公路貨運(yùn)動(dòng)態(tài)配貨優(yōu)化模型研究＊

張 赫 王 煒 孫愛娜

（大連海事大學(xué)交通運(yùn)輸管理學(xué)院1） 大連 116026） （東南大學(xué)交通學(xué)院2） 南京 210096）

0 引 言

在物流配送活動(dòng)中，配送車輛的路線問題及配貨優(yōu)化問題［1］是配送合理化的核心問題，對于企業(yè)提高服務(wù)水平、降低物流成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的影響也最大.而且目前我國已有不少關(guān)于這方面的研究，如：馮牧、丁玉章［2］對上海便利店的連鎖公司的自動(dòng)配貨模式進(jìn)行了分析；曾傳華，楊偉，石宣化［3］對汽車運(yùn)輸企業(yè)倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究；劉洪南等［4］對配貨堆碼技術(shù)在倉儲(chǔ)運(yùn)輸企業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；趙建有等［5］對公路貨物運(yùn)輸動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)監(jiān)控中心應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了研究；衛(wèi)紹元等［6］對公路貨物運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究；李智，董傲霜［7］在對虛擬物流信息平臺中特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上對智能配貨的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析；閻慶［8］等對物流配送中心的管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了研究.但他們的研究對于現(xiàn)代城市的路網(wǎng)信息系統(tǒng)資源與公路車輛配貨的整合并沒有做到最完善.為實(shí)現(xiàn)成本最小化和效益最大化的根本目的，配送和城市路網(wǎng)信息一體化將是現(xiàn)代物流配送的發(fā)展方向，因此對配送和路網(wǎng)信息一體化下的車輛配貨問題進(jìn)行研究是具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義的.

1 公路貨運(yùn)車輛行程時(shí)間預(yù)測

由于智能運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）在物流運(yùn)輸企業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得這些企業(yè)的物流配貨過程趨于智能化管理.其智能化管理的過程就是將企業(yè)的配貨過程與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的車輛信息有效地結(jié)合起來，通俗地講就是利用企業(yè)現(xiàn)有的貨源及貨物數(shù)量為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地到達(dá)物流企業(yè)貨運(yùn)站的車輛進(jìn)行配貨.為了獲取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的車輛信息，就必須對企業(yè)車輛的行程時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的預(yù)測.目前，關(guān)于行程時(shí)間預(yù)測已有不少研究.基本上可分為兩大類，一類是綜合模型，其適應(yīng)性強(qiáng)，但所需的交通參數(shù)較多.一類為基于路段上的時(shí)間預(yù)測模型，其適應(yīng)性弱，但模型簡單而且易于標(biāo)定.

在本文關(guān)于行程時(shí)間的預(yù)測是采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了行程時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)測模型［9－13］.

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行程時(shí)間預(yù)測模型的結(jié)構(gòu)見圖1.

圖1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行程時(shí)間預(yù)測模型

2 車輛配貨模型優(yōu)化模型研究

2.1 配貨優(yōu)化方法的基本思想

在實(shí)際業(yè)務(wù)中，會(huì)存在一定數(shù)量的各類運(yùn)輸工具等待貨物，也會(huì)存在一定數(shù)量的各種貨物等待運(yùn)輸.因此用哪種運(yùn)輸工具，裝哪種貨物本身就是一個(gè)合理分配運(yùn)輸工具的問題［14－16］.本文首先應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的行程時(shí)間結(jié)果，推測出未來時(shí)刻到達(dá)公路貨運(yùn)站的車輛數(shù)，并據(jù)此對公路配貨優(yōu)化模型進(jìn)行研究.

假設(shè)有m種車型，第i型車輛數(shù)為Ai（i＝1，2，…，m），按貨運(yùn)計(jì)劃在一定時(shí)間內(nèi)需要運(yùn)出n種不同的貨物，每種貨物的運(yùn)量為Qi（j＝1，2，…，n），第i型車裝第j種貨物的技術(shù)定額為Pij，如果i型車不能裝運(yùn)第j種貨物，則Pij＝0.現(xiàn)有解決問題是如何分配這些車輛去裝貨，使車輛的平均凈載重達(dá)到最大，即用最少的車輛完成盡可能多的貨運(yùn)量.據(jù)此可建立如下形式的線性規(guī)劃模型

約束條件為

1）保證各型車裝載某種貨物的噸數(shù)應(yīng)當(dāng)?shù)扔谶@種貨物的運(yùn)輸噸數(shù)

2）車輛數(shù)與行程時(shí)間關(guān)系

式中：假設(shè)動(dòng)態(tài)配貨方案間隔為T，則ΔAi是根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的行程時(shí)間，計(jì)算出的到達(dá)場站的剩余時(shí)間小于T的第i型車的車輛數(shù)；Ai是n時(shí)刻第i型車的車輛數(shù).

