快餐外賣(mài)配送路徑方案研究

文/趙海

0 引言

根據(jù)快餐外賣(mài)后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示可知，在訂餐高峰時(shí)段，快餐外賣(mài)配送每天最多可以達(dá)到2.0×106單，為提高送餐效率，外賣(mài)平臺(tái)招聘了約8.0×105名專業(yè)配送人員為用戶提供快餐外賣(mài)配送服務(wù)[1]。本文將在現(xiàn)有研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種針對(duì)快餐外賣(mài)配送路徑方案的全新規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，將優(yōu)化配送路徑、提高快餐外賣(mài)服務(wù)平臺(tái)注冊(cè)與下單用戶的滿意度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，深化此項(xiàng)工作，從而實(shí)現(xiàn)在提高快餐外賣(mài)效率的同時(shí)，合理規(guī)劃配送路徑，為終端運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)的發(fā)展創(chuàng)造更高的收益。

1.快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)

1.1 建立快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型

為實(shí)現(xiàn)對(duì)快餐外賣(mài)配送路徑的規(guī)劃，本章將采用構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方式，進(jìn)行此方面內(nèi)容的研究。在此過(guò)程中，可將最優(yōu)路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為T(mén)SP商旅問(wèn)題，根據(jù)TSP問(wèn)題的基本特征，進(jìn)行模型的構(gòu)建[3]。假設(shè)配送人員進(jìn)行快餐外賣(mài)配送的過(guò)程是一個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)到達(dá)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程，且此過(guò)程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要經(jīng)歷一次即可。此時(shí)，可定義配送人員承接一組外賣(mài)訂單時(shí)，其中涉及快餐外賣(mài)商家個(gè)、客戶個(gè)，配送人員從配送中心點(diǎn)出發(fā)，此點(diǎn)表示為0。在此種條件下，配送人員從接單開(kāi)始，經(jīng)過(guò)取餐、送餐等環(huán)節(jié)，需要經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為，則的計(jì)算可用實(shí)現(xiàn)[4]。按照配送人員在取餐與配送過(guò)程經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。假設(shè)配送路徑中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)平面坐標(biāo)表示為，則可以表示為。同時(shí)，設(shè)定配送人員在此條路徑配送過(guò)程中的時(shí)間上限表示為，配送人員在單位時(shí)間內(nèi)的有效配送距離記為配送速度，表示為。為確保在理想狀態(tài)下配送距離為最優(yōu)，可假設(shè)配送過(guò)程中配送人員處于均勻騎行狀態(tài)[5]。按照上述方式，構(gòu)建快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。模型表達(dá)式如下計(jì)算公式所示。

公式（1）中：dij表示為配送人員在配送路徑中經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j所需要的距離；xi、yi表示為配送路徑中的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)平面坐標(biāo)；xj、yj表示為配送路徑中的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)平面坐標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，將最短配送時(shí)間作為建模目標(biāo)，建立如下所示的數(shù)學(xué)函數(shù)。函數(shù)表達(dá)式如下。

公式（2）中：tij表示為從節(jié)點(diǎn)i配送到節(jié)點(diǎn)j的耗時(shí)。按照上述方式，完成對(duì)快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。

1.2 基于蟻群算法的模型深度訓(xùn)練

為確保構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型通過(guò)計(jì)算得到的快餐外賣(mài)配送路徑為最優(yōu)路徑，需要在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引進(jìn)蟻群算法，對(duì)模型進(jìn)行深度訓(xùn)練[6]。在此過(guò)程中，先對(duì)蟻群參數(shù)進(jìn)行初始化處理，重新配置蟻群參數(shù)，確保蟻群參數(shù)與快餐外賣(mài)配送路徑匹配后，設(shè)定深度訓(xùn)練螞蟻種群數(shù)量表示為m，將蟻群放置在配送人員出發(fā)點(diǎn)位置，蟻群將對(duì)所有配送路徑中進(jìn)行集群行進(jìn)。將蟻群在節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程作為訓(xùn)練過(guò)程，對(duì)此過(guò)程進(jìn)行描述，如下計(jì)算公式所示。

