帶裝載量約束的物流配送車輛路徑優(yōu)化研究

趙世安

(百色學院數(shù)學與統(tǒng)計學院，廣西百色533000)

1 物流配送車輛的路徑優(yōu)化問題

物流配送車輛路徑優(yōu)化問題(Vehicle Routing Problem，VRP)，最早在1959年由Dantizg與Ramser提出。主要是指對于一系列的發(fā)貨點與收貨點，調(diào)用車輛物流，組織調(diào)整出適當?shù)男熊嚶肪€，有效地確保車輛可以有序地訪問收貨、發(fā)貨點，并能夠在滿足特定約束條件之下，實現(xiàn)一定工作目標［1］。在物流系統(tǒng)中，物流配送成為直接與消費者相連的環(huán)節(jié)。在物流配送業(yè)務(wù)中，基于JIT(Just－In－Time)管理模式，通過制定合理的配送路徑，在特定的時間將特定的商品送給特定的顧客，已經(jīng)成為物流管理中的必然趨勢。同時，車輛路徑優(yōu)化問題也是典型帶約束的組合優(yōu)化問題，由于其復(fù)雜性，更具路徑優(yōu)化意義。

2 物流配送車輛路徑優(yōu)化問題的復(fù)雜性

2.1 物流貨物復(fù)雜

在物流車輛配送中，一個配送中心其往往需向幾個不同顧客的運送貨物，每個用戶又會對貨物有不同的需求，這將造成配送復(fù)雜性［2］。每天都會有不同的訂貨需求，并且配送車輛的貨物也不盡相同，要考慮配送的可行性，這就給物流配送車輛路徑優(yōu)化帶來難度。

2.2 物流配送路線多樣

在物流車輛允許通行的時間內(nèi)，物流路線也是不同的;配送貨物，不僅要確保實際的載貨量不超過最大允許量，還要避免引起安全事故發(fā)生［3］。同時，在配裝發(fā)車之后，要保證車輛最小行使路線，也要保證可以把貨物及時送到用戶位置。

2.3 車輛路徑尋址難

在選擇、交叉和變異等方面，物流車輛路徑選址需要改進基本遺傳算法，基于余弦函數(shù)交叉算子，根據(jù)遺傳代數(shù)的變化而變化，采用C語言完成算法實現(xiàn)。

3 優(yōu)化物流配送車輛路徑的意義

在帶裝載量約束的物流配送車路徑優(yōu)化中，設(shè)計優(yōu)化物流配送車輛路徑優(yōu)化方案，能夠提高企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益。

3.1 滿足客戶物流需求

優(yōu)化當前物流配送車輛路徑，不僅可以滿足客戶的需求，還可以提升物流配送中對貨物配送的速度，滿足物流實際需求，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益［4］。并且，從一個物流中心向多個客戶送貨，能夠滿足客戶需求。

3.2 提升物流車載量

優(yōu)化物流配送系統(tǒng)路徑可以提高配送效率，滿足物理車輛配送車載需求。每臺物流配送車輛是不允許超載的［5］。在實際物流配送時，要優(yōu)化配送中心車輛的路徑，實現(xiàn)其貨物在配送過程中的相互混裝［6］，滿足各個客戶的不同需求，將不同的貨物裝在同一各配車輛內(nèi)，提升車載量。

3.3 強化提升物流配送中心的運力

在物流配送過程中，充分考慮交通路線問題，綜合考慮約束路徑運輸?shù)臈l件，選擇最佳物流配送路徑，提高物流貨物配送效率［7］。物流配送中心應(yīng)提高車輛利用率，優(yōu)化車輛路線，優(yōu)化車輛調(diào)度，不僅滿足物流配送任務(wù)，也使車輛的運行總里程達到最短，降低成本。

4 優(yōu)化帶裝載量約束的物流配送車輛路徑的措施

4.1 建立物流路徑模糊評價矩陣

在配送中心選址時，應(yīng)選用RBF網(wǎng)絡(luò)。下面以某物流配送中心為例進行分析，該中心每天向不同客戶運送箱裝啤酒，有關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 物流情況表

針對某物流配送車輛路徑優(yōu)化屬于非滿載車輛封閉路徑優(yōu)化問題，應(yīng)用AHP－模糊綜合評價法，進行層次分析，確定車輛路徑優(yōu)化中的各影響因素權(quán)重，對此建立模糊評價矩陣，然后作出模糊綜合評價?？梢杂行У乩肦BF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以在線訓練模糊評價矩陣數(shù)據(jù)，評價多個物流配送車輛路徑方案。

定義Lagrange函數(shù):

