改进节约里程法在物流配送中的应用研究-【毕业作品】.doc
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1、BI YE LUN WEN改进节约里程法在物流配送中的应用研究所在学院 专业班级 物流管理 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日摘 要随着我国市场经济的日益成熟,我国物流业在这样的大背景下迅速发展,被寄予了更高的要求。物流配送是是现代物流系统中的一个重要环节,是社会化大生产、国民经济发展的客观要求。物流作为企业的“第三利润源泉”,它的发展水平对于商品的快速流通、市场经济发展起着核心作用。物流配送是一个复杂的综合的系统,车辆路径优化问题是一个NP(Non-deterministic Polynomial)难题,随着客户数量的增加,可选的配送路径方案数量将以指数级的速度急剧增长,目
2、前尚不存在高效的精确算法。在实际应用中由于配送环境的不确定性,受到许多因素的影响,诸如车辆行驶道路的路况,车辆的最高车速限制等等。合理规划配送路线可以起到降低配送成本,提高车辆使用效率,加快配送速度,提高客户满意度等效果。本文将物流配送车辆路径优化问题作为研究对象,通过对节约里程法的优缺点分析以及改进,结合实际案例中的主要影响因素对传统的节约里程法进行改良,使其能够更好的应用于实际的物流车辆路径方案的制定中,具有学术和应用的双重意义。关键词:改进节约里程法;物流配送;权重系数AbstractWith the increasing maturity of Chinas market econom
3、y,Chinas logistics industry in the context of such rapid development, has been placed higher demands. Logistics and distribution is a modern logistics system is an important part of the social production, the objective requirements of economic development.Logistics as a business,the third profit sou
4、rce,its level of development for the rapid flow of goods,the market economy plays a central role.Logistics is a complex integrated system,the vehicle path optimization problem is a NP (Non-deterministic Polynomial) problems,with increasing numbers of customers,the number of optional program distribu
5、tion path will be exponentially rapid growth,currently there is no efficient exact algorithm. In practice,due to the uncertainty distribution environment, affected by many factors,such as vehicle road traffic,the limit of the maximum vehicle speed,and so on.Rational planning of delivery routes may h
6、elp reduce distribution costs,improve vehicle efficiency,speed up delivery,increase customer satisfaction results.This will optimize the logistics and distribution vehicle routing problem as a research object,through the advantages and disadvantages of saving mileage and improved method,combined wit
7、h practical cases the main factors of the traditional method of saving mileage improved to enable better applied to the actual logistics vehicle routing programs are developed in academic and application with a double meaning. Keywords:Improved saving algorithm;Logistics and distribution;Weight coef