公式（3）中：P表示為基于蟻群算法的模型深度訓(xùn)練過(guò)程；k表示為蟻群節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移行為的發(fā)生次數(shù)（/深度訓(xùn)練行為發(fā)生次數(shù)）；τ表示為蟻群攜帶的信息素；η表示為蟻群有效行進(jìn)方向；α表示為蟻群在路徑中的檢索次數(shù)；β表示為蟻群移動(dòng)方向權(quán)重。按照上述方式，對(duì)模型規(guī)劃的最短距離配送路徑與最少時(shí)間配送路徑進(jìn)行多次訓(xùn)練迭代，不斷縮小規(guī)劃路徑的數(shù)量，通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)基于蟻群算法的模型深度訓(xùn)練。

1.3 快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑生成

完成上述研究后，在快餐外賣(mài)配送終端集成一個(gè)函數(shù)，將終端派送的外賣(mài)訂單作為路徑規(guī)劃節(jié)點(diǎn)，根據(jù)配送人員與快餐外賣(mài)中心的位置，在終端進(jìn)行自動(dòng)派單[7]。通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑的生成。

在此過(guò)程中，考慮到訂單位置存在一定隨機(jī)性，因此，需要按照高斯模擬的方式，進(jìn)行訂單所在位置的預(yù)測(cè)。可將此過(guò)程表示為下述計(jì)算公式。

公式（4）中：Q表示為快餐外賣(mài)配送訂單所在位置的預(yù)測(cè)結(jié)果；INT表示為配送人員所在位置信息的錄入；S表示為；σ表示為快餐外賣(mài)配送是否為高峰時(shí)段，當(dāng)識(shí)別為“是”時(shí)，σ的取值為<1，且>0的數(shù)值，當(dāng)識(shí)別為“否”時(shí)，σ的取值為>1的數(shù)值，具體取值根據(jù)配送時(shí)段高峰程度設(shè)定；E表示為預(yù)測(cè)餐飲飯店所在位置。完成相關(guān)信息的獲取與錄入后，使用模型按照上文所述內(nèi)容，進(jìn)行快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑生成，此過(guò)程如下計(jì)算公式所示。

公式（5）中：γc表示為快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑生成過(guò)程；K1、K2、K3表示為在不同條件下生成的三條快餐外賣(mài)配送路徑；fmax表示為配送路徑最長(zhǎng)距離；fmin表示為配送路徑最短距離f表示為均值函數(shù)。按照上述計(jì)算公式，生成快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑，以此完成本文研究。

2.對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)本文設(shè)計(jì)方法的檢驗(yàn)，下述將以某外賣(mài)配送服務(wù)平臺(tái)作為測(cè)試對(duì)象，根據(jù)本文此次研究需求，設(shè)計(jì)如下文所示的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)與此外賣(mài)后臺(tái)管理員的交涉后發(fā)現(xiàn)，截至目前，配送平臺(tái)平均每天都會(huì)收到30.0條~100.0條的差評(píng)或投訴，主要原因是配送人員無(wú)法按照平臺(tái)上的預(yù)期時(shí)間將快餐外賣(mài)送達(dá)。盡管平臺(tái)管理員已經(jīng)采取了多種手段與措施進(jìn)行此項(xiàng)工作的優(yōu)化，但由于后臺(tái)提供給外賣(mài)配送人員的配送路徑規(guī)劃方案存在不合理的問(wèn)題，導(dǎo)致平臺(tái)注冊(cè)用戶對(duì)現(xiàn)有的外賣(mài)配送服務(wù)存在不滿意的現(xiàn)象。通過(guò)與平臺(tái)管理員的交涉，最終決定選用本文設(shè)計(jì)的方法，將此方法集成在快餐外賣(mài)配送平臺(tái)的終端，按照本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行外賣(mài)配送路徑規(guī)劃。

實(shí)驗(yàn)中，獲取此平臺(tái)的訂單配送信息，將其作為測(cè)試信息集合。建立如下實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，假設(shè)外賣(mài)員在收到平臺(tái)的訂單派送與分發(fā)指令后，需要先到達(dá)餐飲店（從接單位置~餐飲飯店的路徑為A），等待餐飲店的出餐時(shí)間，再根據(jù)平臺(tái)規(guī)劃的路徑，進(jìn)行外賣(mài)餐飲的配送（從餐飲飯店~客戶位置的路徑為B）。按照本文設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行外賣(mài)配送，需要先根據(jù)平臺(tái)在配送中的相關(guān)信息，建立一個(gè)針對(duì)快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)蟻群算法，對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行深度訓(xùn)練，通過(guò)此種方式，生成快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑。

