某連鎖便利店在太原市內的10家門店為例，表1為10家門店的地址和各個門店的貨物需求量.已知該企業為了較高的堆疊貨物、增加車輛滿載率，采用籠車進行揀選和配送，籠車不僅能夠較高的堆疊貨物，也具有保護零散商品的作用.在配送過程中使用能夠承載15輛籠車的廂式貨車和能夠承載18輛籠車的保溫貨車.圖2為配送中心與門店間的路程以及各門店之間的路程，這些路程是根據百度地圖上的路程標注的.通過這些已知的信息從減少車輛運輸成本的角度利用節約里程法規劃優化配送路線.

表1 門店地址及貨物需求

圖2 門店間的路程(km)

2.1 現有配送路線

根據實際調查，現有配送方案要求車輛盡可能滿載，門店配送路線往往是根據貨物裝載情況和司機的經驗而定，忽視了路徑規劃在整個配送路徑中的作用.在車輛盡可能滿載的情況下，這10家門店的貨物需要由四輛廂式貨車和一輛保溫貨車配送，路線分別為：O-F-H-O、O-C-B-O、O-G-I-O、O-E-J-O、O-D-A-O，總里程為496.2 km.

2.2 配送路線優化

把配送中心作為起點，選取兩個門店構成三角形，配送中心到兩個門店的路程之和減去兩個門店之間的路程ΔC=CAO+CBO-CAB，即為節約里程量.例如，配送中心到A店和B店的節約里程量為 46+35.2-15= 66.2 km，以此類推，計算所有門店與門店、門店與配送中心間的節約里程量ΔC.對節約里程量ΔC做降序排列得到節約里程量順序表(表2)，從表中可知門店A到門店G的節約里程量最大，門店E到門店H的節約里程量最小.

表2 節約里程量順序表

從節約里程量ΔC最大的路段A-G開始安排路線，合并門店A、G的需求量總共是6籠車，處在配送車輛的最大載重范圍內，兩家門店合并到同一個配送路線上，設為路線①.連接節約里程量處在第二位的門店D、F，此時路線①總的貨物需求量是24籠車，不符合車輛的最大載重量，所以D-F這段路徑不能夠合并在路線①中.節約里程量排在第三位的兩家門店中的門店G在路線①上，另一家門店F的貨物需求量是11籠車，合并到路線①中總的貨物需求量是17籠車，此時配送路線①總的節約里程量為92.9+84.3=117.2 km,可以使用載重量為18籠車的貨車.

確定了配送路線①，把節約里程順序表中涉及到A、G、F這三家門店的路段進行標記，再安排其他七家門店的配送路徑.從節約里程量在第七位的D、E兩家門店所在的路段開始合并路徑，由于車輛載重量限制D、E兩家門店無法安排在同一路徑.接著把節約里程量在第十九位的B、C兩家門店合并在一條配送路徑上，這兩家門店總的配送量為15籠車，把這條路段作為配送路線②，其節約里程量為64.2 km，使用載重量為15籠車的貨車.

確定了①②兩條路線后，在節約里程順序表中把涉及到門店B、C的路段進行標記，再安排其他五家門店的配送路徑.把節約里程量在第二十九位的D、I兩家門店所在的路段開始合并，由于車輛載重量限制，D、I兩家門店無法安排在同一路線.接著把節約里程量在第三十六位的H、J兩家門店合并在一條配送路徑上，這兩家門店總的配送量為13籠車，這兩家門店作為配送路線③節約里程量為58.5 km，使用載重量為15籠車的貨車進行配送.

確定了①②③三條路線后，在節約里程順序表中把涉及到J、H這兩家門店的配送量作標記，再安排其他三家門店的配送路徑.所剩下的D、E、I三家門店的需求量分別為13、9、8籠車.將E、I兩家門店合并為配送路徑④，D單獨作為配送路徑⑤.配送路徑④的節約里程量為51 km，使用載重量為15籠車的貨車進行配送.配送路徑⑤的節約里程量為0，使用載重量為15籠車的貨車進行配送.到此所有門店均在配送路徑中.

最終得到優化配送方案如表3所示，優化配送方案路線如圖3所示.在實例研究中現有路線設計方案要求貨車盡可能滿載，使用1輛保溫貨車和4輛廂式貨車，配送總里程為496.2 km；經過優化后的路線雖然所使用同類型的車輛數與現有配送路線相同，但配送總里程為458.8 km.通過對比可以看出節約里程法進行配送路線優化相較于現有配送模式節約了配送成本，得到了比現有方案更短、耗時更少、運輸成本更低、更加綠色的路徑選擇，有效地提升了其配送運輸效率，控制運輸成本，對連鎖便利店配送中心的貨物配送提供了決策參考，對其實際運營管理具有較大的現實意義.

表3 優化配送方案表

圖3 優化配送方案路線

3 結論

商品配送是連鎖便利店運營中的一個重要環節，優質的配送路線能夠降低配送成本，提高企業的競爭力.本文的方法改善了現有配送模式選擇路線不合理的問題，在與現有方案使用同類型車輛數量相同的情況下得到運輸里程更短的配送方案，運輸成本更低.對未來連鎖便利店的物流配送路線的規劃提供了思路和參考.