樣本集為(y1，x1)，…，(yl，xl)，x∈Rn，y∈R，通過求最小極值得出函數(shù)，設(shè)定懲罰因子值，運用不敏感損耗函數(shù)，在下列約束條件下通過優(yōu)化方程求解:

得回歸系數(shù)和常數(shù)項

4.2 評價物流選址方案

建立物流配送車輛調(diào)度模型構(gòu)建數(shù)學模型，定義變量:

得到配送調(diào)度模型如下:

目標函數(shù):

約束條件:

其中，ωi(ti)表示顧客i開始時間為ti時，車輛在顧客i處的等待時間，ti=tj+utj+dij/vij，j為i的前一個站點，當 ti＜ 12 且 tj≧12，或 ti＜ 18 且 tj≧18，有 tj=tj+0.5;wtpq=min(t'0－ t0，8)，eωtpq=max(t'0－ t0－8，0)，t0為發(fā)車時間，t0=eti－d0i/v0i，t'0為收車時間。從模型中可知，該模型是一個單目標多約束條件的優(yōu)化模型，以配送時間最小化為目標，將車型、車輛裝載量、服務(wù)到達的時間要求等綜合考慮在內(nèi)，使配送路徑為最優(yōu)選擇。由此可以得出，將哪些客戶分配到一條回路上，以及每條路線上客戶的繞行次序。通過計算得出車輛物流選址如圖1所示。

圖1 物流選址

4.3 改進動態(tài)選址方法

改進物流選址方法，實現(xiàn)動態(tài)選址，可以隨機選擇較少樣本作初始樣本集，在路徑問題求解后從結(jié)果內(nèi)去掉非支持數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)訓練結(jié)果對剩余的路徑樣本數(shù)據(jù)進行檢驗，將不符合優(yōu)化條件的樣本、數(shù)據(jù)合并，使其成為新訓練樣本集，重新訓練，直到獲得最優(yōu)結(jié)果。應(yīng)用C語言進行編碼，其程序設(shè)計步驟如圖2所示。

圖2 程序編碼步驟

在坐標平面中設(shè)待定倉庫坐標為(X0，Y0)

struct xuanzhi

同時，在車輛路徑優(yōu)化中，應(yīng)用基于余弦函數(shù)交叉算子，計算車輛動態(tài)選址調(diào)度作用。

表2 車輛調(diào)度作用

可以看出，以路徑最短、費用最小等直觀的因素為目標、為條件，更多地考慮配送中心長期效益，A類車輛11行駛路徑為0→2→10→3→0，車輛12行駛路徑為0→7→12→11→6→0;B類車輛21行駛路徑為0→5→8→0，車輛22行駛路徑為0→9→1→4→0。動態(tài)選址可以提升車輛路徑優(yōu)化效益。

4.4 效益可行性分析

通過以上案例分析可知，應(yīng)用動態(tài)選址可以縮短路徑選擇時間，優(yōu)化車輛路徑選擇。并且，根據(jù)具體實際情況可以證實該方法的可行性。選取有效的車輛配送路徑，不僅可以有效地加快當前物流行業(yè)的配送速度，也可以滿足客戶對物流速度的需求，有效地提高當前行業(yè)的物流服務(wù)質(zhì)量，降低服務(wù)商運作成本，取得最大效益。

5 結(jié)語

綜上所述，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，選擇最短優(yōu)化路徑，可以提升當前物流行業(yè)配送車輛路徑的優(yōu)化效率。制定合理的配送路徑，能夠解決物流配送路徑優(yōu)化問題，從而快速、經(jīng)濟地將貨物送到用戶手中。

［1］何小年，謝小良.帶裝載量約束的物流配送車輛路徑優(yōu)化研究［J］.計算機工程與應(yīng)用，2009，45(34):236－238.

［2］鮑建成.推理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對物流路徑最優(yōu)選擇方法分析［J］.物流技術(shù)，2013，32(12):157－159.

［3］黃敏，崔妍，林婉婷，等.帶有費用折扣的多任務(wù)第4方物流路徑優(yōu)化問題［J］.控制與決策，2013(7):997－1001.

［4］王蕾.基于動態(tài)最優(yōu)保留進化的物流路徑規(guī)劃［J］.物流技術(shù)，2013，32(8):112－114.

［5］何泉.粒子群算法求解物流路徑優(yōu)化問題［J］.科技視界，2014(29):8－9.

［6］張士金.白音華煤炭物流路徑優(yōu)化與經(jīng)濟效益分析［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014(2):72－73.

［7］謝泗薪，王文峰.綠色物流路徑:物流綠色化改造的戰(zhàn)略選擇［J］.中國流通經(jīng)濟，2010，24(5):15－18.