8、ficient目 录1 物流配送概述11.1 配送概念11.2 车辆路径问题的概述11.2.1 配送路径优化的意义21.2.2 车辆路径优化的目标32 节约里程法的应用优化研究52.1 节约里程法概述52.2 节约里程法的基本原理52.3 节约里程法的分析62.4 车辆路径优化问题的改进节约里程法设计62.4.1 权重概述62.4.2 权重确定的数学模型72.5 影响因素的选取及对节约里程法的改进83 改进节约里程法的物流配送路径实际应用103.1 杭州西湖啤酒物流部概况103.2 传统节约里程法计算123.3 改进节约里程法的计算144 研究分析与建议184.1 算法对比分析184.2 改进
9、策略建议19结 论20致 谢22随着我国市场经济的日益成熟,社会对于物流配送的需求井喷,要求也不断提高,推动着我国物流业的迅猛发展和快速崛起。高效的物流配送是是现代物流系统中的一个重要环节,是社会化大生产、国民经济发展的客观要求。物流作为企业的“第三利润源泉”,它的发展水平对于商品的快速流通、市场经济发展起着核心作用。1 物流配送概述 1.1 配送概念根据中国国家标准物流术语中对配送下的定义:“配送是指在经济合理区域范围内,根据客户要求,对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业,并按时送达指定地点的物流活动。”配送亦是物流中一种特别的、高度整合的活动形式,是物流,商流,信息流之间的高度紧密
10、的结合,它是既包含了商流活动,物流活动,信息传输活动,也是涵盖了物流中的多种功能要素的一种形式。配送线路的安排是否合理对配送速度、成本、经济效益拥有很大影响,本文将讨论配送路径的优化策略,通过对实际应用中对车辆路径的影响要素的整合,制定出合理的配送路径,在保证预期的企业物流服务水平的要求的前提下,实现运输成本最小化,经济效益最大化。物流配送问题类似于旅行商问题,即TSP问题(Traveling Salesman Problem),即假设有一个旅行商人要拜访N个城市,他必须选择所要走的路径,路径的限制使得每个城市只能被拜访一次,而且最后要回到原来出发的城市即原点。相似的,物流配送要求多辆配送车辆
11、拜访的客户点涵盖了其服务的所有的客户点,每辆车所分配计划的配送路径和客户是不同的。配送路径的选择目标是计算出的路径路程为所有可选择的路径之中的最小值,当客户点较少时相对地可以求得最优解,而当客户点较多时难以确定最优解。1.2 车辆路径问题的概述在车辆路径优化问题中,车辆路径问题是配送系统中的核心问题。Dantzig和Ramser在1959年首次提出车辆路径问题,立即受到了社会各界的广泛关注,成为运筹学与组合优化领域的研究热点。在规划物流配送方案的过程中,物流管理人员需要采取高效的配送策略来提高或保持服务水平、降低配送及服务成本,提高配送效率,其中车辆路径问题是需要解决的一个重要问题。车辆路径优
12、化,就是为了解决车辆行驶路线问题,合理得规划设计路径,能有效提高运输效率、降低成本。随着商品运输呈现出小批量、多品种、多频次、及时性等趋势,运输路径的优化将更加复杂。为了提高车辆配送装载能力的利用率,降低车辆的行驶里程,提高配送的经济性,在设计配送线路时应考虑有关道路情况、客户需求情况、车辆载重情况,以及预期的服务水平等,为车辆设定最佳的配送路线。针对物流配送路径的优化,至今已出现了很多相关的理论和算法。如由J.Holland教授于1975年首先提出来的遗传算法,由Marco Dorigo于1992年提出的蚁群算法等,Gillett和Miller于1974年所提出的求解车辆路线问题(Vehic
13、le Routing Problem,VRP)的扫描法等,但这些算法也存在着一些不足,比如蚁群算法容易出现停滞现象,即搜索进行到一定的程度后,所有蚂蚁搜索到的解完全一致,不能对空间进一步进行搜索,不利于发现更好的解。遗传算法早熟与漂移问题等。研究VRP一般存在以下几个前提条件:1. 被配送的货物是可以混装的货物;2. 各个客户的所在地点己知;3. 甲从配送中心到各个用户间的运输距离己知;4. 配送中心有足够的资源以供配送,并且拥有足够的运输能力。1.2.1 配送路径优化的意义从应用角度来说,配送作为物流终端的重要组成部分,优化物流配送路径将显著改善配送条件,完善运输及整个物流系统,可对企业产生