在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的快餐外賣(mài)配送路徑方案規(guī)劃設(shè)計(jì)方法作為傳統(tǒng)方法，將傳統(tǒng)方法按照相同的步驟集成在外賣(mài)配送終端平臺(tái)上，建立基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的外賣(mài)配送最優(yōu)路徑訓(xùn)練迭代模型。對(duì)本文方法與傳統(tǒng)方法構(gòu)建的模型迭代過(guò)程進(jìn)行描述，如下圖1所示。

圖1 本文模型與傳統(tǒng)模型迭代訓(xùn)練過(guò)程

上述圖1中，虛線代表傳統(tǒng)方法構(gòu)建模型的迭代訓(xùn)練過(guò)程，實(shí)線代表本文方法構(gòu)建模型的迭代訓(xùn)練過(guò)程。

傳統(tǒng)模型需要經(jīng)過(guò)約400.0次迭代才能達(dá)到此模型提出的最優(yōu)路徑長(zhǎng)度，迭代訓(xùn)練后規(guī)劃的最優(yōu)路徑長(zhǎng)度約為26.0km。本文建立的快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，在經(jīng)過(guò)約150.0次迭代后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外賣(mài)配送最優(yōu)路徑的規(guī)劃，規(guī)劃路徑長(zhǎng)度約為25.0km。在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩個(gè)模型的訓(xùn)練迭代過(guò)程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)模型的迭代訓(xùn)練過(guò)程較為復(fù)雜，中間需要后臺(tái)經(jīng)過(guò)大量計(jì)算才能得到最優(yōu)路徑結(jié)果，而本文設(shè)計(jì)的模型迭代訓(xùn)練過(guò)程較為簡(jiǎn)單，不需要經(jīng)過(guò)大量計(jì)算即可得到最優(yōu)路徑。綜合上述分析后可知，本文此次研究設(shè)計(jì)的模型訓(xùn)練迭代過(guò)程較為簡(jiǎn)單，曲線整體較為平滑。因此，在完成上述實(shí)驗(yàn)后，得到此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：相比傳統(tǒng)的方法，本文方法在進(jìn)行快餐外賣(mài)配送路徑方案規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，后臺(tái)計(jì)算較為簡(jiǎn)單，且迭代訓(xùn)練后得到的外賣(mài)配送路徑更短。

在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上，設(shè)定終端5個(gè)用戶完成了在外賣(mài)平臺(tái)上訂餐，預(yù)設(shè)終端用戶為1~5，使用兩種方法對(duì)配送人員的餐飲外賣(mài)配送路徑進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)配送人員在單位時(shí)間內(nèi)的配送距離相同，將用戶下單到其簽收清單的時(shí)間作為對(duì)比指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下表1所示。

表1 規(guī)劃后快餐外賣(mài)配送時(shí)間對(duì)比

通過(guò)上述表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文方法規(guī)劃路徑后所需的配送時(shí)間<傳統(tǒng)方法規(guī)劃路徑后所需的配送時(shí)間，且按照本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃，可以滿足快餐外賣(mài)配送平臺(tái)向用戶做出的“全城半小時(shí)高效率送達(dá)”承諾。綜合上述實(shí)驗(yàn)后，得出對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)論：本文此次設(shè)計(jì)的方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)將快餐外賣(mài)配送路徑設(shè)計(jì)為最優(yōu)，同時(shí)也可以有效縮短配送時(shí)間，通過(guò)此種方式，提高用戶對(duì)外賣(mài)配送平臺(tái)服務(wù)的滿意度。

3.結(jié)束語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，線下即時(shí)配送服務(wù)成為優(yōu)化群體生活的主要服務(wù)項(xiàng)目之一，為滿足更多群體的需求，多個(gè)快餐外賣(mài)配送平臺(tái)向用戶做出了“全城半小時(shí)高效率送達(dá)”的承諾。為全面落實(shí)此項(xiàng)工作，本文從建立快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型、基于蟻群算法的模型深度訓(xùn)練、快餐外賣(mài)配送最優(yōu)規(guī)劃路徑生成三個(gè)方面，開(kāi)展了快餐外賣(mài)配送路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究。通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)為用戶提供更加優(yōu)化的配送服務(wù)。

引用出處

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