现代物流配送系统中优化调度模型的研究

２０１１年　第３期　第３３卷总第２０１期　物流工程与管理　

ＬＯＧＩ　ＳＴＩ　ＣＳ　ＥＮＧｌ　ＮＥＥＲＩ　ＮＧ　ＡＮＤ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　商品配送　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉ　ＳＳＲ．１６７４—４９９３．２０１１．０３　０３８　现代物流配送系统中优化调度模型的研究　

口翦象慧　。，王如龙　（１．湖南大学软件学院，湖南　长沙４１００８２；２．湖南现代物流职业技术学院，湖南　长沙４１０ｌ３１）　

【摘要】随着物流配送集约化、一体化的发展，常将配送的各环节综合起来考虑，核心部分为配送车辆的集　货、货物装配及送货过程。进行配送系统优化，主要就是指配送车辆的优化调度，包括车辆选择优化、装载货物选　择优化、配送路线规划优化，　以及三者一体化的优化。在处理该问题时，可以根据配送调度不同要求的目标函数，　如运距最短、配送时间最短、运输费用最少等，将调度问题归结为表述问题的数学模型，然后用计算机求得合理可　行的优化方案，在配送运作中付诸实施。文中主要是研究在现代物流配送系统中优化调度模型的基本结构及构造。　【关键词】物流配送；车辆调度；优化调度　【中图分类号】Ｆ２５２　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１　６７４－４９９３（２０１１）０３—００９６—０３　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　Ｍｏｄｅｌ　口ＪＩＡＮ　Ｘｉａｎｇ－ｈｕｉ。。２　ｐ　ＷＡＮＧ　Ｒｕ－ｌｏｎｇｌ　（１．Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１　００８２；　２．Ｈｕｎａｎ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１　０１　３１，Ｃｈｉｎａ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｔ　ｏｆｔｅｎ　ｌｉｎｋｓ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐａｒｔｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｇｏｏｄｓ，ｇｏｏｄｓ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ａｎｄ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｏｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｆｅｒｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｌｏａｄｉｎｇ　ｇｏｏｄｓ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｏｕｔｅ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｄｅａｌｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｃａｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｅｓｔ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｅｓｔ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ａｔ　ｌｅａｓｔ，ｗｉｌｌ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｂｏｉｌｓ　ｄｏｗｎ　ｔｏ　ｅｘｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｓｅｅｋ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｆｏｒ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｉｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｍｏｄｅｍ　ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ；ｖｅｈｉｃｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ　

１引言　物流配送中最经典的问题之一就是车辆调度问题，它是　指在客户需求位置已知的情况下，确定车辆在各个客户间的　行程路线，使得运输路线最短或运输成本最低。车辆调度问　题是一个ＮＰ—ｈａｒｄ问题，它是学术界和产业界十分关注的热　点和难点问题。因此在现代物流配送系统中，实现优化调度　是整个系统的核心部分之一。　随着物流配送集约化、一体化的发展，常将配送的各环　节综合起来考虑，核心部分为配送车辆的集货、货物装配及　送货过程。进行配送系统优化，主要就是指配送车辆的优化　调度，包括车辆选择优化、装载货物选择优化、配送路线规　划优化，以及三者一体化的优化。在处理该问题时，可以根　据配送调度不同要求的目标函数，如运距最短、配送时间最　短、运输费用最少等，将调度问题归结为表述问题的数学模　型，然后用计算机求得合理可行的优化方案，在配送运作中　付诸实施。　２调度问题的分类　考虑集送货情况可以包含单纯的集货或送货等，将调度　过程分为直送式调度、多客户点调度、在途配送调度。　２．１直达式配送调度　当某个客户的货物量过大，超过单辆车的最大载重能力　时，即车辆满载情况下，采取直达式配送。如果车辆满载后　仍有多余的货物，则将多余货物部分划入多点配送调度中去。　直送式配送问题描述为：一个配送企业只对应一个客户　点来进行配送。配送分两步执行：第一步车辆选择，根据配　载货物的重量和类型来选择车辆；第二步路线选择，给不同　