14、直接的经济效益。它在轮胎,燃料的消耗,企业资源的最大化利用等方面产生成本下降的效益,大量节约驾驶员单位工作时间和商品的配送时间,提高交通安全和物流的整体效率,并根据市场供求关系的实际情况,实现物流服务水平与物流成本相协调。在电子商务快速发展的信息化时代,对配送车辆路径优化理论与方法进行系统研究将有助于电子商务的可持续发展,提高物流集约化、以及建立现代调度指挥系统,并可以提升企业效益,提高客户的服务水平及顾客满意度。高效的配送将加快物资流动,降低运输成本,改善客户服务,对区域经济的发展起到推动的作用,增强区域内及区域之间社会经济的有机联系。物流车辆配送优化是一个典型的Non-determinis
15、tic Polynomial的难题,在现有科技水平下一般无法给出最优解,因此,研究人员应以使配送模型最大化贴近实际为目标,实现配送模型的解最优化。由此可见,物流配送路径优化具有巨大的应用研究价值。从理论研究来说,本文所研究的节约里程法,是基于1964年由Clarke & Wright首次提出的一种用于解决车辆路径优化VRP问题的著名的启发式算法,用该算法虽然不一定能求得物流配送车辆路径优化问题的精确最优解,但可以高效地得到问题的近似最优解。具有计算步骤简单,计算速度快,且易于考虑各种实际问题并将其重要的实际变量纳入计算模型的优点,应用前景十分广阔。我们可以看出,节约里程法尚还处于发展阶段,有许
16、多需要完善和发展的地方,从而使其更有效得服务于实际问题的解决。相信只要对此方法进行持续得改进,不断得将实际变量融入到该优化算法中,定会有相当大的理论突破。本文出于此目的,针对节约里程法在实际应用方面的欠缺,通过分析影响模型最优解的影响因素,根据对最优解影响的大小将其转化为权重系数,并将相应的权重系数和节约里程法结合起来进行相应的分析改进和完善。权重系数是表示某一指标项在指标项系统中的重要程度,它表示在其它指标项不变的情况下,这一指标项的变化,对结果的影响。这种思想是对车辆配送路径优化的一种有益的尝试。通过对于现有的节约里程法进行分析改进,我们可以发现改进的节约里程法具有相当大的发展前景,把它运
17、用于物流配送优化问题中,可以达到降低配送成本,提高配送服务质量,最大化利用企业资源,提高企业效益,并使理论模型更具实践性的目的,为节约里程法在区域配送领域的深入应用的实现打下基础。1.2.2 车辆路径优化的目标 一般情况下,车辆路径问题可以描述为:从一物流配送中心用多辆配送车辆向多个客户送货。每个客户的位置,货物需求量,所需配送时间以及车辆最大行驶距离固定,要求合理调度车辆使车辆行驶线路最小,使目标函数得到最优。通常有以下几个约束条件:(1)单条线路不超过车辆的载重量约束(2)单条线路里程不超过车辆行驶最大距离约束(3)顾客对任务送达时间的要求。 如图是一个物流配送路线的例子:1个物流配送中心
18、,5个客户点,3条配送线路,配送线路一负责上方的两个客户点货物的配送,线路三负责下方两个客户点货物的配送,线路二对左边的客户点实施单独配送。可选择载重能力足够的1辆车依次配送,也可选择3辆车同时进行配送,具体情况视配送中心的配送能力。 线路一 线路二 线路三 客户点 配送中心 图1-1 配送模型车辆路径优化的目标就是是用最少的运力,走最短的里程,花最少的费用,经最少的环节,以最快的速度把货物运至客户的手中。这要根据配送的具体要求、配送中心的实力及客观条件来定。可以有多种选择方法:(1)以效益最高为目标;(2)以成本最低为目标;(3)以路程最短为目标;(4)以吨公里最小为目标;(5)以准确性最高
19、为目标等。一般情况下,要使车辆路径最优化涉及很多因素,如配送距离,载货工具,配送时间,运输费用等。车辆路径的选择是多目标的,往往受到以上因素的影响。这些目标的实现往往存在着效益背反现象。效益背反所指的是物流的多种功能要素之间所存在着的损益矛盾,就是说,某一个功能要素的优化以及它相应的利益发生的同时,往往会导致除这个功能要素之外的一个或几个功能要素的利益的损失,反之也会如此。“效益背反”是物流领域中的一种常见的很普遍的现象,是这一领域中内部矛盾的反映和表现 董维忠,物流系统规划与设计,电子工业出版社,2011。例如运输费用最省的路线可能不是运输时间最短的路线。这时,需要对多目标间进行平衡取舍。在
20、一般情况下,运输时间快、运输里程短、运输费用省是考虑合理运输的几个主要目标,它集中地体现了货物运输的经济效益。一般来说,最佳的车辆配送路径必须满足以下的条件:(1) 满足所有用户的需求;(2) 禁止任何一辆车辆超载; (3) 每一辆车辆每天总共的运行时间或行驶的公路里程不超过所规定的上限;(4) 能够满足不同用户的多种到货时间要求。2 节约里程法的应用优化研究2.1 节约里程法概述节约里程法由英国学者G.Clarke & J.W.Wright于1962年在Scheduling of vehicles from a central depot to a number of delivery po
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