3）所有自變量不能為負(fù)值

式中：K為目標(biāo)函數(shù)，裝載多種貨物的所使用的車輛數(shù)；xij為自變量，分配i型車裝載j種貨物的車輛數(shù)；ω為車輛實(shí)載率.其他符號所代表的涵義如前所述.

2.2 配貨優(yōu)化方法的計(jì)算步驟

本文采用解乘數(shù)法對物流企業(yè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)配貨優(yōu)化過程進(jìn)行研究，其計(jì)算步驟如下.

1）建立初始方案；

2）確定剩余或不足行；3）計(jì)算解乘數(shù)r；4）變換矩陣；5）調(diào)整方案；6）對第一次改進(jìn)方案，重復(fù)第2至5步，直至最后得最優(yōu)方案.

3 實(shí)例應(yīng)用

由于本文是基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的車輛行程時(shí)間來研究物流場站動(dòng)態(tài)配貨優(yōu)化模型，所以在本文的實(shí)例計(jì)算過程當(dāng)中，與車輛行程時(shí)間相關(guān)的到達(dá)物流場站的車輛數(shù)以及場站實(shí)時(shí)的貨運(yùn)量均為變量.

在本例當(dāng)中是結(jié)合大連市某物流運(yùn)輸企業(yè)在某一時(shí)刻的車輛數(shù)以及貨運(yùn)量來研究車輛動(dòng)態(tài)配貨優(yōu)化模型的，應(yīng)用上述解乘數(shù)法以及VB軟件進(jìn)行模擬，結(jié)果見圖2.

4 結(jié)束語

利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測方法對物流運(yùn)輸企業(yè)貨運(yùn)車輛路段行程時(shí)間進(jìn)行了預(yù)測.然后，利用解乘數(shù)法的基本思想并結(jié)合實(shí)例應(yīng)用相關(guān)軟件對公路物流運(yùn)輸企業(yè)的配貨優(yōu)化模型進(jìn)行了研究.此研究成果對于物流運(yùn)輸企業(yè)提高服務(wù)水平、降低物流成本、增加經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義.

圖2 企業(yè)貨運(yùn)場站分布界面

［1］王 煒，徐吉謙，楊 濤，等.城市交通規(guī)劃理論及其應(yīng)用［M］.南京：東南大學(xué)出版社，1998.

［2］馮 牧，丁玉章.談?wù)勛詣?dòng)配貨系統(tǒng)［J］.信息與電腦，2000（10）：23－25.

［3］曾傳華，楊 偉，石宣化.汽車運(yùn)輸企業(yè)倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)研究［J］.四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（4）：4－7.

［4］劉洪南.配貨堆碼技術(shù)在倉儲(chǔ)運(yùn)輸企業(yè)中的應(yīng)用［J］.包裝工程，2003，24（3）：63－66.

［5］趙建有.公路貨物運(yùn)輸動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)監(jiān)控中心應(yīng)用技術(shù)［J］.長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，24（5）：85－89.

［6］衛(wèi)紹元.公路貨物運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［J］.遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，24（4）：243－245.

［7］李 智，董傲霜.虛擬物流信息平臺中智能配貨的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）：42－44.

［8］閻 慶.物流配送中心管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2004.

［9］羅積玉，邢 瑛.經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)分析方法及預(yù)測［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1987.

［10］張 赫，楊兆升，王 煒.基于實(shí)時(shí)交通流信息的中心式動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)行車路線優(yōu)化技術(shù)研究［J］.公路交通科技，2004，19（9）：91－94.

［11］張 赫，楊兆升，李貽武.無檢測器交叉口交通流量預(yù)測方法綜合研究［J］.公路交通科技，2002，19（1）：91－95.

［12］張 赫.單點(diǎn)混合交通自適應(yīng)信號控制技術(shù)研究［D］.南京：東南大學(xué)，2005.

［13］初連禹.動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)理論和實(shí)施技術(shù)研究［D］.長春：吉林工業(yè)大學(xué)，1999.

［14］孫家慶.物流運(yùn)輸組織與管理［M］.大連：大連海事大學(xué)出版社，2004.

［15］SUGIMOTO H，NOJIMA A，SUZUKI T，et al.Development of toyota in－vehicle equipment for the VICS demonstration test［C］／／Proc.Vehicle Navigation and Information Systems Conference，Chicago：IEEE Press，1994：563－568.

［16］YANG Zhaosheng，ZHANG He，LI Juan.Step－bystep regression used in traffic flow prediction of non－detector road intersections［J］.Journal of Jilin University：Engineering and Technology Edition，2002，32（4）：19－25.