【收稿日期】２０１　１－０３—１０　｛基金项目：湖南省教育厅课题，湖南省教育厅，项目编号：０９Ｃ１２５０，基于ＧＩＳ技术的物流配送系统研究。　【作者简介】翦象慧（１９８１－），湖南慈利人，湖南大学硕士在读，湖南现代物流职业技术学院，讲师，研究方向：物流信息　系统开发、ＧＩＳ／ＧＰＳ技术。　王如龙，男，湖南大学软件学院，教授。　第３期　翦象慧等：现代物流配送系统中优化调度模型的研究　９７　的道路（例如道路的车流量、等级、滞留时间不同等）给予不同　的加权系数，求取最短路径即可实现。　２．２多点配送调度　多点配送即一个配送企业对应有多个需求点（客户点）的　状况，当客户数最较多，各客户所需货物量不大的情况下，　就需要对多个客户的货物进行装载配送。它需要考虑到多种　约束条件，合理选择车辆，实现货物的有效有序装载，生成　车辆的优化行驶路线。这是本文主要讨论对象。　２．３在途配送调度　在途配送调度问题属于一种信息动态变化类型的问题，　信息变化考虑的内容主要有：道路情况的变化、客户信息（客　户的更新或缺失、货物需求星、送货时间、送货地点）的变化、　车辆和司机的突发情况的不确定性。考虑变化内容越多，优　化调度问题的求解就越复杂。但当信息一旦明确已知，可以　把动态车辆调度问题转化为静态车辆调度问题来求解。在初　始调度方案上，根据新情况新需求的信息，局部调整车辆的　行驶路线，进行实时动态的调度管理。在途配送调度需要基　于ＧＩＳ技术，在监控系统的支持下来实现。　３优化调度模型的基本结构　物流配送车辆调度问题的构成要素主要包括货物、车　辆、配送企业（配送中心）、客户、运输网络、约束条件和目　标函数等。　３　１货物　货物是配送的对象。可将每个客户需求（或供应）的货物　看成一批货物。每批货物都包括名称、性质、包装、重量、　体积、要求送到（或取走）的时间和地址等属性。　３．２车辆　车辆是货物的运载工具之一。其主要属性包括：车辆的　类型、车辆的最大载重、车辆的装载容积、车速等。车辆的　类型有通用和专用之分。其中，装载量和装载容积属性，是　进行车辆装载决策的主要依据。　３　３配送中心　配送中心是指进行集货、配货、配装、送货作业的指挥　中心地。在不同的配送系统中，配送中心的数最可以只有一　个，也可以有多个。同时，对于某个配送中心，其供应的货　物可能有一种，也可能有多种。　３．４客户　客户是指货物的需求方或供应方，可以是一般用户，也　可以是下属仓库、零售商店等。客户的属性包括需求货物的　数量、需求货物的时间、需求货物的次数及需求货物的满足　程度等。其中，客户对配送时间的要求可分为无时问限制和　有时间限制。　３　５运输网络　运输网络是由顶点（指配送企业、客户ｌ、无向边和有向　弧（道路）组成的边、弧的属性包括方向、权值和交通流量限　制等。某运输网络中可能仅有无向边：也可能仅含有向弧；　还可能既有无向边，又含有向弧。运输网络中边或弧的权值　可以表示距离、时间或费用。边或弧的权值变化分为以下几　种情况：　①固定，即不随时间和车辆的不同而变化；　②随时间不同而变化或者随车辆的不同而变化；　③既随时间不同而变化，又随车辆不同而变化。　３　６约束条件　配送车辆调度问题的约束条件主要包括：①满足所有客　户对货物品种、数量的要求；②满足客户对货物到达时间范　围的要求；③车辆在配送过程中的实际载货量不得超过车辆　的最大允许装载量和车辆容积④在配送企业现有运力范围　内；⑤在道路通过允许的条件。　３．７优化目标　对配送车辆调度问题，可以选则一个指标，也可以选用　多个指标。经常选则的优化方式有：　①配送的总距离最短。配送里程与配送车辆的耗油量、　磨损程度以及司机疲劳程度等直接相关，它直接决定运输的　成本，对配送业务的经济效益有很大影响。由于配送距离计　算方便，因此，它是确定配送路线时使用最多的一个指标。　②配送车辆的利用率最大。即将配送货物的重量、体积　一与车辆的载重量和载重体积结合起来考虑，以所有配送车　辆的空间利用率或载重利用率最大为目标（一般为载重利用　率）。　③综合费用最低。降低综合费用是实现配送业务经济效　益的基本要求。在物流配送中，与取、送货有关的费用包　括：车辆维护和行驶费用、道路交通管理费、货物装卸费　用、有关人员工资费用等。　④准时性最高。在现代配送业务中，很多客户对交货时　间的要求越来越严格，为了提高配送的服务质童，很多配送　企业都己将配送准时性最高作为确定配送路线的目标。　４优化调度模型的构造　从前面的分析中，可以看出，现实中物流配送企业的车　辆调度作业很复杂，它涉及多方面的约束条件与用户需求，　包括货物需求量、发送量、车辆容量限制、时间限制等等。　根据这些分析，本文对优化调度问题的界定如下：　在一个存在供求关系的系统中，有一个配送企业、若干　个客户，该配送企业配有若干辆车，在营业时间内，配送企　业对一定区域范围内的客户进行物流配送服务，根据客户要　求向货物需求点执行配送任务。车辆从配送企业出发依次访　问各个客户，每辆车的一次载重量不能超过其额定载重星，　且每个货物要在客户要求的时间范围内得到配送，要求合理　调度车辆，安排车辆装载和车辆的出行时间及行车路线，使　整个配送过程实现优化。　为建立接近实际情况的物流配送车辆优化调度模型，本　文在前人研究的基础上建立了含有时间窗和容量、体积等约　束的综合优化调度模型。问题的基本假设为：在配送企业位　置、需求点位置和道路等己知的情况下，对ｍ辆车，１＂１个客　户点，确定车辆分配（每辆车负责的客户点）及每辆车的行驶　路线，同时满足下列条件：　①所有车辆路线的起始点和终止点都是配送始发点Ｏ；